«Умная» стелька плюс искусственный интеллект: в Сеченовском Университете сумели оцифровать физическое состояние спортсменов

В Первом МГМУ разработали «Цифровой паспорт спортсмена»: благодаря стельке с датчиками и алгоритму искусственного интеллекта он может измерять и анализировать биомеханические параметры человека. Пока с его помощью будут оценивать уровень подготовки спортсменов, а в будущем планируют использовать для оценки состояния и реабилитации пациентов из отделений неврологии, эндокринологии, травматологии, в том числе после эндопротезирования. Проект стал победителем конкурса программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Об этом CNews сообщили представители Сеченовского Университета.

Ученые кафедры спортивной медицины и медицинской реабилитации Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского Сеченовского Университета Минздрава России создали программно-аппаратный комплекс «Цифровой паспорт двигательного стереотипа спортсмена» (ПАК ЦПС, ЦПС). Он включает в себя алгоритм искусственного интеллекта и стельку, в которую встроены датчики МЭМС (микроэлектромеханических систем). На сегодня стоимость отечественной разработки примерно в 4,5 раза ниже зарубежных аналогов.

«Цифровой паспорт спортсмена» позволяет оцифровать физическое состояние человека и отследить его биомеханику. Программа оценивает скоростные, силовые параметры и выносливость. Для того, чтобы произвести замеры, достаточно вставить стельки в обувь и пройти несколько двигательных тестов. В комплект ЦПС входит планшет с мобильным приложением, поэтому эти данные можно сразу сохранить в индивидуальный цифровой профиль. Оттуда они попадут в облачное хранилище «Яндекса» (Yandex Cloud) — партнера Сеченовского Университета. Таким образом, проанализировать состояние спортсмена можно будет из любой точки мира. 

По словам разработчиков, за счет датчиков и искусственного интеллекта программа умеет определять разнонаправленную ударную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и внутренние органы, выстраивать полную картину локомоторных упражнений и отслеживать динамику состояния человека в режиме реального времени. Благодаря этому врачи могут оценить состояние спортсмена, спрогнозировать риск травм, контролировать процесс лечения, а также принимать решения о реабилитации, возобновлении тренировочного процесса и допуске на соревнования. 

«Для начала нам нужно создать точку отсчета — нулевую точку здорового спортсмена, замерить его данные в исходном состоянии. В мире такого еще нет, мы будем первыми, кто создал подобный проект. И тогда, если спортсмен заболел или не дай бог травмировался, у нас будут его первоначальные данные, на которые мы сможем ориентироваться в процессе реабилитации, — сказал руководитель рабочей группы, врач, к.м.н., доцент кафедры спортивной медицины и медицинской реабилитации ИКМ им. Н.В. Склифосовского Сеченовского Университета Николай Полукаров. — Нам бы очень хотелось, чтобы в будущем любой человек смог купить себе такие стельки с датчиками и самостоятельно оценить свою физическую форму».  

Целевая аудитория проекта: спортсмены-профессионалы и спортсмены-любители, учащиеся спортивных образовательных учреждений и специалисты в области спорта. Внедрять свой проект команда решила с сегмента спорта с высокой травматичностью, там, где идет активная нагрузка на нижние конечности (хоккей, баскетбол, волейбол, футбол, гандбол и т.д.). Проектом уже заинтересовались футбольные и баскетбольные клубы России. В будущем ЦПС планируют использовать для оценки состояния пациентов травматологического, ортопедического (в том числе после эндопротезирования), неврологического (после инсультов) и эндокринологического профиля. 

Работа ведется в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». ЦПС победил в открытом конкурсе проектов этого года по треку «Проекты цифрового здравоохранения» и вместе с другими проектами-победителями будет внесен в «дорожную карту – 2024». 

«Эта работа открывает безграничные возможности, так как она помимо медицины объединяет цифровые и инженерные технологии, создавая новое направление — цифровую спортивную биомеханику. Студенты из Передовых инженерных школ или других цифровых кафедр смогут приходить к нам на стажировку, помогать усовершенствовать этот продукт, вести исследования и проходить ординатуру, — сказал Николай Полукаров. — В целом, цель нашего проекта — это переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения». 

Научным руководителем и куратором рабочей группы стал Евгений Ачкасов — профессор, д.м.н., завкафедрой спортивной медицины и медицинской реабилитации ИКМ им. Н.В. Склифосовского. Кроме него и Николая Полукарова в команду проекта вошли: врач, к.м.н., доцент кафедры спортивной медицины Алексей Репетюк; врач и ординатор кафедры Александр Куклев; врач, к.м.н., доцент кафедры анатомии и гистологии человека ИКМ им. Н.В. Склифосовского Кирилл Булыгин; специалист по машинному обучению (программист ML) и Data science Иван Пилюгин; начальник управления системного администрирования Василий Костенко; студентка четвертого курса Передовой инженерной школы «Интеллектуальные системы тераностики» Института бионических технологий и инжиниринга НТПБ Сеченовского Университета Мария Елизарова. 

«Это может глобально изменить российский спорт. «Цифровой паспорт спортсмена» позволяет не только оптимизировать восстановление после травм, но и помогает тренерам планировать спортивно-соревновательную деятельность в команде, а также увидеть перспективность спортсмена еще в детском или подростковом возрасте. Кроме того, ЦПС можно использовать для обучения спортсменов правильной технике движения. Что еще важно: на сегодня существуют системы видеоанализа, но они стационарные, а стелька дает свободу передвижения и возможность регистрации биомеханических параметров в режиме реального времени, что особенно ценно в спорте. И это путь к глобальному повышению спортивной успешности. Кроме того, это основа для больших баз данных, датасетов для развития искусственного интеллекта в спортивной медицине. Это просто прорывная технология медико-биологического обеспечения спорта», — сказал Евгений Ачкасов.  

По данным Минспорта, в России более тысячи специализированных детско-юношеских спортивных школ олимпийского резерва (СДЮСШОР), в которых обучаются 800 тыс. детей и подростков. По статистике, в спорте высших достижений частота травм составляет 6-8%. Из них, как правило, 80% нуждаются в хирургическом лечении и обязательной дальнейшей реабилитации. 

В планах у научной группы — к концу года создать рабочее мобильное приложение, дообучить алгоритм, наполнить базу данных для ИИ и получить патент. К концу 2025-го разработчики надеются развить тесное сотрудничество с целым списком заказчиков, куда входят Учебно-тренировочный центр «Новогорск», РФПЛ, КХЛ, Федерация Гандбола России, Федерация Конькобежного спорта России, Федерация Баскетбола Москвы, Департамент спорта Москвы (Москомспорт) и спортивная школа олимпийского резерва «Физкультурно-спортивное объединение “Юность Москвы”».