Научная группа по биомеханике и медицинскому инжинирингу, созданная на базе Математического центра в Академгородке, при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-71-00069) проводит в филиале «Новосибирский» Московского протезно-ортопедического предприятия съемку данных кинематики походки пациентов с ампутацией нижних конечностей, используя собственное программное обеспечение. Новая разработка позволяет оценить реабилитацию ампутантов и правильность пользования протезом, а также установить, насколько точно он подобран и настроен. Первые пациенты уже прошли данную процедуру и остались довольны результатом. Оценили ее эффективность и врачи-протезисты, которым и предстоит стать основными пользователями данного ПО.
— Для съемки данных кинематики походки ампутанта мы используем инерциальную систему датчиков — она проста в использовании и более доступна по стоимости. Для работы с ней от персонала не требуется специальных навыков, а следовательно, нет необходимости в обучении. Протезисту достаточно установить на теле пациента пронумерованные датчики, провести калибровку и снять показания пациента в процессе ходьбы. На всю процедуру уходит в среднем по 15-20 минут. Затем данные поступают в обработку, по ее итогам становится известно, оптимально ли отрегулирован протез, соблюдаются ли требования ГОСТ при проведении реабилитации, насколько соответствует походка пациента походке здорового человека, — рассказал руководитель научной группы кандидат физико-математических наук Владимир Сердюков.
В составе научной группы работают студенты Инженерной школы Механико-математического факультета НГУ и Института медицины и медицинских технологий НГУ. В настоящий момент они занимаются съемкой данных кинематики походки ампутантов. Они работают с военнослужащими, пострадавшими при проведении СВО. Участие в данных исследованиях добровольное.
— Пациенты Новосибирского филиала Московского протезно-ортопедического предприятия не отказываются от предложения поработать с нами. Многие заинтересованы в проведении съемки своей походки, им интересно посмотреть на нее со стороны — на системе, которая воспроизводит движения. Для нас же данная работа дает возможность выявить связь между разными уровнями ампутации и конструкциями оптимально подходящих протезов. Это очень важно при подборе протеза, который позволял бы пациенту вести полноценную жизнь, комфортно передвигаться и избежать нарушений опорно-двигательного аппарата, к которым может привести неправильный подбор или настройка протеза, — пояснила студентка 3 курса Механико-математического факультета НГУ Дарья Коростовская.
Специалисты научной группы отмечают, что протезы нижних конечностей сейчас производятся настолько совершенные, что при правильной настройке походка пациента визуально практически не отличается от походки обычного человека, что подтверждается графиками, построенными с помощью данного программного продукта. Графики кинематики пользователей современных протезов схожи с теми, что были получены в результате съемок кинематики походки обычных людей. Но абсолютного совпадения добиться все же не удастся — даже самый совершенный протез не сможет повторить точную кинематику здоровой стопы, однако добиться максимального приближения вполне возможно.
— Современные протезы нижних конечностей позволяют своим пользователям вести активный образ жизни, заниматься спортом, путешествовать, но это все при условии, что протез правильно подобран и пациент научился правильно им пользоваться. Важно научить человека правильно ходить на протезе, потому что зачастую пациент не понимает, как правильно управлять суставом или ставить ступню. Всему этому учат во время реабилитации и оценить, насколько пациент освоил необходимые навыки, помогает наша разработка, — объяснила студентка 2 курса Механико-математического факультета НГУ Татьяна Шашкина.
Процедура съемки данных кинематики походки проста: на теле пациента крепятся датчики, затем он становится в Т-позу, разводя руки в стороны, а операторы производят калибровку оборудования. Затем автоматически подается звуковой сигнал о ее завершении и пациенту следует пройтись по прямой. Значительные дефекты походки и неправильная постановка протеза заметны визуально, но некоторые нарушения может детектировать только высокоточная аппаратура. Процедура проводится несколько раз. Важно, что производить съемки можно не только в условиях стационара. При необходимости возможен сбор данных на улице. Это дает возможность оценить правильность походки в разное время дня и в любых условиях. Иногда требуется оценить походку человека в конце дня, когда он устает и перестает постоянно контролировать постановку ампутированной конечности. В таком случае требуется коррекция настроек изделия и походки. А после нее — новая съемка данных, позволяющая протезистам убедиться, что дефект походки устранен.
— В ближайшее время мы представим программу, которая позволит производить обработку данных автоматически через веб-интерфейс. Работает она следующим образом – протезист загружает в программу файл с данными, полученными в ходе съемок кинематики походки пациента, и получает информацию о том, насколько она соответствует правильной анатомической. Также оценивается соответствие выполненного протезирования требованиям ГОСТа. Производится сравнение показателей трех съемок: в начале протезирования, в ходе реабилитации и при выписке из стационара. Все изменения фиксируются и анализируются. Также лечащий врач сможет вносить в этот пакет данных свои рекомендации. Мы надеемся, что наш программный продукт в конечном итоге будет оценен представителями протезно-ортопедической отрасли России и мы в скором будущем сможем презентовать его потенциальным заказчикам — протезным и реабилитационным центрам, а также разработчикам протезов, — уточнил Владимир Сердюков.
Специалисты Новосибирского филиала Московского протезного предприятия высоко оценивают разработку специалистов НГУ.
— Сотрудничество с НГУ для нас очень важно в плане объективизации результатов протезирования. Отслеживание технического качества самих протезов проблемы не представляет, сложнее оценить качество протезирования применительно к жизни пациента и выяснить, насколько установленный протез отвечает его требованиям пациента и правильно ли он им пользуется. Нам необходимо видеть весь процесс реабилитации — от старта до выписки, — в динамике: момент, когда человек делает первые шаги на протезе, когда он учится ходить и до выработки уверенной походки. Только таким образом мы можем оценить результат проведенной реабилитации. Сделать это можно только визуально и со слов пациента, но его оценка субъективна и не всегда верна. Иногда пациент думает, что ему удобно ходить на протезе, но на самом деле это не совсем так, потому что пользователь еще не знает, как должен правильно «работать» идеально подобранный и отрегулированный протез. Между тем, к примеру, неправильно подобранная высота изделия может негативно повлиять на состояние опорно-двигательного аппарата. Определить ее мы можем только визуально, что довольно затруднительно и в этой части мы не застрахованы от неточностей. Разработка сотрудников НГУ позволит нам на любом этапе посмотреть, насколько то техническое средство, которое мы предлагаем пациенту, отвечает его потребностям. Он должен уйти от нас полноценно подкованным технически пользователем данного изделия, — рассказал управляющий филиалом Новосибирский АО «Московское протезно-ортопедическое предприятие» Антон Каменев.
Управляющий филиалом отметил, что программное обеспечение для исследования биомеханики ампутантов нижних конечностей, аналогичное тому, что разработали специалисты НГУ, пытаются создать во всем мире, но пока ни одной удобной для применения системы не было создано.
— Очевидно, что сотрудники НГУ создали продукт, удобный и для нас, как для основных потребителей, и для наших пациентов. Теперь на настройку протеза уходит гораздо меньше времени, не говоря уже о точности выполнения данной манипуляции. Значимость данной разработки велика. Изначально мы решили испытать ее на человеке, который уже пять лет пользовался протезом. При тестировании с применением программного продукта от специалистов НГУ, мы обратили внимание, что исследуемый во время ходьбы заваливается вперед, что создает дополнительную нагрузку на позвоночник. Руководствуясь полученными данными, мы изменили схему построения протеза и пациент, который ранее был уверен, что у него все нормально и протез отрегулирован идеально, удивился: «Вот, как на самом деле должно быть! Даже спина болеть перестала!». В этом заключается ценность данной разработки для конечного потребителя, — подытожил Антон Каменев.
Подробнее об этом и других проектах группы «Биомеханика и медицинский инжиниринг» можно узнать из
канала группы.
