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雲科大AI辨識揪出不良步態,熟齡防老化樂活更智慧

▲雲科大智慧辨識產業服務研究中心主任張傳育(右)、資工系副教授王文楓(左)今年分別獲頒未來科技突破獎和台灣創新技術博覽會發明競賽金牌獎。

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科技

2020-12-10

國立雲林科技大學智慧辨識產業服務研究中心(IRIS)十一月發表具智慧影像辨識的步態分析系統,可應用在熟齡族群跌倒風險評估、運動量測、腳部受傷復健監測、運動鞋品設計、運動醫療輔具開發等,將為民眾帶來更便利、智慧化的健康照護服務。

隨著台灣步入高齡社會,「步態分析」已成為預防醫學的重點項目之一,對熟齡族群來說,走路步伐小一點、速度慢一點,都可能是衰老的前兆。雲科大智慧辨識產業服務研究中心(IRIS)發表結合智慧影像辨識的步態分析系統,可協助醫師評估病患的跌倒風險,讓民眾能藉由持續運動及早預防,提升老後的生活品質。

 

▲步態分析系統能準確預測92%老年人士的跌倒機率,已運用在成大醫院及台大醫院相關診科。

 

輕巧便攜,跌倒預測準確率高達92%

 

一般步態分析採用足部壓力感測的方式,必須搭配具感測元件的鞋墊或地墊,受限於儀器設備,往往要在實驗室才能進行,而且造價昂貴。雲科大資訊工程系副教授王文楓團隊所開發的步態分析系統,結合自行研發的輕巧型穿戴式腳環,及高速運動攝影機拍攝走路的步伐,透過訊號同步整合技術,在日常生活中就能進行步態量測和紀錄。這項步態分析系統已運用在成大醫院及台大醫院的復健科、老年科、神經內科、心臟內科、骨科等,經實證結果,針對高齡者的跌倒預測準確率高達92%,今年更獲得台灣創新技術博覽會發明競賽金牌獎的肯定。

 

七、八年前,因為對人的運動感到好奇,王文楓與學生團隊鎖定腳踝展開步態研究。由於腳踝是走路震動時最核心的位置,很容易就能感測到完整的走路過程,起步早加上找到對的方向,使得這項技術成為目前研究數據最完整的步態分析系統,同樣將感測器配戴在腳踝的研究,僅有瑞典一家實驗室。

 

▲雲科大資訊工程系副教授王文楓

 

應用廣泛,可降低醫療及照護成本

 

王文楓團隊經過幾年的努力,將收集到的訊號分解,並找到對的數學方法,運用步幅乘上步頻所計算出的走路速度。王文楓指出,年輕人走路時雙腳擺動較為流暢,而老化步態則需站立較長時間,才能再踏出下一步,「因為擺動姿勢小,造成步幅較小,雙腳交換的步頻變少。」發現走路與健康息息相關,團隊陸續與復健科、老年科、神經內科醫師合作,並進一步研究走路和疾病之間的關聯性。

 

除了與醫院合作,王文楓也特別關注老人長期照顧的社會議題,希望能夠配合地方政府社會處或衛生局進入社區,找出容易跌倒的高風險族群,協助老人逆轉衰弱的症狀,回復到亞健康的狀態,提升老年自主健康管理和生活自理的能力,降低社會醫療及照護成本。

 

王文楓指出,這套步態分析系統,不僅能應用在長照服務造福年長者,也可應用在運動科學,如中高齡運動結合心肺能力的量測、一般人運動量測、腳部受傷復健監測、運動鞋品設計、運動醫療輔具開發等。

 

▲雲科大智慧辨識產業服務研究中心主任張傳育

 

目標成為亞洲一流的智慧辨識標竿研究中心

 

雲科大IRIS中心主任張傳育表示,雲科大以打造「亞洲一流、台灣第一」的研發中心為目標,鎖定在產線上的電腦視覺檢測、醫學影像、聲音辨識、無人機影像辨識等四大技術,可應用在產業自動化、醫療照護、智慧生活等範疇。特別是,今年因為新冠肺炎疫情,企業對於產業自動化以降低人員接觸的需求大增,雲科大也接獲不少企業委託。「我們與其他學校研發中心的差異化在於產業對接、更落地」,有別於研究型的學校,從自身的研究出發,進而提出解決方案,雲科大更了解產業的痛點,「我們傾聽企業的聲音,透過產學互動提出解決的辦法,不但能真正解決產業的問題,合作案的數量也越來越多。」

 

目前雲科大IRIS中心的研究團隊有二十位老師投入,已開發近五十件技術,在智慧製造、健康照護方面有多項亮眼的成績。例如,團隊的「零接觸式」檢測防疫科技,榮獲2020未來科技獎;兼具嬰兒哭聲辨識、心率呼吸偵測等全方位AI嬰兒監視器等,也受到各界矚目。產學合作多達兩百家,包括上銀、仁寶電腦、正新輪胎、日商AGC等國內外企業,產學合作、技轉金額高達一億元以上,並衍生出車用電子、電腦視覺檢測應用等兩家新創公司。同時,也與日本、新加坡、越南、馬來西亞等地大學交流、建立共同研究主題,提升在國際上的能見度。

 

未來,雲科大IRIS中心希望將關鍵技術模組化,以加速產業合作的進度;另一方面,則是提升衍生公司的存活率,透過永續經營與產業建立長遠的合作關係,成為產學合作的最佳典範。

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