Mesterséges intelligencia által vezérelt, „öntanuló” művégtagon dolgoznak a Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Karának kutatói a PTE 3D Központjában. A szakmai támogatást nyújtó Corvus-Med kft.-vel közösen fejlesztett felsővégtagi protézis integrált tanuló rendszer révén sajátítja el viselője gyakori mozdulatait és gesztusait, és a remények szerint a jövőben TB támogatás révén a leginkább rászorulókhoz is eljuthat. Szemrevételeztük a már működő prototípust.
Stemler Miklós írása
Megfogni egy labdát, lecsavarni egy üveg kupakját, felhúzni egy zoknit – ilyen, a legtöbbek számára öntudatlan rutinfeladatokkal kell megbirkóznia azoknak, akik akár egy baleset, betegség, vagy születési rendellenesség következtében elvesztik alkarjukat. Mindez világszerte több mint 500 ezer embert érint, és miután az amputációhoz vezető okok jelentős része a balesetek mellett az elöregedő társadalmat egyre inkább sújtó betegségek (fertőzések, rosszindulatú daganatok, érszűkület) eredménye, ez a szám gyorsan növekszik.
Fakéztől a mesterséges intelligencia által vezérelt végtagig
Bár a hiányzó testrész pótlásában nagy segítséget jelentenek a gyorsan fejlődő végtagi protézisek, még a legkorszerűbb modellek is rengeteg korláttal rendelkeznek: nehéz elsajátítani a használatukat, nem feltétlenül képesek elvégezni az igazán finom kézmozdulatokat, hosszas viselésük pedig kifejezetten fárasztó.
A PTE 3D Központjában már évek óta zajlanak végtagprotézis fejlesztések, és ezeknek nagy lendületet adott a központ kooperációja a gyógyászati segédeszközök gyártása terén fontos piaci szereplőnek számító Corvus-Med Kft.-vel. A több évre visszatekintő, 2019-ben formalizált együttműködés révén a PTE ÁOK kutatóiból álló Orvostudományi Csoport elméleti tudása egy több mint egy évtizede a piacon lévő cég gyakorlati tapasztalatával gazdagodott, és ennek egyik első eredménye az Ember Arm.
A művégtagok óriási átalakuláson estek át az elmúlt évtizedek során, és az egyre kifinomultabb kozmetikai protézisek mellett jó ideje megjelentek a funkcionális protézisek is, amelyek különböző szinteken és módokon képesek pótolni az elvesztett végtag funkcionalitását. Az egyszerű mechanikus megoldások mellett, amelyek a kéz nyitására és zárására képesek csak, már használatban vannak az úgynevezett myoelektromos protézisek is, amelyek az emberi izmok által generált elektromos jelek révén működnek.
Mint azt a fejlesztést összefogó Csóka Csaba, a Corvus-Med kft. ügyvezetője magyarázza, mindez úgy lehetséges, hogy az izomcsoportok az amputálás után, illetve a fejlődési rendellenességek esetén is megmaradnak, és amennyiben a megfelelő helyre helyezik fel a protézishez szükséges elektródákat, úgy az izomösszehúzódás által generált elektromos jelet továbbítják a protézisbe. Egy ilyen úgynevezett bionikus művégtag már a finomabb mozdulatokra is képes, ám így is komoly korlátai vannak: hosszú időt vesz igénybe a betanulás és nehéz finomhangolni. „A legtöbb jelenleg kapható végtagprotézis előre megszabott csomaggal érkezik: tud mondjuk 30 gyakori mozgásfaját, és ezek sora nem bővíthető” – jellemzi a helyzetet dr. Tóth Luca, a projekt orvosi tanácsadója. A pécsi csapat viszont máshonnan közelíti meg a kérdést.
„Míg alapesetben a felhasználónak kell elsajátítania a protézise működését, mi megfordítottuk a dolgot, és azt mondtuk, hogy mi lenne, ha a protézis tanulná meg a felhasználó mozdulatait, szükség esetén folyamatosan alkalmazkodva” – mondja a protézis szoftverének fejlesztését koordináló dr. Schiffer Ádám, a PTE Műszaki és Informatikai Karának docense. Mindezért egy mesterséges intelligencia, azaz tanuló rendszer a felelős, amely folyamatosan figyeli a felhasználó izmainak aktivitását. Bár a mesterséges intelligencia szó hallatán akár szuperszámítógépekre is gondolhatnánk, a feladathoz szükséges számítási kapacitással már egy néhány tízezernyi forintba kerülő Rapsberry Pi is rendelkezik, és egy ilyen miniszámítógép kerül beszerelésre az eszközbe is, teszi hozzá mindehhez a prototípus fejlesztését vezető Dhakshinamurthy Devaraj.
Virtuális valósággal a valóban hasznos művégtagért
A személyre szabható protézis egy mobilapplikáció, illetve a rá helyezett kijelző révén irányítható és finomhangolható, a használatát pedig virtuális valóság, akár különböző játékok segítségével lehet begyakorolni. Mindez kifejezetten hasznos lehet például a gyermekek számára, akik körében egy felmérés szerint egyébként is magas, 35 százalék a „protézis elhagyók” aránya, azaz azoké, akik annyira kényelmetlennek, nehézkesnek és haszontalannak találják a művégtagjukat, hogy lemondanak annak használatáról.
Ez a felnőtt felhasználók egynegyedére is igaz, és a projekt orvosi tanácsadója, dr. Tóth Luca szerint ezek az arányok ennél is rosszabbak lehetnek a valóságban, egész egyszerűen azért, mert a felhasználók túlnyomó többsége nem elégedett protézise tudásával, és annak rendszeres használatát megerőltetőnek, fárasztónak találja. Ebből a szempontból fontos, hogy a pécsi fejlesztésű protézis a belészerelt miniszámítógép ellenére is könnyebb, mint a piacon lévő modellek többsége, és bár ez az előny csupán 10-20 dekagramm, mindennek óriási jelentősége van a hosszú, egész napos használat esetén. A 3D nyomtatási gyártási technológiának köszönhetően ráadásul az egyes darabok teljesen személyre szabhatóak, ami főleg a protézistől idegenkedő gyerekek esetében lehet fontos.
A protézis emellett „taktitilis visszacsatolással” is rendelkezik, azaz az egyes ujjak végén szenzorok találhatóak, amelyek a fogás erősségével arányosan visszajelzést adnak, a tapintást szimulálva. Mindez kifejezetten fontos lehet a kényes kézműveletek elsajátítása és szinten tartása kapcsán, hiszen az agy a folyamatos visszajelzések alapján képes adaptálódni ezekhez.
A pécsi fejlesztéshez hasonló, minden ujj külön mozgatására képes berendezések ára 13-15 millió forint körül szóródik. Az itt fejlesztett modell árát lényegesen olcsóbbra, 8 millió forint körülre próbálják belőni, ami persze még így is viszonylag kevesek számára engedhető meg. A TB támogatás legalább részben megoldást jelenthet, mindezt a jelenlegi eljárás szerint egyéni engedély révén lehet megszerezni a bionikus protézisek esetén – a csapat jelenleg azon dolgozik, hogy az Ember Arm felkerüljön a támogatott eszközök listájára.
A végleges protézis mellett a pécsi fejlesztők egy úgynevezett tanuló modulon is dolgoznak, amely segítségével a végtag elvesztése után a lehető legrövidebb idővel megindulhat a rehabilitáció. A végleges verziónál jóval egyszerűbb modell révén könnyen el lehet sajátítani a protézis működését, míg a gyerekek számára egy virtuális valóság rendszer és a játékos tanítás teszi könnyebbé az alkalmazkodást.
Az Ember Arm jelenleg működőképes, már felhasználó által is tesztelt prototípussal rendelkezik. A következő hónapok a modell finomhangolásáról szólnak majd, és szűk fél év múlva lehet kész a gyártható változat. A műszaki munka lezárultával azonban még nem ér a csapat a célegyenesbe, hiszen ezek után következik a befektetők keresése és a szélesebb körű klinikai vizsgálatok lefolytatása. Dr. Maróti Péter, a PTE 3D Központ szakmai vezetője úgy számol, hogy mintegy egy év szükséges ahhoz, hogy az Ember Arm eljusson a rászorulókhoz.