Система для оценки и восстановления двигательных функций «Стэдис»

Описание проекта

Стэдис – уникальная система, позволяющая инструментально оценивать двигательные функции с помощью регистрации параметров движения и ЭМГ с мышц, а также целенаправленно восстанавливать их с использованием принципов биологической обратной связи (БОС), основываясь на результатах оценки. В состав системы входит следующее оборудование лаборатория анализа ходьбы «Стэдис-Степ», система для стабилометрии «Стэдис-Баланс», система для оценки движения в суставах «Стэдис-Кинематика». Основным элементом всех трех систем является инерциальный сенсор «Нейросенс» — миниатюрное устройство, регистрирующее скорости вращений и ускорения по трем осям, а также электромиограмму (ЭМГ) по двум каналам. Каждый такой сенсор содержит 3D-гироскоп и 3D-акселерометр, которые регистрируют ускорение и угловую скорость по трем осям. Полученные от сенсора данные по беспроводному каналу передаются в персональный компьютер, где преобразуются в понятную для врача форму. Анализ данных проводится в режиме реального времени. Стэдис-Степ Система «Стэдис-Степ» является полноценной лабораторией анализа ходьбы, позволяющей регистрировать полный перечень параметров ходьбы — временные (включая все фазы ходьбы), пространственные и кинематические (3D) параметры, а также поверхностную ЭМГ. В рамках обследования пациент выполняет несколько шагов, а программа в это время регистрирует параметры ходьбы и автоматически выявляет отклонения. Вся разметка данных производится полностью автоматически с помощью специальной глубокой нейронной сети. Процедура оценки функции ходьбы проходит невероятно быстро: с момента прихода пациента до получения готового протокола исследования — не более 10 минут. Стэдис-Баланс «Стэдис-Баланс» — это система, позволяющая проводить объективные стабилографические обследования, включающие в себя как статические тесты (например, тест Ромберга), так и оценку баланса при выполнении двигательных задач (например, динамический тест). В системе реализован метод 3D-стабилометрии, который, в отличие от традиционных методов, позволяет регистрировать колебания во всех трех плоскостях, а использование инерциальных сенсоров для регистрации баланса дает возможность существенно расширить диапазон частот регистрируемых колебаний. Все это значительно увеличивает количество и качество получаемой врачом информации о состоянии функции баланса у пациента. Стэдис-Кинематика «Стэдис-Кинематика» — это система, предназначенная для биомеханических исследований движения в суставах и позвоночнике. В отличие от системы «Стэдис-Степ» она позволяет анализировать биомеханику не только ходьбы, но и любых других движений как верхних, так и нижних конечностей, а также позвоночника. Система «Стэдис-Кинематика» позволяет регистрировать временные (для циклических движений) и кинематические (3D) параметры движения, а также поверхностную ЭМГ. При этом данные движения и ЭМГ полностью синхронизированы и регистрируются одним устройством — инерциальным сенсором «Нейросенс», что позволяет избежать приобретения отдельной миографической системы.

Технологическая новизна

Технологическая новизна системы «Стэдис» заключается в интеграции нескольких технологий в одном изделии: • бесплатформенных инерциальных систем: обеспечивают миниатюрность и мобильность изделия; • искусственного интеллекта: обеспечивает высокую степень автоматизации изделия, многократно повышает пропускную способность (обследований в час), снижает требования к квалификации оператора системы; • беспроводной регистрации ЭМГ: позволяет анализировать работу мышц во время движения, обучать пациента правильно сокращать нужные мышцы в необходимые моменты времени.

Экономический эффект

Одним из ключевых преимуществ системы «Стэдис», использующей технологию БИНС (бесплатформенных инерциальных систем), по сравнению с системами видеоанализа является низкая себестоимость, что делает ее более доступной для конечного потребителя. Кроме того, система, основанная на БИНС, позволяет в разы ускорить обследование и увеличить количество обследованных пациентов (приблизительно 10 минут на пациента, тогда как обследование с помощью системы видеоанализа занимает часы). Также для работы с системой «Стэдис», в отличие от систем видеоанализа (когда необходим штат из нескольких инженеров и врачей), не требуется большого количества человеческих ресурсов — достаточно одного врача. В связи с увеличением количества неврологических заболеваний и числа пациентов, нуждающихся в реабилитации после инсульта и травматических событий, спрос на данную технологию имеет тенденцию к росту. Постоянно ведутся научные исследования, подтверждающие объективность получаемых данных и эффективность использования системы «Стэдис». В настоящее время системы для диагностики двигательной патологии и восстановительного лечения методом биологической обратной связи успешно применяются для восстановления пациентов после ампутации и протезирования, помогая им учиться ходить заново. Это расширяет потенциальный рынок, повышая востребованность систем в различных медицинских учреждениях по всему миру. Кроме того, в Российской Федерации системы для анализа и восстановления функции ходьбы методом БОС входят в стандарты оснащения различных отделений лечебных учреждений (отделений детской и взрослой реабилитации, региональных сосудистых центров и др.).

Межотраслевое значение продукта

Кроме применения непосредственно в рамках медицинской реабилитации, систему для оценки двигательных функций «Стэдис» могут использовать производители протезов для нескольких целей: • оценка параметров ходьбы пациента и индивидуальная подгонка протеза на основании полученных данных; • оценка адаптации пациента к протезу через контрольные временные интервалы (например, через полгода). Подобное применение система «Стэдис» нашла в АО «Московское ПрОП» и в нескольких его региональных филиалах. Система используется в спорте и научных исследованиях биомеханики человека. Тренеры и исследователи применяют технологию инерциальных сенсоров как более удобный аналог дорогих систем для анализа движения, основанных на оптическом трекинге и барометрических платформах. Инерциальные сенсоры не ограничивают свободу движений испытуемого: система позволяет проводить оценку двигательных функций спортсменов в условиях, приближенных к тренировочным и соревновательным. В указанных целях «Стэдис» в настоящее время применяется в ФГБУ ФНЦ «ВНИИФК» (г. Москва), ФГБОУ ВО «ДВГАФК» (г. Хабаровск). Системой также заинтересовались производители ортопедических изделий, так как инерциальные сенсоры с функцией регистрации ЭМГ предоставляют уникальную информацию о движениях ног и работе мышц во время ходьбы. Сейчас идут переговоры о совместной работе с рядом производителей. Помимо того, существует возможность применения системы для оценки двигательных функций в ветеринарии. Сенсоры могут быть установлены на лошадей для объективного анализа параметров движений, на собак для использования на выставках и т. д.

Эргономичность

Система на базе инерциальных сенсоров «Нейросенс» отвечает современным требованиям эргономики и оптимизации деятельности пользователя в системе «человек–продукт–среда». Компактные размеры (60×40×17 мм) и малый вес (40 г) сенсора позволяют закреплять его на любом участке тела пациента без ограничения подвижности. Сенсоры не мешают выполнению двигательных тестов и реабилитационных упражнений, что особенно важно для людей с ограниченными возможностями и сниженной физической выносливостью. Система учитывает антропометрические особенности. Универсальные держатели и фиксирующие ленты различной длины обеспечивают надежную фиксацию на теле пациентов с разными размерами конечностей, без давления и дискомфорта. Черные текстильные крепления нейтральны к визуальному восприятию, не отвлекают внимание и не вызывают психологического дискомфорта. Сенсоры оснащены автономным питанием и беспроводной связью по Wi-Fi, что исключает провода и снижает риск запутывания, падений или ограничения движений. Это особенно критично в условиях активных двигательных тестов, ходьбы или тренировок на беговой дорожке. Интерфейс системы разработан с учетом психофизиологических возможностей специалистов. Программное обеспечение в реальном времени преобразует данные в удобные для восприятия временные, пространственные и кинематические показатели. Автоматическая разметка данных снимает нагрузку с врача, экономит время и снижает вероятность ошибок при интерпретации. Система адаптирована к социально-психологическим условиям использования. Пациенту не требуется сложная подготовка, процедура обследования занимает не более 10 минут, что снижает стресс и повышает готовность к повторным обследованиям. Врач получает полный отчет сразу после теста, что позволяет сразу же объяснить результаты пациенту и принять решения по лечению или реабилитации. Сенсоры заряжаются через компактную док-станцию с унифицированными слотами, позволяющими устанавливать любое устройство в любое гнездо. Это упрощает организацию рабочего процесса, ускоряет подготовку к обследованию и снижает риск ошибок при подключении. Световые индикаторы работы и беспроводной связи отчетливо видны даже при фиксации сенсора в держателе, что позволяет врачу мгновенно контролировать статус устройства без дополнительного вмешательства. На корпусе сенсора предусмотрена специальная зона для крепления индивидуальных наклеек с номерами. Маркировка наклейками упрощает идентификацию при одновременном использовании нескольких сенсоров. Набор наклеек входит в комплект поставки. Таким образом, система «Стэдис» соответствует современным требованиям эргономики. Она учитывает антропометрические и физиологические особенности пациентов, снижает психофизиологическую нагрузку специалистов, минимизирует риск травм, ускоряет проведение обследований и обеспечивает комфортную интеграцию в клиническую и исследовательскую практику

Художественная значимость

Система «Стэдис», созданная на базе инерциальных сенсоров «Нейросенс», демонстрирует гармоничное объединение инженерных инноваций и промышленного дизайна. В одном компактном устройстве удалось совместить регистрацию параметров движения и поверхностной ЭМГ, что ранее требовало отдельных систем. Такое решение определило и внешний облик прибора: корпус выполнен в минималистичном стиле с ясной геометрией и лаконичным распределением элементов. Белый цвет корпуса соответствует медицинским стандартам и формирует ассоциации с чистотой и надежностью. Контрастная система крепления черного цвета подчеркивает компактность сенсора и одновременно практична в носке. Благодаря такому решению оборудование сохраняет аккуратный внешний вид даже при интенсивном использовании. Сам минималистичный стиль делает дизайн долговечным и устойчивым к визуальному устареванию. Зарядная станция выполнена в том же стиле, что и сенсор. Сходство формы и цвета, а также единый стиль элементов управления обеспечивают цельность восприятия и подчеркивают принадлежность всех частей к одной системе. Зоны для маркировки расположены так, чтобы быть удобными и хорошо заметными для специалиста, не перегружая при этом общий внешний вид. Световые индикаторы встроены аккуратно и остаются различимыми даже во время ношения на теле, что облегчает контроль его работы в реальном времени. Аккуратный и продуманный внешний облик имеет значение не только для специалиста, но и для пациента. Компактный, современный и визуально нейтральный сенсор не вызывает дискомфорта и снижает тревожность во время обследования. Для врача это означает меньше ошибок при подготовке и более быстрое выполнение процедур, что напрямую влияет на качество обследования. Создание такой системы показывает возможности отечественного промышленного дизайна: «Стэдис» соответствует современным международным стандартам и одновременно предлагает собственный визуальный язык, где простота форм и выразительные акценты поддерживают технологическую суть. Это пример медицинской техники, в которой дизайн работает на доверие и удобство, а не только на внешнюю форму, и именно в этом заключается ее художественная значимость.

Ориентация на глобальный рынок

В настоящий момент осуществляется активное продвижение системы «Стэдис» на иностранных рынках. Несмотря на то что система является новой, интерес к ней проявили партнеры и специалисты (реабилитологи и исследователи — специалисты в области биомеханики) из Казахстана, Китая, Турции, Египта, Ирана, ОАЭ, Сербии, Южной Кореи, стран Латинской Америки. Объем экспортной выручки — около 46 000 евро (в приблизительном пересчете по курсу). Иностранные специалисты отмечают надежность и удобство использования сенсоров, высокое качество анализа данных с помощью программного обеспечения при доступной цене по сравнению с популярными иностранными системами для оценки и восстановления двигательных функций.