В Казахстане разрабатывают медицинских роботов для реабилитации детей с ДЦП и аутизмом, а также экзоскелеты, которые могут помочь пациентам заново учиться ходить, сообщает El.kz.
В Казахстане впервые зарегистрировали отечественный роботизированный экзоскелет для восстановления ходьбы как медицинское оборудование. Разработка создана в Nazarbayev University. Здесь же учёные тестируют социальных роботов для детей с церебральным параличом и аутизмом, используют искусственный интеллект в медицине и пытаются соединить две части реабилитации: движение и коммуникацию. О том, как робот может разговаривать с ребёнком, зачем экзоскелету лицензия, почему реабилитации не хватает не только технологий, но и врачей, рассказал ассистент-профессор Айбек Ниеткалиев.
По словам учёного, в NU сегодня действует центр компетенции в области медицинской робототехники. Его команда работает сразу по нескольким направлениям.
В этом центре мы занимаемся разработкой, моделированием и внедрением роботизированных устройств для реабилитации. Это роботизированные экзоскелеты, хирургические роботы, а также использование искусственного интеллекта в медицине.
Отдельное направление связано с социальными роботами. Их используют в работе с детьми с церебральным параличом и аутизмом. Главная задача таких устройств — не заменить специалиста, а помочь ребёнку вступать в контакт.
Мы используем социальных роботов именно для работы с детьми с церебральным параличом, для того чтобы улучшить навыки их коммуникации, когнитивных и речевых способностей.
На презентации в Science cafe команда показывала QT-робота — небольшого социального робота, созданного для взаимодействия с детьми. Он может разговаривать, реагировать на реплики, поддерживать контекст беседы и давать обратную связь.
QT-робот — это социальный робот, который используется для взаимодействия с детьми с церебральным параличом и с аутизмом, для того чтобы ребёнок мог в свободной форме разговаривать и также слышать обратную связь.
Внутри робота работает большая языковая модель. Она позволяет устройству вести диалог более естественно, понимать контекст и использовать дополнительную информацию из загруженных документов. Это могут быть клинические рекомендации, протоколы терапии или другие материалы, необходимые для корректного общения в медицинской среде.
В этом роботе загружена специальная большая языковая программа, которая может довольно человекоподобным образом разговаривать, слышать, понимать контекст.
Искусственный интеллект участвует не только в речи. Робот оснащён камерой, может распознавать лица, запоминать конкретного пользователя и адаптироваться к ребёнку, с которым уже работал.
Он может идентифицировать разных пользователей, в том числе запоминать лицо определённое и подстраивать, адаптировать именно персонализированно уже, допустим, к определённому ребёнку, вспоминая чат, историю общения.
По словам учёного, технология уже используется в рамках клинических исследований. Около ста детей протестировали с применением социального робота.
Мы это используем как клинические исследования. Уже около ста детей протестированы с этим роботом.
Работа проходит в том числе в центре детской реабилитации в Астане. Команда Ниеткалиева и доктора Прашанта Джамвала сейчас сосредоточена на детях с ДЦП. Исследователи проверяют не только то, как ребёнок разговаривает с роботом, но и как речевые и когнитивные изменения могут быть связаны с движением.
Наша гипотеза — это то, что навыки речи, навыки умения коммуницировать также связаны с навыками движения.
Поэтому детей тестируют не только с социальным роботом, но и на роботизированных установках. Учёные смотрят баланс во время ходьбы, мышечную активность, особенности походки. Первые результаты, по словам исследователя, показывают прогресс по отдельным параметрам, но окончательные выводы команда планирует представить позже, после обработки статистики.
Был прогресс по некоторым параметрам, и опять-таки была связь с тем, что прогресс лучше, когда идёт параллельно с прогрессом реабилитации движения.
Если социальный робот пока остаётся частью исследовательской работы, то другая разработка команды уже вышла на новый этап. Речь идёт об экзоскелете для восстановления ходьбы. Его впервые зарегистрировали в Казахстане как медицинское оборудование.
Одна из наших ключевых разработок — это экзоскелет для реабилитации ходьбы. Новшество в том, что наша команда и Центр впервые зарегистрировали его как медицинское оборудование и устройство в Казахстане.
Процесс оказался сложным. Чтобы получить возможность внедрять и коммерциализировать такое устройство, разработчикам пришлось проходить оценку, дорабатывать систему, отправлять её за рубеж и получать обратную связь.
Это очень тяжело было сделать, потому что в Казахстане, чтобы получить лицензию на продажу, на коммерциализацию таких устройств, это довольно сложный процесс. У нас нет достаточно экспертных лабораторий, которые могут оценить это по международным стандартам.
По его словам, разработку несколько раз отправляли за рубеж, после чего команда модифицировала и оптимизировала устройство. Только после этих этапов экзоскелет получил регистрацию как медицинское оборудование. Теперь его можно внедрять в казахстанских реабилитационных клиниках.
Экзоскелет и социальный робот на первый взгляд решают разные задачи. Один помогает восстановлению ходьбы, другой — коммуникации. Но в лаборатории их рассматривают как части одной системы.
У нас есть экзоскелет для восстановления ходьбы. Также этот экзоскелет может использоваться для того, чтобы восстановить баланс при походке, и параллельно с социальными роботами, которые улучшают когнитивные речевые способности.
Идея в том, чтобы развивать у пациента сразу несколько направлений: движение, баланс, мышечную активность, речь, коммуникацию и когнитивные навыки.
Мы хотим именно в совокупности сделать эту реабилитацию таким образом, чтобы параллельно развивать не только ментально или когнитивные какие-то навыки, но и мобильные движения человека. И считаем, что это даст лучший эффект.
По словам Ниеткалиева, интерес к экзоскелету уже проявили ведущие реабилитационные учреждения Казахстана. Среди них — Национальный центр травматологии и ортопедии, центры детской реабилитации, частные клиники.
Есть письма заинтересованности практически от всех ведущих центров, реабилитационных клиник, Национального центра травматологии, ортопедии, также и центра для детской реабилитации, частных реабилитационных клиник.
Ниеткалиев отмечает, что в Казахстане насчитывается менее ста реабилитационных клиник. При этом зарубежных аналогов подобных экзоскелетов закуплено немного — около пяти-шести устройств, и стоят они дорого.
Разработка таких локальных экзоскелетов — это большой плюс как для самих клиник, так и для пациентов в будущем.
Точную стоимость казахстанского экзоскелета команда пока не называет: её должно определить маркетинговое исследование. Но учёный уверен, что локальная разработка будет значительно дешевле зарубежных аналогов, поскольку не потребует расходов на импорт, растаможку и внешнюю поставку.
Хотя часть исследований связана с детьми с ДЦП, экзоскелеты разрабатывают и для взрослых пациентов. В первую очередь — для людей, которым нужна реабилитация после инсульта.
То, что мы разрабатываем, это не только для детей. Эти роботизированные экзоскелеты также и для взрослых. Изначально, для реабилитации после инсульта.
В лабораториях центра есть разные типы устройств: экзоскелет для походки, для локтя, колена, голеностопа, плеча. Некоторые из них модульные — они нужны для работы с отдельными суставами. Другие предназначены для нижних конечностей и восстановления ходьбы. До этапа коммерциализации пока дошла одна ключевая разработка — экзоскелет для восстановления ходьбы. Остальные остаются на стадии научно-исследовательской работы.
Мы разрабатываем это, в первую очередь, для того, чтобы продвигать науку, завлекать, учить студентов, делать публикации научные. И только потом, за счёт получения дополнительного финансирования, мы можем перейти к этапу коммерциализации.
На создание и регистрацию экзоскелета для ходьбы ушло больше двух-трёх лет.
Ниеткалиев подчёркивает: роботы не должны вытеснять врачей, терапевтов и реабилитологов. Их роль — ассистировать человеку и снижать нагрузку на систему.
Робот — это не врач, не учитель, это помощник. Ассистент того же терапевта или реабилитолога.
По мнению учёного, роботизированные системы могут быть особенно полезны там, где не хватает специалистов. Робот не устаёт, может повторять упражнения много раз, системно мониторить прогресс, фиксировать данные с датчиков. Один реабилитолог при поддержке таких устройств потенциально сможет работать с большим числом пациентов.
Это основная проблема у нас в Казахстане, когда у нас нехватка самих врачей, центров, потому что очень много пациентов после инсульта, для реабилитации, с аутизмом, с ДЦП. Просто нет той доступности, нет того количества врачей, которое нужно. А роботы решают эту проблему доступности.
При этом команда думает и о более дешёвых альтернативах. Например, мобильное приложение, которое может использовать похожие интерактивные сценарии без покупки физического робота.
Мобильное приложение доступно всегда, везде: дома, в клиниках или в дороге. Человек, ребёнок или пациент может всегда это использовать в игровой интерактивной форме.
Сам Айбек Ниеткалиев пришёл в медицинскую робототехнику из инженерии. Он окончил бакалавриат в сфере аэрокосмических технологий по программе «Болашак» в Texas A&M University. В 2012 году присоединился к NU: сначала как лабораторный ассистент и научный ассистент, затем окончил магистратуру по механике. Позже он уехал в Австралию, где защитил PhD. Темой его докторской диссертации стала разработка и моделирование роботизированного экзоскелета для плечевого сустава.
В этот момент я перешёл от инженера аэрокосмического механика к инженеру, который создаёт медицинское оборудование или медицинский экзоскелет.
Ниеткалиев подчёркивает: он не врач и не реабилитолог, а инженер-механик. Его область — мехатроника, то есть соединение механики, электроники, датчиков и программного управления.
Чтобы создать роботизированный экзоскелет, нужно знать, как он будет двигаться. Нужно знать механику движения, как электронику соединить, какие датчики туда подсоединять, как управлять, запрограммировать. То есть это и есть робототехника.
После PhD он вернулся в Казахстан, продолжил работу в NU, сначала как постдокторант, затем как ассистент-профессор. На вопрос, мечтал ли он в детстве стать учёным, Ниеткалиев отвечает без пафоса. Говорит, что всегда интересовался новыми знаниями. В семье у него уже была академическая среда: отец был кандидатом наук, дедушка — профессор, бабушка также была связана с наукой.
У меня изначально предпосылки были к тому, чтобы заниматься академической деятельностью, но это мне всегда нравилось.
Для него университет — это не только преподавание, но и постоянное обучение. Он говорит об этом спокойно, как о ремесле, которое требует терпения: грантов, публикаций, экспериментов, заявок, доработок, ошибок и снова доработок.
Каждый день я здесь не только преподаю, я здесь ещё постоянно учусь чему-то новому. И это мне нравится, видимо, поэтому я здесь.
Сейчас вместе с доктором Прашантом Джамвалом и исследовательской командой он продолжает развивать Центр компетенции в области медицинской робототехники. В планах — новые экзоскелеты, хирургические роботы, искусственный интеллект для анализа медицинских снимков и биомеханики движения.
Я буду продолжать это делать, чтобы изучать самому что-то новое, и то, что изучил, передавать новым поколениям. И также делать вклад через публикации, через какие-то разработки.
Для Казахстана такие разработки пока выглядят как сложная инженерная территория между лабораторией, клиникой и рынком. Но именно здесь, в этой промежуточной зоне, и рождается то, что через несколько лет может стать обычной частью реабилитации: робот, который помогает ребёнку говорить; экзоскелет, который поддерживает шаг; система, которая не заменяет врача, но даёт ему ещё одну пару рук.
Ранее мы писали, что ИИ-актёры не получат «Оскар»: киноакадемия ужесточила правила.