Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапии

Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапии

По данным американских исследователей в 2014 года количество восьмилетних детей, у которых диагностировали расстройство аутистического спектра (РАС), по сравнению с показателями 2002 года выросло более чем в 2,5 раза: РАС диагностировали у каждого 59 ребенка. Применение современных технологий для точной ранней диагностики и терапии РАС у детей — задача проекта Odry_VR, одного из финалистов конкурса MBioS Challenge. Конкурс биомедтех стартапов провела платформа «Дом инноваций», инициированная меценатом и бизнесменом Игорем Янковским.

Расстройство аутистического спектра

Расстройство аутистического спектра (РАС) согласно классификатору заболеваний DSM-5 — это новый термин, объединяющий четыре расстройства, ранее считавшиеся разными. РАС включает в себя первазивное расстройство развития без дополнительных уточнений, аутизм, синдром Аспергера и детское дезинтегративное расстройство.

Количество детей с РАС растет

Количество детей с диагностированным РАС растет из года в год. По данным американских Центров по контролю и профилактике заболеваний этот рост угрожающе высок: с 2002 года до 2014 года среднее количество детей 8-летнего возраста с диагностированным РАС выросло с 6,7 до 16,8 на 1000 обследованных.

Расстройство аутистического спектра может быть чревато для ребенка серьезными проблемами в общении с другими людьми: ему может быть неприятен зрительный контакт, он может не понимать жестикуляцию, проявления эмоций, интонации речи других людей. Кроме того, дети с РАС могут остро воспринимать обычный шум, тяжело переносить мельчайшие изменения в привычных вещах — в ежедневном расписании, расположении предметов, и т. д. В дальнейшем у детей может развиться повышенная тревожность, депрессия, даже двигательные расстройства и слабоумие.

Избежать почти всех или многих из этих симптомов помогают программы терапии и реабилитации. Но, прежде чем начать терапию, расстройство у ребенка нужно достоверно диагностировать. И чем раньше это будет сделано, тем больше шансов, что терапия пройдет эффективно.

Команда стартапа Odry_VR поставила перед собой цель: разработать систему диагностики РАС в самом раннем возрасте, а далее — создать средство реабилитации детей с выявленным расстройством, используя знания нейронаук и специально разработанные алгоритмы и программные средства. Со своим проектом команда нейрофизиологов и ИТ-специалистов вышла на конкурс биомедтех стартапов MBioS Challenge. Организатором конкурса выступила платформа «Дом инноваций», созданная по инициативе бизнесмена и мецената Игоря Янковского.

«Команда мечты»

Наукоемкий и технически непростой проект Odry_VR можно условно разделить на два этапа. На первом планируется создать программно-аппаратное средство, которое, анализируя поведение ребенка при просмотре стимульного материала (видеоматериал, реакцию на который отслеживают исследователи), поможет врачу не только диагностировать РАС, но и указать на характер и степень отклонения развития ребенка от нормы. А второй этап — это система реабилитации РАС в игровой форме. Оба этапа связаны с использованием сложных алгоритмом анализа видео, требующих от создателей системы глубокого понимания проблемы с точки зрения медицины и недюжинных навыков в программировании.

Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапии

Сергей Ткаченко, Сергей Данилов и Анна Соловьева

Неудивительно, что стартап Odry_VR запустили ученый, кандидат биологических наук Сергей Данилов, с командой нейрофизиологов из его проекта Beehiveor, и опытные разработчики из софтверной компании Human Interface Technologies во главе с Анной Соловьевой и Сергеем Ткаченко. Human IT может похвастаться множеством приложений и веб-сервисов, созданных за более чем четыре года работы.

Кроме того, как отметил Сергей Данилов, стартапу помогают все, к кому бы ни обратились специалисты — тема помощи детям с особенностями развития близка многим. Например, в сборе данных для разработки математических моделей и алгоритмов системы уже помог центр «Лікарська практика» и лично Андрей Погребняк, невролог этого центра; в части диагностики также готов оказать помощь центр NeuroFlex.

Важно, что у лидеров проекта есть четкое понимание, что и как делать, прописана дорожная карта. Но сейчас ученые и программисты работают над системой в свободное от коммерческих проектов время.

Решение большой проблемы

По словам Сергей Данилова, самая большая проблема с РАС состоит в том, что методик для адекватной диагностики и оценки глубины расстройства в Украине нет. Более того, диагностику у нас проводят довольно поздно, когда ребенку сложно помочь: в мире сейчас работают над стандартами определения РАС у детей в возрасте до двух лет, а в Украине такие расстройства определяются в среднем в шесть лет, иногда и позже.

Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапииВторая проблема в том, что обычно РАС оценивается по валидизированным методикам, которые по сути являются опросниками. Их особенность не только в субъективной интерпретации ответов врачом, но и в том, что на результаты сильно влияют условия проведения тестирования. Бывало, что результаты опроса ребенка в кабинете, где ему было некомфортно, в три раза отличались от результатов тестирование того же ребенка в форме свободного общения в комфортной для него среде — например, на детской площадке. А команда Odry_VR хочет разработать метод автоматизированной диагностики, основанный на сборе поведенческих данных с помощью системы машинного зрения.

Подобные системы обычно строятся на основе методов распознавания лица: ребенок смотрит стимульный материал, и по его эмоциям РАС диагностируется с точностью до 90%. Хотя такой результат кажется неплохим, он не годится для первичного обследования с целью выявления заболевания, так как каждый десятый диагноз может быть ложноотрицательным или ложноположительным. А это проблема.

Команда Odry_VR со своей инновационной методикой, которая вберет в себя все лучшие технологии диагностики РАС в мире, попытается добиться точности от 96-98% и выше. Так, вместо распознавания лиц в проекте будет использована технология отслеживания взгляда (eye tracking). Тут есть тонкости: например, из-за возраста и особенностей развития детей диагностику придется проводить без обычной для eye tracking калибровки. Но, обладая хорошей базой данных, выверенными математическими моделями и отлаженным алгоритмом, система сможет выявить тип и глубину отклонения от нормы в развитии ребенка. Это сделает диагностику возможной даже для самых маленьких детей — этот способ позволяет сравнить реакцию ребенка с показателями детей с нормотипическим развитием (без РАС) более точно, чем распознавание эмоций на лице.

Надежный отрицательный диагноз РАС избавит родителей от тревоги за здоровье малыша, а качественный положительный диагноз РАС позволит сразу же приступить к персонифицированной терапии. Сергей Данилов, в частности, отметил: «Например, если ребенок не смотрит на рот собеседника, то это очень хороший прогностический фактор того, что у него будут речевые расстройства, и в работе с ребенком нужно уделять больше внимание именно этому аспекту. И наш подход, в отличие от распознавания лиц, сможет определять такие вещи».

Для упрощения сбора информации команда разработчиков создает приложение, где вместо дорогостоящих систем eye tracking будут использоваться веб-камеры компьютеров или планшетов. Таким образом диагностическая часть проекта Odry_VR будет технически доступна практически для всех пользователей.

Филантропы и гранты

На данном этапе проект полностью финансируется за счет средств организаторов стартапа.

Что касается будущей бизнес-модели, то первоначальный анализ, скорее всего, будет для детей бесплатным, и это поможет собрать большую базу данных для более точной диагностики. Кроме того, ряд программных инструментов, используемых в проекте, не требует оплаты в случае некоммерческого использования. А коммерциализация последующих этапов зависит от рынков тех стран, где будет предлагаться Odry_VR.

Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапииСергей Данилов признается: «Пока что получается так, что мы зарабатываем на других проектах, а этот делаем для души». Анна Соловьева с улыбкой добавляет: «Мы стали филантропами. Я думала, что это может произойти, когда мне исполнится 70, а оказалось, что можно успеть и до 30 лет».

Сейчас для ускорения работы над проектом команда ищет внешние источники финансирования. Предполагается, что четыре специалиста — два нейрофизиолога и два программиста, — смогут в течение примерно четырех месяцев закончить работу над первым модулем. Команда видит несколько направлений по финансированию своего проекта, от привлечения прямых инвестиций до грантов и краудфандинга.

Украинские краудфандинговые платформы вряд ли помогут со сбором той суммы, о которой идет речь: полная занятость четырех специалистов со стандартной оплатой потребует $15-20 тыс. ежемесячно на период полгода-год. А для выхода на мировые платформы требуются прототип, видео продукта, описание.

«Это очень большая работа, — говорит Анна Соловьева. — И ею должен заниматься хотя бы один человек по 4-5 часов в день несколько месяцев. Взвесив все «за» и «против», мы решили, что вместо краудфандинга пусть лучше специалист занимается разработкой».

Сергей Данилов добавил: «Сбор средств от родителей будет возможен, когда они смогут воспользоваться системой для своих детей. Но мы предлагаем вложить деньги на диагностику, которая поможет детям, но не сегодня, а через несколько лет, и энтузиазм родителей сходит на нет. Конечно, настороженности добавляет еще и огромное количество откровенных мошенников, которые обещаниями помочь детям с РАС «выкачивают» из родителей деньги. Поэтому у родителей невысок уровень доверия к новым проектам терапии таких расстройств».

Грантовые программы проекту интересны, но здесь есть нюансы. Первый — для получения гранта нужно иметь хорошую грантовую историю, а юрлицо для проекта Odry_VR создано лишь в начале 2018 года. Второй — в ЕС грант получить легче, если юрлицо зарегистрировано в ЕС или в проекте есть европейский партнер. Третий — физически грантовые деньги можно получить через полгода-год после одобрения комитетом, а на первый этап деньги нужны уже сегодня. И еще одно — подготовка документации требует много времени и сил.

Сергей Данилов признается: «Когда думаешь, подаваться на грант или нет, то проще, взвесив все за и против, вложить собственные средства. Потому что если посчитать время работы специалиста из команды над грантовой заявкой, то получается существенная сумма. Но если речь идет о крупном финансировании под большой проект, тогда овчинка, конечно, стоит выделки».

Сейчас, когда по проекту Odry_VR проделана большая работа, команда задумывается об участии в «Горизонт 2020». На грантовую программу ЕС можно будет выходить с реабилитационной частью, когда диагностический этап будет пройден.

Аватар — доктор будущего

Доступная методика точной и качественной диагностики, как отмечает Сергей Данилов, в будущем, возможно, откроет путь к новым способам терапии при РАС. К примеру, уже сейчас существуют проверенные на животных фармакологические способы лечения, связанные с торможением развития мозга с помощью цитотоксических препаратов. Такие препараты, убивающие нервные клетки или тормозящие их развитие, не дают мозгу развиваться чрезмерно быстро, что характерно для РАС. Но метод требует четкого понимания, кому из детей давать такие препараты. И именно в этом может помочь диагностическая система Odry_VR — более совершенная, чем существующие. Но это дело будущего.

Победить расстройство аутистического спектра: об Odry_VR, диагностике и терапииА пока команда планирует приступить ко второму этапу — созданию системы реабилитации. Приложение для компьютера в игровой форме будет приучать ребенка обращать внимание на лицо, глаза, рот интерактивного персонажа на экране, а система компьютерного зрения проверит, посмотрел ли ребенок на ту часть лица, недостаточное внимание к которой было выявлено при диагностике. Общение с мультяшным персонажем поможет снять тревожность при общении с людьми, научит ребенка социализации, снимет тяжелые симптомы РАС.

Когда и эта технология будет отработана, команда Odry_VR перейдет к третьей фазе проекта — к аватарам. Как рассказала Анна Соловьева, человекоподобные аватары уже находятся в разработке: эти 3D-модели двигаются на экране, как люди, у них такие же эмоции на лице, как у человека. С помощью специального ПО аватары смогут общаться с пользователем, «видеть» его, анализировать его эмоции — терапия будет построена на общении с дружелюбным персонажем.

Сергей Данилов поясняет, что ребенку с РАС многие ситуации, связанные с общением, кажутся тяжелыми, тревожными. А с помощью аватара можно будет объяснить ребенку, почему в определенных ситуациях люди ведут себя так, а не иначе; показать, что ситуация не тревожная, а нормальная; научить детей обращать внимание на эмоции и жесты других людей. По мнению нейрофизиологов, особенно хорошо такая терапия покажет себя при работе с маленькими детьми.