Rehabilitacja w wirtualnej rzeczywistości

Już od dzieciństwa jego życie toczyło się wokół komputerów. Pierwszy Atari 800 XL rodzice kupili mu kiedy miał siedem lat, w 1987 r. Potem była szkoła i studia na Politechnice Wrocławskiej. – Interesowałem się analizą i kompresją obrazu, dlatego tematem pracy magisterskiej był stworzony przeze mnie program rozpoznający twarz za pomocą kamerki internetowej. Kierowana przez dwa silniczki, które wymontowywałem ze starej stacji dysków, kamerka odnajdywała a następnie śledziła twarz ludzką w obrazie wideo – tłumaczy zasady działania autorskiego programu Andrzej Czech.

Komputerową pasję podziela również brat Marek Czech, który jeszcze w klasie maturalnej stworzył pierwszy na rynku program do nauki szybkiego czytania. Jednocześnie był to program, na którym uczył się programować. Jego „Speed Reader” w 2003 r. zdobył nagrodę w magazynie „Chip”, jako produkt roku w kategorii programów edukacyjnych.

Trudne doświadczenia na rynku

Po skończeniu studiów Andrzej Czech na bazie algorytmów rozpoznawania twarzy, obrazów i ruchu postanowił stworzyć dla dzieci gry komputerowe, które będą wymagały od nich czegoś więcej niż tylko siedzenia przed komputerem. Aby wydobyć z małych graczy ruch, program wykrywał już nie tylko twarz, ale całą postać dziecka. – Byłem przekonany, że robię coś kompletnie nowego, że jestem pionierem na świecie. W ciągu trzech lat powstał pakiet gier „Debiut małego cyklopa” Zarówno brat, jak i ja założyliśmy działalność gospodarczą, on zajął się programem do szybkiego czytania, ja – grami ruchowymi – wspomina Andrzej Czech.

Pomysłami młodych programistów zainteresowali się dystrybutorzy w Polsce. – Po boomie zamówieniowym zaczęły się pojawiać zwroty. Sklepy odsyłały nam gry, które nie mogły działać bez kamerki internetowej. Ponieważ urządzenie to nie było tak popularne jak dziś i na owe czasy drogie, ludzie nieposiadający w swych komputerach kamerek odnosili gry do sklepu. Poza tym nie pasowały one ani do działu software (oprogramowania), ani do działu hardware (sprzętu) ze względu na konieczność wykorzystania urządzeń przechwytujących obraz. Słowem: gry pojawiły się na rynku za szybko. Potem sprzedawały się lepiej, ale głównie poprzez serwisy internetowe – mówi o problemach, jakie stanęły im na drodze.

Gry, które leczą

Już wkrótce okazało się, że gry stworzone przez programistów z Kuźni Raciborskiej z powodzeniem mogą być wykorzystywane w terapii. W 2008 r. zastosowano je w Olsztynie do pracy z dziećmi z porażeniem mózgowym, a także z pacjentami geriatrycznymi w klinice w Izraelu. Nikt wcześniej nie odkrył, że można zróżnicować trudność, poprzez dostosowanie tempa gry do umiejętności i sprawności pacjentów. We współpracy z izraelskimi specjalistami od terapii pan Andrzej, wraz ze swoim zespołem, podjął się rozbudowy systemu dedykowanego już tylko do rehabilitacji ruchowej.

– Doświadczenia wynikające z korzystania z kamerek internetowych do wykrywania ruchu w grze komputerowej oraz z zarządzania danymi o przebiegu nauki z programu szybkiego czytania, umożliwiły stworzenie systemu przeznaczonego do rehabilitacji. Pozwala on na analizę, gromadzenie oraz archiwizację informacji o postępach treningu, a jednocześnie tworzy bazy danych pacjentów. W praktyce do prowadzenia rehabilitacji stacjonarnej potrzebne są dwa monitory. Na tym w laptopie terapeuta ustawia plan treningowy wybierając kilka z kilkunastu sekwencji, a na drugim – zwykle już w formie większego ekranu plazmowego – pacjent gra w jedną z gier, tym samym poddając się treningowi terapeutycznemu. Na podstawie osiąganych wyników terapeuta ma możliwość oceniać zakres ruchu, szybkość reakcji, spostrzegawczość. System rozpoznaje kiedy pacjent zaczyna się męczyć, kiedy spada koncentracja i jego efektywność. Prowadzący trening specjalista może więc przerwać grę i zająć pacjenta czymś innym – tłumaczy zasady korzystania z gry, która dziś fachowo określana jest modułem terapeutycznym.

Kiedy pacjent wdrożył się w system i jest bardziej sprawny, terapeuta może pracować jednocześnie z kilkoma osobami i tylko kontrolować efektywność ćwiczeń. W grach terapeutycznych wszystko jest parametryzowane (odległości, wielkości i szybkość poruszania się obiektów, zakresy wykonywanych czynności). Dlatego moduły można dostosowywać do wydolności pacjenta, a każdy trening kończy się jego zwycięstwem w grze. Takie pozytywne osiągnięcia nie pozostają bez wpływu na motywację do rehabilitowania się.

Dla jednych zabawa dla innych terapia

Na oddziale w izraelskiej geriatrii na grach opracowanych przez kuźniańskich przedsiębiorców ćwiczą pacjenci mający 70 – 80 lat. Z dnia na dzień dowiedzieli się o nowej terapii i nie wiedzieli czego się spodziewać. Stres mijał w momencie, kiedy okazywało się, że ich kontakt z komputerem ogranicza się wyłącznie do wykonywania ruchów przed kamerą. Kiedy napięcie spadało, osoby takie wręcz nie chciały odchodzić od ekranu, ponieważ wciągające gry, z punktu widzenia pacjenta, nie różnią się od tych konsolowych. – W trakcie treningu pacjent zapomina o swoich problemach, całą uwagę i maksimum wysiłku skupiając na tym, co dzieje się w wirtualnej rzeczywistości. Jednocześnie system gromadzi i przetwarza dane, dzięki czemu terapeuta ma dobre narzędzie do analizy przebiegu rehabilitacji, a pacjent, lekarz i rodzina mogą obiektywnie ocenić efekty prowadzonej terapii – podkreśla Andrzej Czech.

Inżynier – informatyk przyznaje, że opracowany system SeeMe uzyskuje same pozytywne opinie, a pacjenci świetnie reagują na terapeutyczne gry. – Wiele osób robi badania naukowe korzystając z naszego systemu, ponieważ zgromadzone informacje medyczne można dzielić na różne grupy schorzeń i generować dane statystyczne z pomiarów dotychczas obiektywnie niemierzalnych w swobodnych warunkach. Z punktu widzenia pacjenta to proste gry komputerowe, dla specjalistów moduły terapeutyczne, które na bieżąco można zmieniać i udoskonalać zgodnie z sugestiami szpitala czy ośrodka rehabilitacyjnego. Na przykład na uniwersytecie medycznym w Hajfie, przygotowaliśmy dla pani profesor prowadzącej badania pacjentów neurologicznych, specjalny moduł wirtualnego centrum handlowego, gdzie pacjent dokonując zakupów, readaptuje się do normalnego życia – tłumaczy zasady Andrzej Czech. Poza Izraelem system dostępny jest w Chinach, Korei Południowej, Tajwanie, Algierii, Brazylii, Meksyku i Stanach Zjednoczonych. W Polsce stosowany jest w siedmiu ośrodkach, głównie szpitalach z oddziałami rehabilitacji neurologicznej. Udoskonalił go dodatkowo wypuszczony przez Microsoft na rynek w 2012 r. kontroler Kinect. – Kamera rozpoznającą ciało znakomicie poprawiła precyzję działania systemu, dając bardziej dokładną informację o położeniu stawów człowieka – chwali kuźniański informatyk nowe urządzenie, które poprawiło jakość badań.

Telerehabilitacja

Program do ćwiczeń może być też przydatny, gdy pacjent z oddziału szpitalnego wraca do domu. Aktualnie w fazie testów jest system działający na zasadzie gier komputerowych – kinect (wykrywanie ruchu) z końcówką w domu. Pacjent wypożycza lub instaluje go na własnym sprzęcie komputerowym, a terapeuta zdalnie monitoruje trening nawet kilku pacjentów bez konieczności nadzorowania ich w czasie rzeczywistym. System na wzór rehabilitacji stacjonarnej – pozwala dostosowywać poziom i trudność modułu terapeutycznego do możliwości ćwiczących. Jednym z ważniejszych celów tej formy rehabilitacji jest przymuszenie pacjenta do kontynuacji rehabilitacji w warunkach domowych i danie pacjentowi poczucia bezpieczeństwa i pewności, że nadal jest pod kontrolą specjalisty.

Obecnie Andrzej i Marek Czech, wraz z zespołem informatyków, pracują nad projektem zastosowania wirtualnej rzeczywistości w terapii zaburzeń lękowych. Komercjalizującą się coraz bardziej technologią, która ten zamysł pomaga zrealizować są urządzenia Oculus. Hełmy z monitorami przed oczami umożliwiają zanurzenie w przestrzeni wirtualnej. Tam odnajdywać można np. dręczące fobie i z nimi walczyć. Poszerzy to dodatkowo możliwości zaistnienia informatyków z Kuźni Raciborskiej na rynku medycznym, dostarczając im jednocześnie satysfakcji z pracy nad systemami terapeutycznymi.

Ewa Osiecka