«Когда-то и руки перед операцией мыть было инновацией». Два минских хирурга создают нейроинтерфейс

12 апреля 2018, 09:02

Два хирурга-интерна Дмитрий Белоус и Дмитрий Король уже освоили MATLAB, Arduino и, если понадобится, возьмутся за Python. Как говорят сами врачи, если ИТ не идёт в медицину, значит медицина будет покорять ИТ. На хакатоне Tech for Life они самостоятельно разработали устройство для измерения электрической активности головного мозга и получили в награду 1000 бел рублей. dev.by поговорил с хирургами об их смелой задумке изменить существующий нейроинтерфейс.

Читать далее

Слева - Дмитрий Король, справа - Дмитрий Белоус

«Узкий специалист подобен флюсу»

Основатели Epitraker увлекаются робототехникой, радиоэлектроникой, анализом данных и нейротехнологиями. Дмитрий Король, например, был медицинским консультантом в двух белорусских стартапах. А сейчас вместе с напарником работает над собственным проектом, который поможет улучшить лечение пациентов с эпилепсией.

На вопрос, зачем хирургам понадобилось погружаться в стартап-среду, он отвечает фразой Козьмы Пруткова: «Узкий специалист подобен флюсу: развит только в одну сторону. Поэтому мы стараемся развиваться в разных направлениях. К тому же мы видим, что ИТ-индустрия не очень активно идёт в медицину, поэтому мы, медики, сами идём в ИТ».  

По подсчётам врачей, в мире около 39 млн человек страдает от эпилепсии, а в Беларуси эта цифра равняется примерно 2 эпилептика на 100 человек. «Официальная статистика может не показывать настоящую картину. Некоторые пациенты просто боятся обращаться в больницу, потому что у них потом могут быть проблемы с трудоустройством», — поясняют хирурги.

В мире уже существуют носимые устройства, которые снимают электроэнцефалограмму. Первоначально их разрабатывали для медицинских целей, но сейчас в основном используют не по назначению — в сегменте развлечений (для медитации, воздействия на игры мыслями и выражением лица игрока и пр.). А белорусы намерены вернуть их обратно в медицину.

— За год мы посмотрели много устройств, представляющих собой нейрогарнитуры: Muse, NeuroSky, Emotiv и пр. И пришли к мнению, что их мощностей будет достаточно для поставленных нами задач: анализа спайков (патологические всплески электрической активности) в головном мозге и их интерпретации.

Нейроинтерфейс, не привлекающий внимание

— Стандартные методы электроэнцефалограмм с классическими шапочками на голове не позволяют сделать этот способ диагностики повсеместным. К тому же невозможно каждый день ходить в такой шапке и не привлекать внимание, поясняют собеседники. — Поэтому мы хотим упростить нейроинтерфейс и применить существующие гаджеты для лечения эпилепсии.

Решение белорусских медиков состоит из нейрогарнитуры (это могут быть очки, обруч и пр.), которая синхронизируется со смартфоном, и мобильного приложения с разным интерфейсом для врача и пациента. Врач дистанционно сможет следить за состоянием пациента и корректировать его лечение.

Носимое устройство в режиме реального времени будет вести подсчёт эпилептиформной активности и передавать данные в облако. А специальные алгоритмы — анализировать волны, ответственные за эпилепсию. Данные энцефалограммы по возможности будут интегрированы в электронную медицинскую карту пациента.  

— Если наши алгоритмы выявят какие-то отклонения от нормы, врачу и пациенту придёт оповещение. На графике отобразится, как и во сколько начались изменения в мозговом процессе. И специалист, видя это, сможет провести опрос: что пациент делал в этот момент. Если он, например, смотрел телевизор, то лучше на некоторое время от этого отказаться.

Также ребята планируют привязать к продукту нейрофидбэк — один из вариантов биологической обратной связи. Эта терапия представляет собой «физиологическое зеркало», в котором отражается активность головного мозга. Видя эти данные, мозг автоматически подстраивается и меняет свои ритмы. На этой технологии основаны многие приложения по медитации.

Техническая реализация

На хакатоне хирурги на Arduino собрали работающий прототип электроэнцефалографа, который считывает активность головного мозга и выводит результат в виде графика на экран компьютера.

— Мы два хирурга, что с нас взять на хакатоне? Во время питча идей мы вышли на сцену и заявили, что именно хотим сделать, но никто к нам не пришёл. И, как говорится, если никто не хочет тебе помочь, значит делай сам.

Полгода назад Дмитрий Белоус дома собрал электрокардиограф. А на хакатоне модифицировал его, добавил пару операционных усилителей, отфильтровал сигнал, и получился электроэнцефалограф

— Я долгое время изучал методы анализа временных рядов, которые можно применить для обработки электроэнцефалограммы, — объясняет он. — Эти методы нашли широкое применение в различных отраслях, но до медицины ещё не добрались.

Пообщавшись с менторами на хакатоне, ребята нашли нужный им метод анализа данных. Предварительно обработанная вейвлет-анализом электроэнцефалограмма будет анализироваться свёрточными нейронными сетями на наличие эпилептиформной активности.

Награждение на хакатоне Tech for Life

Также эксперты посоветовали врачам перебраться из MATLAB в Python. А в бизнес-части — отложить идею разработки собственного устройства и работать с теми гарнитурами, которые уже присутствуют на рынке.

Если существующие нейрогарнитуры не будут подходить под определенные критерии, тогда стартаперы продолжат разрабатывать собственное устройство.

— Мы общаемся с неврологами, спрашиваем, в каком виде им предоставить данные, какой интерфейс они хотели бы видеть. Библиотеки данных электроэнцефалограмм есть в открытых источниках, американские неврологические клиники настроены на то, чтобы ими делиться. Сейчас мы в поиске разработчиков, которые умеют работать в пакетах анализа данных и могут сделать блок анализа на Python.  

Регулирование медицинских девайсов

Монетизация — это вопрос, который не покидает медиков. По их словам, им хотелось бы иметь бонусы от реализации проекта, но это не главное: «У нас нет цели сделать продукт как можно быстрее и получить от этого прибыль. Это делают разработчики аппаратуры для игровой отрасли. Наша цель — это лечение».

— Большинство стартапов не идут в медицину, потому что понимают, что здесь много тонкостей в регулировании на государственном уровне. В каждой системе здравоохранения работает разная модель монетизации. Где-то лучше продавать устройства напрямую пациентам, а где-то — через клиники и врачей.

Тем не менее в мире наступает либерализация регулирования медицинских девайсов и приложений, считают стартаперы. С каждым годом становится всё легче получить лицензирование.

В Беларуси активно развивается телемедицина. Почти во всех клиниках есть интернет и возможность проводить онлайн-консультации. Поэтому особых препятствий для внедрения Epitraker в белорусских больницах не должно быть, считают авторы проекта.

— Те медики, с которыми мы общались, сказали, что наше решение перспективно. Многие из них сами занимаются разработками в информационной сфере. На том же хакатоне мы встретили много врачей, которые готовы сотрудничать.

А вообще, время ведь движется. В начале нулевых было странным увидеть на улице человека с мобильным телефоном. Потом появились Bluetooth-гарнитуры и фитнес-трекеры, которые тоже не сразу были приняты обществом. Мы верим, что через пару лет, увидев на улице человека с нейрогарнитурой, люди будут воспринимать это как обычное явление.

Рынок, на который мы хотим выйти, находится в зачаточном состоянии. Специализированных продуктов в этой нише почти не выпускают. Касательно эпилепсии, существуют браслеты, которые отправляют врачам и родственникам уведомление, если у пациента случился эпилептический припадок. И всё на этом. Помимо РБ мы также смотрим и на другие страны: Америку, Россию, Европу.   

Инновации в медицине: когда-то и руки мыть было в новинку  

По словам стартаперов, искусственный интеллект может быть как помощником врача, так и недругом, который уже ставит вопрос о будущем некоторых профессии.

— Рутинные медицинские задачи, например, ведение хронических заболеваний, предварительную диагностику можно и нужно оптимизировать. Благодаря развитию технологий, машинное обучение уже сейчас способно анализировать гистологические срезы с точностью, равной опытному патологоанатому. А вот ту часть медицины, где необходим опыт врача, его интуиция, клиническое мышление ИИ заменить не сможет.

Свременные технологии нужны медицине, и лучше их принять, чем отвергать, и оставаться позади других, считают хирурги.

— Когда-то мыть руки перед операцией было в новинку, а сейчас стерильность — одно из главных условий. Может кто-то и может поставить диагноз ухом, но есть же стетофонендоскоп. Вообще, многие инновации, особенно в медицине, встречались негативно. Прививки тоже долгое время не хотели делать. Внедрили эту практику с помощью авторитарного желания правительства Англии в 18 веке.

Собеседники уверены, что успешность медицины зависит от того, насколько общество и сами врачи будут открыты к принятию новых технологий.

«Учитывая открытость нашего общества к телемедицине, подписание нового декрета о ПВТ, есть надежда, что Беларусь будет хорошей средой для развития медтех-стартапов», — говорят они.

Что предстоит сделать?

План на ближайший год стартаперы составили по графику Гантта. За это время они намерены сделать рабочий прототип продукта и протестировать его.

— Мы столкнулись с тем, что, если делать проект маленькой командой, то это будет очень долго. Если мы не найдём программистов, то придётся самим учить Python, а это займёт ещё год. Когда крутишься в профессиональных кругах, понимаешь, насколько глупо что-то делать одному. Поэтому сейчас мы в поиске команды. Для сборки функционального прототипа нам нужна помощь Python-разработчика и Data Scientist.  

 

Связаться со стартаперами можно в Telegram: @belousd

Фото: Андрей Давыдчик, SPACE, из архива героев.

Обсуждение