Нарушения движения, возникающие вследствие инсультов, остеоартрита, детского церебрального паралича, болезни Паркинсона, ампутаций, травм спинного или головного мозга, а также онкологических заболеваний, являются одной из ведущих причин инвалидности.
Бенджамин Фрегли — инженер, который разрабатывает компьютерные технологии для поиска оптимальных методов лечения. Его работа находится на пересечении механики, медицины и нейронаук. Источник: Rice University.
По данным, около 1,7 миллиарда человек во всём мире страдают от подобных нарушений, в том числе 19% взрослого населения США. Руководимая Фрегли команда учёных из Университета Райса создала программное обеспечение, способное подбирать индивидуальные методы терапии для таких пациентов.
Результаты исследований опубликованы в Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.
Программа под названием NMSM Pipeline функционирует как цифровой двойник пациента.
Сначала врачи и исследователи создают виртуальную модель человека с учётом его анатомических, физиологических и нервных особенностей.
Далее на этой модели тестируются различные варианты лечения — от хирургических вмешательств до физиотерапии — чтобы определить наиболее эффективный.
Многие пациенты остаются недовольны результатами стандартных процедур, так как те не учитывают уникальные особенности организма. Например, после операции на колене подвижность может улучшиться, но всё равно оставаться недостаточной для комфортной ходьбы. Фрегли поясняет:
«Основная проблема в том, что врачи часто действуют методом проб и ошибок. Наша программа позволяет заранее предсказать, как изменится подвижность после лечения».
Принцип работы:
— Моделирование — программа анализирует данные пациента (походку, силу мышц, работу суставов) и создаёт его цифровой образ.
— Подбор терапии — на модели проверяются десятки вариантов лечения для выбора оптимального решения.
Уже имеются успешные случаи применения. К примеру, пациенту с артрозом коленного сустава программа порекомендовала нехирургическую коррекцию походки, которая дала эффект, сопоставимый с операцией.
Программа работает быстро — цифровую копию пациента можно создать за один день. Для её использования не требуется сложное программирование, что позволяет врачам применять её самостоятельно.
«Наша задача — чтобы предсказания, основанные на точных расчётах, дополняли клинический опыт и способствовали улучшению результатов лечения», — говорит Фрегли.
Данный подход меняет традиционную реабилитацию:
— Точность — врачи получают обоснованные прогнозы, а не действуют наугад.
— Экономия времени и ресурсов — нет необходимости пробовать множество методов на пациенте.
— Поиск новых решений — программа может выявлять нестандартные варианты терапии, как в случае с коррекцией походки при артрозе.
Главный вызов — устойчивость модели к ошибкам. Если исходные данные, например измерения движений, содержат погрешности, прогнозы могут быть неточными. Для подтверждения эффективности программы необходимы строгие клинические испытания, сопоставляющие предсказания с реальными результатами.
Как сообщалось ранее — Чем грозит России в 2025 году пророчество святой Матроны Московской