От авиации к медицине: как AirMotion меняет подход к диагностике легочных заболеваний

В ноябре отмечается Всемирный день борьбы с хроническими обструктивными болезнями легких (ХОБЛ). Для нашей страны это важно. Бронхиальной астмой в России болеют 6,9% взрослых и до 10% российских детей и подростков — от 11 до 14 млн человек (год от года цифра немного меняется). И это только зарегистрированные случаи: примерно половина от этого числа еще не знают о своем диагнозе.

Термин «обструктивный» означает «создающий препятствия дыханию». Все эти болезни входят в группу «хронические легочные заболевания». К ним относится бронхиальная астма, хронический бронхит, эмфизема и бронхоэктатическая болезнь — классификация и лечение было очень похожим во всех случаях. Сегодня причины этих болезней изучены гораздо глубже, и они, как выяснилось, разные. Поэтому ХОБЛ — отдельная болезнь, и она даже выделена в самостоятельный раздел медицинской науки.

История AirMotion началась в начале 2010-х годов в Московском авиационном институте. Студент Сергей Давыдов занялся исследованием анализа выдыхаемого воздуха у летчиков. Он обратил внимание на технологию, которая позволяла делать непрерывный анализ: инфракрасная спектроскопия выдыхаемого воздуха. Потенциал технологии неожиданно раскрылся в медицинской сфере.

Идею применить метод для лечения людей Сергею подсказал его собственный диагноз — бронхиальная астма. Для него не пустой звук фраза о том, что несвоевременная диагностика и частые обострения легочных заболеваний снижают качество жизни. И, кстати, приводят к значительным затратам для государства — сотни миллиардов рублей в год из бюджета здравоохранения.

Аспирант Сергей взял кредит в банке, чтобы нанять первых инженеров и создать прибор для непрерывного анализа выдыхаемого воздуха пациента.

К 2020 году студенческая идея переросла в проект, который «выстрелил» в разгар пандемии COVID-19. Интерес к диагностике и лечению заболеваний дыхательных путей был на пике, что позволило привлечь первые серьезные инвестиции: крупная европейская фармацевтическая компания вложила в проект 400 тыс. евро. Затем основатели из России открыли компанию в Берлине, а в начале 2022 года привлекли в нее 1 млн евро.

Однако в новых геополитических реалиях работа над инвестиционным проектом продолжаться не могла. Вернувшись из Берлина в начале 2024 года, Сергей с командой пересобрали компанию. «Мы переосмыслили наш опыт и решили создать новую версию устройства, более доступную и адаптированную к российскому рынку. Так родился SpiroCap — многофункциональное устройство, совмещающее в себе спирометр, капнометр, звуковой анализатор, датчик SpO2, а также сенсоры влажности, давления и температуры. Это как глюкометр, только для легочников», — рассказывает Сергей Давыдов.

«Золотым стандартом» в диагностике и мониторинге этих заболеваний считается спирометрия — анализ объема и потока выдыхаемого воздуха.

Разрабатываемое устройство комбинирует в себе эту методику, ряд дополнительных сенсоров и передовые алгоритмы машинного обучения. Облачный ИИ анализирует собранные мультипараметрические профили дыхания, что позволяет не только оценить состояние дыхательных путей, но и прогнозировать обострение заболевания.

Одно из достоинств SpiroCap— легкая интеграция решения в существующие протоколы диагностики и сопровождения больных. При таком подходе среднестатистический врач, терапевт или фельдшер получает на руки простой, удобный и обученный на десятках тысяч выдохов прибор для помощи в диагностике — более точный, чем классический карманный спирометр.

Образно говоря, в дополнение к собственной обученной нейросетке в своей голове медицинские специалисты могут использовать и модели, обученные на тысячах эталонных образцов.

Разработка сейчас на этапе регистрации медицинского изделия по классу 2а (устройство со средней степенью риска, применение которого возможно только после оценки уполномоченным органом). Опытный образец — корпус и электронику — создатели прибора спроектировали и собрали сами. В ближайших планах — совместные исследования с кафедрой пропедевтики (диагностики) болезней внутренних органов Первого московского медицинского университета имени И. М. Сеченова.

До этого базу данных для обучения и верификации искусственного интеллекта создавали при помощи волонтеров. Удалось собрать 1200 уникальных профилей дыхания пользователей, проанализировать параметры выдыхаемого воздуха и сравнить их у курящих и некурящих людей. В результате специфичность модели составила 80%, а чувствительность — 82%, это считается позитивным результатом для первых прототипов.

Кроме того, портативная диагностика нужна пациентам для самостоятельного контроля качества своего дыхания и самочувствия. Разработчики видят перспективу в интеграции устройства с телемедицинским сервисом для передачи медицинских данных и контроля врачом. Особенно актуально это для удаленных регионов, где не хватает узкопрофильных медицинских специалистов.

Сейчас команда пишет фронтенд-часть приложения для работы с устройством. Еще в планах до конца года — пройти токсикологическую экспертизу и экспертизу электромагнитной совместимости, получить сертификат соответствия, чтобы приступить к массовым клиническим исследованиям.

Благодаря поддержке НТИ компания получила возможность бесплатно принять участие в Fast Track Skolkovo, в результате успешно прошла экспертизу и теперь оформляет документы на резиденство.