Смартфон + математика = инновационный способ помощи пациентам с болезнью Паркинсона

Смартфон + математика = инновационный способ помощи пациентам с болезнью Паркинсона

Ученые ЛЭТИ совместно с Институтом мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН разрабатывают интеллектуальный способ дистанционного мониторинга состояния пациентов с болезнью Паркинсона с помощью мобильных технологий. Разработка относится к области практической медицины, поддерживаемой мобильными устройствами – так называемых mHealth решений.

19.10.2020 593

Около 10 миллионов человек во всем мире страдают одним из самых тяжелых хронических заболеваний головного мозга – болезнью Паркинсона. В России число больных достигает 210 тысяч, из них три четверти имеют ту или иную степень инвалидизации.

До сих пор не существует терапии, способной предотвратить прогрессирование заболевания: на протяжении более 50 лет «золотым стандартом» лечения болезни Паркинсона остается леводопатерапия. Препараты леводопы позволяют в течение многих лет поддерживать двигательную активность пациентов. Однако их прием требует постоянного мониторинга состояния больного. Для этого врачи предлагают больным вести «дневники самонаблюдения», заполняя их каждые 30-60 минут бодрствования, где необходимо отмечать время приема препарата, выраженность двигательных расстройств и наличие отклонений от привычной нормы. Контроль выполнения схемы терапии позволяет вовремя корректировать основные клинические проявления болезни. Однако проведение мониторинга состояния пациента связано с рядом трудностей, включая трудоемкость ежедневного заполнения дневника для пациентов и субъективный характер оценки своего состояния.

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» совместно с Институтом мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН разрабатывают комплексную информационную систему по мониторингу состояния пациента с болезнью Паркинсона.

«Мобильный телефон практически всегда находится рядом с пользователем. Данные, собранные при его помощи, могут помочь врачам диагностировать улучшение или ухудшение состояние пациента. Пациент может фиксировать свое состояние, делать заметки для врача и т.д. Существующие мобильные приложения имеют ограниченный функционал: они либо предназначены для физических тренировок, либо позволяют пользователю отслеживать лишь отдельные симптомы заболевания, либо предназначены для получения общей информации о болезни Паркинсона. Основным недостатком всех этих приложений является отсутствие связи с лечащим врачом, а также необходимость производить те или иные физические манипуляции для оценки симптомов заболевания».

Профессор кафедры вычислительной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Александровна Шичкина

Разработанный специалистами ЛЭТИ программно-аппаратный комплекс существенно превосходит все вышеперечисленные приложения. Он позволяет осуществлять мониторинг более чем по 30 параметрам; определять состояние пациента в фоновом режиме (без участия пациента); проводить анализ динамики состояния пациента за определенный период; отправлять результаты врачу и накапливать информацию в базе данных; использовать не только телефоны, но и носимые устройства.

Программно-аппаратный комплекс включает в себя модули сбора, предобработки, отправки, интеллектуального анализа данных, которые позволяют аутентифицировать владельца устройства (телефона, браслета) и классифицировать его состояние. С помощью приложения для мобильного телефона с ОС Android осуществляется автоматическое определение состояния пациента на основе шести встроенных датчиков телефона – данные снимаются с мобильного устройства в фоновом режиме, без какого-либо участия пациента, с периодичностью в одну секунду. Они позволяют отследить активность пациента, тремор, дискинезию и другие симптомы, показательные для оценки состояния больного.

Разработка проста в использовании. Свое состояние (координация движения, внимание, память, голос, походка) пациент сможет оценивать с помощью всего четырех кнопок на телефоне. Эти данные передаются на компьютер врача и в ЦОД (центр обработки данных) для создания интеллектуальной составляющей системы мониторинга и обучения нейронной сети.

Разработка представляет собой надежную альтернативу ежедневного наблюдения врачом, позволяет в автоматическом режиме подготовить комплексный аналитический обзор состояния пациента за заданный период, предшествующий приему у врача. Дополнительные преимущества: пациент освобожден от рутинного ручного заполнения дневника, при этом отсутствует эффект субъективного восприятия своего состояния пациентами, исключена подмена лица, заполняющего дневник.

«Первый прототип мы сделали на нейронных сетях. И убедились в недостатках нейронных сетей для безопасной и надежной работы системы. Но есть и положительный момент – мы показали неврологам пользу от нашей разработки. Сейчас мы переделываем «умную начинку» системы, переходя на математический аппарат многозначной и нечеткой логики. Это надежно!».

Профессор кафедры вычислительной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Александровна Шичкина

В настоящее время модуль по автоматизации процесса составления дневников уже готов. Построена полностью рабочая система сопровождения данных от мобильного устройства до компьютера врача и центра обработки данных. Ведутся работы по созданию опытного образца браслета, разработке модулей аутентификации владельца устройства и классификации состояния пациента по данным встроенных в устройства датчиков. После завершения работы будет проведено тестирование системы.

В будущем разработка ученых ЛЭТИ позволит проводить анализ динамики состояния пациента за весь период лечения. Лечащий врач сможет в целом оценивать процесс лечения и корректировать его. Для пациентов и врачей уникальная комплексная система будет абсолютно  бесплатной.

Разработка ученых ЛЭТИ логично вписывается в национальный проект «Здравоохранение», главная цель которого – снижение показателей смертности населения трудоспособного возраста.