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GOSH借助人工智能技术研究杜氏肌肉营养不良症DMD患儿运动能力

09/19/2019
身穿人工智能AI感应器的詹姆斯

随着人工智能(AI)技术在当代日常生活中广泛应用,大奥蒙德街儿童医院(GOSH)也将此项技术应用于医疗研究项目,并非常自豪地走在此领域前列。GOSH的瓦莱里娅·瑞克蒂医生将和大家分享她的团队如何通过人工智能技术对杜氏肌肉营养不良症(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD)疾病进行更深了解的。

杜氏肌营养不良症(DMD)是一种严重的肌肉萎缩疾病,主要影响男孩并通常导致他们在12岁左右时成为轮椅残疾人。目前,一个由大奥蒙德街儿童医院(GOSH)研究学家、临床医生和物理治疗师组成的团队正在开展一个创新的研究项目,利用人工智能的力量来了解患有杜氏肌营养不良症(DMD)的男孩的运动能力是如何下降的。

在这个项目中,瓦莱里娅·瑞克蒂医生是主要临床研究员,她和理疗医师维多利·塞尔比(Victoria Selby)紧密合作。

AI bodysuits 人工智能AI紧身衣

与伦敦帝国理工学院的同事合作,研究小组正在使用一种装有17个传感器的特殊紧身衣跟踪患有DMD的男孩的运动情况。帝国理工的阿尔多·费萨尔教授 (Professor Aldo Faisal) 的团队使用先进的人工智能和机器学习分析技术对数据进行处理。分析结果可展示一个360度的男孩活动视图。

“参与研究的男孩们需要在医院里穿上一天的紧身衣,并和这项研究的首席物理治疗师维多利亚·塞尔比(Victoria Selby)在一起。然后他们把手表大小的四个传感器带回家,戴在手腕和脚踝上,测量日常生活中的运动情况。在他们回到医院做后续检查之前,他们需要穿戴这些装备6个月的时间,这样我们就可以观察到他们的运动能力是如何发生变化的,” 瑞克蒂医生解释道“这些数据比人眼通过任何形式的评估获取的数据都要强大得多。这项技术对于追踪渐进性疾病的运动非常有用,因为随着时间的推移,这些疾病的变化相对较小。这也是开发新疗法的关键”。

有许多身体健康的志愿者也和患有DMD的男孩们一起参加了此项研究。瑞克蒂医生说道:“我们有点担心,我们很难招募到参与者,因为参与其中的男孩实际上不会直接受益。”但我们得到了惊人的回应。孩子们真的很享受这段经历。为帮助开发新的治疗方法,他们很乐意为将来的临床试验出一份力。

研究的帮助作用

许多DMD临床试验都是通过测量患者在治疗前后6分钟内可以走多远来测试新药的有效性。然而,这确实意味着不能再行走的患者就无法参加试验了。

“人工智能AI紧身衣意味着我们可以检测所有患有DMD男孩的运动情况,无论他们能否还可以行走,” 瓦莱里娅说道。“通过检测这些手腕/脚踝的传感器,我们可能可以看到治疗是否在更小的患者群体中有效,以及这些治疗如何影响男孩的日常活动。它可以帮助确定每个病人的正确用药剂量,或者帮助我们计算出什么时候需要下一个药物剂量。最终,这可能意味着更快地为需要治疗的儿童开发治疗方法”。

下一步?

“到目前为止,我们已经分析了这些DMD男孩第一次使用追踪器,也就是他们在GOSH戴了一天追踪器的数据。而现在,DMD男孩开始回来进行为期6个月的随访,我们将能够看到他们的情况如何随着时间的推移发生了变化。即使是微小的变化也会被追踪器发现,从而使疾病进展的评估更加准确和个性化。

在人工智能渗透到我们社会的时代,将人工智能与医疗健康两个领域结合起来是一件令人着迷的事情。它们经常被分成两个不同的学科,但我们很高兴能将两个领域相配合,开创医学前沿技术,并可能对研究渐进性疾病患者的病情进展产生巨大影响”。

Gavriel 的故事

17岁的Gavriel 4岁时就被诊断出患有杜氏肌营养不良症DMD。“当他大约三岁的时候,我们就注意到有些地方不对劲,他经常在睡觉醒来时腿抽筋得很厉害,” Gavriel的妈妈Kerry回忆道。

Gavriel非常热衷于骑马,他和他的弟弟Joshua一起参加了人工智能紧身衣的研究项目。虽然弟弟Joshua没有患有DMD这种疾病,但他也作为一个健康的“控制者”参与其中。研究人员将能够比较患有和不患有DMD的儿童的运动,看看DMD是如何影响肌肉和关节的。

“虽然我的孩子已经患有了DMD,但我希望可以利用这个机会,帮助我们的后代进行此项研究,并且希望可以能够帮助到未来患有DMD疾病的孩子。”妈妈Kerry说道。

瑞克蒂医生补充道:“当我提到这个试验时,我知道这个家庭一定想要参与进来,即使它不会直接让Gavriel受益。他的家人也希望能够支持到更多的患者家庭。”

詹姆斯James的故事

来自英国莱卡斯特的10岁男孩詹姆斯(James)是一个十足的足球迷,他也参与了人工智能AI紧身衣试验项目。他在今年夏天的时候和母亲Mazz以及父亲Darren来到了GOSH

“当我们接到电话,问我们是否想参加GOSH的人工智能紧身衣试验时,我们就决心参加,因为它可以在未来帮助詹姆斯和其他孩子,”Mazz解释道。“这样的研究非常重要。参与这项试验其实相当容易。大约一年前,我们第一次来到GOSH,试穿了这套紧身衣。詹姆斯全身都戴着追踪感应器。然后,他在健身房四处玩耍并与理疗师维多利亚一起做运动测试。于此同时,追踪感应器跟踪他的运动。然后我们把四块感应表带回家,他每天都把它们戴在胳膊和腿上。我们只是在晚上他睡觉的时候把它们拿下来,然后给它们充电。上次我们来做后续检查时,他的身体状况有所好转。这套紧身衣会监控他的动作,这样也就能跟踪他的变化。”

这项研究得到了Duchenne Research Fund 以及英国国家卫生研究院大奥蒙德街医院生物医学研究中心(NINR GOSH BRC)的支持。