Нарушения нервно-мышечной функции — одна из главных причин инвалидности в мире. Они возникают при инсультах, травмах, ДЦП, болезни Паркинсона, ампутациях и других состояниях, которые нарушают связь между мозгом и мышцами. Проблема затрагивает около 1,7 миллиарда человек по всему миру. Только в США с ней сталкиваются почти 20% взрослого населения.
Чтобы сделать лечение таких пациентов более точным, команда Бенджамина Фрегли из Университета Райса создала уникальное программное обеспечение. Оно называется NMSM Pipeline и позволяет строить персонализированные компьютерные модели двигательной системы конкретного человека — так называемые цифровые двойники. Затем врачи могут «протестировать» разные операции, реабилитационные методики или устройства прямо на этих моделях и выбрать оптимальное решение. Работа, о которой идет речь, опубликована в журнале Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.
По сути, речь идет о симуляции — но не игр, а самого тела. Это программное обеспечение не просто подбирает лечение, а моделирует, как изменится движение после вмешательства. Например, какую походку даст пациенту определенная операция или как повлияет новая физиотерапия.
Важно, что модель учитывает индивидуальные особенности: форму суставов, свойства мышц и сухожилий, особенности нервного управления и даже то, как нога пациента касается земли при ходьбе. Такое внимание к деталям позволяет добиться очень точного прогноза.
Особенностью проекта стало то, что он основан не на нейросетях, которые требуют огромного количества данных, а на физических законах и физиологии — их проще адаптировать и проверять. Кроме того, интерфейс системы разработан так, чтобы им могли пользоваться и врачи, не имеющие инженерного образования. Создать цифрового двойника можно за день, а отработка лечения занимает лишь несколько суток.
Программное обеспечение уже показало себя в деле. В одном случае оно помогло найти простой способ исправить походку у пациента с артритом — эффект оказался сопоставим с хирургическим вмешательством, но без операции.
Разработчики надеются, что такие технологии сделают лечение нарушений движения точнее, быстрее и индивидуальнее. А главное — помогут миллионам людей вернуть контроль над собственным телом.
Цифровая медицина уверенно выходит за пределы теории — теперь ИИ не только моделирует наше тело, но и берется его лечить. Причем делает это уже не в лаборатории, а прямо в клинике — без участия человека на первичном приеме. Подробнее об этом прорыве вы можете узнать в этой статье.