Как ученицы НИШ создали приложение для диагностики болезни Паркинсона?

К 2050 году в мире будет насчитываться 25,2 млн человек с болезнью Паркинсона. Это почти в три раза больше, чем сейчас. Ожидается, что самые высокие показатели заболеваемости будут в Восточной Азии (10,9 млн) и Южной Азии (6,8 млн). Такие данные приводит научный журнал  British Medical Journal. Основная причина – старение населения. Трудность заключается в том, что болезнь Паркинсона сложно диагностировать, подчеркивает ученица 12 класса НИШ, сооснователь проекта Mind Shield по раннему выявлению такого заболевания Фариза Рамазанова.

«Болезнь Паркинсона сложно диагностировать, поскольку ее первые симптомы часто малозаметны и могут быть списаны на возрастные изменения. На третьей, четвертой стадии поможет только операция, в том числе на мозг. Стоимость таких операций составляет 12-15 млн тенге. Зачастую они оплачиваются по ОСМС», - отмечает она.

Вместе со своими единомышленицами из Назарбаев Интеллектуальные школы (НИШ) она создала приложение для диагностики болезни Паркинсона на ранней стадии. В проект команда вложила 70 тыс. тенге. Как работает приложение, есть ли его аналоги в Казахстане и мире, и зачем команда разработала антитреморный браслет? Об этом она рассказала в интервью корреспонденту центра деловой информации Kapital.kz.        

Низкий «входной билет» в проект

Идея разработать технологию по диагностике болезни Паркинсона возникла у одной из учениц НИШ Дильназ Нұрхамит в сентябре 2024 года. У ее дедушки на поздней стадии диагностировали болезнь Паркинсона. Если бы заболевание было выявлено раньше, лечение было бы более эффективным и не усугубило бы состояние здоровья. В сентябре 2024 года Дильназ с командой единомышленников, также учениц НИШ, подала заявку на участие в международном конкурсе Technovation Girls: команда приступила к проработке проекта и созданию приложения для диагностики болезни Паркиносона - Mind Shield.

Команда состояла из пяти человек: Фаризы Рамазановой, Еркеназ Оразалы, Сағыныш Қазиевой, Аружан Серғалиевой и Ділназ Нұрхамит.

«На создание приложения потребовалось около восьми месяцев. В мае 2025 года оно было готово. В него было вложено около 70 тыс. тенге, в основном средства были направлены на покупку медицинских данных. Программированием занимались мы с Еркеназ, а остальные участники команды взяли на себя другой функционал», - рассказывает Фариза.

Болезнь Паркинсона сложно диагностировать

Основатели проекта подчеркивают, что болезнь Паркинсона сложно диагностировать, поскольку ее первые симптомы часто малозаметны и могут быть списаны на возрастные изменения. К тому же неврологические центры, которые занимаются такими заболеваниями, обычно сконцентрированы в крупных городах. В регионах их может вовсе не быть.

«Пациенты не всегда связывают тремор именно с болезнью Паркинсона. Некоторые из них предполагают, что тремор возникает из-за других заболеваний. Например, из-за артрита. Поэтому зачастую у жителей регионов синдром Паркинсона выявляется уже на поздней стадии, когда заболевание с трудом поддается лечению. На третьей, четвертой стадии болезни Паркинсона поможет только операция, в том числе на мозг. Стоимость таких операций составляет 12-15 млн тенге. Зачастую они оплачиваются по ОСМС. К тому же в Казахстане дефицит паркинсологов. По нашим данным, их количество не превышает 100. А неврологов – около 2-3 тыс.», - отмечает разработчица. 

Как работает приложение: нейромодель и точность более 90%

Участницы команды рассказывают, что болезнь Паркинсона можно выявить по нескольким признакам. Например, по замиранию лица или тремору ног. Самым же показательным симптомом при ранней диагностике такого заболевания является тремор рук.

«Поэтому выявлять такую болезнь мы решили по движению рук», - подчеркивает кофаундер проекта.

Для диагностики пользователю приложения необходимо записать 10-15-секундное видео с движением своих пальцев. Ему нужно быстро соединять большой и указательный палец одной руки и постукивать ими. У пациентов с поздней стадией болезни Паркинсона вообще не получится так сделать. Через несколько минут пациент получает цифру, которая показывает вероятность наличия синдрома Паркинсона. Например, 20% - низкая вероятность, а 70% - высокая, и стоит обратиться к врачу.

«Система преобразует полученное видео, извлекает координаты движений, используя видеобиблиотеку, и передает их в нейросеть. Далее анализируется характер тремора и определяется вероятность наличия болезни Паркинсона. Алгоритм построен на модели Bidirectional LSTM – разновидности нейросетей, способных учитывать динамику движений во времени. Также применяется ансамблирование моделей (bagging): несколько нейросетей обучается с разными параметрами, а после выдается итоговая оценка. Как раз это и есть прогнозируемый показатель, который показывает вероятность наличия симптомов Паркинсона. Точность нашей модели составляет 93%», - поясняет Фариза.

Она уточнила, что в обучении нейромодели команде помог ментор из НИШ - учитель информатики Кадыр Маратулы.

Сейчас видеобиблиотека, с которой сопоставляется видео пользователя, включает свыше 250 видео.

«Библиотека включает видео с постукиванием указательного и большого пальцев руки как здоровых людей, так и с выраженной болезнью Паркинсона. При диагностике траектория движения пальцев руки и скорость постукивания пользователя сопоставляются с имеющейся видеобиблиотекой. Почему анализируется также скорость постукивания? Потому что один из симптомов болезни Паркинсона - брадикинезия. Это замедление движений, трудности с началом и выполнением движений, а также уменьшением их скорости и амплитуды. Так мы выявляем отклонения», - подчеркивает Еркеназ.

Изначально видеобиблиотека формировалась из открытых источников. Но процесс шел слишком медленно, и не все видео были необходимого качества. После к проекту «подключился» паркинсолог из медицинского университета Астаны Гани Базарбекулы. Затем он стал ментором проекта.

«С помощью него мы получили доступ к медицинским сайтам. Там мы искали научные исследования по болезни Паркинсона по всему миру, технологиям, в том числе и библиотеку видео. Например, видеобиблиотеку мы брали на начальном этапе с сайта Университета штата Иллинойс в США (Illinois State University). Видео движений рук здоровых людей мы снимали сами, чтобы наращивать нашу библиотеку. Наш проект уже получил сертификат соответствия, доказав свою безопасность и этичность. Теперь нам будет легче получить патент на наше приложение», - подчеркивает Фариза.

По оценкам команды разработчиков, в Казахстане нет аналогов их проекта.

«Аналогичные приложения есть в Таиланде, США и России. Но их нельзя использовать за пределами этих стран. Например, в России антитреморное приложение было разработано в Сколково. Но оно еще не вышло на рынок», - уточняют в команде.

Тестирование приложения показало высокую точность  

Для тестирования приложения команда посетила форум пациентов с заболеванием Паркинсона.

«На нем мы проверяли работу своего приложения и одновременно пополняли нашу видеобиблиотеку. У тех людей, у которых врачи диагностировали заболевание Паркинсона, мы также выявили это же заболевание. Таким образом, мы поняли, что наша модель достаточно точная. В целом мы протестировали более 50 человек на различных мероприятиях», - отмечает Фариза.

Приложение Mind Shield пока не запущено для массового использования – это планируется сделать в ноябре-декабре 2025 года. Ориентировочная стоимость подписки на него составит 1,5 тыс. тенге в месяц. Низкая стоимость подписки повышает доступность этого приложения для людей пенсионного возраста. Ведь именно у них преимущественно диагностируют болезнь Паркинсона. Минимальная монетизация проекта необходима для оплаты хостинга и улучшения приложения, поясняют разработчики. 

«Сейчас мы «докручиваем» его функционал. Например, дорабатываем тренировочные видео, которые помогают людям с болезнью Паркинсона снизить тремор. Мы хотим сделать такие тренировки более интерактивными, создать расписание по дням. Также одна из задач - добавление в приложение новостной ленты», - отмечают в команде разработчиков.

Антитреморный браслет: как это работает?

В 2025 году основатели проекта решили пойти дальше, разработав антритреморный браслет. Он работает на аккумуляторе.

«Такой браслет помогает облегчить симптомы болезни Паркинсона: тремор, дискинезию (нарушение двигательных функций – Ред.) и так далее. За счет вибрации браслета происходит уменьшение выраженности тремора и других двигательных нарушений. Объясню, тремор руки происходит с определенной частотой, а браслет адаптируется под эту частоту с помощью гироскопа. А взамен он начинает вибрировать. В результате, тремор рук снижаться. Такой браслет лучше носить постоянно или в период тремора», - рассказывает Фариза.

В создание антитреморного браслета было вложено 10 тыс. тенге. Средства ушли на покупку электроники для первого прототипа браслета и его 3D-печать.

«Такой браслет имеет пластиковый корпус, его мы напечатали в 3D-формате в библиотеке American Corner and Makerspace Astana», - отмечают в команде.

Саму же идею по разработке браслета команде предложил паркинсолог Гани Базарбекулы.

«После мониторинга мы выяснили, что на американском рынке есть похожие антитреморные устройства. Они где-то даже удобнее, чем наш браслет – имеют форму компактных часов. В будущем, конечно, мы планируем усовершенствовать модель нашего браслета. Мы апробировали его на пациентах, которые имеют болезнь Паркинсона. По отзывам, они постепенно показывают свою эффективность», - подчеркивают в команде. Стоимость браслета обсуждается. Ориентировочно, она не превысит 10 тыс. тенге», - резюмировала Фариза.

Команда разработчиков уже подает заявку для получения гранта от государства и находится в поиске менторов для развития проекта.