Вооружены и опасны

В рамках правительственной антикризисной программы рассматривается предложение позволить вузам открывать собственные инновационные предприятия. В Томске с подобной системой знакомы.

Два года назад студенты факультета систем управления Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Анатолий Басов, Антон Емельяненко, Станислав Черненко и Денис Аникин задумали автоматизировать работу врача-реабилитолога. Сегодня создание программно-аппаратного комплекса выходит на финишную прямую.

— У проекта хорошая перспектива коммерциализации, — уверен руководитель исследования, доктор технических наук, профессор кафедры АСУ ТУСУР Михаил Катаев. — Программно-аппаратный комплекс могли бы взять на вооружение частные клиники, заинтересованные в оптимизации работы своих врачей.

Dream come true

Идею медицинского программно-аппаратного комплекса, предназначенного для проведения осмотра пациента, съема антропометрических показателей профессору Катаеву подсказала сама жизнь. В одной из томских клиник курс реабилитации проходила его сестра, и ему доводилось подолгу беседовать с лечащим врачом. Во время одного из разговоров доктор посетовала: в области реабилитации пациентов исследований проводится мало. И рады бы больше, да слишком наши врачи загружены рутинной работой. Например, съем антропометрических показателей: пока измеришь рост, вес, обхват грудной клетки, длину конечностей пациента с помощью архаичного угломера оценишь двигательные функции суставов — вот и половина рабочего дня позади.

— Вы в своем университете занимаетесь автоматизацией, а нельзя ли и эти процессы автоматизировать? — поинтересовалась доктор.

Катаев задумался. А когда за помощью в выборе темы проектной работы к нему обратилась очередная порция толковых третьекурсников, Михаил Юрьевич поделился своими наработками с ними:

— Возьметесь?

— Возьмемся, — решили ребята.

Дело техники

— Вы можете поднять руку на 180 градусов вверх или с закрытыми глазами дотянуться пальцем вытянутой руки до кончика носа? — интересуется пятикурсник ТУСУРа Анатолий Басов. При этом его рука взмывает вверх, а указательный палец уверенно стремится к носу. — Просто? Но для больных, переживших инсульт, выполнение этих операций проблематично.

Ежегодно в России происходит около 400 тыс. инсультов, 30–35% больных, перенесших кровоизлияние в мозг, погибают в остром периоде. У 80% выживших после инсульта наблюдаются двигательные и речевые нарушения. В зависимости от тяжести кровоизлияния двигательные функции могут восстанавливаться. Шансы на выздоровление значительно увеличивает правильно подобранный врачом курс лечебных упражнений.

Вот для того, чтобы верно определить его, реабилитолог и проводит серию тестовых измерений. На языке медицины это называется съем антропометрических, гониометрических (исследование двигательных функций суставов) и динамитрических (измерение мышечной силы) показателей. В ходе лечения врачу приходится многократно выполнять эти операции. Ведь как иначе определить, эффективна выбранная программа реабилитации или нет?

— При этом врачи пользуются линейками и сантиметрами, а результаты фиксируют в журналах вручную, — замечает Анатолий Басов. — Наша программа призвана автоматизировать эти измерения.

Суть ноу-хау проста. Вебкамера фиксирует, как больной выполняет серию лечебных упражнений. Затем программа, разработанная студентами ТУСУРа под руководством профессора Катаева, обрабатывает изображение, преобразуя его в двух- или трехмерную модель или математические модели по заданной программе. А далее сама проводит все необходимые вычисления, то есть снимает антопометрические и гониометрические показатели. Роль врача при этом сводится к тому, чтобы запустить комплекс в действие, следить за правильностью выполнения упражнений пациентом, и в подходящий момент нажать на кнопку "стоп".

— Первые экземпляры программы были сложнее в управлении, — вспоминает Анатолий. — После тестовых испытаний мы получили ряд нареканий от врачей и максимально упростили интерфейс. Теперь научиться работать с программой не сложнее, чем орудовать вилкой.

Программно-аппаратный комплекс существенно понижает вероятность механической ошибки при проведении измерений. Кроме того, и врач, и пациент получают возможность отслеживать динамику изменений, которые происходят в ходе лечения. Если есть улучшения — реабилитационный комплекс врачом подобран правильно, если все остается по-старому — необходимо вносить коррективы в курс.

Все полученные данные программа способна хранить в течение длительного времени.

— Параллельно мы решаем задачу создания некой электронной карточки пациента, — добавляет Михаил Катаев. — Она должна включать в себя анимированное изображение, его анализ и прочие данные. Такая карточка могла бы пополняться новой информацией в течение всей жизни человека.

Врачи, принимающие участие в эксперименте, отмечают еще один положительный момент использования программного решения — психологический эффект, который оказывает комплекс на больного.

Инновационная ценность

В области распознавания, обработки видеоизображения программисты из ТУСУРа не новаторы. Да и измерять количественные характеристики тела разработчики уже пытались. Взять хотя бы «магическое зеркало», созданное японцами. С помощью 16 датчиков и 10 видеокамер на экране компьютера в реальном времени воссоздается движение мышечного и костного каркасов человека. Но стоимость японского комплекса превышает десятки тысяч долларов, поэтому неудивительно, что широкого распространения в России он не получил.

— Ноутбук, видеокамера и сама программа — это где-то 40 тысяч рублей с поправкой на курс доллара, — подсчитывает стоимость отечественного комплекса Анатолий Басов.

Но ценность разработки тусуровцев не только в простоте и предполагаемой дешевизне. Перед научной группой стоит еще одна цель — создать уникальную базу данных в реабилитологии.

— Есть математические модели движения человека, кинематические уравнения. Сейчас мы пытаемся искать некоторые параметры этих уравнений, связанные с человеком, — рассказывает профессор Катаев. — Таким образом, располагая моделью движения здорового человека, мы сможем определять наличие патологии у больного.

При этом ясно, что адекватного результата можно достичь лишь в плотном взаимодействии с профессиональными реабилитологами. Формированием медицинской базы данных для программного решения занимаются привлеченные к работе медики, которым интересна работа.

— Наши познания в обработке изображения, математических процедурах должны быть строго и однозначно интерпретируемы с медицинскими знаниями, — продолжает Михаил Катаев. — Так, например, ассиметрия движений головы говорит о наличии шейного остеохондроза. Но наша задача в том, чтобы с помощью программы можно было установить не просто факт отклонения, но и его количественную степень.

По сути, речь идет о создании «электронного доктора» — врача-реабилитолога, у которого есть ответы на все вопросы.

— Простой пример — ходьба, — продолжает Катаев. — Маленькие дети при ходьбе поднимают ноги очень высоко, а пожилые люди — шаркают. То есть высоту поднятия ноги можно напрямую ассоциировать с возрастом человека.

В случае если человек молод, но еле волочит ноги — речь идет о каком-то отклонении, связанном с определенными группами мышц. Чтобы ответить на вопрос «с какими?», практикующим врачам нередко приходится обращаться к бумажным справочникам, проводить серьезную аналитическую работу.

— Мы ставим перед собой задачу в дополнение к программе создать своеобразный электронный анатомический справочник по группам мышц рук, ног, шеи и так далее, способный автоматически показать, какая группа мышц не работает при выполнении определенного движения, — делится планами Михаил Катаев. — Такой справочник позволил бы существенно сэкономить время врача, затраченное на каждого пациента, а кроме того, снизил бы вероятность аналитической ошибки при определении причин отклонения.

От идеи к рынку

— В процессе работы над программой мы замечаем, как растет интерес практикующих реабилитологов к комплексу, — говорит профессор Катаев.

Разработчики понимают: внедрить новацию в систему государственного здравоохранения будет непросто. Уже на первоначальном этапе исследований программисты столкнулись с целым рядом бюрократических сложностей и считают это нормальным. В учреждениях здравоохранения видеосъемка регламентирована законодательством. В итоге получить разрешение на проведение исследований в Томске и Томской области программистам все-таки удалось, а вот ощущение, что с чиновниками от медицины найти общий язык будет сложно — осталось.

Поэтому основными клиентами в первую очередь видятся частные клиники. Здесь к внедрению новаций относятся проще, к тому же заинтересованы в увеличении потока своих пациентов. Также разработчики намерены получить государственную сертификацию программы.

— К осени этого года медики, в сотрудничестве с которыми мы работаем, закончат работу по формированию медицинской базы данных, необходимой для работы программы, — делится планами Михаил Катаев. — Завершить свою часть мы намерены в первой половине 2010 года. Затем программно-аппаратный комплекс будет оттестирован нашими коллегами-медиками, можно будет приступать к процедуре патентования комплекса и медицинской сертификации программы.

Нам бы в бизнес

Понятно, что на данном этапе создание программно-аппаратного комплекса, способного на основе визуального изображения определить двигательную активность человека, — проект учебный. Для Анатолия и его товарищей — это темы дипломов. Для профессора Катаева — способ занять и развить студентов.

Все участники проекта — студенты, аспиранты ТУСУРа, практикующие медики и студенты-медики — пока работают как волонтеры, инициативно.

— Нам кажется весьма привлекательной перспектива создания малой инновационной фирмы под крылом университета, которая бы занималась коммерциализацией этой идеи, — говорит Катаев. — В вузе фирма могла бы черпать научные ресурсы для усовершенствования, расширения области применения разработки, а участники проекта получали бы материальные стимулы к исследованиям.

— От составления бизнес-планов и ведения бизнеса мы пока далеки, — признается Анатолий Басов. — Но очень хотелось бы вывести комплекс за пределы университетских лабораторий, внедрить в практику. Мы намерены попробовать себя в качестве бизнесменов. Именно поэтому участвуем в конкурсе «Бизнес инновационных технологий -2009».

Ксения Салюкова

Материал предоставлен редакцией журнала "Эксперт-Сибирь". Статьи свежего номера издания можно найти здесь.