Стресс является естественным состоянием человека, которое возникает вследствие психического и физиологического напряжения, вызванные трудными жизненными ситуациями, проблемами или угрозами жизни и здоровью. В результате единичной или повторяющихся стрессовых, психотравмирующих ситуаций (среди которых участие в боевых действиях, разрушительные природные катаклизмы, тяжелые физические травмы) у отдельных людей и даже больших социальных групп могут возникать посттравматические стрессовые расстройства, представляющие собой тяжёлое психическое состояние. Часто они сопровождаются расстройствами поведения: внезапными вспышками гнева, депрессией, тревогой; и огромным количеством когнитивных нарушений: провалы в памяти, шум в ушах, головные боли, нарушение внимательности и проч.
Одним из наиболее перспективных способов для терапии подобных расстройств является транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Данный метод позволяет успешно лечить основные симптомы посттравматических расстройств при помощи неинвазивной стимуляции коры головного мозга короткими магнитными импульсами.
Однако сегодня данный метод выполняется вручную, а значит успешность терапии зависит от квалификации и физических сил оператора ТМС, поскольку источник магнитных импульсов (индуктор) является сравнительно тяжелым устройством, который требует долгого удерживания в одном положении. В случае механического удержания индуктора точность терапии также может быть снижена, поскольку часто пациент в течение ТМС непроизвольно меняет положение головы.
«Для решения этих проблем мы разработали действующий макет автоматизированной системы точного позиционирования индуктора для транскраниальной магнитной стимуляции. Предложенная конструкция позволит значительно повысить эффективность ТМС, а также она проще и дешевле существующих на рынке аналогов, использующих дорогостоящее оборудование».
– Руководитель отдела «Технологии сильного искусственного интеллекта в физиологии и медицине» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Александровна Шичкина
Для настройки позиционирования системы пациенту на голову надевают специальную шапочку на которую нанесены контрастные метки, похожие на QR-коды: они соответствуют определенным участкам головного мозга. С помощью обычной видеокамеры производится съемка, и на основании полученной картинки создается цифровой двойник головы пациента с метками.
Затем на основе полученной цифровой модели индуктор направляется к участку головы, который требуется обработать в ходе терапии. Для перемещений источника магнитного поля используется специальный роботизированный манипулятор. Причем он способен фиксировать даже небольшие непроизвольные перемещения головы пациента, и следовать за ней, сохраняя заданную область воздействия источником магнитных импульсов. Вся процедура позиционирования выполняется автоматически с помощью программного обеспечения, разработанного командой ученых ЛЭТИ, и занимает несколько минут для одного пациента (в несколько раз быстрее позиционирования индуктора в ручном режиме).
«В последние годы в крупных городах России больницы оснащаются оборудованием для проведения ТМС – генераторами магнитных импульсов. Туда легко может быть внедрена наша система точного позиционирования. В перспективе это позволит всей отечественной системе здравоохранения значительно повысить доступность и эффективность лечения посттравматических расстройств у широких слоев населения. В первую очередь, речь идет о людях, которые прошли через боевые действия, техногенные или природные ЧС».
– Старший научный сотрудник отдела «Технологии сильного искусственного интеллекта в физиологии и медицине» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Александрович Богдан
Сейчас ученые ЛЭТИ дорабатывают макет до уровня полнофункционального прототипа – это обязательное условие для проведения клинических испытаний комплекса, которые лежат на пути для его внедрения в широкую медицинскую практику.
Разработка выполнена в рамках одного из исследовательских проектов Научного центра мирового уровня (НЦМУ) Павловский центр «Интегративная физиология – медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости», который был создан в 2020 году по нацпроекту «Наука и университеты». В состав НЦМУ входят СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и три учреждения РАН – Институт физиологии им. И.П. Павлова, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова и Институт медико-биологических проблем.