چگونه یک اسباب‌بازی به ابزار حیاتی جراحان تبدیل شد؟

مسیر نوآوری‌های فناوری گاهی به شکلی غیرمنتظره تغییر می‌کند، به گونه‌ای که ابزارهایی که در ابتدا برای هدفی خاص طراحی شده بودند، کاربردهای شگفت‌انگیزی در حوزه‌های کاملاً متفاوت پیدا می‌کنند. داستان مایکروسافت کینکت نمونه‌ای برجسته از این نوآوری غیرمنتظره را نشان می‌دهد.

کینکت که ابتدا برای تعامل حرکتی در بازی‌های ویدئویی ساخته شد، اکنون به ابزاری ارزشمند در مراکز درمانی و بیمارستان‌ها تبدیل شده است. این تحول، پتانسیل فناوری را برای کاربردهای فرارشته‌ای و نبوغ پژوهشگران در شناسایی قابلیت‌های جدید ابزارهای موجود، به رخ می‌کشد.

نگاهی به گذشته: خاستگاه کینکت در دنیای گیمینگ

مایکروسافت کینکت (Microsoft Kinect) در نوامبر ۲۰۱۰ (آذر ۱۳۸۹) به‌عنوان یک ابزار جانبی نوآورانه برای کنسول بازی ایکس‌باکس ۳۶۰ معرفی شد. این رونمایی، نقطه‌ی عطفی در تکامل تعامل کاربر و کنسول محسوب می‌شد، چراکه برای اولین بار کاربران بدون نیاز به دسته‌های سنتی بازی و تنها با استفاده از حرکات بدن و دستورات صوتی، امکان کنترل محتوای دیجیتال را پیدا کردند.

کینکت نقطه‌عطفی در تکامل تعامل کاربر و کنسول بود

حسگر اولیه‌ی کینکت سخت‌افزاری پیشرفته محسوب می‌شد که چندین جزء کلیدی را در خود جای داده بود: یک دوربین رنگی برای ضبط جریان ویدئویی معمول، یک حسگر عمق مبتنی بر فناوری مادون قرمز (شامل یک پروژکتور مادون قرمز برای انتشار پرتو و یک حسگر برای ثبت نور بازتابی) و یک آرایه‌ی چهارتایی از میکروفون‌ها.

 

اجزای داخلی مایکروسافت کینکت

عکاس: DOI:10.1109/NILES50944.2020.9257919

این اجزا به‌طور هماهنگ کار می‌کردند تا کینکت بتواند محیط را به‌صورت سه‌بعدی درک کند، حرکات افراد در میدان دید خود را ردیابی دقیقی انجام دهد، چهره‌ها را تشخیص دهد و دستورات شفاهی را پردازش کند.

نسخه‌های اولیه‌ی کینکت از فناوری نور ساختاریافته (Structured light) برای تعیین فاصله‌ی اجسام استفاده می‌کردند؛ روشی که با تحلیل اعوجاج در الگوهای مادون قرمزِ بازتابی از سطوح، فاصله را محاسبه می‌کرد. با عرضه‌ی نسخه‌ی دوم کینکت برای XBox One در سال ۲۰۱۴، پیشرفت‌های بیشتری در این فناوری حاصل شد؛ از جمله دوربین‌های با وضوح بالاتر برای ثبت تصاویر رنگی و سنجش عمق و همچنین دقت بهبودیافته در ردیابی حرکات.

در نسخه‌ی جدید، روش سنجش عمق به زمان اسکن (Time of flight) تغییر یافت. در این فناوری، حسگر با ارسال پالس‌های نوری (معمولاً مادون قرمز) به سمت جسم، مدت زمان بازگشت نور به حسگر را اندازه می‌گیرد. با توجه به ثابت بودن سرعت نور، این زمان مستقیماً به فاصله‌ی جسم مرتبط است: هرچه جسم دورتر باشد، نور زمان بیشتری برای رفت و برگشت نیاز دارد.

این روش نسبت به نور ساختاریافته سریع‌تر است، دقت بالاتری در محیط‌های مختلف نوری دارد و نیاز به الگوهای پیچیده‌ی نوری را حذف می‌کند. به‌ همین دلیل، این روش امکان نقشه‌برداری آنی عمق را فراهم می‌کند که برای ردیابی حرکات پویا (مانند بازی‌های تعاملی) ایدئال به نظر می‌رسد.

نور ساختاریافته‌ی تابیده‌شده از کینکت (چپ) و تصویر عمقی اندازه‌گیری‌شده؛ رنگ قرمز عمق کمتر و رنگ بنفش، عمق بیشتر را نشان می‌دهد. رنگ سیاه به معنای نقاط خارج از دسترس است.

MoviMED

طراحی بنیادین کینکت که بر تعامل طبیعی و مبتنی بر حرکات بدن تمرکز داشت، بستری ضروری برای کاربردهای بعدی این فناوری در حوزه‌ی پزشکی فراهم کرد. تلاش صنعت گیمینگ برای خلق تجربه‌ای جذاب و خودکار، ناخواسته به توسعه‌ی دستگاهی منجر شد که به‌طور استثنایی برای کاربردهای پزشکی نیز مناسب بود؛ جایی که تماس فیزیکی بیماران با دستگاه‌ها می‌تواند چالش‌برانگیز باشد و رابط‌های کاربرپسند برای بیماران با توانایی‌های متنوع، از اهمیت بالایی برخوردار است.

ادغام چندین روش سنجش در یک دستگاه واحد نیز عاملی کلیدی در انعطاف‌پذیری کینکت محسوب می‌شد. دوربین رنگی، تصویری بصری و دوبُعدی از محیط ارائه می‌داد و حسگر عمق، اطلاعات بُعد سوم را اضافه می‌کرد. فناوری مادون‌قرمز در سنجش عمق، نقش اساسی داشت و میکروفون‌ها بُعد صدا را تکمیل می‌کردند. این جریان داده‌های غنی و متنوع، هنگام تحلیل کارآمد، درکی جامع از اقدامات کاربر و محیط اطراف فراهم می‌کرد و کینکت را برای طیف وسیعی از کاربردها فراتر از هدف اولیه‌ی گیمینگ سازگار می‌ساخت.

مایکروسافت با کینکت تلاش کرد با استفاده از ترکیب چندین حسگر، نیاز به دسته‌های بازی را برطرف کند.

Co-optimus

جذابیت کینکت برای حوزه‌ پزشکی

متخصصان بهداشت و درمان به‌تدریج مزایای متمایز کینکت را در مقایسه با ابزارها و روش‌های سنتی پزشکی تشخیص دادند. یکی از جذاب‌ترین جنبه‌ها، هزینه‌ی آن است. در مقایسه‌ با سیستم‌های پیشرفته و گران‌قیمت ضبط حرکات که ده‌ها هزار دلار هزینه دارند، کینکت با قیمتی کمتر از ۲۰۰ دلار جایگزینی بسیار مقرون‌به‌صرفه را ارائه می‌دهد که دسترسی به فناوری ردیابی حرکتی پیشرفته را برای طیف گسترده‌تری از ارائه‌دهندگان خدمات درمانی و محققان، حتی با منابع مالی محدود، ممکن می‌سازد.

درحالی‌که سیستم‌های حرفه‌ای ضبط حرکت ده‌ها هزار دلار هزینه دارند، کینکت با قیمتی کمتر از ۲۰۰ دلار دردسترس است

همچنین کینکت امکان پایش غیرتهاجمی بیماران را فراهم می‌کند. این ویژگی نیاز به استفاده از حسگرهای دست‌وپاگیر یا اتصال تجهیزات به بیماران را از بین می‌برد و به افزایش راحتی بیماران و کاهش خطر بالقوه‌ی عفونت ناشی از تماس فیزیکی کمک می‌کند. کینکت با ثبت آنی حرکات بیمار، بینش فوری را برای تشخیص فراهم می‌کند. این ویژگی به متخصصان امکان می‌دهد برنامه‌های درمانی را به‌موقع تنظیم و بهبود بیماران را دقیق‌تر پایش کنند.

کینکت فرصتی بی‌نظیر برای پل زدن بین فناوری گیمینگ و نیازهای بالینی است. روش‌های تعاملی خودکار و تجربیات کاربری جذابی که در طراحی اپلیکیشن‌های بازی‌محور وجود دارد، می‌توانند برای خلق راهکارهای درمانی انگیزه‌بخش و دردسترس‌تر بازتعریف شوند. این رویکرد نوآورانه، پتانسیل فراگیر کردن دسترسی به مراقبت‌های پیشرفته را دارد و دامنه‌ی تخصص پزشکی را حتی به افراد ساکن در مناطق محروم می‌رساند.

کینکت در بیمارستان: از آزمایشگاه تا اتاق عمل

کاربرد مایکروسافت کینکت در حوزه‌ی بهداشت و درمان، داستانی از اکتشاف و نوآوری حاصل از کنجکاوی اولیه‌ی دانشگاهی در محیط‌های بالینی بوده است. این گذار دربردارنده‌ی آزمایش‌های ابتدایی، تأیید پتانسیل‌های فناوری و توسعه‌ی نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های تخصصی برای پاسخگویی به نیازهای خاص پزشکی بود.

گوشه‌ای از مقالات ارائه‌شده در استفاده از کینکت در کاربردهای پزشکی

پتانسیل مایکروسافت کینکت در حوزه‌ی سلامت از نگاه جامعه‌ی دانشگاهی پنهان نماند. دانشگاه‌هایی مانند استنفورد، MIT و پورتو از پیشگامان این عرصه بودند و با اجرای آزمایش‌ها و پروژه‌های پایلوت، قابلیت‌های دستگاه مذکور را در زمینه‌های پزشکی، بررسی و اعتبارسنجی کردند.

تحقیقات دانشگاهی نقش کلیدی در ایجاد پایه‌ی علمی برای استفاده از کینکت در حوزه‌ی درمان ایفا کردند؛ پروژه‌هایی که از تلاش برای کمّی‌سازی رفتار اندام فوقانی با بهره بردن از روش‌های یادگیری ماشین تا بررسی کاربرد آن در رباتیک را دربر می‌گرفت. این موضوع اعتماد متخصصان بالینی و ارائه‌دهندگان خدمات درمانی را جلب کرد.

بررسی‌های دقیق دانشگاه‌ها، نقش مهمی در گسترش استفاده از کینکت در پزشکی داشت

پژوهش‌های نخست به کاربردهایی در حوزه‌های خاص، به‌ویژه فیزیوتراپی و توانبخشی منجر شد. محققان و متخصصان بالینی دانشگاه استنفورد دریافتند که قابلیت ردیابی حرکت بدن بدون نیاز به نشانگرها، می‌تواند برای طراحی برنامه‌های ورزشی جذاب برای بیماران بهبودیافته از سکته یا مدیریت شرایط مزمنی مانند فلج مغزی استفاده شود.

استفاده از کینکت در توانبخشی بعد از سکته

مشاهده‌ی آنی شاخص‌های بهبود بیمار

در تحقیقی دیگر در دانشگاه پورتو، محققان به امکان استفاده از این کینکت در مدل‌سازی سه‌بعدی در آماده‌سازی بیماران برای فرایندهای جراحی در بیماری‌هایی همچون سرطان سینه، استفاده کردند.

در کنار استفاده‌های یادشده، مزایای ملموس مشاهده‌شده در پروژه‌های اولیه‌ی توانبخشی، مانند افزایش مشارکت بیماران و پایبندی بهتر به برنامه‌های درمانی، ارزش عملی کینکت را در بهبود نتایج درمانی برجسته کرد. ماهیت تعاملی و گاهی بازی‌محور درمان‌های مبتنی‌بر کینکت، فرایند توانبخشی را برای بیماران جذاب‌تر کرد تا با مشارکت بیشتر در درمان، بهبودی سریع‌تری حاصل شود.

گذار به پذیرش بالینی

باوجود تمرکز اولیه‌ی کینکت بر بازی‌ها، پتانسیل آن در حوزه‌ی سلامت حتی پس از توقف تولید این محصول توسط مایکروسافت نیز نادیده گرفته نشد. بیمارستان‌ها و استارتاپ‌ها به‌طور فعالانه از کینکت برای کاربردهای متنوع پزشکی استفاده کردند. این علاقه‌ی مستمر، ارزش ذاتی دستگاه یادشده را در بخش بهداشت و درمان دوچندان کرد تا بدون حمایت مستقیم بخش بازی‌های مایکروسافت، کاربرد آن ادامه یابد.

عامل کلیدی در گسترش کاربردهای پزشکی کینکت، نقش فعال توسعه‌دهندگان نرم‌افزار بود

توسعه‌دهندگان با استفاده از داده‌های خام حسگر کینکت، ابزارها و برنامه‌های تخصصی را برای رفع نیازهای خاص حوزه‌ی پزشکی طراحی کردند. توسعه‌ی این نرم‌افزارهای ویژه، نقشی حیاتی در تبدیل پتانسیل سخت‌افزار کینکت به راهکارهای عملی و مؤثر برای سناریوهای متنوع پزشکی داشت.

توقف‌ تولید کینکت برای بازی‌های ویدیویی، اگرچه در ابتدا یک عقبگرد به نظر می‌رسید، درنهایت به محرکی برای نوآوری در بخش سلامت تبدیل شد. پژوهشگران و شرکت‌ها به‌طور فعال تلاش کردند تا قابلیت‌های منحصربه‌فرد این فناوری را حفظ کنند. همچنین شکل‌گیری اکوسیستم پویایی از توسعه‌دهندگان نرم‌افزار، نقشی اساسی در تبدیل پتانسیل خام سخت‌افزار کینکت به راهکارهای پزشکی تخصصی داشت.

فناوری‌های کینکت در خدمت سلامت

تنوع کاربردهای مایکروسافت کینکت در محیط‌های پزشکی، ریشه در فناوری‌های پیشرفته‌ای دارد که امکان ضبط، پردازش و تفسیر حرکات و تعاملات انسانی در فضای سه‌بعدی را فراهم می‌کنند. این فناوری‌های کلیدی برای کاربردهای سلامت، بهبود یافته‌اند تا قابلیت‌های ارزشمندی را در اختیار پزشکان و بیماران قرار دهند.

حسگر عمق برای درک حرکات سه‌بعدی

اصلی‌ترین کاربرد پزشکی کینکت، در توانایی آن در درک عمق تصاویر و ضبط حرکت سه‌بعدی نهفته است. حسگرهای عمق این دستگاه، قادرند نمای سه‌بعدی دقیقی از محیط و اشیای اطراف ایجاد کنند.

این قابلیت، امکان ساخت مدل‌های اسکلتی را با ردیابی دقیق موقعیت مفاصل و بخش‌های بدن فراهم می‌کند. مدل اسکلتی، نمایشی مجازی از بدن انسان است که مفاصل و بخش‌های مختلف را به‌صورت نقاط و خطوط نشان می‌دهد و حرکت آن‌ها را ردیابی می‌کند.

مدل اسکلتی‌ که کینکت به‌صورت آنی و بی‌نیاز از نصب نشانگرهای فیزیکی، می‌سازد.

Mathworks

مزیت اصلی فناوری کینکت، توانایی ضبط داده‌های حرکتی سه‌بعدی بدون نیاز به نصب نشانگرهای فیزیکی روی بدن است. این رویکرد بدون نشانگر، فرایند تصویربرداری را برای بیماران، کم‌هزینه‌تر و غیرتهاجمی می‌کند، اجرای آن را ساده می‌سازد و انجام آن را برای طیف گسترده‌تری از افراد و محیط‌ها، از جمله کلینیک‌ها و منازل بیماران، فراهم می‌کند.

برای مثال، در توانبخشی، حسگر عمق کینکت می‌تواند فاصله‌ی دقیق دست بیمار تا زمین را هنگام انجام تمرینات تعادلی محاسبه کند و به پزشک نشان دهد که آیا بیمار در معرض خطر افتادن است یا خیر.

پردازش آنی داده

فراتر از ضبط داده‌های سه‌بعدی، کینکت قابلیت آنی پردازش داده را نیز دارد که برای بسیاری از کاربردهای پزشکی آن حیاتی است. الگوریتم‌های پیچیده‌ای برای تحلیل جریان مداوم داده‌های حسگرهای کینکت توسعه یافته‌اند که امکان بازخورد و تحلیل فوری را فراهم می‌کنند.

یکی از کاربردهای برجسته‌ی پردازش آنی، «تشخیص خودکار سقوط» بیماران است. این الگوریتم‌ها، تغییرات در وضعیت بدن و الگوهای حرکتی را تحلیل می‌کنند تا به‌زمین‌‌افتادن‌های احتمالی را شناسایی و هشدارهایی را فعال کنند که امکان ارائه‌ی کمک به‌موقع را فراهم می‌سازد. برای مثال، اگر بیمار ناگهان از حالت ایستاده به حالت درازکش تغییر وضعیت دهد، الگوریتم این تغییر را به‌عنوان سقوط تشخیص می‌دهد و هشدار می‌فرستد.

افزون‌براین، الگوریتم‌ها برای ارزیابی تعادل به‌کار می‌روند تا افرادِ مبتلا به اختلالات تعادلی را شناسایی کنند. این ارزیابی‌ها معمولاً شامل تحلیل پایداری بیماران حین حرکات و فعالیت‌های مختلف است که اطلاعات ارزشمندی برای تشخیص و طراحی راهبردهای مداخله‌ی درمانی فراهم می‌کند. توسعه‌ی این الگوریتم‌های تخصصی برای تحلیل جریان داده‌های کینکت، خروجی خام حسگر را به اطلاعات بالینی معنادار تبدیل می‌کند و کاربردهای عملی را در حوزه‌ی سلامت ممکن می‌سازد.

پردازش آنی داده‌ها امکان تحلیل دامنه‌ی حرکتی را فراهم می‌کند که برای توانبخشی جسمانی ضروری است

با ردیابی لحظه‌ای حرکت مفاصل، سیستم‌های مبتنی‌بر کینکت می‌توانند بازخوردی فوری درباره‌ی عملکرد بیماران در انجام تمرین‌های دامنه‌ی حرکتی ارائه دهند تا کادر درمان از اجرای صحیح حرکات و دستیابی به دامنه‌ی حرکتی مطلوب اطمینان حاصل کند.

یکپارچه‌سازی با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

قابلیت‌های مایکروسافت کینکت در حوزه‌ی سلامت در ادغام آن با تکنیک‌های هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (Machine Learning یا ML) تقویت می‌شود. با اعمال الگوریتم‌های یادگیری ماشین روی داده‌های ثبت‌شده از سوی کینکت، پژوهشگران و درمانگران به سطوح پیشرفته‌تری از تحلیل و پیش‌بینی دست یافته‌اند.

برای مثال، از ML برای بهبود دقت تشخیصی، مانند پیش‌بینی روند پیشرفت بیماری پارکینسون براساس تغییرات ظریف در الگوی حرکتی بیماران در طول زمان، استفاده شده است. با تحلیل داده‌های حرکتی جمع‌آوری‌شده توسط کینکت، الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند الگوهای غیرطبیعی‌ای را شناسایی کنند که شاید نشانه‌های اولیه‌ی بیماری باشند.

هوش مصنوعی همچنین نقشی کلیدی در افزایش دقت ردیابی حرکات و تشخیص ژست‌های حرکتی (Gestures) ایفا می‌کند و امکان تفسیر دقیق‌تری از تعاملات و حرکات بیماران را فراهم می‌سازد. این ادغام، قابلیت‌هایی پیشرفته مانند تحلیل‌های آینده‌نگرانه و ابزارهای تشخیصی دقیق‌تری را ممکن می‌کند و فناوری را فراتر از ردیابی ساده‌ی حرکات به سمت ارائه‌ی اطلاعات عملی و تحلیل‌شده برای متخصصان سلامت سوق می‌دهد.

توانایی الگوریتم‌های هوش مصنوعی در یادگیری از مجموعه‌ی داده‌های عظیم کینکت، شناسایی الگوها و همبستگی‌های ظریفی را ممکن می‌سازد که شاید از طریق مشاهده‌ی انسانی به‌سادگی قابل تشخیص نباشند. این امر، راه را برای ابزارهایی هموار می‌کند که قادرند در تشخیص زودهنگام بیماری‌ها، ارائه‌ی توصیه‌های درمانی شخصی‌سازی‌شده و حتی پیش‌بینی ریسک‌های سلامت آینده براساس الگوهای حرکتی و تعاملی، ایفای نقش کنند.

کینکت در عمل: از توانبخشی تا جراحی

قابلیت‌های منحصربه‌فرد مایکروسافت کینکت، زمینه‌ساز استفاده از آن در طیف متنوعی از محیط‌های پزشکی می‌شود و راهکارهای نوآورانه‌ای برای نیازهای مختلف حوزه‌ی سلامت ارائه می‌دهد. از کمک به توانبخشی گرفته تا یاری رساندن به جراحان، کینکت پتانسیل خود را برای بهبود مراقبت از بیماران و ارتقای شیوه‌های پزشکی اثبات کرده است.

توانبخشی جسمانی و آموزش حرکتی

یکی از برجسته‌ترین حوزه‌های کاربرد کینکت، توانبخشی جسمانی و آموزش حرکتی است. مدل‌های اسکلتی که به‌طور آنی توسط کینکت ایجاد می‌شوند، پایه‌ی بسیاری از کاربردهای پزشکی هستند. برای مثال، آن‌ها امکان تحلیل دقیق الگوی راه رفتن (گیت آنالیز) را به پزشکان می‌دهند تا الگوهای حرکتی بیمار را ارزیابی، ناهنجاری‌ها را شناسایی و روند بهبود را نظارت کنند.

استفاده از مدل اسکلتی کینکت در ارزیابی حرکتی بیماران

embs.org

همچنین، داده‌های سه‌بعدیِ ضبط‌شده، ردیابی وضعیت بدن را تسهیل می‌کنند که برای نظارت بر تراز بدن، شناسایی مشکلات وضعیتی و ارزیابی اثربخشی مداخلات درمانی ارزشمند است.

قابلیت ردیابی بدون نیاز به نشانگرهای فیزیکی، کینکت را به ابزاری ایدئال برای طراحی برنامه‌های درمانی تعاملی و جذاب تبدیل کرده است. برای افراد در حال بهبودی پس از سکته، سیستم‌هایی مبتنی‌بر کینکت توسعه یافته‌اند تا تمرین‌های مناسب بیمار را با بازخورد آنی ارائه دهند. این سیستم‌ها می‌توانند بیماران را در انجام حرکات خاص راهنمایی کنند، پیشرفت آن‌ها را زیر نظر بگیرند و با ارائه‌ی تشویق، به بازیابی عملکرد حرکتی و بهبود تعادل کمک کنند.

کاربرد کینکت در برنامه‌های درمانی تعاملی و جذاب برای فیزیوتراپی

عکاس: Jessica Boehm

در تحقیقی در سال ۲۰۱۵، پژوهشگران دریافتند که بیماران دچار سکته که از تمرینات مبتنی بر کینکت استفاده کردند، بهبود بیشتری در حرکت دست‌ها نسبت به روش‌های سنتی نشان دادند.

ماهیت تعاملی بازی‌ها به حفظ انگیزه‌ی و مشارکت فعالانه‌ی کودکان در فرایند درمان کمک می‌کند

کینکت به‌عنوان ابزاری ارزشمند در زمینه‌ی درمان کودکان نیز شناخته شده است. جلسه‌های درمانی با استفاده از رویکردهای بازی‌محور، برای کودکانی با شرایطی مانند فلج مغزی طراحی شده‌اند که تمرینات معمولاً خسته‌کننده را به فعالیت‌های جذاب و لذت‌بخش تبدیل می‌کنند.

استفاده از سازوکارهای بازی‌محور در توانبخشی مبتنی‌بر کینکت، نقشی کلیدی در بهبود مشارکت بیماران و پایبندی به برنامه‌های درمانی داشته است، به‌ویژه برای افراد جوان‌تر و کسانی که دوره‌های بهبودی بلندمدت را طی می‌کنند. این رویکرد، مشارکت فعال‌تر و مستمر بیماران را تقویت می‌کند و در نتیجه به موفقیت بیشتر در روند بهبودی می‌انجامد.

استفاده از کینکت در توانبخشی کودکان ناتوان با به‌کارگیری سازوکارهای بازی‌محور

The Globe and Mail

 کمک به جراحی و نوآوری در اتاق عمل

فضای استریل اتاق عمل چالش‌های منحصربه‌فردی برای بهره‌برداری از فناوری ایجاد می‌کند. کینکت با امکان کنترل بدون دست سیستم‌های تصویربرداری در حین جراحی، راهکارهای نوآورانه‌ای ارائه داده است. دکتر کالوین لا، جراح سرطان کبد در مرکز سانی‌بروک کانادا، در مورد استفاده از کینکت در اتاق عمل می‌گوید:

ما می‌توانیم کامپیوتر را به‌عنوان آخرین عضو تیم خود به فضای کاری اتاق عمل بیاوریم.

– دکتر کالوین لا، جراح در مرکز سانی‌بروک کانادا

جراحان می‌توانند با حرکات ساده، تصاویر پزشکی را ببینند، نواحی حیاتی را بزرگنمایی کنند و تصاویر را بدون نیاز به لمس صفحه‌کلید، ماوس یا صفحه‌نمایش، ورق بزنند. برای مثال، جراح می‌تواند با حرکت دست به سمت چپ یا راست، تصاویر را ورق بزند یا با حرکات دو دست، جزئیات را بزرگ‌نمایی کند. این امر ضمن حفظ محیط استریل، تمرکز جراحان روی فرایند جراحی را افزایش می‌دهد.

یک جراح در اتاق عمل با حرکت دستش، تصاویر را جابه‌جا می‌کند.

lkoundourisaint101

قابلیت تعامل «بدون تماس» در محیط استریل اتاق عمل، نیاز حیاتی جراحان برای دسترسی و مدیریت تصاویر پزشکی بدون خطر آلودگی را برطرف می‌کند. ویژگیِ بدون تماس، ایمنی و کارایی فرایندهای جراحی را بهبود بخشیده است.

کینکت همچنین در توسعه‌ی شبیه‌سازی‌های کنترل‌شونده با حرکات دست برای آموزش جراحان به‌ کار رفته است. این محیط‌های آموزشی مجازی، پلتفرمی ایمن و تعاملی فراهم می‌کنند تا جراحان بتوانند روش‌های پیچیده را تمرین کنند، مهارت‌های خود را اصلاح کنند و تکنیک‌های جدید را بدون خطرات مرتبط با جراحی واقعی بیاموزند.

جراحان می‌توانند با کمک کینکت، عمل را روی مدل‌های از قبل آماده‌شده و بدون تماس دست تمرین کنند.

عکاس: Noelia Hernández

استفاده از کینکت در آموزش جراحی، جایگزینی مقرون‌به‌صرفه و جذاب برای روش‌های سنتی ایجاد کرده است. این فناوری به جراحان مبتدی اجازه می‌دهد عملیات پیچیده را در محیط مجازی تمرین کنند که تجربه‌ی یادگیری و آمادگی آن‌ها را ارتقاء می‌دهد.

پایش از راه دور

قابلیت‌های کینکت فراتر از محیط بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها گسترش یافته و در حوزه‌ی پایش از راه دور بیمار و پزشکی از راه دور نیز کاربردهای ارزشمندی پیدا کرده است.

سالمندی را تصور کنید که در خانه تنها زندگی می‌کند و با کینکت تحت نظارت است؛ اگر تعادلش را از دست بدهد، سیستم فوراً به خانواده یا پزشک هشدار می‌دهد. این سیستم‌ها با تحلیل الگوهای حرکتی بیماران، تغییرات ظریفی را که می‌تواند عامل افزایش خطر سقوط باشند، شناسایی می‌کنند و مداخلات به‌موقع را امکان‌پذیر می‌سازند تا از آسیب‌های جدی پیشگیری شود.

در کنار قابلیت‌های پایش بیماران، کینکت مراقبت‌های پس از عمل را از طریق معاینه‌ی مجازی تسهیل کرده است. بیمارانی که دوران نقاهت پس از جراحی را می‌گذرانند، می‌توانند پیگیری‌های پزشکی خود را از راه دور و با استفاده از کینکت به‌عنوان حسگر حرکتی پیشرفته، انجام دهند. این امر نیاز به مراجعه‌ی حضوری به کلینیک را کاهش می‌دهد؛ به‌ویژه برای افراد با محدودیت حرکتی، راحتی و دسترسی به خدمات درمانی را بهبود می‌بخشد.

کینکت امکان انجام رویه‌های درمانی از راه دور را برای بسیاری از بیماران فراهم کرده است.

alliedtravelcareers.com

قابلیت‌های پایش از راه دور کینکت، مراقبت‌های بهداشتی را از چارچوب‌های سنتی فراتر می‌برد و امکان مراقبت پیوسته و شناسایی زودهنگام مشکلات احتمالی را در محل زندگی بیمار فراهم می‌کند. این رویکرد موجب مداخلات پیشگیرانه و کاهش نیاز به مراجعات مکرر حضوری می‌شود و به‌طور بالقوه هزینه‌های بهداشتی را کاهش می‌دهد.

سلامت روان و درمان‌های شناختی

پتانسیل‌های کینکت در حوزه‌ی سلامت روان و درمان‌های شناختی نیز مورد بررسی قرار گرفته است و توانایی این دستگاه در ردیابی حرکات ظریف و خلق محیط‌های مجازی تعاملی، راه‌های جدیدی برای درمان‌های سلامت روان می‌گشاید.

قابلیت‌های ردیابی حرکتی کینکت در مقابله با تروماهای بشر به کار می‌رود

یکی از کاربردهای برجسته‌ی آن در درمان اختلالاتی مانند استرس پس از سانحه (Post-traumatic stress disorder یا PTSD) با استفاده از درمان مواجهه‌‌ای مجازی است. با ایجاد محیط‌های مجازی امن و کنترل‌شده که سناریوهای مرتبط با عامل ترس (تروما) را شبیه‌سازی می‌کنند، درمانگران به بیماران یاری می‌دهند که خاطرات آسیب‌زا را به‌تدریج و در بستری حمایتی پردازش کنند.

در کاربردی دیگر، پژوهشگران استفاده از کینکت را برای تشخیص زودهنگام نشانه‌های زوال عقل از طریق تجزیه و تحلیل الگوهای حرکتی، مورد بررسی قرار داده‌اند.

به‌ عنوان مثال، تغییرات در الگوهای راه رفتن، مانند کاهش سرعت، گام‌های کوتاه‌تر، تغییرپذیری بیشتر در قدم‌ها، و عدم تقارن حرکتی، می‌توانند نشانگرهای اولیه‌ی زوال عقل (دمانس) باشند. این تغییرات حتی ممکن است پیش از بروز مشکلات شناختی ظاهر شوند و به تمایز بین انواع مختلف زوال عقل کمک کنند. قابلیت کینکت در ردیابی بلندمدت این حرکات، امکان تشخیص و مداخله‌ی زودتر برای جلوگیری از بیماری‌هایی مانند آلزایمر را فراهم می‌کند.

قابلیت‌های تصویربرداری پزشکی

در حوزه‌ی تصویربرداری پزشکی، توانایی‌های کینکت برای ارتقای فرایندهای اسکن نیز از سوی محققان بررسی شده است. یکی از کاربردهای مفید، شامل اسکن سه‌بعدی بدن برای پرتودرمانی می‌شود. مدل‌های سه‌بعدی دقیق از بدن بیماران برای برنامه‌ریزی دقیق پرتودرمانی و هدف‌گیری تومورها بدون آسیب به بافت‌های سالم اطراف، حیاتی به نظر می‌رسند. قابلیت‌های سنجش عمق کینکت می‌تواند روشی مقرون‌به‌صرفه‌ را برای ایجاد این مدل‌های شخصی و دقیق فراهم کند.

از کینکت می‌توان برای ایجاد مدل‌های سه‌بعدی مخصوص هر بیمار، پیش از انجام رادیوتراپی استفاده کرد

قابلیت‌های سه‌بعدی کینکت، بهبودهای بالقوه‌ای در فرایندهای رادیولوژی ایجاد کرده است، از جمله ارائه‌ی روشی مقرون‌به‌صرفه برای برنامه‌ریزی پرتودرمانی و تعامل بدون تماس دست با تصاویر پزشکی که می‌تواند به افزایش کارایی و رعایت بهداشت محیط کمک کند.

در کنار پرتودرمانی، کینکت می‌تواند راهنمای خوبی برای دقیق‌تر کردن فرایندهای تصویربرداری نیز باشد. استفاده از کینکت در اتاق‌های سی‌تی‌اسکن نشان داده است که بیماران تجربه‌ی بهتری از قرارگیری روی تخت برای انجام اسکن داشته‌اند.

اتاق سی‌تی‌اسکن و کینکتی که در بالای تخت آن نصب شده است.

استفاده از کینکت در اتاق سی‌تی‌اسکن؛ بزرگنمایی کینکت

آموزش پزشکی

فراتر از مراقبت مستقیم از بیماران، کینکت در آموزش پزشکی نیز راه یافته است. ماهیت تعاملی این فناوری برای ایجاد تعامل در درس‌های آناتومی و آزمایشگاه‌های مجازی تشریح، برای دانشجویان پزشکی به‌کار گرفته می‌شود.

دانشجویان می‌توانند با استفاده از ردیابی حرکتی کینکت، مدل‌های آناتومی مجازی را دستکاری کنند، تشریح مجازی انجام دهند و با محتوای آموزشی به روشی عملی‌تر نسبت به روش‌های سنتی ارتباط برقرار کنند. این امر درک ساختارهای پیچیده‌ی آناتومی را بهبود می‌بخشد و تجربه‌ی یادگیری را غنی می‌سازد.

استفاده از کینکت در آموزش آناتومی پزشکی

عکاس: DOI: 10.1007/978-3-642-44964-2_11

ماهیت تعاملی کینکت، یادگیری آناتومی و تمرین تشریح را برای دانشجویان جذاب‌تر و در دسترس‌تر کرده است و روشی پویا و فراگیر برای کاوش بدن فراهم می‌آورد که نسبت به تصاویر ثابت و روش‌های سنتی مبتنی‌بر تشریح جسد، برتری دارد.

مزایای راهکارهای بهداشتی مبتنی‌بر کینکت

ادغام کینکت در محیط‌های درمانی، مزایای متعددی از جنبه‌های مختلف مراقبت از بیمار، ارائه‌ی خدمات تکمیلی درمانی و افزایش کارایی روش‌های پزشکی به همراه داشته که این مزایا موجب رشد علاقه و پذیرش راهکارهای مبتنی‌بر کینکت در سراسر حوزه‌ی بهداشت و درمان شده است.

یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از کینکت در حوزه‌ی بهداشت و درمان، در امکان صرفه‌جویی در هزینه‌ها تعریف می‌شود. کینکت به‌عنوان جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای سیستم‌های سنتی و پرهزینه‌ی ضبط حرکت، فناوری پیشرفته را در دسترس طیف گسترده‌تری از ارائه‌دهندگان خدمات درمانی و مؤسسات تحقیقاتی قرار داده است.

قیمت مناسب کینکت، فناوری پیچیده‌ ردیابی حرکت را برای طیف وسیع‌تری از مراکز درمانی و بیماران قابل دسترس می‌کند

ویژگی ارزان‌تر بودن، نقشی کلیدی در گسترش دسترسی به مراقبت‌های پیشرفته در مناطق روستایی و محروم از طریق کاربردهای پزشکی از راه دور (تله‌مدیسین) ایفا کرده است، جایی که هزینه‌ی پایین تجهیزات، نظارت از راه دور و مشاوره‌های مجازی را امکان‌پذیر می‌کند.

استفاده از کینکت در حوزه‌ی سلامت افزایش مشارکت بیماران و بهبود نتایج درمان را به‌همراه دارد. ادغام بازی‌سازی در برنامه‌های درمانی از طریق کینکت، تمرین‌های ورزشی را تعاملی‌تر و لذت‌بخش‌تر کرده و به پایبندی بیشتر بیماران به برنامه‌های درمانی منجر شده است.

توانایی ارزیابی پیشرفت بیماران در بیماری‌های مزمن نیز از مزایای مهم این فناوری است. داده‌های فراهم‌شده از سوی کینکت، امکان نظارت دقیق‌تر بر روند بهبود بیماران و تنظیم برنامه‌های درمانی را برای متخصصان فراهم می‌کند و در نهایت می‌تواند به نتایج بهتر برای افراد مبتلا به بیماری‌های مزمن ختم شود.

تأثیر کینکت در حوزه‌ی سلامت، فراتر از آزمایشگاه‌های پژوهشی و بیمارستان‌های کشورهای توسعه‌یافته است. مطالعات موردی، پتانسیل آن را برای حل چالش‌های پزشکی در محیط‌های متنوع یا کم‌برخوردار برجسته می‌کنند. برای مثال، از کینکت در سناریوهای پاسخ به بحران‌ها، مانند کمک به تنظیم اندازه‌ی پروتزهای اندام در مناطق درگیر جنگ که محدودیت دسترسی به تجهیزات و پرسنل پزشکی تخصصی وجود دارد، استفاده می‌شود.

چالش‌ها و محدودیت‌های کینکت در حوزه سلامت

در کنار مزایای متعدد، استفاده از کینکت در حوزه‌ی سلامت، چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز به‌همراه دارد که برای پیاده‌سازی مؤثر و مسئولانه‌ی آن باید مورد توجه قرار گیرند. مسیر دستیابی به کاربرد بالینی کینکت در راهکارهای پزشکی، بحث موانع اخلاقی و نظارتی را پیش می‌کشد. برای اینکه سیستم‌های مبتنی‌بر کینکت به‌عنوان دستگاه‌های پزشکی مورد پذیرش قرار گیرند، اغلب باید فرایندهای پیچیده و زمان‌بر تأییدیه‌ی سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) را طی کنند که مستلزم آزمایش‌ها و اعتبارسنجی‌های دقیق برای اطمینان از ایمنی و کارایی است.

یکی از اصلی‌ترین چالش‌های کینکت در کاربردهای درمانی، در محدودیت‌های فنی آن خلاصه می‌شود. دقت این دستگاه در ردیابی حرکت ممکن است تحت‌تأثیر عوامل مختلفی مانند نور کم محیط یا حرکات سریع و پیچیده کاهش یابد. وابستگی کینکت به پرتوی مادون قرمز باعث می‌شود عملکرد آن در شرایط نوری نامناسب (نور شدید، نور قرمز و حتی نور خورشید) یا هنگام ردیابی حرکات بسیار سریع مختل شود.

علاوه‌براین، پوشیدگی اعضای بدن (Occlusion)، یعنی هنگامی که یک بخش از بدن، بخش دیگر را از دید حسگر پنهان کند نیز می‌تواند به خطا در ردیابی حرکت و ایجاد مدل‌های اسکلتی نادرست منجر شود.

پوشیده شدن بخشی از بدن باعث محاسبه‌ی اشتباه مدل اسکلتی می‌شود.

عکاس: https://doi.org/10.3390/s20041119

از سوی دیگر، با افزایش یکپارچه‌سازی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در کاربردهای پزشکی کینکت، نگرانی‌هایی درباره‌ی سوگیری در الگوریتم‌های هوش مصنوعی پدیدار می‌شود. الگوریتم‌های هوش مصنوعی از داده‌هایی که روی آن‌ها آموزش می‌بینند، یاد می‌گیرند و اگر این داده‌ها نمایانگر تنوع جمعیت بیماران نباشند، می‌توانند به نتایج جانبدارانه منجر شوند و نابرابری‌های موجود در حوزه‌ی سلامت را تشدید کنند. اطمینان از انصاف و شمولیت در توسعه و استقرار کاربردهای هوش مصنوعیِ کینکت در حوزه‌ی پزشکی، یک ملاحظه‌ی اخلاقی حیاتی است.

به‌ عنوان مثال، به‌دلیل استفاده‌ی بیشتر کشورهایی که ساکنان سفیدپوست بیشتری دارند، مدل‌های هوش مصنوعی ممکن است سوگیری اشتباه در ارتباط دادن بیماری‌ها به رنگ پوست افراد داشته باشند. این اشتباهات مهلک می‌تواند حتی به قیمت جان بیماران نیز تمام شود؛ زیرا تشخیص دیرهنگام بیماری‌هایی نظیر سرطان، عوارض جانی در پی خواهد داشت.

استفاده از کینکت در سناریوهای نظارت از راه دور بر بیماران، نگرانی‌های حریم خصوصی ایجاد می‌کند

نگرانی مهم دیگر در استفاده از کینکت، به‌ویژه در سناریوهای نظارت از راه دور بر بیماران، مسئله‌ی حریم خصوصی است. جمع‌آوری و ذخیره‌ی داده‌های مرتبط با حرکات و فعالیت‌های بیماران، پرسش‌های مهمی درباره‌ی امنیت داده‌ها، محرمانگی و انطباق با مقررات حوزه‌ی بهداشت و درمان ایجاد می‌کند.

آینده‌ کینکت در حوزه‌ سلامت

مسیر حرکت کینکت در حوزه‌ی سلامت، آینده‌ی امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد؛ جایی که روندهای نوظهور و پژوهش‌های جاری به‌سمت کاربردهای پیچیده‌تر و تأثیرگذارتر پیش می‌روند. درس‌های گرفته‌شده از نخستین تلاش‌های این فناوری در عرصه‌ی پزشکی، اکنون توسعه‌ی فناوری‌ها و رویکردهای جدیدی را هدایت می‌کند که می‌توانند جنبه‌های مختلف مراقبت از بیمار را متحول کنند.

با نگاهی به آینده، چندین روند جدید، جهت تأثیرگذاری آینده‌ی کینکت در حوزه‌ی سلامت را مشخص می‌کنند. یک روند مهم، افزایش یکپارچه‌سازی کینکت با فناوری‌های واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) است. این ادغام می‌تواند تجربه‌های درمانی فراگیرتر و تعاملی‌تری را خلق کند و برنامه‌های توانبخشی، درمان‌های سلامت روان و شبیه‌سازی‌های آموزش پزشکی را ارتقاء دهد.

نقشه‌ راهی برای سلامت مبتنی‌بر فناوری

سفر کینکت از یک سخت‌افزار بازی به ابزاری با کاربردهای مهم در حوزه‌ی سلامت، نمونه‌ای قدرتمند از چگونگی بازتعریف و کاربرد نوآورانه‌ی فناوری برای رفع نیازهای حیاتی است. میراث کینکت تنها در سخت‌افزار آن خلاصه نمی‌شود، بلکه در مفاهیم و کاربردهای نوآورانه‌ای خلاصه می‌شود که الهام‌بخش تحقیقات در حوزه‌های گوناگون بود و راه را برای پیشرفت‌های مداوم در راهکارهای سلامت‌محور فناورانه هموار کرد.

باوجود توقف تولید کینکت، سفر این فناوری و درس‌های آموخته‌شده از کاربرد آن در حوزه‌ی سلامت، تأثیر چشمگیری بر توسعه‌ی نسل بعدی دستگاه‌ها مانند Azure Kinect و هولولنز (HoloLens) گذاشته است. این فناوری‌های جدید بر پایه‌ی بنیانی که کینکت ایجاد کرد، قابلیت‌های پیشرفته‌تر، دقت بالاتر و یکپارچه‌سازی بهتری را با سرویس‌های رایانش ابری ارائه می‌دهند.

داستان کینکت، فارغ از هدف اولیه‌ی بازی، الهام‌بخش نوآوری‌هایی بی‌بدیل در فناوری‌های سلامت شده است. همزیستی بازی و پزشکی، حوزه‌ای فوق‌العاده پربار برای نوآوری‌هایی را نشان می‌دهد که به توسعه‌ی راهکارهای سلامت مؤثرتر برای طیف وسیعی از بیماران منجر می‌شود.

منبع: خبرآنلاین

منبع خبر