Компания Newton Tech совместно с исследователями представила научную работу, которая кардинально меняет привычный взгляд на диагностику и клинические исследования. Ученые проанализировали данные 3328 взрослых добровольцев и выяснили, что современная нейросеть способна предсказывать 1887 различных показателей здоровья, опираясь исключительно на трехмерную съемку движений. Работа получила название «Модель основы походки предсказывает фенотипы здоровья мультисистемы на основе скелетного движения 3D».
Возможности и точность нейросетевой модели движения
Традиционные тесты и функциональные оценки обычно сводят сложнейшую биомеханику к паре примитивных цифр. Врачи традиционно замеряют время, за которое пациент проходит установленную дистанцию, фиксируют скорость ходьбы или длину шага. Новая камера-ориентированная система компании под названием Movement Lab работает совершенно иначе. Камера фиксирует десятки уникальных параметров: от координации на уровне суставов и стратегии удержания баланса до механических усилий и компенсаторных движений всего тела.
В ходе масштабного исследования команда под руководством Адама Габета обработала 17 589 видеопоследовательностей стандартных моторных тестов. Проект реализовывался через крупную исследовательскую когорту Human Phenotype Project. Модель нашла устойчивые статистические связи с 1887 медицинскими показателями из 3210 протестированных. В этот огромный список вошли данные анализов крови, результаты сканирования печени, состояние сердечно-сосудистой, метаболической и костной систем, а также плотность костей, уровень физической слабости, психическое здоровье и качество сна.
Важнейшей особенностью алгоритма стало то, что данные о движении дают ценную прогностическую информацию даже после учета возраста, индекса массы тела, роста и объема висцерального жира участников. Модель продемонстрировала высокую степень детализации: движения нижней части тела точнее всего рассказывали о метаболизме и общей физической слабости, а движения торса помогали прогнозировать нарушения сна и особенности повседневного образа жизни.
Как отметил Юваль Бродский, генеральный директор Newton Tech и соавтор исследования, человеческое движение содержит колоссальный объем биологической информации, которую обычные тесты полностью игнорируют. По словам Паоло Бонато, директора Лаборатории анализа движения в Реабилитационной больнице Спаулдинг и доцента Гарвардской медицинской школы, данное исследование представляет собой важный шаг к признанию движения полноценным мультисистемным биомаркером, охватывающим практически каждую систему человеческого организма.
Практическое применение в фармацевтике и клиниках
Авторы разработки убеждены, что метод найдет немедленное применение в разработке новых лекарств и проведении клинических испытаний. Фармацевтическим и биотехнологическим компаниям часто чрезвычайно сложно заметить тонкие изменения в состоянии пациентов при тестировании препаратов. Обычные функциональные шкалы и стандартные тесты могут пропускать реальные улучшения, не замечать побочные эффекты или путать истинное восстановление с компенсаторными стратегиями больного, который начинает двигаться иначе из-за боли или слабости.
Детальный анализ помогает фармкомпаниям отвечать на сложные вопросы: испытывают ли пациенты настоящее восстановление, насколько сильно отличаются паттерны движения у разных людей, соответствуют ли наблюдаемые изменения механизму действия препарата и не вызывает ли терапия двигательных побочных эффектов. Более того, во время испытаний алгоритм смог даже безошибочно определить, какие именно лекарственные препараты принимали участники, включая антидепрессанты, ингибиторы протонной помпы и антигистаминные средства, основываясь исключительно на особенностях их ходьбы.
Технология стремительно выходит за рамки академической науки и внедряется в реальную медицину. Реабилитационная больница Спаулдинг в Бостоне, входящая в состав структуры Mass General Brigham, заключила многолетнее соглашение с разработчиками для интеграции системы в свою клиническую практику. Лаборатория Спаулдинг является главным клиническим центром по анализу походки для команды детского церебрального паралича Бостонской детской больницы, где инструментальные данные напрямую направляют хирургическое планирование. Систему уже установили и успешно задействовали для работы с пациентами, перенесшими инсульт, черепно-мозговые травмы, а также при детском церебральном паралице.
Главное техническое преимущество подхода заключается в том, что для глубокого анализа пациенту не нужны громоздкие лаборатории со сложным оборудованием и светоотражающими маркерами на теле. Беспроводной и беcмаркерный подход компании захватывает детальное движение всего тела всего за несколько минут прямо в обычной клинике или на сайте клинических испытаний. Это открывает дорогу к массовому внедрению передовой диагностики в повседневную медицинскую практику.
