Sinh viên làm thiết bị phục hồi chức năng bằng thực tế ảo

Nhóm sinh viên Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM ứng dụng AI và thực tế ảo giúp người tai biến tập luyện qua trò chơi chèo thuyền, đạp xe để phục hồi chức năng.

Sản phẩm do Nguyễn Anh Quốc, Nguyễn Võ Tâm Toàn, Trần Thế Lực, khoa cơ khí chế tạo máy thực hiện từ tháng 6/2020. Sau hơn một năm, nhóm phát triển hệ thống tập phục hồi chức năng với ba bộ phận chính gồm: thiết bị tập, màn hình thực tế ảo, camera giám sát và phần mềm quản lý dữ liệu.

Trên thiết bị tập cơ tay, chân được gắn các cảm biến đo vận tốc, mô men xoắn để đo chỉ số tập của người dùng. Màn hình thể hiện giao diện thực tế ảo để trải nghiệm trò chơi. Camera giám sát giúp theo dõi động tác tập, phát hiện lỗi sai và đưa ra cảnh báo để điều chỉnh lại cho đúng.

"Thiết bị tập ứng dụng công nghệ tạo động lực bằng các trò chơi và thể hiện sự phục hồi của họ thông qua các chỉ số giúp người dùng không nản chí", Quốc, trưởng nhóm nghiên cứu nói lý do phát triển sản phẩm. Em cũng dẫn số liệu thống kê từ cơ quan y tế, hơn 80% người sau đột quỵ bị các di chứng liệt trên cơ thể. Do vậy, nhu cầu tập phục hồi chức năng của những người này rất lớn. Hiện việc tập luyện hồi phục theo phương pháp truyền thống với các thiết bị đơn giản và phải có sự hỗ trợ của bác sĩ. Quá trình tập vốn rất khó khăn, nhiều người hồi phục chậm vì tập không đúng phương pháp, dễ dẫn đến tâm lý chán nản.

Màn hình thực tế ảo mô phỏng trò chơi chèo thuyền với các thông báo cho người tập điều chỉnh động tác. (Ảnh:NVCC)

Dựa trên tư vấn của bác sĩ phục hồi chức năng và các công bố khoa học, nhóm xây dựng liệu trình tập luyện cho bệnh nhân theo từng điều kiện thể chất của họ.

Nhóm phát triển giao diện phần mềm tập luyện, người dùng điền thông tin tên, tuổi, giới tính và các chỉ số sức khỏe như FIM (chỉ số hoạt động độc lập), sức cơ tay, sức cơ chân... để hệ thống xây dựng liệu trình tập phù hợp về mức tập, thời gian tập.

Các bài tập thực hiện dưới dạng trò chơi chèo thuyền và đạp xe. Trong quá trình tập, người dùng thực hiện chưa đạt yêu cầu, hệ thống sẽ tự gửi thông báo để họ điều chỉnh trên màn hình. Cụ thể như với trò chơi chèo thuyền, khi tốc độ chèo chậm, hệ thống thông báo để người dùng tăng tốc. Khi góc tay thấp so với chuẩn, hệ thống thông báo yêu cầu nâng khuỷu tay lên.

Theo Quốc, ở thiết bị tập được bố trí các động cơ để trợ lực cho bệnh nhân trong trường hợp với những người cơ tay, chân còn yếu để giúp họ hoàn thành bài tập. Sau khi kết thúc, bảng hiển thị cho thấy kết quả mức độ hoàn thành bài tập, từ đó hệ thống có thể đánh giá độ phục hồi của bệnh nhân qua từng bài tập. Tất cả các dữ liệu trong quá trình tập được lưu lại để người dùng và bác sĩ có thể theo dõi, đánh giá về độ phục hồi của bệnh nhân từng ngày.

Người dùng trải nghiệm sử dụng máy. (Ảnh: NVCC)

Giữa năm 2021, sản phẩm được nhóm hoàn thiện nhưng việc thử nghiệm chưa được thực hiện do ảnh hưởng Covid-19. Hiện nhóm đã liên hệ với một cơ sở y tế và được đồng ý thử nghiệm sản phẩm cho người bệnh.

Theo PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh, trưởng khoa cơ khí chế tạo máy, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, ưu điểm sản phẩm là kết hợp giữa hệ thống máy tập vật lý trị liệu với hệ thống hướng dẫn người tập dựa trên công nghệ AI và thực tế ảo tăng cường. Hệ thống của nhóm hoàn toàn tự động từ việc hướng dẫn, đánh giá, lưu dữ liệu trong quá trình luyện tập. Điều này giúp người bệnh cảm thấy không áp lực khi tập luyện với máy thông qua các trò chơi vận động kết hợp hợp lồng ghép người chơi vào môi trường ảo.

"Các thiết bị y tế thế này đều phải được đánh giá hoặc thực nghiệm với bệnh nhân và thông qua hội đồng y đức. Sắp tới, trường sẽ hỗ trợ nhóm để có thể thử nghiệm trên bệnh nhân, đưa ra đánh giá dựa trên số liệu khoa học", PGS Thịnh nói.

Dự kiến chi phí sản xuất cho một hệ thống khoảng 3 - 4 triệu đồng với gia công đơn chiếc, trong đó chưa tính chi phí màn hình. Nhóm nghiên cứu cho biết, hiện nay đa số người dân có tivi, laptop nên có thể tận dụng. So với các thiết bị tập thông thường trên thị trường "chi phí này không chênh lệch nhiều, đại đa số người dân đều có thể tiếp cận", đại diện nhóm nói.