Российские ученые разрабатывают систему диагностики нейродегенеративных заболеваний на ранних стадиях, основанную на технологиях VR: человека погружают в виртуальную среду и проводят тесты, изменяя параметры виртуального окружения и фиксируя изменения в движениях человека. Поставить диагноз на основе результатов теста пока нельзя, зато можно определить, насколько текущее состояние человека отличается от здорового.
Разработкой системы занимаются ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Сибирского государственного медицинского университета. Система на ранних стадиях должна диагностировать нейродегенеративные заболевания — рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и другие. Завершить техническую часть проекта ученые рассчитывают в 2017 году, после чего система должна будет пройти этап клинических испытаний и необходимую техническую и токсикологическую сертификацию.
По словам старшего преподавателя кафедры промышленной и медицинской электроники ТПУ Ивана Толмачева, за чувство равновесия и движения у человека отвечает большое количество физиологических систем, в том числе вестибулярный аппарат, мышечная система, зрение — все они работают слаженно и автоматически. Но система дает сбой, когда у человека начинают развиваться нейродегенеративные заболевания, например, болезнь Паркинсона.
Нейродегенерация — это прогрессирующая гибель нервных клеток, ведущая к различным неврологическим симптомам, прежде всего, к нарушению движений. Нейродегенерация происходит при таких заболеваниях, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз. В случае с болезнью Паркинсона процесс гибели клеток может начаться и в 30 лет, но симптомы заболевания станут заметными только в 50 лет.
Открытие, перевернувшее представление медиков о болезни Паркинсона
Кейсы
«Чтобы человек почувствовал потерю функции, он должен потерять около 80% клеток, за нее отвечающих. Но тогда пути назад, к выздоровлению, уже нет. Поэтому так важно диагностировать заболевание на ранних стадиях, когда пациенту еще можно помочь», — говорит Толмачев. По его словам, современные тесты по выявлению нейродегенеративных заболеваний по большей части основаны на визуальной оценке, а с инструментальными и эффективными методами есть проблема.
Разработанная командой ученых система состоит из очков дополненной реальности, бесконтактного датчика движений и подвижной платформы. Разработчики используют уже существующие устройства, такие как очки дополненной реальности от компании Google и бесконтактный сенсорный контроллер Kinect.
«Наша задача была интегрировать все эти устройства, разработать математический аппарат для анализа данных, здесь мы использовали метод интегральных оценок. Также мы создали модель человека в виде скелета, выделили на нем 20 важнейших точек, которые и отслеживает Kinect. После диагностики мы получаем результаты отклонений по этим 20 точкам», — говорит ученый из ТПУ Давид Хачатурян.
Микробиологи смогли обратить вспять симптомы Альцгеймера
Идеи
Диагностика проходит следующим образом: человек надевает очки и попадает в виртуальную реальность, где окружение меняет наклон. В это время датчик движений фиксирует изменения в положении человека в 20 точках. Человек без нарушений быстро адаптируется к виртуальной среде и сохраняет устойчивое положение, а человек с нарушениями не может адаптироваться и теряет равновесие. Процедура длится около 10 минут.
Работу системы на себе уже проверили около 50 добровольцев — и здоровые люди, и те, у кого врачи уже выявили нарушения. Пока ученые не могут на основе работы системы сказать, болен или здоров человек, и поставить диагноз. Однако после теста можно определить, насколько текущее состояние человека отличается от здорового состояния.
Также ученым удалось выяснить, что люди с разными нарушениями по-разному реагируют на виртуальную среду. Например, у людей с болезнью Паркинсона начинается тремор руки (быстрые, ритмичные движения конечностей).
Разработка будет стоить «в разы дешевле зарубежных аналогов и будет доступной для российских больниц», и в перспективе ее можно будет также использовать для реабилитации.