Saskaņā ar 2019. gada Global Burden of Disease, Injuries and Risk Factors pētījumu, pasaulē ir aptuveni 269 000 motoro neironu slimības (MND) grupas pacientu, ar 63,7 tūkstošiem jaunu diagnožu katru gadu. 2019. gadā vairāk nekā 39 000 cilvēku nomira no MND. Novecojot iedzīvotājiem un attīstoties veselības aprūpei, kas pagarina MND pacientu dzīvi, viņu skaits pieaug. Līdz ar to pieaug nepieciešamība palīdzēt paralizētiem MND pacientiem saglabāt spēju sazināties.
Amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS), pazīstama arī kā Lū Gerika slimība, ir viena no smagākajām MND grupas slimībām. Tā ir letāla un praktiski vienīgā grupā, kas cilvēkam pilnībā atņem spēju sazināties. "Šobrīd Latvijā ir aptuveni 40-50 ALS pacientu," saka neiroloģe Viktorija Ķēniņa, Reto neiroloģisko slimību centra vadošā ārste. "Tā kā ALS smagi ietekmē dzīves kvalitāti un pacienti nevar iztikt bez palīdzības, ir maza iespēja, ka valstī ir daudz nediagnosticētu cilvēku. Ceļš līdz diagnozei dažiem var būt garāks, citiem īsāks, taču, kad simptomi pastiprinās, ikviens sapratīs, ar kāda veida slimību ir darīšana."
Latvijā ALS pacientus ārstē universitāšu klīnikās, piemēram, Paula Stradiņa Klīniskās universitātes slimnīcas Reto neiroloģisko slimību centrā, kur V. Ķēniņas ārstu komanda cenšas nodrošināt viņiem multidisciplināru aprūpi. Diemžēl vienīgā pieejamā ALS terapija šobrīd tikai nedaudz pagarina paredzamo dzīves ilgumu (vidēji par 3-6 mēnešiem). Lai gan specializēta aprūpe ir efektīvāka, brīnuma nenotiek – tāpēc pacienti bieži saņem ārstēšanu tur, kur tas viņiem un viņu ģimenēm ir ērtāk (īpaši tiem, kas dzīvo ārpus Rīgas).
Stīvens Hokings, 2007. Kim Shiflett/NASA
Stīvena Hokinga fenomens
Tomēr ir gadījumi, kad pacienti dzīvo daudz ilgāk – slavenākais piemērs ir zinātnieks Stīvens Hokings, kuram ALS tika diagnosticēta 21 gada vecumā un kurš nodzīvoja līdz 76 gadu vecumam. Ne visas ALS diagnozes ir identiskas, un Hokings ir viens no ļoti retajiem pacientiem, kurš ilgu laiku saglabāja elpošanas funkciju. Protams, tas ir atkarīgs arī no pacientam pieejamās veselības aprūpes kvalitātes.
ALS strauji progresē un pakāpeniski paralizē visu ķermeņa muskulatūru. V. Ķēniņa uzsver, ka slimības sākums var atšķirties, taču parasti vispirms zūd kustību funkcija rokās un kājās, tam seko runas zudums, rīšanas problēmas (kas galu galā prasa gastrostomiju – barošanu tieši kuņģī), un galu galā pat elpošanas zudums – tas nozīmē, ka pacienta dzīvība jāuztur ar mākslīgās plaušu ventilācijas iekārtu palīdzību. Cilvēks paliek ieslodzīts savā ķermenī, jo ALS neietekmē viņa kognitīvās spējas.
Starp ilgāk funkcionējošajiem muskuļiem ir pacienta pieres un acu muskuļi – tāpēc līdz šim komunikācijas tehnoloģijas ir strādājušas, skenējot to kustību. Taču agrāk vai vēlāk pacients zaudē visu muskuļu funkciju, un tas ir iemesls pētījumiem un tehnoloģijām, kas dotu iespēju sazināties tikai ar domas spēku. "Tas būtu īpaši nozīmīgi pacientiem, kuriem simptomi ļoti agri ir ietekmējuši spēju sazināties, jo viņu ķermeņi vēl var dzīvot," skaidro V. Ķēniņa.
Juris Klonovs, BirgerMind dibinātājs un izpilddirektors
Datoru vadīšana ar cilvēka smadzeņu viļņiem
Jau apmēram 16 gadus Juris Klonovs attīsta projektu, kas izklausās gandrīz kā zinātniskā fantastika – datoru un mobilo ierīču vadīšana ar cilvēka smadzeņu viļņiem. Tas sākās kā aizraušanās studiju laikā Latvijā 2007. gadā, kad viņš izveidoja pirmo primitīvo prototipu, un turpinājās Taivānā, tālākizglītojoties mākslīgā intelekta un cilvēka smadzeņu darbības jomā. "Kopš tā laika šim projektam ir veltīti neskaitāmi vakari," saka J. Klonovs.
Sekoja septiņu gadu periods Dānijā, kura laikā J. Klonovs pabeidza divus maģistra darbus, pabeidza doktora studijas un turpināja strādāt ar medicīnas iekārtām, kas analizē smadzeņu viļņus Dānijas slimnīcās, piemēram, diagnostikas nolūkos. Šajā laikā viņš izveidoja ciešus kontaktus ar pasaules līmeņa neiroloģijas speciālistiem un varēja strādāt ar lielu medicīnisko datu apjomu, kas bija svarīga pieredze tehnoloģijas tālākai attīstībai.
Draudzība ar pacientu ietekmē tehnoloģijas attīstību
Būdams Dānijā 2011. gadā, J. Klonovs iepazinās ar Birgeru, jau pilnībā paralizētu ALS pacientu. Viņi ātri sadraudzējās, un Birgers kļuva par galveno tehnoloģijas testētāju. "Sākumā biju pārsteigts, ka Birgers neko nezināja par iespēju vadīt datoru ar domas spēku," saka J. Klonovs. "Pēc vairākiem darba gadiem biju sevi pārliecinājis, ka tā ir plaši zināma iespēja." Viņš turpināja regulāri apciemot Birgeru, pastāvīgi izstrādājot prototipus – tas bija īpaši svarīgi, jo, slimībai progresējot, Birgeram kļuva grūti pat kustināt acis, padarot acu skenerus ļoti nogurdinošus lietošanā.
Iekārtas darbība ir vienkārša – nolasot smadzeņu aktivitāti kā bioloģiskā potenciāla atšķirības starp sensoriem, informācija tiek nosūtīta uz datoru, kur dati tiek apstrādāti reālajā laikā un pārvērsti konkrētā signālā. Tehnoloģijas precizitāti ietekmē sensoru skaits – piemēram, ja ir 16 sensori, ir nepieciešams jaudīgs dators, lai viegli apstrādātu datu plūsmu. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc šī tehnoloģija ir kļuvusi aktuāla tikai pēdējos gados.
BirgerMind iekārta – cepure un ekrāns ar specializētu programmatūru
Mašīnmācīšanās
Nākamais svarīgais elements ir speciāli mašīnmācīšanās algoritmi – J. Klonovs saka, ka programmatūra ir gandrīz svarīgāka par pašu iekārtu. Datoram jāspēj pareizi atpazīt, analizēt un klasificēt iegūtos datus, pamatojoties uz to raksturlielumiem. Tāpēc bija būtiski uzkrāt ALS pacientu medicīniskos datus, kas ierakstīti pēc noteikta protokola un anotēti ar speciālista palīdzību. Šie dati tiek izmantoti, lai apmācītu mašīnmācīšanās algoritmus pēc iespējas precīzāk pārtulkot smadzeņu aktivitāti datora instrukcijās.
Pamatkomandas ir – pa labi, pa kreisi, uz augšu, uz leju un ievadīt (apstiprināt). Katram pacientam ir atšķirīga iztēle, tāpēc iekārta parasti ir jākalibrē – taču lielākoties cilvēka smadzeņu viļņi ir stabili, tāpēc atkārtota kalibrēšana vairs nav nepieciešama (kā tas ir citiem ALS pacientu komunikācijas ierīču veidiem). Algoritms var sekot nelielām izmaiņām un pielāgoties tām.
J. Klonovs uzsver, ka šīs tehnoloģijas pamatprincips ir pielāgot to katra pacienta vajadzībām. Ja pacients joprojām spēj kustināt dažus muskuļus, ir iespējams pievienot papildu sensorus, kas uzlabo vadības iespējas. Tomēr tas ir sarežģītāk nekā izmantot vienkāršu sensoru "cepuri" uz galvas, ko var lietot bez speciālas apmācības asistentiem. Līdzīgi ir iespējams aktivizēt procesu, kas mēģina aplūkot smadzeņu viļņus un noteikt, kur ekrānā pacients skatās. Šādā scenārijā nepieciešama tikai viena komanda – ievadīt. Lai gan precizitāte vēl jāuzlabo, šī opcija var darboties efektīvāk nekā pašreizējie acu skeneri, kuriem nepieciešamas precīzas skenera un galvas pozīcijas un kuri var noslogot acis.
Attiecībā uz programmatūru, ir nepieciešams daudz darba, lai pielāgotu dažādas lietotnes – lai gan teorētiski cilvēks varētu izmantot jebkuru datoru, lietotnes parasti tiek izstrādātas veseliem cilvēkiem, kas izmanto standarta tastatūras, peles vai skārienekrānus. Un, tāpat kā izstrādājot jaunu programmatūru, tā ir jātulko dažādās valodās – tas ir īpaši svarīgi funkcijai, kas skaļi nolasa rakstīto tekstu, lai tā darbotos pareizi.
Juris Klonovs prezentē BirgerMind TechChill 2023 Piecdesmit dibinātāju cīņā
BirgerMind veidošanās
Ilgu laiku projekts bija atkarīgs no detaļām, kuras J. Klonovs un viņa komanda nespēja ražot paši – piemēram, mātesplates un sensori. Šajā jomā tas nebija nekas neparasts – citi līdzīgi projekti galvenokārt koncentrējās uz kādu šauru tehnoloģiju un reti bija izstrādājuši programmatūru, kas tuvinātos iespējai šo tehnoloģiju praktiski izmantot. Tāpēc J. Klonovs ir gandarīts, ka tagad ir iespējams visu ražot Latvijā (lai gan ne masveida apjomā), un, lai gan viņa komandai šobrīd nav tiešas piekļuves specializētām telpām, tās var nomāt Latvijas laboratorijās. Protams, šo tehnoloģiju var izmantot arī plašāk – daudzi cilvēki un biznesa eksperti ir ieteikuši J. Klonovam neskatīties tik šauri uz paralizētiem pacientiem, bet paplašināties spēļu un citās izklaides jomās. Tomēr viņš uzskata, ka nepieciešams saglabāt sākotnējo mērķi, jo ALS pacientu (un citu iemeslu dēļ paralizētu cilvēku) ir pietiekami daudz, lai jaunuzņēmums varētu pacelties.
2021. gadā J. Klonovs dibināja uzņēmumu BirgerMind, nosaucot to sava drauga ar ALS vārdā. Kopš tā laika projekts vairāk koncentrējies uz dažādiem inovāciju konkursiem un atbalsta programmām (jo līdz šim J. Klonovs un viņa komanda to finansēja paši, izmantojot savas zināšanas un prasmes) un sācis patentēšanas procesu. Šobrīd BirgerMind programmatūru izmanto aptuveni 30 pacienti, un 10 izmanto gadu gaitā izstrādāto smadzeņu viļņu sensoru iekārtu prototipus – katrs pielāgots savām vajadzībām un vēlmēm (noteiktas operētājsistēmas u.c.), jo iekārta vēl netiek ražota masveidā. BirgerMind sistēma šobrīd ir vienīgā pasaulē, ko var vadīt pat ar aizvērtām acīm un skaņas palīdzību. J. Klonova komanda smagi strādā, lai nodrošinātu ražošanas procesu un paplašinātu risinājuma funkcionalitāti. Piecu gadu laikā plānots nodrošināt iekārtas 1000 pacientiem, tādējādi būtiski uzlabojot viņu dzīves kvalitāti. Vērts pieminēt arī to, ka uzņēmums nesen izveidojis platformu ALS.CARE, kur pacienti tiek aicināti ziņot par savām vajadzībām un vēlmēm, lai atrastu individuālu risinājumu.
DeepTech grūtības
Strādājot ar MedTech un DeepTech uzņēmumiem Dānijā, kuriem bija grūtības ar medicīnisko iekārtu sertifikāciju, J. Klonovs redzēja, ka šis process prasa simtiem tūkstošu eiro investīciju. Un šādu sertifikātu ir daudz, īpaši uzņēmumam, kas paplašinās globāli – jo katram reģionam ir savi noteikumi. Lai pagaidām izvairītos no šī bezdibeņa, BirgerMind koncentrējas uz iekārtu un programmatūru kā papildu mehānismu datu ievadei. Nekas netiek diagnosticēts, un nav iesaistīšanās nekādos medicīniskos uzdevumos. Tas nozīmē, ka pietiek ar CE marķējumu un atbilstību citām ES un globālajām regulatīvajām prasībām, piemēram, RoHS/REACH, BQB, IEC 61000, ISO 27001, UL1642, WEEE utt. (tostarp tām, kas saistītas ar datu apstrādi – lai ar pacienta atļauju viņu nepersonalizētos smadzeņu viļņu datus varētu izmantot BirgerMind algoritmu uzlabošanai). Citiem vārdiem sakot, BirgerMind netiek uzskatīts par medicīnisko iekārtu. Vismaz pagaidām – J. Klonovs piebilda, ka, ja būs resursi visu nepieciešamo sertifikātu iegūšanai, tas noteikti tiks izdarīts.
- * *
Šis raksts tapis sadarbībā ar Medicus Bonus – Latvijas žurnālu veselības aprūpes speciālistiem – jaunā sērijā par veselības aprūpes inovācijām Latvijā. Ja esi ārsts, abonements ir bezmaksas – vienkārši raksti uz redakcija@medicusbonus.lv!