По статистике Всемирной организации здравоохранения, диабет входит в десятку ведущих причин смерти. Лекарства, исцеляющего от диабета, еще не придумали, зато уже существуют разработки, которые помогают улучшить качество жизни больных. Среди таких – программно-аппаратный комплекс «Искусственная поджелудочная железа» и приложение «Диа.Лог» для контроля инсулина со смартфона, разработанные в КНИТУ-КАИ. Светлана Новикова, профессор кафедры прикладной математики и информатики Института компьютерных технологий и защиты информации КНИТУ-КАИ, рассказала, в чем преимущества и недостатки данного комплекса, почему первый опытный образец собирали «на коленке» и как самообучаемые нейронные сети могут помочь в усовершенствовании разработки.

- Как вы пришли к идее создания комплекса?

- Я была лично заинтересована в том, чтобы заниматься данной разработкой. К тому же, тема популярная: была предпринята масса попыток по созданию приборов, которые автоматически изменяют подачу инсулина в зависимости от уровня сахара в крови. То есть система должна состоять из насоса, который вводит инсулин, некоего анализатора – сенсора, который измеряет уровень сахара, и связующего звена между этими двумя устройствами. Такая конструкция называется «замкнутая петля». Мне кажется, такими разработками занимаются во многих странах: и в Голландии, и во Франции, и в России есть специалисты, которые разрабатывают данную систему. Но довести производство прибора до промышленных масштабов получилось пока только у американской компании Medtronic, – и отзывы о системе отрицательные.

- Почему?

- Потому что люди ожидают от разработки больше того, что она может дать. Но чуда, к сожалению, не происходит. Система все равно не позволяет имитировать работу человеческой поджелудочной железы в полном объеме. К тому же, есть определенные трудности с настройкой аппарата.

- Как же в таком случае появляются новые разработки?

- Наверно, как и во многих случаях, когда люди болеют неизлечимо, но долго, то начинаются самостоятельные поиски исцеления, тем более, сейчас технологии это позволяют. Я стала изучать вопрос и наткнулась на open-source разработки в этом направлении. В итоге остановилась на разработке OpenAPS (Open Artificial Pancreas System, система искусственной поджелудочной железы, которая автоматически управляет инсулиновой помпой, основываясь на данных о глюкозе в крови и данных о вашей пище, введенных в нее – прим.). Это система, заключенная в прибор-микрокомпьютер на процессоре Intel Edison с серверным программным обеспечением на базе Linux, автоматически рассчитывающим необходимую дозу инсулина. Она замыкает систему помпа-сенсор в единую петлю. Прибор получает данные с сенсора, автоматически пересчитывает, какую дозу инсулина мне необходимо ввести, и посылает управляющий сигнал на инсулиновую помпу.

- В чем плюсы и минусы данной системы?

- У аппарата много плюсов, но есть и существенные минусы: хоть OpenAPS и несложно собрать, его сложно установить и очень сложно настроить для полноценной работы. Также система работает нестабильно: нужно постоянно следить, в каком состоянии находится прибор, не выключился ли он, правильно ли работает. Аппарат собирался буквально «на коленке»: корпус передатчика распечатали на 3D-принтере, процессор был куплен на барахолке, даже крепление от другого аппарата. Но лично мне понравилась эта разработка, во-первых, потому что она подходит к моей помпе, во-вторых – дает очень широкие возможности, работает интенсивнее и, как следствие, эффективнее, чем, например, разработка Medtronic, прошедшая сертификацию и, в-третьих, качество управления инсулином стало лучше, прекратились резкие скачки. Но очень немногие решаются себе эту систему поставить из-за того, что нужно хорошо знать программирование, чтобы ее обслуживать. Поэтому мы с коллегами в 2017 году решили эту систему доработать, чтобы она была проста в обслуживании и использовании и понятна людям, незнакомым с программированием. Также решили усовершенствовать эмпирический алгоритм данного прибора и переработать программу, чтобы она функционировала стабильно и безопасно.

- Как вы решили проблему программного обеспечения?

- Мы разработали программу под названием «Диа.Лог»: одна ее часть – сервер – находится в передатчике, часть – клиент – в виде приложения стоит в телефоне. С ее помощью человек может полностью контролировать подачу инсулина с помпы, отслеживать уровень инсулина за определенный период, менять настройки через смартфон. Теперь нет необходимости каждый раз доставать помпу из-под одежды (что особенно актуально зимой) или лезть в код передатчика – все видно на экране. Телефон становится полноценным дистанционным пультом управления: можно остановить или запустить помпу, установить повышенную или пониженную выработку инсулина. С этой разработкой мы выиграли грант Инвестиционно-венчурного фонда РТ в 2017 году, в 2018 году получили финансирование.

- Расскажите о ваших коллегах, которые приняли участие в создании комплекса.

- Сейчас наша команда состоит из четырех человек: я как руководитель, Павел Тутубалин, доцент кафедры прикладной математики и информатики, специалист по программированию под Linux, на Javascript и Python’е – я предложила ему доработать код open-source разработки и собрать само устройство; позже он подтянул в проект студента Булата Курбанова, талантливого программиста – он делал приложение для смартфона; Светлана Станина, член диабетического общества инвалидов РТ – наш главный испытатель-тестировщик.

- Какие у вас планы на разработку?

- В планах подаваться на различные гранты, чтобы доработать «логику» и переписать алгоритм на основе искусственных нейронных сетей, чтобы прибор гибко подстраивался под организм каждого человека. Так как я специалист по искусственному интеллекту и нейронным сетям, мне эта тема близка и понятна, и, конечно, я бы хотела внедрить новые технологии в нашу разработку. Также мы с командой хотим собрать прибор на других деталях, потому что процессор Intel Edison перестали выпускать.

- Что мешает серийному производству такой разработки?

- Главная проблема – это сертификация. Наш прибор по классификации является медицинским изделием, и оно должно отвечать требованиям безопасности по ГОСТу. Это очень сложный процесс, который требует инвестиций в виде нашего времени, сил и денежных средств. Пока мы работаем над программой для смартфона, у нее есть потенциал.