Sztuczna inteligencja wspiera rehabilitantów

Rozmawiamy na temat projektu „System informatyczny z aplikacją mobilną optymalizującą wskazania, intensywność i obciążenia treningowe do zintegrowanego wykorzystania podczas technologicznie wspomaganej edukacji chodu u osób z mózgowym porażeniem dziecięcym przy wykorzystaniu wybranych urządzeń rehabilitacyjnych” z jego kierownikiem prof. Stanisławem Deniziakiem.

Jak można definiować mózgowe porażenie dziecięce?

Mózgowe porażenie dziecięce (MPD) to zespół objawów będących wynikiem niepostępującego uszkodzenia centralnego układu nerwowego, prowadzącego do powstania zmieniających się wraz z wiekiem zaburzeń czynności ruchowych i postawy oraz innych następstw wad mózgu. Częstość występowania szacuje się na od 1,0 do 3,3 na 1000 żywo urodzonych dzieci. Około połowy dzieci z MPD cechuje się prawidłową inteligencją lub jest na jej pograniczu. Pacjenci z deficytami neurologicznymi możemy podzielić na 3 grupy:
– objawy „dodane” (np. spastyczność, wzmożone odruchy głębokie),
– objawy „negatywne” (np. upośledzenie precyzji ruchów, spadek siły mięśniowej),
– zmiany reologiczne mięśni (uznawane za objawy wtórne wyżej wymienionych zmian) np. zaniki włókien mięśniowych, przykurcze.

Ze względu na brak możliwości skutecznego wyleczenia pierwotnej przyczyny uszkodzenia mózgu, działania medyczne powinny być skierowane na zminimalizowanie następstw poprzez poprawę funkcji, stymulowanie aktywności oraz umożliwienie uczestnictwa.

Najczęstsza przyczyna?

Przyczyny MPD są wieloczynnikowe, jednak w pierwszej kolejności wymienia się wcześniactwo i niedotlenienie płodu, które często jest wynikiem nieprawidłowo przeprowadzonej akcji porodowej. Urazy mózgu mogą być wynikiem nieprawidłowości rozwojowych zachodzących już w łonie matki. Do uszkodzenia mózgu może dojść również w trakcie porodu, zwłaszcza tego, który trwa bardzo długo i jest skomplikowany. Porażenie mózgowe może też być nabyte po urodzeniu, w ciągu kilku pierwszych miesięcy życia dziecka.

Rehabilitacja takich osób to często długa i ciężka droga.

Leczenie dziecka z MPD jest więc procesem długofalowym prowadzonym ze zmienną intensywnością i natężeniem (dawką) i obejmuje okresy intensywnego leczenia oraz czas adaptacji do warunków środowiskowych. Ma na celu wydłużenie okresów o najmniej ograniczonym funkcjonowaniu w środowisku i składa się z następujących elementów:
– możliwe wczesne rozpoczęcie usprawniania,
– kompleksowość działania,
– przygotowanie celów krótko- i długoterminowych,
– stosowanie metod oceny terapii, którego celem jej nadzór oraz modyfikacja,
– indywidualizację terapii dostosowanej do poziomu funkcjonalnego pacjenta.

Państwowy system ochrony zdrowia zarówno w kraju jak i za granicą oczekuje coraz lepszych możliwości diagnostycznych i terapeutycznych. Należy podkreślić, że tradycyjna neurorehabilitacja leżąca w kompetencjach przeciętnego rehabilitanta/terapeuty ze względów na szereg istniejących potrzeb jest tylko w niewielkim stopniu dopasowana do potrzeb i możliwości dzieci z MPD. Oznacza to, że niezwykle trudno jest przeprowadzić terapię, która w odpowiedni sposób dozowałaby dawkę ćwiczeń i w pełni obiektywnie oceniała jej efekty oraz dopasowywała się do uzyskanych optymalnych rezultatów. W konsekwencji nawet w ramach profesjonalnej rehabilitacji, efekty u dzieci z MPD nie zawsze są satysfakcjonujące. Wynika to między innymi z braku wiarygodnych kryteriów doboru rodzaju terapii.

Cel projektu?

Celem projektu jest utworzenie systemu informatycznego wspomagającego rehabilitację pacjentów z mózgowym porażeniem dziecięcym za pomocą nowoczesnych urządzeń rehabilitacyjnych takich jak roboty rehabilitacyjne, bieżnie, platformy. Rehabilitacja będzie obejmować wspomaganie edukacji chodu jako kompleksowego leczenia usprawniającego, skorelowanego z terapią spasmolityczną bądź leczeniem ortopedycznym i/lub operacyjnym. Do obiektywnej oceny stanu zdrowia pacjentów będzie wykorzystywany nowoczesny sprzęt do diagnostyki narządów ruchu pacjentów stosujący metody biometryczne, takie jak: optometryczna biometria ruchu, dynamometryczna analiza izokinetyczna, testy izometryczne, oraz ocena dynamograficzna i stabilometryczna na platformach.

W ramach projektu zostaną wykonane badania naukowe których celem jest opracowanie spersonalizowanych treningów rehabilitacyjnych dla pacjentów z poszczególnymi typami schorzeń. Wykonane zostaną badania kliniczne mające na celu ocenę skuteczności różnych treningów rehabilitacyjnych dla poszczególnych grup pacjentów, o różnych stopniach zaawansowania dysfunkcji. Wiedza pozyskana w trakcie tych badań zostanie zgromadzona w eksperckim systemie informatycznym. System ten będzie wspierał lekarzy i rehabilitantów w wyborze optymalnej dla danego pacjenta terapii. Reguły wnioskowania, zaimplementowane w systemie eksperckim, zostaną opracowane poprzez zastosowanie analizy danych zgodnie z metodyką Big Data.

Efektem końcowym projektu będzie prototyp systemu informatycznego wspierający lekarzy i rehabilitantów w optymalnym doborze treningów rehabilitacyjnych oraz umożliwiający ocenę skuteczności procesu rehabilitacji na podstawie pomiarów biometrycznych.

Czym będzie charakteryzował się innowacyjny system informatyczny?

System będzie gromadził dane i wykonywał ich analizę w celu oceny stopnia dysfunkcji narządów ruchu pacjentów. Będzie też umożliwiał wizualizację wybranych pomiarów, dostarczając informacji przydatnych w prawidłowej ocenie stopnia zaawansowania danego schorzenia. Ponadto system będzie miał możliwość porównywania badań danego pacjenta na poszczególnych etapach rehabilitacji dla oceny jej postępu. Kolejną funkcją systemu będzie gromadzenie wiedzy (baza wiedzy) zdobywanej w trakcie rehabilitacji pacjentów. Wiedza ta będzie zawierać informacje o skuteczności poszczególnych postępowań rehabilitacyjnych dla pacjentów o różnych stopniach zaawansowania dysfunkcji chodu. Wiedzę tę będzie wykorzystywał system ekspercki do wspierania rehabilitantów w wyborze optymalnej procedury rehabilitacyjnej. Do opracowania ww. systemu zostaną wykorzystane nowoczesne techniki informatyczne obejmujące metodykę analizy danych Big Data oraz metody uczenia maszynowego.

Wsparcie będzie dotyczyło chodu pacjentów, prawda?

Tak.  Celem projektu jest wykorzystanie postępu w inżynierii biometrycznej, który w przypadku potrzeb rehabilitacyjnych jest największy w zakresie edukacji i reedukacji chodu.

Czego życzyć Panie Profesorze?

Przede wszystkim pozytywnych wyników realizacji projektu. Aby uzyskane wyniki potwierdziły przyjęte tezy, że zastosowanie spersonalizowanych terapii, wykorzystujących nowoczesne urządzenia rehabilitacyjne, znacząco usprawni proces terapii osób z MPD. Aby system ekspercki opracowany w ramach projektu stał się narzędziem medycznym ułatwiającym pracę lekarzy-rehabilitantów.