В мире виртуальной реальности

Учёные ТГТУ, используя современные технологии, помогают восстановить здоровье тем, кто имеет неврологические проблемы и фобии

Молодые учёные ТГТУ разра­батывают систему опорно­двигательной реабилитации, которая позволит людям, не­давно перенесшим инфаркт или инсульт, быстрее вернуться к ак­тивной жизни и передвигать­ся не на инвалидной коляске, а на своих ногах. Проект, реали­зующийся совместно с клини­ческой больницей № 3 имени И.С Долгушина, долгосрочный и по сути, не имеет аналогов, предусматривая гармоничное сочетание технической мысли с виртуальной реальностью.

НА НИВЕ МЕДИЦИНЫ

На самом деле в стенах техническо­го университета созданием трена­жеров, использующихся в различ­ных сферах жизни и секторах эко­номики, занимаются как минимум десять лет. Поначалу это были дву­мерные модели, затем трехмерные. Новый виток в своем развитии это направление получило в 2021 году, когда коллектив учёных, одержав победу в федеральном конкурсе, получил грант, на средства кото­рого в вузе в рамках деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия бу­дущего» появилась молодёжная лаборатория медицинских VR-тре- нажёрных систем для обучения, диагностики и реабилитации. На­учные изыскания в ней проводятся по самым передовым на сегодняш­ний день темам, и система реаби­литации для людей, перенёсших ишемическую ,олезнь сердца или острое нарушение мозгового кро­вообращения, — одна из них. Это новое для университета направле­ние, продиктованное временем.

«Система реабилитации представляет собой набор манипуляторов. Они перемещают ноги человека, который находится в подвешенном или в полуподвешенном состоянии, в соответствии с определённым алгоритмом, — поясняет доктор технических наук, доцент кафедры «Системы автоматизированной под­держки принятия решений», руко­водитель лаборатории Артём Обу­хов. — Получается, что мышцы воз­вращаются к работе за счёт сторон­них манипуляторов. Сейчас мы как раз прорабатываем электрическую, механическую и аппаратную часть».

Все компоненты системы реаби­литации уже сконструированы, как и сама дорожка, по которой будет передвигаться пациент. В лабо­ратории ей отведено достаточно большое пространство, что не уди­вительно — составных частей у рабочего образца на самом деле много. Осталось завершить сборку прежде всего элементов, которые будут отвечать за движение ног че­ловека, и внедрить в комплекс тех­нологию виртуальной реальности. По мнению специалистов, «переме­щение во времени и пространстве» окажет благотворное влияние на процесс восстановления мы­шечной активности у пациентов отделения нейрореабилитации. «Не секрет, что на многих людей больничные стены действуют уг­нетающе. И чем больше они про­водят там времени, тем сильнее это отражается на их психологиче­ском состоянии, — говорит Артём Обухов. — Поэтому в качестве аль­тернативы мы предложили, ис­пользуя возможности виртуальной реальности, перенести пациентов, например, на берег водоёма, в лес, другие рекреационные зоны. Ожи­дается, что в такой мотивирую­щей обстановке связи с мышцами на уровне мозга будут прорабаты­ваться значительно эффективнее».

Подобный симбиоз — новаторство учёных ТГТУ В зарубежных моделях систем опорно-двигательной реаби­литации использование VR-техно- логии не предусмотрено, единствен­ное, чем могут помочь пациенту — это поставить перед ним телевизор с отвлечённой картинкой. Предста­вители технического университета пошли значительно дальше и уже в этом году планируют сделать ма­нипуляторы, которые по некоторым параметрам превосходят имеющи­еся сейчас на рынке, интегрировав в существующие разработки шлем виртуальной реальности.

ОТ ПРОЕКТА К ПРОЕКТУ

Между учёными и медицинским сообществом горбольницы № 3 давно установилась обратная связь, которая, образно говоря, по­могает двигать науку: врачи обла­дают ценным опытом и широким спектром компетенций, представи­тели вуза отвечают за техническую сторону в совместных разработках на базе молодёжной лаборатории и погружение в виртуальную ре­альность. Обмен мнениями неред­ко стимулирует появление новых, полезных для медицины, идей и их дальнейшее воплощение. Так, ко­манда учёных приступила к разра­ботке мобильного приложения для постреабилитационного периода. Оно окажется незаменимым в том случае, когда пациента уже вы­писали из стационара, но процесс его реабилитации по-прежнему должен проходить под контролем врача. «Приложение мы уже сде­лали: база данных упражнений, контрольные функции — всё это есть. Сейчас дорабатываем способ фиксации результата, как чело­век выполняет эти упражнения в домашних условиях, — поясняет Артём Обухов. — Есть несколько вариантов — использование камер для захвата движений или дат­чиков телефона, закреплённого на теле». Функционал должен быть широким, но в тоже время понят­ным, чтобы приложением смогли пользоваться и люди пожилого возраста, часто проходящие лече­ние в неврологическом отделении.

СРЕДСТВО ОТ ФОБИЙ

Информацию, необходимую для реализации проектов и поиска конструкторских решений учёные черпают из самых разных источ­ников. На средства гранта, рассчи­танного на три года (ежегодно вы­делялось по 15 миллионов рублей), лаборатория была укомплектова­на всем необходимым. Приборов становится всё больше, и многие из них учёные, в рамках проводи­мых исследований, создали сами. Это касается и беговой дорожки, пожалуй, главного элемента систе­мы опорно-двигательной реабили­тации, и портативных аппаратов ЭКГ и электромиографа, которые активно используются в системах для диагностики фобий на осно­ве виртуальной реальности. «Это одно из трёх направлений работы лаборатории, его мы реализуем, взаимодействуя с Тамбовской пси­хиатрической клинической боль­ницей, — вводит в курс дела Артём Обухов. — Мы разрабатываем про­граммное обеспечение по визуали­зации различных стрессовых ситу­аций и страхов, которое применяем в шлеме виртуальной реальности».

На средства гранта, рассчитанного на три года (ежегодно выделялось по 15 миллионов руб­лей), лаборатория была укомплектована всем необходимым. Приборов становится всё больше, и многие из них учёные, в рамках проводимых исследований, создали сами.

Учёные намеренно отправляют человека, например, на крышу не­боскрёба, отслеживая, с помощью приборов, в какой мере у него вы­ражен страх высоты, или в помеще­ние с пауками, определяя степень арахнофобии. Поначалу сбор меди­цинских данных через электроды ЭЭГ и ЭКГ осуществляли специали­сты психбольницы, затем в рамках лаборатории началась разработка портативных моделей этих прибо­ров, чтобы не возить в стационар свою технику или использовать их. Аудитория, которая участву­ет в исследовании — тамбовчане 20—60 лет. Это не только студенты и сотрудники вуза, но и доброволь­цы, которым интересна данная тема и кто хочет научится управлять сво­ими страхами. Это действительно возможно в случае, если регулярно «переживать» их. К тому же подоб­ные исследования помогут юно­шам и девушкам узнать, какой фо­бии они подвержены больше всего и, выбирая профессию, исключить стрессовые. «На основе данных, полученных в ходе исследования, был сделан вывод о том, что с воз­растом у людей усиливаются стра­хи, — говорит руководитель лабо­ратории. — Проект, начатый с псих­больницей, может быть расширен. В принципе, результаты нашей ра­боты в дальнейшем вполне реально использовать в процессе тестиро­вания по охране труда, определяя устойчивость сотрудника к тем или иным стрессовым или чрезвычай­ным ситуациям. Эти данные позво­лят понять, насколько качественно он может справляться со своими должностными обязанностями».

В лаборатории, где поставлен­ные задачи помогают выполнять несколько шлемов виртуальной реальности, костюм захвата дви­жения, позволяющий отслеживать мелкую моторику, поворотные ка­меры для систем компьютерного зрения и другая разнообразная аппаратура, акцент сделан на ме­дицинской составляющей, однако внимание уделяется и созданию профессиональных тренажеров. Они находят широкое применение в химической промышленности и горнодобывающей отрасли, ма­шиностроении. Для ТГТУ это дав­нее направление, развивающееся в том числе в рамках совместных проектов вуза с ведущими пред­приятиями Тамбовщины. 

Полный материал читайте на сайте tamlife.ru
Елена МИЛОВАНОВА
фото Павла ВАСИЛЬЕВА
Тамбовская жизнь.2023.№59.С.4
Скачать