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WRC大咖論道|英國拉夫堡大學教授Massimiliano Zecca

2024-10-12科技

2024世界機器人大會以「共育新質生產力 共享智慧新未來」為主題,為期三天的主論壇和26場專題論壇上,416位元國內外頂尖科學家、國際組織代表、院士和企業家聚焦前沿技術、產業動向和創新成果,深入研討人工智慧與機器人技術深度融合帶來的新趨勢、新機遇,共同打造了一場十分精彩的機器人領域前沿觀點盛宴!

在8月23日下午的主論壇上,英國拉夫堡大學教授Massimiliano Zecca以【老年人的脆弱:機器人如何幫助改善健康和功能】為主題發表演講。

以下是演講內容實錄

Massimiliano Zecca(英國拉夫堡大學教授)

女士們、先生們,各位尊敬的專家,非常榮幸今天可以參加2024世界機器人大會。今天我要談一下老年人的脆弱,機器人技術如何幫助改善健康和功能。

我給大家分享一下我的觀念,如何利用機器人能夠幫助這些脆弱的老年人,我們先從這裏開始,快速的過一遍這個問題。因為醫療越來越好以及人的壽命越來越長,現在我們都進入了老齡化社會,整個世界都是如此,平均年齡越來越老,所以有很多年長的人,超過80歲的人口越來越多,還有很多是5歲之下的兒童,這個人口群也在增長。所有大國都面臨這個趨勢,義大利、日本是最老齡化的社會,中國很快就會超過其它國家,14億人口,超過40%都是老齡人口。

這就是全球老齡化的現狀,現在老齡化的國家尚且不多,隨著時間的推移,您可以看到老齡化的國家會占據大多數的地位,我們都希望壽命能夠變得更久,但是在未來老齡化會成為問題,其中一個就是失智或者是老年癡呆,這是一個整體的術語來描述老年人會經歷的一系列退行性神經系統的疾病。

失智有很多種型別,他照顧起來是非常昂貴的,以英國為例,您可以看到每年老年失智的成本差不多是230億英鎊,大約是300億美元,這是很大的對於社會的負擔。其它的國家也有類似的趨勢,在中國您可以看到2010年照顧老年失智的成本大約是472億美元,到2030年將會超過1000億美元,到2050年將會超過2萬億美元,這是根據拉夫堡大學的一篇論文。

另外一個跟老齡化相關的問題就是脆弱或者是身體的虛弱,這種虛弱是一種老年的狀態,因為衰老導致多個生理系統的功能下降,因此人們應對日常生活的能力下降,因此老年人更容易有不良的健康結局。

我們在英國的統計,65歲以上的老年人當中,3%的人是處在嚴重虛弱的狀態,大家考慮一下中國的人口體量,以類似的比例來說也是很大的問題。這種虛弱的狀態跟失智或者老年癡呆不一樣,它是可以逆轉的。

大家在圖中可以看到這是我們整個社會的狀態,下面是我們這些醫護人員、研究者、醫生和其他工作人員正在支撐上層的老年人,但是現在隨著人口的老齡化,我們發現上面的老年人也就是需要照顧的患者越來越多,但是能夠提供服務的年輕人越來越少,這個平衡就會被打破。

我們可以來預防老年的虛弱,它是可以預防管理的,也是可以逆轉的,我們需要有積極的生活方式,從身體上、情緒上、社交上有各種積極的幹預,所以大家如果來看一下臨床虛弱的量表,我們會有幾個不同的等級,透過很好的生活方式的修改和身體的鍛煉,我們輕中度虛弱,也就是5級和6級其實是可以逆轉的,我們是不希望讓大家進入到重病嚴重虛弱,甚至病入膏肓的狀態。

我們都知道鍛煉身體是很好的,從公元前600前我們就已經知道身體鍛煉是一件好事情,而且我們有大量的科學循證來支持這一點,我們可以看到降低比方說糖尿病的風險,降低艾爾茨海默癥和神經退行性疾病的風險,降低慢病的發病率,也降低各種癌癥的發病率。

美國運動科學學院認為運動是萬能藥,我們也建議所有人都要有中度的或者是重度的鍛煉,根據各個年齡段都會敦促大家少坐多動,而且要有各種各樣的鍛煉,包括有氧運動和肌肉強化的鍛煉等等,這聽起來都是很好的。

我們還是回到公元前,大家應該知道希波克拉底,大家也知道他是現代西方醫學之父,我相信在中國我們中醫上也有類似的先驅,希波克拉底曾經說道如果能夠為每個人提供適量的營養和鍛煉,不要太多,也不要太少,我們就能找到最健康的、最安全的未來發展道路,這是2000年之前的主要研究已經揭示的原理。

但是這裏面是存在問題的,他說適量的鍛煉,什麽才是適量呢?給大家舉個例子,這是一個鍛煉幹預,它叫做肥宅的認知能力鍛煉,這是拉夫堡大學的一位同事設計的,他的想法是你這一天當中可以坐在沙發上,然後透過一個彈性帶做到合適的鍛煉,非常簡單,大家都能夠完成。

但是這種鍛煉是有問題的,我們怎麽知道這個人的鍛煉是正確的,是合適的,需要有人來觀察,需要有人給他判斷。作為教練來說,你看左邊的時候,我就不能照顧到右邊的人,這是一個時間上的問題,如果我非常有經驗,我可以很快速的觀察到很多的細節,並且糾正,但是教練如果是新手的話,他可能會忽略一些問題,所以這裏是有很內送流量備援容錯機制觀性的教練判斷。

而且耗費大量的時間和資源,你要有人來照顧鍛煉者的話,他就不能做其它工作,而且如果是讓人們自我報告的話,大家都知道這個結果是高度不可靠的,我們需要幫助人們更好的完成這些鍛煉。

這是幾年之前釋出的一項學習對照研究的結果,他們是對於老年失智當中有一個中高強度鍛煉的研究,他是使用隨機對照的方式來設計了臨床研究,看一下這種力量運動以及相應的支持是不是可以減緩認知能力的下降,我們會發現這種鍛煉是可以改善身體上的健康,但是臨床的結果沒有得到一個陽性的結果,你可以看到在研究當中發現鍛煉並沒有放緩他們的認知功能受損,為什麽呢?他們確實做了鍛煉,但是鍛煉可能並不是適合的,我們除了鍛煉之外,還要找到匹配的其它的方法,而且可能是要因人而異的來設計。

在這方面,機器人技術會提供怎樣的幫助呢?我們在這裏說到的是一些英國創新署支持的醫療保健方面的創新,在這裏是有1000萬英鎊,差不多是3000萬美元的投資,他們是英國的國家健康研究所支持的一個計畫,我們的想法是需要患者和照護者之間的協作,這裏的醫生可能是一些做理療的醫生,可能是治療師,也可能是患者的家屬。但是僅僅依靠護理者是沒有辦法照顧好這麽多患者的需求,我們就可以使用機器人來輔助,您可以看看左邊,我們可以透過傳感器來收集患者的身體數據、認知數據以及社會方面的數據,這是我們了解關於老年虛弱的一些參數。

我們也可以在右邊使用人工智慧來解讀收集到的數據,然後機器人可以作為界面,可以讓最終使用者來看到這些數據,也可以讓照護者使用這些數據來幫助設計接下來患者康復的一些過程。在這方面我們多年來有這個想法,我們如何有可穿戴的患者的測量工具,不論你是在家、在醫院還是在康復中心,都可以完成同樣的檢查和測量,我們就不需要專門到醫院裏面去做患者的身體檢查,我們可以把這個概念拓展到測量工具,今天我會跟大家分享三個工具。

第一,具備感應功能的松緊帶。我們的想法是每次使用彈力帶、松緊帶鍛煉的時候,就可以收集到患者相應的運動數據。

第二,一個拓展的身體幹預計畫。我們希望在自己的生活當中,大家有充足的身體功能來完成所有生活當中的一些任務,比如說在家裏面可以不需要輔助的行走,可以自己來完成晚膳的烹飪等等,這也是可以來測量的。

第三,步行步態的測量。帶感應功能的彈力帶就是這樣子的,每一次使用彈力帶的時候,我都可以獲得鍛煉的具體的數據,我可以做一些數據的分析和解讀,來看一下身體狀態,看一下每個參數隨著時間變化的趨勢,和使用者的整個生命周期聯系起來。

最終您可以看到我們會得到一個分析的結果,它是一個多維度的解讀,比方說患者的耐力、拉力,透過這樣的方式,每一次使用彈力帶進行鍛煉的時候,我都能看到你鍛煉的內容、你鍛煉的時間、你鍛煉的程度,你有沒有做到適當的鍛煉,或者你做錯了這些運動的要求等等,這個就是我們做到鍛煉幹預的一個基礎,透過這樣的方式可以讓人用正確的方式完成鍛煉。

完成鍛煉之後,你可能會走回家,現在我們還沒有對於行走能力的居家測量方式,我們沒有低成本和非侵入性的,很多都是很昂貴的,而且不太準確的傳感器,我們其實用的是非常簡單的傳感器,就是秒表。我們以此來衡量患者的步態,他的平衡和他的體態,所以透過這樣的傳感器,我們就可以涉及到相應的數據,然後可以來收集關於走路時候各種各樣的參數,比方說您可以看到上面那個是正常的行走,下面是由人持拐棍的行走,因為他會有工具的輔助,所以他的行走是不對稱的,這就是步態的問題,所以每一次你走進傳感器的時候,我就能收集到數據,可以看到什麽時候,怎麽來行走的。藍色是正常年輕人的行走,橙色是模擬老年人的行走,您可以看到在即時收集的參數上是有很大的區別。

我們看一下上半身的運動能力,剛才行走是下半身,上半身我們需要有動作捕捉的能力,EMU的一個傳感器,我們在家庭和生活當中是需要完成很多的任務,我們可以直接測量你上肢的運動,包括你的握力、拉力等等,比方說你拿水壺給自己倒一杯熱水的時候,我們以此來捕捉你拿起水壺這個動作,看一下它的時間,然後你有沒有震顫,以次來衡量你上肢的運動能力。

這些參數就合到一起,我可以給你整合健康狀態的報告,這是從所有傳感器當中得到的參數,整合分析出來的。透過這樣的方式,我們就可以知道你的身體狀態或者你體能的參數,每一次你使用傳感器的時候,每一次你拿起水壺,每一次你使用彈力帶,每一次走過步態傳感器的時候,都可以收到數據,收集到大量的數據之後就有一個優勢。

如果我們數據當中鑒別出來的問題,我們不需要等待這些老年人在身體上展現出明確的癥狀,就我了解到他們是有一些疾病跡象的,我們可以直接從數據的解讀當中盡早的揭示他們的身體狀態。

此外,我們如果使用這些數據,隔一段時間來衡量一個人的身體狀態,就像我們現在的醫院檢查一樣,它其實是這種離散的數據,如果我們把它放到一起會有很大的多樣性和不同,大家可以看到在這種情況下要進行幹預或者數據的解讀,改善你的身體狀況是比較困難的,這一頁可以看到這個人的身體狀態是呈下滑趨勢的。

所以我們的結論是什麽呢?我們回到最開始的議題,我們知道鍛煉對身體是有好處的,我們也知道關鍵是找到合適的鍛煉運動量,時間、地點都要合適,如果我們不能夠對此進行界定,很明顯我們就不可以增益我們的健康。

現在的老齡化問題,這是我們整個醫療系統最大的壓力,人形機器人是我們一個潛在的巨大的解決方案,可以緩解老齡化問題,幫我們將天平往回撐起來,機器人技術可以提供幫助,我們可以使用測量工具,使用松緊彈性帶、器械,鍛煉的時候,我們都可以看到鍛煉的內容、時間和方式,我們可以監控,您在傳感器旁邊走動的時候,我們都可以獲得數據,我們可以準確看到您行走的內容、時間、方式,評估您的下肢。

您給自己倒一杯茶時,我們都可以準確的看到您在做什麽,何時做的以及如何做的,並評估您上半身的運動。所有這些都不需要醫療保健專業人員的繼續支持和監控,如果有任何的問題,可以來英國,或者在微信上找我,或者在信件上找我,謝謝大家!

(本文根據錄音整理)