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WRC大咖论道|英国拉夫堡大学教授Massimiliano Zecca

2024-10-12科技

2024世界机器人大会以「共育新质生产力 共享智能新未来」为主题,为期三天的主论坛和26场专题论坛上,416位国内外顶尖科学家、国际组织代表、院士和企业家聚焦前沿技术、产业动向和创新成果,深入研讨人工智能与机器人技术深度融合带来的新趋势、新机遇,共同打造了一场十分精彩的机器人领域前沿观点盛宴!

在8月23日下午的主论坛上,英国拉夫堡大学教授Massimiliano Zecca以【老年人的脆弱:机器人如何帮助改善健康和功能】为主题发表演讲。

以下是演讲内容实录

Massimiliano Zecca(英国拉夫堡大学教授)

女士们、先生们,各位尊敬的专家,非常荣幸今天可以参加2024世界机器人大会。今天我要谈一下老年人的脆弱,机器人技术如何帮助改善健康和功能。

我给大家分享一下我的观念,如何利用机器人能够帮助这些脆弱的老年人,我们先从这里开始,快速的过一遍这个问题。因为医疗越来越好以及人的寿命越来越长,现在我们都进入了老龄化社会,整个世界都是如此,平均年龄越来越老,所以有很多年长的人,超过80岁的人口越来越多,还有很多是5岁之下的儿童,这个人口群也在增长。所有大国都面临这个趋势,意大利、日本是最老龄化的社会,中国很快就会超过其它国家,14亿人口,超过40%都是老龄人口。

这就是全球老龄化的现状,现在老龄化的国家尚且不多,随着时间的推移,您可以看到老龄化的国家会占据大多数的地位,我们都希望寿命能够变得更久,但是在未来老龄化会成为问题,其中一个就是失智或者是老年痴呆,这是一个整体的术语来描述老年人会经历的一系列退行性神经系统的疾病。

失智有很多种类型,他照顾起来是非常昂贵的,以英国为例,您可以看到每年老年失智的成本差不多是230亿英镑,大约是300亿美元,这是很大的对于社会的负担。其它的国家也有类似的趋势,在中国您可以看到2010年照顾老年失智的成本大约是472亿美元,到2030年将会超过1000亿美元,到2050年将会超过2万亿美元,这是根据拉夫堡大学的一篇论文。

另外一个跟老龄化相关的问题就是脆弱或者是身体的虚弱,这种虚弱是一种老年的状态,因为衰老导致多个生理系统的功能下降,因此人们应对日常生活的能力下降,因此老年人更容易有不良的健康结局。

我们在英国的统计,65岁以上的老年人当中,3%的人是处在严重虚弱的状态,大家考虑一下中国的人口体量,以类似的比例来说也是很大的问题。这种虚弱的状态跟失智或者老年痴呆不一样,它是可以逆转的。

大家在图中可以看到这是我们整个社会的状态,下面是我们这些医护人员、研究者、医生和其他工作人员正在支撑上层的老年人,但是现在随着人口的老龄化,我们发现上面的老年人也就是需要照顾的患者越来越多,但是能够提供服务的年轻人越来越少,这个平衡就会被打破。

我们可以来预防老年的虚弱,它是可以预防管理的,也是可以逆转的,我们需要有积极的生活方式,从身体上、情绪上、社交上有各种积极的干预,所以大家如果来看一下临床虚弱的量表,我们会有几个不同的等级,通过很好的生活方式的修改和身体的锻炼,我们轻中度虚弱,也就是5级和6级其实是可以逆转的,我们是不希望让大家进入到重病严重虚弱,甚至病入膏肓的状态。

我们都知道锻炼身体是很好的,从公元前600前我们就已经知道身体锻炼是一件好事情,而且我们有大量的科学循证来支持这一点,我们可以看到降低比方说糖尿病的风险,降低阿尔茨海默症和神经退行性疾病的风险,降低慢病的发病率,也降低各种癌症的发病率。

美国运动科学学院认为运动是万能药,我们也建议所有人都要有中度的或者是重度的锻炼,根据各个年龄段都会敦促大家少坐多动,而且要有各种各样的锻炼,包括有氧运动和肌肉强化的锻炼等等,这听起来都是很好的。

我们还是回到公元前,大家应该知道希波克拉底,大家也知道他是现代西方医学之父,我相信在中国我们中医上也有类似的先驱,希波克拉底曾经说道如果能够为每个人提供适量的营养和锻炼,不要太多,也不要太少,我们就能找到最健康的、最安全的未来发展道路,这是2000年之前的主要研究已经揭示的原理。

但是这里面是存在问题的,他说适量的锻炼,什么才是适量呢?给大家举个例子,这是一个锻炼干预,它叫做肥宅的认知能力锻炼,这是拉夫堡大学的一位同事设计的,他的想法是你这一天当中可以坐在沙发上,然后通过一个弹性带做到合适的锻炼,非常简单,大家都能够完成。

但是这种锻炼是有问题的,我们怎么知道这个人的锻炼是正确的,是合适的,需要有人来观察,需要有人给他判断。作为教练来说,你看左边的时候,我就不能照顾到右边的人,这是一个时间上的问题,如果我非常有经验,我可以很快速的观察到很多的细节,并且纠正,但是教练如果是新手的话,他可能会忽略一些问题,所以这里是有很多主观性的教练判断。

而且耗费大量的时间和资源,你要有人来照顾锻炼者的话,他就不能做其它工作,而且如果是让人们自我报告的话,大家都知道这个结果是高度不可靠的,我们需要帮助人们更好的完成这些锻炼。

这是几年之前发布的一项学习对照研究的结果,他们是对于老年失智当中有一个中高强度锻炼的研究,他是使用随机对照的方式来设计了临床研究,看一下这种力量运动以及相应的支持是不是可以减缓认知能力的下降,我们会发现这种锻炼是可以改善身体上的健康,但是临床的结果没有得到一个阳性的结果,你可以看到在研究当中发现锻炼并没有放缓他们的认知功能受损,为什么呢?他们确实做了锻炼,但是锻炼可能并不是适合的,我们除了锻炼之外,还要找到匹配的其它的方法,而且可能是要因人而异的来设计。

在这方面,机器人技术会提供怎样的帮助呢?我们在这里说到的是一些英国创新署支持的医疗保健方面的创新,在这里是有1000万英镑,差不多是3000万美元的投资,他们是英国的国家健康研究所支持的一个项目,我们的想法是需要患者和照护者之间的协作,这里的医生可能是一些做理疗的医生,可能是治疗师,也可能是患者的家属。但是仅仅依靠护理者是没有办法照顾好这么多患者的需求,我们就可以使用机器人来辅助,您可以看看左边,我们可以通过传感器来收集患者的身体数据、认知数据以及社会方面的数据,这是我们了解关于老年虚弱的一些参数。

我们也可以在右边使用人工智能来解读收集到的数据,然后机器人可以作为界面,可以让最终使用者来看到这些数据,也可以让照护者使用这些数据来帮助设计接下来患者康复的一些过程。在这方面我们多年来有这个想法,我们如何有可穿戴的患者的测量工具,不论你是在家、在医院还是在康复中心,都可以完成同样的检查和测量,我们就不需要专门到医院里面去做患者的身体检查,我们可以把这个概念拓展到测量工具,今天我会跟大家分享三个工具。

第一,具备感应功能的松紧带。我们的想法是每次使用弹力带、松紧带锻炼的时候,就可以收集到患者相应的运动数据。

第二,一个拓展的身体干预项目。我们希望在自己的生活当中,大家有充足的身体功能来完成所有生活当中的一些任务,比如说在家里面可以不需要辅助的行走,可以自己来完成晚膳的烹饪等等,这也是可以来测量的。

第三,步行步态的测量。带感应功能的弹力带就是这样子的,每一次使用弹力带的时候,我都可以获得锻炼的具体的数据,我可以做一些数据的分析和解读,来看一下身体状态,看一下每个参数随着时间变化的趋势,和使用者的整个生命周期联系起来。

最终您可以看到我们会得到一个分析的结果,它是一个多维度的解读,比方说患者的耐力、拉力,通过这样的方式,每一次使用弹力带进行锻炼的时候,我都能看到你锻炼的内容、你锻炼的时间、你锻炼的程度,你有没有做到适当的锻炼,或者你做错了这些运动的要求等等,这个就是我们做到锻炼干预的一个基础,通过这样的方式可以让人用正确的方式完成锻炼。

完成锻炼之后,你可能会走回家,现在我们还没有对于行走能力的居家测量方式,我们没有低成本和非侵入性的,很多都是很昂贵的,而且不太准确的传感器,我们其实用的是非常简单的传感器,就是秒表。我们以此来衡量患者的步态,他的平衡和他的体态,所以通过这样的传感器,我们就可以涉及到相应的数据,然后可以来收集关于走路时候各种各样的参数,比方说您可以看到上面那个是正常的行走,下面是由人持拐棍的行走,因为他会有工具的辅助,所以他的行走是不对称的,这就是步态的问题,所以每一次你走进传感器的时候,我就能收集到数据,可以看到什么时候,怎么来行走的。蓝色是正常年轻人的行走,橙色是模拟老年人的行走,您可以看到在实时收集的参数上是有很大的区别。

我们看一下上半身的运动能力,刚才行走是下半身,上半身我们需要有动作捕捉的能力,EMU的一个传感器,我们在家庭和生活当中是需要完成很多的任务,我们可以直接测量你上肢的运动,包括你的握力、拉力等等,比方说你拿水壶给自己倒一杯热水的时候,我们以此来捕捉你拿起水壶这个动作,看一下它的时间,然后你有没有震颤,以次来衡量你上肢的运动能力。

这些参数就合到一起,我可以给你整合健康状态的报告,这是从所有传感器当中得到的参数,整合分析出来的。通过这样的方式,我们就可以知道你的身体状态或者你体能的参数,每一次你使用传感器的时候,每一次你拿起水壶,每一次你使用弹力带,每一次走过步态传感器的时候,都可以收到数据,收集到大量的数据之后就有一个优势。

如果我们数据当中鉴别出来的问题,我们不需要等待这些老年人在身体上展现出明确的症状,就我了解到他们是有一些疾病迹象的,我们可以直接从数据的解读当中尽早的揭示他们的身体状态。

此外,我们如果使用这些数据,隔一段时间来衡量一个人的身体状态,就像我们现在的医院检查一样,它其实是这种离散的数据,如果我们把它放到一起会有很大的多样性和不同,大家可以看到在这种情况下要进行干预或者数据的解读,改善你的身体状况是比较困难的,这一页可以看到这个人的身体状态是呈下滑趋势的。

所以我们的结论是什么呢?我们回到最开始的议题,我们知道锻炼对身体是有好处的,我们也知道关键是找到合适的锻炼运动量,时间、地点都要合适,如果我们不能够对此进行界定,很明显我们就不可以增益我们的健康。

现在的老龄化问题,这是我们整个医疗系统最大的压力,人形机器人是我们一个潜在的巨大的解决方案,可以缓解老龄化问题,帮我们将天平往回撑起来,机器人技术可以提供帮助,我们可以使用测量工具,使用松紧弹性带、器械,锻炼的时候,我们都可以看到锻炼的内容、时间和方式,我们可以监控,您在传感器旁边走动的时候,我们都可以获得数据,我们可以准确看到您行走的内容、时间、方式,评估您的下肢。

您给自己倒一杯茶时,我们都可以准确的看到您在做什么,何时做的以及如何做的,并评估您上半身的运动。所有这些都不需要医疗保健专业人员的继续支持和监控,如果有任何的问题,可以来英国,或者在微信上找我,或者在邮件上找我,谢谢大家!

(本文根据录音整理)