东方时讯网肌肉骨骼疾病——包括关节、骨骼或肌肉的损伤——影响着全世界超过15亿人。与大多数健康问题一样，及早发现这些问题可能会预防严重的疾病，但很少有定量和客观的测试来评估肌肉骨骼健康。
“迫切需要廉价、可扩展的工具来客观地测量和监测身体功能的变化，尤其是随着全球人口老龄化，”斯坦福大学博士后研究员MelissaBoswell博士解释说。“寻找远程评估肌肉骨骼健康的方法可以帮助诊断、指导治疗决策，并有可能改善无数人的生活质量。”
为了解决这个问题，Boswell和他的同事们开发了一种在线工具，可以分析用智能手机拍摄的自己收集的在家视频。该工具在一项全国性研究中得到部署，其灵敏度足以预测身体健康状况(使用标准化调查工具进行评估)和膝关节或髋关节的骨关节炎。最近在npjDigitalMedicine上描述了这项研究的结果。
该工具基于从坐到站的测试，这是一种相当不言自明的评估：从双臂交叉的坐姿开始，参与者在计时的同时站起来和坐下总共五次。博斯韦尔解释说，较慢的时间可能表明下半身力量下降，或者影响肌肉骨骼系统的状况，或者仅仅是老化，并指出测试本身并不是身体功能的精确测量。这就是运动学分析(评估运动)发挥作用的地方。通过评估运动过程中身体不同部位的角度和加速度等因素，可以对肌肉骨骼健康做出更明确的预测。
他们的工具是这样工作的——有人使用智能手机拍摄参与者进行坐立测试的视频，然后将其上传到应用程序中。该工具结合了用于估计参与者姿势的开源算法和定制算法，这些算法计算参与者完成测试所需的时间以及运动学因素，例如运动期间的关节角度。参与者还进行调查以输入人口统计信息并完成问卷以评估疲劳、疼痛、情绪困扰和整体身体机能等因素。参与者还被问及他们之前是否有骨关节炎的临床诊断。
由于许多人都可以参与这项研究，参与人数明显高于传统的生物力学试验。“对人体运动的调查通常仅限于配备昂贵技术设备的生物力学实验室，”博斯韦尔解释道。
在他们的全国性研究中，Boswell及其同事整合了来自美国35个州的405名参与者的数据，其中个人在一个多月的时间内提交了视频。“与传统生物力学研究相比，我们的研究的受试者数量是中位数的35倍以上，”她指出。参与者年龄介于18至96岁之间，平均年龄为37.5岁。
与之前的实验室和临床评估类似，研究人员发现站立时更大的最大躯干角度——即更向前倾——可以预测骨关节炎，即使控制了多种因素，如年龄、性别或体重指数(体重指数)。与之前的生物力学研究一样，该工具发现完成坐站测试的时间越长，身体健康评分越低、BMI指数越高以及年龄越大。这些结果表明，基于智能手机的家庭评估对于未来的生物力学研究可能是可行的。
因为他们的试验有不同的参与者人群，研究人员能够评估人口因素如何与生物力学差异相关联。当他们比较研究中两个最大的种族群体时，他们发现243名白人参与者在坐站测试中与103名亚洲参与者相比在躯干角度上存在显着差异，即使考虑了其他变量也是如此。
“这一发现表明我们不能假设种族和族裔群体之间存在相似性，并强调了生物力学研究中更多样化样本的重要性，”博斯韦尔说。“这些功能差异可能是由于本研究未涵盖的潜在因素，如流动性或力量，甚至是健康不平等。”
研究人员还发现了一种生物力学特征(具体来说，站立时身体前倾速度更快)与更高的心理健康评分显着相关。“看到心理健康与我们的行动方式之间的潜在关系令人兴奋，”博斯韦尔说。然而，她强调，在他们的研究中观察到的生物力学差异与种族/民族或心理健康状况之间的关系主要是假设生成的，需要进行后续研究。
“这项研究强调，自我收集的数据可用于评估身体机能和肌肉骨骼健康，使患者能够在自己舒适的家中参与生物力学研究，”项目主任MoriaBittmann博士说。美国国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)发现科学与技术部。“像这样的研究提供了额外的证据，表明基于智能手机的应用程序可以帮助促进分散的临床试验，并可以使个人能够在他们的健康中发挥积极作用。”
“不断开发新的和改进的机器学习工具来估计人体运动(以及更多)，这有可能通过移动健康监测对医疗保健产生深远影响，”高级研究作者ScottDelp博士说。，斯坦福大学教授。
“但仅仅构建新的AI工具是不够的。要真正产生影响，我们需要将这些新工具转化为世界，让它们对普通人和弱势群体可用，并严格评估它们洞察重要问题的能力。临床措施。”