Wirtualny świat wspomagający rehabilitację
Rehabilitacja to dziś nie tylko urządzenia wprost oddziaływujące na ludzkie ciało. Nowoczesne metody inżynierii biomedycznej zwracają dziś uwagę na komunikację z pacjentem i monitorowanie jego działań, także w świecie wirtualnym. Sukcesy w tym zakresie ma zespół naukowców pod kierunkiem dr. Pawła Janika z Wydziału Informatyki i Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego, który opracowuje nowe rozwiązania biomedyczne w zakresie rehabilitacji.
Jednym z wyzwań demograficznych na świecie są starzejące się społeczeństwa. Rozwój medycyny sprawia, że ludzie żyją dłużej, chociaż wraz z upływem czasu muszą sobie radzić z pogarszającym się stanem zdrowia. Coraz więcej osób nie tylko w Polsce, lecz również w Europie, może potrzebować m.in. stałego monitoringu parametrów życiowych oraz rehabilitacji. Takie systemy pojawiają się na rynku medycznym, swoją propozycję w tym zakresie przygotowali również naukowcy z Zakładu Komputerowych Systemów Biomedycznych.
Zespół, którym kieruje dr Paweł Janik, zajmuje się przede wszystkim inżynierią biomedyczną, a w szczególności sposobami wykorzystania technologii informacyjno-komunikacyjnych w medycynie. Naukowcy szukają nowych rozwiązań, które m.in. mogą wspomagać rehabilitację pacjentów, być wykorzystywane w systemach ułatwiających poruszanie się i dostęp do informacji osobom niewidomym i niedowidzącym, mogą wreszcie służyć monitorowaniu zdrowia i parametrów życiowych osób wymagających intensywnej opieki lekarskiej. Proponowane rozwiązania znajdują zastosowanie nie tylko w szpitalach czy ośrodkach rehabilitacyjnych, lecz również w przestrzeni publicznej i prywatnej. Wysoka aplikacyjność opracowanych projektów sprawia, że naukowcy z Wydziału Informatyki i Nauki o Materiałach nawiązują coraz szerszą współpracę ze środowiskiem medycznym i fizjoterapeutycznym.
– Pomysły najczęściej rodzą się w oparciu o nasze osobiste doświadczenia. Gdy bliska nam osoba zaczyna chorować, zadajemy sobie pytanie, jak można wesprzeć proces leczenia i pomóc tym samym innym ludziom. Dlatego wyszliśmy poza zakres badań podstawowych i skoncentrowaliśmy się na realizacji projektów o wysokiej aplikacyjności – mówi naukowiec.
Jednym z dopracowywanych obecnie rozwiązań jest system wspomagający rehabilitację osób cierpiących na różne schorzenia. Ma on służyć przede wszystkim wspomaganiu leczenia chorób o podłożu neurologicznym, czyli skierowany jest głównie do pacjentów, którzy muszą być poddawani rehabilitacji do końca swojego życia.
Osoby samodzielnie wykonujące ćwiczenia rehabilitacyjne mogą mieć problemy z oceną ich jakości. Rozwiązaniem może się okazać zaawansowany system wspomagający wykonywanie takich ćwiczeń. Naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego pracują obecnie nad wytworzeniem środowiska, które umożliwi wyświetlenie postaci osoby ćwiczącej będącej modelem komputerowym ciała pacjenta. Otrzymywany jest on dzięki zastosowaniu kilkunastu niezależnych czujników umiejscowionych w wyznaczonych miejscach na ciele, aby system mógł precyzyjnie odwzorować jego ruchy. Pacjent ma zatem możliwość zobaczyć na ekranie obraz swojego ciała, widzi również postać, która wykonuje ćwiczenia zaprogramowane i dostosowane do rehabilitacyjnego planu pacjenta. Naśladując jej ruchy, osoba ćwicząca w czasie rzeczywistym uzyskuje również informację zwrotną, czy owe ćwiczenia wykonywane są poprawnie, aby mogła je na bieżąco korygować.
– Prowadzimy prace rozwojowo-badawcze, dlatego proponowane przez nas technologie musimy konsultować ze środowiskiem lekarzy i fizjoterapeutów. Współpraca jest podstawą tworzonych systemów – wyjaśnia dr Janik. Jak dodaje, na rynku są już obecnie dostępne urządzenia, które gromadzą i przetwarzają informacje na temat monitorowania zdrowia pacjenta. Z rozmów ze specjalistami wynika jednak, że zazwyczaj są one zbyt skomplikowane. – Dziś fakt, że system może monitorować ponad 150 parametrów, nie robi już na nikim wrażenia. O wiele istotniejsza jest personalizacja terapii oraz dobór takich parametrów, które okażą się istotne z punktu widzenia postępów poczynionych przez osobę rehabilitowaną – wyjaśnia dr Paweł Janik.
Opracowywany system będzie miał przede wszystkim zastosowanie w medycynie, przy czym wykorzystanymi tam rozwiązaniami zainteresowani mogą być również np. twórcy gier komputerowych. System może zarówno odgrywać rolę trenera personalnego, jak też stać się podstawą do tworzenia bardziej naturalnych i realistycznych postaci w środowisku wirtualnej rozrywki.
– Ogromną zaletą naszego projektu jest również jego mobilność. Dzięki zastosowaniu czujników bezprzewodowych możemy monitorować postępy osób poddanych rehabilitacji w naturalnym środowisku – podczas spaceru, wycieczki, ćwiczeń wykonywanych w plenerze itd. Ludzie inaczej zachowują się w przestrzeni wirtualnej, a inaczej w rzeczywistości pozawirtualnej – mówi naukowiec.
Obecnie członkowie zespołu pracują nad dalszym rozwojem systemu w celu zwiększenia jego efektywności. Prowadzone są testy nowej wersji czujników o większych możliwościach transmisyjnych i jeszcze większej precyzji odwzorowania ruchu. Naukowcy nie chcą wprowadzać na rynek urządzeń niedopracowanych, które później należałoby udoskonalać. Poznając dostępne na rynku systemy, odkrywają ich słabe punkty, a następnie zastanawiają się wspólnie, jakie rozwiązania mogą zastosować, aby poprawić funkcjonalność swoich projektów.
Oprócz systemu wspomagającego rehabilitację zespół dr. Janika zajmuje się opracowywaniem systemów dostępowych i przywoławczych opartych na nowoczesnych technologiach informacyjno- komunikacyjnych o szerokim zastosowaniu – na przykład w budynkach szpitali. Naukowcy stworzyli również m.in. model kamizelki oscylacyjnej dla osób cierpiących na schorzenia układu oddechowego, monitor oddechu i pulsu dla niemowląt, dzieci i osób dorosłych. Zastosowanie czujników na ciele pacjentów pozwala z kolei rozwijać systemy monitorujące parametry życiowe osób wymagających stałej opieki lekarskiej.
Małgorzata Kłoskowicz
Pełna wersja artykułu pt. System wspomagający rehabilitację ukazał się w "Gazecie Uniwersyteckiej UŚ" nr 2 (252)/2017
