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