Výzkumný a vývojový projekt
Software VisioTherapy
TAČR Trend
Software pro fyzioterapii s podporou umělé inteligence, vyvinutý s podporou Technologické agentury České republiky.
Fyzioterapie s podporou AI
S rostoucím rozdílem mezi celosvětovou potřebou fyzioterapie a dostupnými kapacitami zdravotnických systémů výrazně roste potřeba softwarových nástrojů, které pomohou terapeutům i pacientům během rehabilitační léčby. Takové nástroje musí být přesné, bezpečné a respektovat individuální potřeby každého pacienta.
VisioTherapy nabízí personalizované sledování domácího rehabilitačního cvičení s vysoce přesnou zpětnou vazbou ke kvalitě provedení cviků. Pacienti i terapeuti mohou sledovat průběh rehabilitace a setkávat se pouze tehdy, když je potřeba zasáhnout. Díky motivačním prvkům a posílení sebedůvěry pacienta při domácím cvičení zvyšuje VisioTherapy zapojení pacientů do rehabilitačního procesu a vede k rychlejšímu zotavení.
Více o přínosech VisioTherapy najdete na webu VisioTherapy.
PC aplikace
VisioTherapy byla nejprve implementována pro PC, aby bylo možné ověřit celkový koncept a umožnit podrobnou vizualizaci jednotlivých příznaků, zarovnání domácího a vzorového cvičení a detailní analýzu chyb. Rozhraní pro PC slouží k průběžnému vývoji aplikace. Ověřené prototypy systému jsou následně přeneseny do mobilní aplikace, která nabízí výrazně lepší uživatelský zážitek a snazší manipulaci při nahrávání cvičení.
Mobilní aplikace
Mobilní aplikace VisioTherapy je v současnosti implementována pro platformu iOS. Minimální požadovanou verzí je iPhone 13, který má dostatečný výpočetní výkon pro zpracování videa v reálném čase. Kompletní zpracování a analýza videa probíhá přímo v zařízení, takže žádná citlivá data neopouštějí zařízení uživatele. Mezi terapeuty a pacienty se šifrovaným přenosem sdílejí pouze anonymizovaná metadata – souřadnice kloubů, pohybové příznaky a hodnocení kvality cvičení. Aplikace nabízí intuitivní uživatelské rozhraní s několika úrovněmi analýzy kvality cvičení.
Aplikace pro fyzioterapeuty
- Přehled cvičení pacientů s VisioTherapy
- Tvorba individualizovaných modelů cviků pro pacienty
- Reporting v reálném čase: pokrok pacienta, problémy a další analytika cvičení
Aplikace pro pacienty
- Přehled osobního pokroku a historie cvičení
- Proaktivní vedení v reálném čase během cvičení
- Zpětná vazba po cvičení
- Gamifikovaný zážitek
Webové rozhraní
Webové rozhraní VisioTherapy je určeno terapeutům, kteří potřebují prohlížet záznamy cvičení pacientů podrobněji na velké obrazovce a studovat nahlášené problémy. Webové rozhraní navíc nabízí pokročilejší analýzu pokroku pacientů a srovnání mezi jednotlivými pacienty.
Technologie
VisioTherapy je unikátní softwarový nástroj, který poskytuje personalizovanou zpětnou vazbu k rehabilitačnímu cvičení pacienta porovnáním jeho výkonu s jeho vlastním referenčním modelem. Na rozdíl od existujících řešení založených na více synchronizovaných RGB kamerách nebo invazivních nositelných senzorech vyžaduje VisioTherapy k analýze pohybu pacienta pouze jediný kamerový stream (z mobilu nebo webkamery). Naše řešení propojuje existující technologie s novými algoritmy, které umožňují sledování pacienta v reálném čase – včetně odhadu pózy, segmentace, hodnocení cvičení a zpětné vazby.
Personalizované modely cviků se aplikace učí z cvičebních lekcí vedených terapeutem. V ordinaci terapeuta je cvičení pacienta nahráno na video, ze kterého se extrahuje sekvence kostry a segmentuje se na jednotlivá opakování cviku. Správně či nesprávně provedená opakování slouží jako reference, podle nichž se automaticky personalizuje sada extrahovaných příznaků. Domácí cvičení se následně zpracuje stejným způsobem a vyhodnotí vůči personalizované šabloně. Pacienti dostávají intuitivní zpětnou vazbu v reálném čase v zrcadleném videu a souhrnné vyhodnocení celé cvičební lekce.
Extrakce dat kostry
Data o pohybu člověka se extrahují z RGB streamu kamery mobilního telefonu v podobě zjednodušených koster, které poskytují souřadnice vybraných klíčových bodů lidského těla. Kostry se odhadují nástrojem MediaPipe Pose, který využívá rychlý model vhodný pro mobilní zařízení s vysokou přesností a umožňuje extrakci 2D i 3D souřadnic kostry.
Segmentace opakování cviků
Abychom mohli posoudit správnost jednotlivých opakování cviku, musíme detekovat jejich začátek a konec. Opakování cviků vykazují periodické chování v příznacích kostry, jako jsou pozice klíčových bodů, vzdálenosti mezi klouby a změny úhlů kostí. Tyto periodicity analyzujeme klasifikací jednotlivých snímků do fází cviku pomocí specifických prahů na ručně navržených příznacích kostry.
Personalizované sledování cvičení
VisioTherapy umožňuje personalizované hodnocení cvičení díky zaměření na příznaky specifické pro daného pacienta. Ve spolupráci s terapeuty definujeme kinematické příznaky na míru – například úhly kloubů nebo relativní pozice kloubů – které zachycují klíčové charakteristiky každého cviku. Výchozí příznaky ověřují základní strukturu cviku (např. správné držení těla), zatímco personalizované příznaky hlídají správnost provedení pomocí naučených personalizovaných prahů a vah.
Poskytování zpětné vazby
VisioTherapy poskytuje zpětnou vazbu v reálném čase i souhrnné vyhodnocení celé cvičební lekce. Okamžitá zpětná vazba se počítá na základě výchozích příznaků a pomáhá pacientovi opravit provedení cviku v reálném čase. Na konci lekce VisioTherapy poskytne celkové skóre cvičení a podrobný rozbor, který identifikuje nejproblematičtější části těla a pohyby.
Publikace
- REHAB24-6: Physical Therapy Dataset for Analyzing Pose Estimation Methods.17th International Conference on Similarity Search and Applications (SISAP). Springer, pp. 18–33, 2024. ISBN 978-3-031-75822-5.
- Personalized Similarity Models for Evaluating Rehabilitation Exercises from Monocular Videos.17th International Conference on Similarity Search and Applications (SISAP 2024). Springer, pp. 73–87, 2024. ISBN 978-3-031-75822-5.
- Pose estimation analysis and fine-tuning on the REHAB24-6 rehabilitation dataset.Information Systems, 2025. ISSN 0306-4379.
Vývoj softwaru VisioTherapy byl spolufinancován se státní podporou Technologické agentury České republiky v rámci Programu TREND.
Kontaktujte nás
Napište nám:
VisionCraft s.r.o.
Výstaviště 405/1
Brno-Pisárky
603 00 Brno
Česká republika
IČO: 074 00 942
DIČ: CZ07400942