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让脊柱侧弯患者居家治疗 女博士研AI功能衣:“走出象牙塔为民服务”

2023-05-09 04:23:41大公报
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  图:理大时装及纺织学院副院长叶晓云博士和团队,凭借“用于治疗脊柱侧弯人工智能辅助设计的功能服装”项目,在第48届日内瓦发明展荣获“评审团嘉许金奖”。\大公报记者黄洋港摄

  编者按:

  第48届日内瓦国际创科展在不久前结束,香港代表团再创佳绩,获得超过200个奖项。在大力推动创科发展的今天,这些奖项背后的故事更加值得关注,成功之路上闪亮的不仅是汗水,还有科学精神和理想信念。

    踏入“由治及兴”新征程的香港,高质量发展成为主旋律,而那些默默无闻的科研人员则是天经地义的主角,创新驱动离不开他们。

  《大公报》近日追踪采访来自不同领域、不同机构的获奖科研人员,推出创科故事系列,介绍富有人文特色的最新科研成果,分享科学家们奋斗的心路历程,说好属于香港的创科故事。

  “创科可以帮助时装进入一个新领域,STEAM加入Design之后也可以令到创科发展更进一步。”香港理工大学时装及纺织学院副院长叶晓云博士如是说。

  与大众对科研人员的刻板印象不同,叶博士精致时尚的衣着、优雅活泼的谈吐令人印象深刻。这让人想起她的科研理念:艺术与科学相结合,为人类生活带来更好的改变。

  毕业后留校任教十馀年的她,设计出多种以人工智能辅助、用于治疗脊柱侧弯的功能服装,AI(人工智能)在获得病患身体数据后,即可提供服装支架调整方案,包括衬垫放置位置、肩带松紧度、在哪个位置施加矫正力及力度多少等。叶博士说,该项目研究已逾十年,相关服装也有申请专利。为了推动成果落地,团队需要更多的临床数据,“所以欢迎有治疗需要的人士直接联系我们。”\大公报记者 汤嘉平

  在第48届日内瓦发明展荣获“评审团嘉许金奖”的“用于治疗脊柱侧弯人工智能辅助设计的功能服装”项目,是由三件功能服装组合而成:配备生物反馈系统的智能背心(下称“智能背心”)、非等向性矫形衣(下称“矫形衣”)和姿势矫正束身衣(下称“束身衣”)。

  “简单来说,束身衣有点似女性内衣,适合侧弯角度较小患者;矫形衣上犹如人类脊骨的束带,方便更针对病患需要调整的位置施加矫正力,适合脊柱侧弯角度较大的患者;智能背心主要是提供平日坐姿训练和定期肌肉训练的,若平日在家进行坐姿训练时,小用家更可以配合服装自带的电脑游戏、英文学习系统进行训练治疗。”

  边学英文边练正确坐姿

  叶博士介绍,生物反馈智能背心原只有诊所版,主要帮助脊柱侧弯青少年进行坐姿训练。智能背心配备四组传感器,放置在背部四组肌肉,用作训练背部肌肉平衡。

  为了达到更好的治疗效果,叶博士的团队于近几年研发出家居版的智能背心。这种背心会多配置两个传感器,用于测量他们的坐姿,再配上英语学习平台,可以一边学英文一边练习正确坐姿。“因为有的家长担心玩游戏会浪费时间,所以我们也设计了学习英文的系统。”叶博士笑言,姿势训练是一个长期的过程,并非靠一两日就能完成。家居版的智能背心,她建议青少年用家每天穿戴半小时。

  AI给出个性化矫正方案

  不过,三种功能服装到底哪一款才适合自己呢?具体的佩戴操作、佩戴年限又是如何?叶博士团队把这些原本属于矫形师的工作,交给了人工智能(AI)。

  “每一位青少年在矫正脊柱侧弯时,都需要先照一张X光片。传统的治疗方式是矫正师按照病患的X光片和观察病患的身形,凭借自身的经验去制造硬支架的模型,以及判断哪里施加力和施加多大的力。而现在,医生只需根据X光片去量度病人脊柱侧弯的角度,把相关数据提供给AI,AI就会给出个性化的矫正方案。”叶博士说,在病患穿上治疗脊柱侧弯的功能服装及服装施加矫正力后,团队也会输入相关的矫正数据给AI,方便AI跟进。

  这套AI模型由叶博士团队研究助理麦庭轩设计,目前的AI分为“决策树”和“神经网络”两部分。据麦庭轩介绍,“决策树”根据过往多位从事功能服装的设计师和矫形师的经验,收集回来的数据和他们作出决定,去训练出该“决策树”模型。所以“决策树”在学习之后,便可以直接根据病患的身体数据作出决定。

  “神经网络”则在三件功能服装上都有分布,以比较典型的矫形衣为例,它可以在不同的位置放上衬垫,束带的长度亦可调校,故神经网络会根据可以调整的位置去给到团队一些治疗建议,包括在哪里施加矫正力、施加多大的力。

  “让生活变得更美好”

  叶晓云博士透露,目前团队正进行临床研究,若这种特殊服装要正式投入市场,料最少还要两至三年的时间。“我在理大的十几年,深切感受到香港创科发展之快,科技改变人类的生活,我们的责任就是让生活变得更美好!”

  叶博士感慨自己的读书年代,很少有听闻要鼓励科研成果落地、鼓励申请专利之类的说法。她说,这些年意识到,若只是教书和纯粹的研究,或者为研究而研究,其成果难以更快地造福于民。“我们大学的研究成果,不能只停留在大学内,而是要走出象牙塔,要到市场去,为民服务。”

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