AI如何識別早期腦癱

赫爾辛基大學(xué)和比薩大學(xué)研究人員，與AI公司坦佩雷 （Tampere）的神經(jīng)事件實(shí)驗(yàn)室（Neuro Event Labs）合作，開發(fā)并證明了一種新的評估兒童神經(jīng)發(fā)育的方法。

研究人員利用AI圖像識別算法將視頻記錄中幼兒的圖像運(yùn)動模式自動轉(zhuǎn)化為如圖所示的“火柴人（stick man）”形式的客觀生物標(biāo)記物，在這項(xiàng)同行評審的研究中，該方法已被用于識別早期腦癱（CP）。

AI“火柴人”揭示運(yùn)動基本要素

腦癱的識別往往通過觀察嬰幼兒的動作及反應(yīng)情況，極大地依靠醫(yī)生的主觀視覺經(jīng)驗(yàn)，難免會誤診或效率低。

另外，目前進(jìn)行嬰幼兒腦癱識別診斷的醫(yī)生，需要通過國際水平課程的專業(yè)知識培訓(xùn)，這很大程度地限制了具有相關(guān)技能的醫(yī)生或治療師的數(shù)量。

“行業(yè)迫切需要客觀和自動化的方法，允許醫(yī)生在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動分析，并使世界上盡可能多的兒童可以使用。”赫爾辛基大學(xué)臨床神經(jīng)生理學(xué)教授Sampsa Vanhatalo說。

本文所述研究利用一種被稱為姿勢估計(jì)（pose estimation）的技術(shù)，創(chuàng)建了一種能夠精確提取兒童動作的方法，該方法可以根據(jù)兒童運(yùn)動視頻，可以構(gòu)建一個簡化的“火柴人”棒形圖視頻。

雷鋒網(wǎng)了解到，在這項(xiàng)研究中，研究人員選擇了2011年至2017年期間參加意大利IRCCS Stella Maris基金會研究的21名8-17周嬰兒的存檔視頻。其中，14例呈現(xiàn)典型的低風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)動，7例呈現(xiàn)非典型運(yùn)動并在后來被診斷為腦癱。

使用坦佩雷神經(jīng)事件實(shí)驗(yàn)室的姿勢估計(jì)模型，轉(zhuǎn)化出“火柴人”視頻后，研究人員向具有轉(zhuǎn)基因?qū)I(yè)知識的醫(yī)生提供“火柴人”視頻，以查看這些視頻中是否保留了傳統(tǒng)腦癱診斷上重要的信息。結(jié)果顯示，僅使用“火柴人”視頻，幼兒的臨床基本信息可以被保留，醫(yī)生能夠把95%的病例分配為診斷組。

該研究證明，自動算法可以從正常視頻記錄中提取臨床上重要的運(yùn)動模式。這些棒圖視頻可以直接用于定量分析，識別兒童腦癱。

Vanhatalo表示 ，在兒童腦癱研究中，個人隱私是行業(yè)瓶頸?！盎鸩袢恕毖芯康囊饬x在于使用簡筆畫視頻不會涉及隱私問題，數(shù)據(jù)可以在全球研究中共享。

AI運(yùn)動分析應(yīng)用于神經(jīng)學(xué)

運(yùn)動分析可以以多種方式改善醫(yī)生對疾病的治療決策，為不同治療策略效果提供客觀的定量測量方法。

除早期腦癱檢測外，AI自動運(yùn)動分析在評估嬰兒神經(jīng)發(fā)育方面具有許多潛在的應(yīng)用。

例如應(yīng)用兒童健康管理，自動化運(yùn)動分析可以對兒童進(jìn)行院外篩查，以識別需要進(jìn)一步護(hù)理的兒童，或者在關(guān)注兒童發(fā)育的情況下確保大腦發(fā)育正常。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，在上述研究結(jié)果出來后，研究人員又在進(jìn)行另一項(xiàng)兒童研究。目前已經(jīng)收集了包括3D視頻記錄在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)集，正在開發(fā)一種基于AI的嬰兒運(yùn)動成熟度評估方法。

Vanhatalo教授表示，新的研究理由很簡單：我們用人工智能評估運(yùn)動，未來兒童由于發(fā)育不成熟，表現(xiàn)出來的與實(shí)際年齡不符的運(yùn)動特征就會被發(fā)現(xiàn)并及早進(jìn)行干預(yù)治療。“

“使用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能可以從簡單的家庭級視頻錄制中提取大量與臨床有用的信息。最終目標(biāo)是能夠在任何地方，視頻都可以高質(zhì)量反應(yīng)嬰兒情況?！癡anhatalo總結(jié)道。