Și în România se face cercetare la cel mai înalt nivel. O demonstrează chiar conf. dr. ing Robert Gabriel Lupu – cercetător în cadrul Universității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași. Este prodecan al Facultății de Automatică și Calculatoare și a povestit – în emisiunea „Medicină pe limba ta” – despre dispozitivul de recuperare post AVC cu ajutorul ochelarilor VR și a inteligenței artificiale.
„În timpul facultății, ca student, am fost angajat ca laborant, în Universitatea de Medicină și Farmacie din Iași. Atunci am avut tangență cu ce înseamnă lumea medicală. Am văzut că este nevoie de tehnologie. Venind dintr-o zonă tehnologică, am realizat că aici pot să ajut. Așa a început călătoria mea ca cercetător în domeniul medical”, ne-a povestit Robert Gabriel Lupu.
Și-a finalizat teza de doctorat cu tema Tehnicile noi de prelucrare şi transmitere eficientă a informațiilor în aplicaţii de telemonitorizare în medicină. A continuat cercetarea împreună cu studenții săi, dezvoltând în 2007 o platformă software care permitea persoanelor cu dizabilități neuromotorii – paralizate de la gât în jos – să interacționeze cu un calculator, doar cu ajutorul privirii.
A fost extrem de utilă pentru persoanele cu dizabilități. Toată echipa de studenți a fost premiată atunci de ministrul Educației. Studenții implicați în acel proiect de cerccetare lucrează toți acum în companii de top. Platforma este funcțională și acum.
Robert Gabriel Lupu a început să lucreze Facultatea de Automatică și Calculatoare din Iași, ca asistent. A fost îndrumat de prof. Florina Ungureanu, și prof. Vasile Ion Manta, reușind să câștige experiența necesară și să obțină rezultate de excepție.
Tot profesorii săi îndrumători l-au anunțat în legătură cu oportunitatea de colaborare cu Facultatea de Automatică și Calculatoare din București. Aici era nevoie de specialiști care să se implice într-un proiect de cercetare pentru recuperarea post-AVC.
Sub îndrumarea prof. Vasile Ion Manta, în colaborare cu profesorii Florica Moldoveanu și Alin Moldoveanu – în 2014 prof. dr. ing Robert Gabriel Lupu a ajuns la București. Timp de două săptămâni a conceput aici proiectul alături de prof. Alin Moldoveanu. „A fost aprobat și am început să lucrez la proiect – din perspectivă inginerească. Când în proiect a intervenit și pacientul, am observat impactul. Atunci intervine și răsplata, pentru tine, ca inginer. Pentru că vezi în ochii pacientului licărul de speranță că se poate face bine…”, a povestit Robert Gabriel Lupu.
Conf. dr. ing. Robert Gabriel Lupu a prezentat în emisiunea Medicină pe limba ta și un film realizat la Institutul Naţional de Recuperare, Medicină Fizică şi Balneoclimatologie din București, partener în proiect.
Proiectul a fost prezentat într-un simpozion și la celebra Stanford University, în 2018.
Dispozitivul construit de echipa conf. dr. ing. Robert Gabriel LupuI a fost trimis spre patentare la OSIM în 2019, însă atunci a eșuat. „Am depus și în 2021 un patent pentru dispozitiv și încă așteptăm un răspuns…”, a explicat conf. dr. ing. Robert Gabriel Lupu.
Și americanii s-au arătat interesați să cumpere brevetul dispozitivului, însă cercetătorul român a refuzat.
„Am beneficiat de o bursă Fullbright, am stat cinci luni la Universitatea Rochester din New York, ca profesor observator. Am fost implicat atât în partea didactică, am ținut și prelegeri, dar am lucrat și alături de studenți. Tocmai pentru a înțelege cât mai bine ecosistemul de cercetare și cel antreprenorial”, a povestit Robert Gabriel Lupu.
Profesorilor americani le-a plăcut foarte mult dispozitivul echipei din România. L-au încurajat pe Robert Gabriel Lupu să continue munca spre un produs care să ajute pe scară largă pacienții. Anul trecut în februarie, profesorul a depus un nou proiect de cercetare pentru a îmbunătăți interfața creier-computer.
Conf. dr. ing. Robert Gabriel Lupu își dorește, după finalizarea proiectului, să aplice pentru un studiu clinic la scară largă, în care să se implice universitățile din întreaga țară. Acesta speră ca rezultatele obținute să permită certificarea și ulterior utilizarea dispozitivului în spitale.
„După doi ani, după ce se va termina acest proiect în care vrem să obținem un nou model de Inteligență Artificială în construirea acestei interfețe între creier și computer ar urma pasul de a standardiza terapia VR de recuperare post AVC bazată pe brain computer interface.
Și pacienții trebuie să știe de această posibilitate, dar și terapeuții trebuie antrenați. Trebuie să participe, să vadă, să testeze și să aplice. Unii dintre ei s-au arătat îngrijorați. Aveau senzația că vor fi înlocuiți de noul dispozitiv.
Tehnologia nu înseamnă că terapeuții vor fi înlocuiți. Nici terapia clasică nu poate fi înlocuită. Fiecare terapie are limitele sale, dar utilizate împreună ajungem la rezultate net superioare”, a asigurat Robert Gabriel Lupu.
Cum funcționează dispozitivul de recuperare post AVC
Era vorba despre pacienți care au suferit un AVC, o traumă sau o operație, care au rămas paralizați. Cel mai frecvent este AVC-ul – ischemic sau hemoragic. În cazul AVC-ului ischemic – un cheag de sânge blochează un vas de sânge. Zona de creier care nu mai este alimentată cu sânge – moare. Iar odată cu ea, și funcțiile pe care le îndeplinea.
Creierul are însă o proprietate fantastică: Neuroplasticitatea. Este proprietatea creierului de a se reorganiza. El poate reînvăța funcțiile pierdute, dacă este corect stimulat, dacă este pus la treabă. Zona învecinată poate prelua și reînvăța acele funcții.
Recuperarea începe imediat după producerea accidentului cerebral. Neuroplasticitatea creierului are o fereastră de oportunitate de șase luni, de la producerea AVC-ului. Se poate face recuperare și după cu perioade mai lungă de 6 luni.
Conf. dr. ing. Robert Gabriel Lupu a admis că a lucrat și cu pacienți care au început recuperarea după un an sau chiar doi. Rezultatele s-au dovedit, într-adevăr, mai reduse, dar ele au existat. Depinde mult de pacient și de gradul de afectare a creierului.
O primă problemă cu care se confruntă pacienții este depresia. După ce vede rezultatele, pacientul câștigă încredere în sine. Evoluția este înceată. Este mult mult de lucru. Nu e ca și cum ai tocit un curs, pe care mâine îl știi.
Terapia clasică în asemenea cazuri implică o echipă multidisciplinară de terapeuți care este destul de scumpă sau poate nu ajunge chiar la toți pacienții.
Un exemplu: în terapia clasică, te prezinți la exerciții, se leagă mâna stângă paralizată de o pedală care trebuie învârtită cu ajutorul mâinii drepte. Terapeutul îți explică: imaginează-ți că miști pedala cu mâna paralizată, implică-te și muncește ca să miști pedala. Puțini sunt însă pacienții care reușesc să se concentreze cu adevărat pe mișcarea mâinii paralizate.
Asta face tehnologia – ajută mai mult pacientul să fie conectat. Profesorul Alin Moldoveanu din București, specializat pe video jocuri, a venit cu ideea de a utiliza realitatea virtuală, în timp ce conf. dr. ing. Robert Gabriel Lupu a intervenit cu brain computer interface și stimularea electrică funcțională. Separat sunt tehnologii bine-cunoscute. Cei doi au reușit să le facă funcționale împreună.
Precum în celebrul film Avatar – pacientul este „teleportat” în corpul unei persoane care nu este paralizată, care poate să se miște. Asta are un efect foarte mare asupra creierului. Este vorba de mirror therapy – o terapie simplă, foarte eficace, dacă e practicată corect. Se acoperă mâna paralizată și se amplasează în fața ei o oglindă. Se fac exercițiile de mișcare cu mâna sănătoasă iar creierul va avea impresia că lucrează cu ambele mâini.
În timp, tot repetând, creierul utilizând acei mirror neurons începe să reînvețe mișcările, transferându-le și la mâna paralizată.
Împrumutând partea tehnică din mirror therapy și replicând-o într-un mediu virtual, lucrurile se îmbunătățesc. Pentru că pacientul va avea posibilitatea de a urmări un feed-back, de a vedea, de la o zi la alta, progresul. Ceea ce este foarte util pentru motivația pacientului.
Un alt aspect foarte important al proiectului este augmentarea mișcării – propusă de profesorul Alin Moldoveanu. „Dacă el își mișcă mâna puțin, eu să-i arăt mai mult. Să-l păcălesc ca să-l ajute să învețe mai rapid.
Trebuie implicat pacientul și cognitiv. Ne-am întrebat cum ar fi să-i oferim pacientul răsplata doar dacă se gândește, doar dacă depune efortul respectiv. Aici folosim brain computer interface. Este un sistem de tip electroencefalogramă: dacă amplasăm pe scalp electrozi, la tensiuni foarte mici, avem posibilitatea să măsurăm undele cerebrale.
Folosind acest sistem EEG echipa mea a dezvoltat – inginerul principal este Dănuț Irimia – programul care permite achiziția acestor semnale EEG.
Paradigma este următoarea: i se oferă pacientului un stimul, după care se urmărește semnalul timp de 8 secunde. Dacă semnalul crește în amplitudine și are o anumită formă – se poate spune că pacientul s-a implicat cognitiv, dacă a gândit corect ce i s-a cerut.
Ulterior se poate determina un pattern, cum îl numim noi. Avantajul acestei abordări este extraordinar.
Dacă eu constat că pacientul se gândește că își mișcă mâna, chiar dacă în realitate nu poate efectiv – îi ofer răsplata și îi mișc eu mâna, stimulând electric musculatura. Este necesar pentru că astfel musculatura atrofiată de paralizie este antrenată să capete forță. Cel mai greu este să recuperezi extensia unei mâini paralizate. Dacă în timpul recuperării a efectuat extensia, toate celelalte exerciții devin mai simplu de făcut.
După feed-backul vizual intervine și feed-backul proprioceptiv: pacientul va simți că mâna i se mișcă. După câteva exerciții repetitive, după ce trece curiozitatea începutului, însă, pacientul își pierde răbdarea. De aceea am folosit apoi imersarea în mediul virtual. Iar rezultatele au fost extraordinare”, a explicat cercetătorul.
Există și un terapeut virtual care îi oferă îndrumare pacientului. Această implicare cognitivă este extrem de utilă. După o oră de terapie în acest mod, pacientul iese obosit. Pe bună dreptate, pentru că e un efort mental pe care îl depune. Dar făcând aceste exerciții în mod repetat, apar și rezultatele. Nu în egală măsură la toți pacienții. Pentru că depinde de zona în care s-a produs AVC-ul sau de dimensiunea suprafeței afectate – a mai explicat Robert Gabriel Lupu.
Alte detalii despre aplicațiile acestui dispozitiv descoperiți urmărind întreaga emisiune, mai Jos:
