Мультимедийные технологии как средство реабилитации: успешные примеры

Видеопроекции и интерактивные тактильные системы, дополненная и виртуальная реальность часто воспринимаются как технологии для развлечения, создания шоу или привлечения внимания аудитории — например, к маркетинговой кампании. Однако спектр их применения намного шире, и, в том числе, они постепенно интегрируются в медицину. В частности, они могут стать важным инструментом для реабилитации людей с особенностями развития, после травм и операций, инсультов и других заболеваний. Майя Розина, директор по развитию компании ОТКРЫТИЕ, рассказала о том, какие мультимедийные технологии могут принести пользу в восстановлении детей и взрослых, как они применяются в разных центрах и клиниках и какое у них будущее.

В общих чертах, мультимедийные технологии обеспечивают развлекательный компонент, который отвлекает пациента от рутинных реабилитационных задач. Например, не просто попытаться поднять паретическую конечность (с ослабленными мышцами; парез — неполный паралич), а сделать это, чтобы распустился бутон виртуального цветка. Монотонное упражнение превращается в увлекательную задачу, что повышает интерес и мотивацию человека пытаться освоить трудный для него процесс.

Точный принцип действия и эффект зависит от конкретной технологии. Сегодня можно выделить три основных категории мультимедийных инструментов для реабилитации детей и взрослых.

Первая категория — это иммерсивные среды: VR и AR, виртуальная и дополненная реальность. Они обеспечивают мультисенсорную стимуляцию — то есть, действуют через несколько органов чувств — обычно в активном формате: человек взаимодействует с объектами внутри виртуального сценария или использует «аватар» своего тела для выполнения разных задач. Например, ему нужно поднять руку и нарисовать фигуру, «проплыть» определенную дистанцию, и так далее. Компьютер считывает действия человека и дает обратную связь в систему.

Иммерсивные среды могут быть полезны для тренировки когнитивных и двигательных функций. Они перспективны в физической реабилитации при восстановлении функций ходьбы и работы верхних конечностей: пациент тренируется в среде, приближенной к реальной, а цифровая среда и развлекательные элементы дают дополнительную мотивацию. В том числе, это может быть полезно при восстановлении движения после травм и операций.

Возможность влиять на альфа-активность мозга, чтобы усиливать релаксацию, сделала VR полезным инструментом для работы с пациентами с эпилепсией. Также она используется в реабилитации людей с фобиями, тревожными расстройствами, депрессией, ПТСР (посттравматическое стрессовое расстройство), РАС (расстройства аутистического спектра) у детей. Но одной из самых распространенных практик стало ее введение в реабилитацию людей, перенесших инсульт.

Вторая категория технологий — это интерактивные сенсорные системы: кинект-технологии, тач-панели для моторики. Такие системы реагируют на движение пациента благодаря специальным датчикам, и в зависимости от его действий меняют изображение, выведенное на экран или поверхность для проекции. Например, на пол спроецировано изображение водной глади, и когда человек делает шаг, под ногой расходятся круги. Или светильник меняет оттенки под влиянием движения руки.

Интерактивная сенсорная система стимулирует пациента совершить трудное для него действие, как шаг, или может оказывать расслабляющий эффект на нервную систему. В зависимости от конкретного инструмента сенсорные системы стимулируют тактильные и зрительно-пространственные ощущения, восстанавливают эмоциональное состояние. Такие технологии могут применяться в реабилитации детей с ДЦП (детский церебральный паралич).

Третья категория технологий — адаптивные мультимедийные интерфейсы, как системы голосового управления, eye-tracking (распознавание движения глаз) для людей с ограниченной подвижностью. Такие технологии могут быть эффективны и в диагностике, и в реабилитации детей и взрослых.

В частности, eye-tracking может использоваться для оценки внимания, интеллектуального и речевого развития детей, в терапии пациентов с нарушением речевой функции — например, после инсульта. Врач может получать информацию о состоянии пациента и его когнитивных функций по движению глаз, на основании этого подбирать индивидуальную программу реабилитации. В 2022 году технологию eye-tracking внедрили в медицинскую практику Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России.

В Клинике медицинской реабилитации ФГБУ «НМХЦ им. Н.И. Пирогова» проводят VR-реабилитацию для пациентов после инсульта — тренажеры помогают улучшить память, мышление, бороться с депрессией. А в 2022 году здесь выполнили исследование программно-аппаратного комплекса VRMEDSOFT — с технологиями VR и БОС (биологической обратной связи). Индивидуальную программу реабилитации для пациента после ишемического инсульта впервые составлял ИИ без участия человека: она оказалась безопасной и эффективной.

Другой пример — реабилитационный центр «Фламинго» для детей и подростков с ограниченными возможностями в Кемерово, который использует несколько мультимедийных технологий. Одна из них — нейроинтерфейс в виде вертолета Orbit Helicopter. Человек надевает гарнитуру, на которой есть сенсорные датчики: они фиксируют импульсы головного мозга, преобразуют их в сигнал, передают в смартфон по Bluetooth, а оттуда уже идет команда на вертолет, чтобы тот взлетел, совершил определенный маршрут.

Такой нейроинтерфейс полезен для детей с нарушениями психики, с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью и задержкой психоречевого развития. Работа с вертолетом требует от пациента концентрироваться на определенной задаче и и расслабляться.

А в «Едином центре поддержки участников СВО» наша команда оснастила медиаоборудованием несколько важных зон, среди которых комната эмоциональной разгрузки, зона адаптации — это выставка, знакомящая с вариантами приспособления городской среды под нужды маломобильного человека.

А одним из ключевых объектов Центра стал интерактивный тренажерный зал во втором корпусе, где камеры и датчики на тренажерах фиксируют физическую активность человека и передают эти данные на LED-экраны. Центральный «куб» в зале накачивается световой энергией в зависимости от степени интенсивности тренировки. Для некоторых тренажеров нашим специалистам пришлось на 3D-принтере изготовить дополнительные элементы и установить датчики внутрь уже существующей системы.

База исследований вокруг мультимедийных инструментов для реабилитации пока небольшая, чтобы говорить об их гарантированной высокой эффективности и значительной разнице результатов программ с такими технологиями и без них. Но врачи и ученые видят потенциальные преимущества и перспективы от новых инструментов — если их применять в комплексе с другими методами.

Однако важно обеспечить безопасность использования мультимедийных инструментов. При их разработке необходимо проводить тесты с участием пациентов и специалистов. Даже у здорового человека мультисенсорный инструмент — например, VR-шлем — может вызвать ухудшение самочувствия. Для человека с неврологическими нарушениями уровень рисков повышается. Поэтому на первом плане — не особенная технология или инновация, а ее безопасность и эффективность с медицинской точки зрения.

А при использовании оборудования важно тщательно подбирать его с учетом потребностей пользователей и особенностей их состояния. Воздействие на мозговую активность и нервную систему одним и тем же инструментом при разных клинических картинах может как помочь, так и навредить. Например, особенно аккуратным должен быть подбор мультимедийных технологий для реабилитации людей с эпилептическими приступами.

Применение многих мультимедийных технологий в реабилитации пациентов с когнитивными и двигательными нарушениями изучается не один год и даже не одно десятилетие. Например, о потенциальном использовании VR в физической реабилитации говорили еще австралийские физиотерапевты в 1982 году. Технологии постепенно развиваются и становятся эффективнее, но им еще есть куда расти.

В ближайшем будущем возможно более активное развитие и внедрение ИИ в медицинские мультимедийные системы для персонализации реабилитационных программ. Это важно и при первичном составлении программы, и при ее последующей коррекции — даже во время конкретной сессии: ИИ может в зависимости от того, как сегодня идет процесс, подбирать более сложные или легкие задачи. Например, если система считывает, что пациент часто отвлекается, она может предложить задачу с меньшим уровнем концентрации.

Продолжится развитие нейроинтерфейсов для мультимедийной реабилитации — они меняют качество жизни пациента: позволяют вести коммуникацию с окружающими даже при полной обездвиженности, могут быть использованы как тренажеры для восстановления двигательных функций. Пока хирургическое внедрение нейроимплантов остается очень рискованным, ученые сосредотачиваются на неинвазивных методах и инструментах.

Для масштабирования успешных решений очень важно активное вовлечение бизнеса, который умеет работать с мультимедийными технологиями в разных сферах — в том числе медицинской, может работать со сложными задачами и готов к сотрудничеству с учеными для создания качественных и безопасных реабилитационных инструментов и программ.

Мультимедийные технологии активно развиваются, повышается их качество и объем возможностей, и это делает их хорошим инструментом для программы реабилитации у людей с двигательными и когнитивными нарушениями. И в перспективе их значимость для современной медицины будет расти. Такие инструменты не заменяют врача или другие методы терапии — как медикаментозные, так и немедикаментозные. Но они могут внести большой вклад в комплексную работу над состоянием человека.