Česká aplikace Cogni Trainee pomůže v boji s nemocemi nervového systému

Na vývoji inovativní platformy pracovali tři roky odborníci z Pražského inovačního institutu pod záštitou Magistrátu hlavního města Prahy společně s Českým institutem informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC ČVUT), společností T‑Mobile a odborným garantem – Národním ústavem duševního zdraví. Aplikaci budou postupně rozšiřovat o další funkce a testy.

„Výsledky dokazují, že aplikace může v ambulancích praktických lékařů přispět k posílení prevence neurodegenerativních onemocnění v široké populaci. Jsme rádi, že hlavní město Praha k vývoji této unikátní aplikace mohlo přispět,“ říká pražský radní pro inovace RNDr. Daniel Mazur, Ph.D.

„Spolupráce Pražského inovačního institutu, CIIRC ČVUT, NUDZ a společnosti T-Mobile je příkladem tolik skloňovaného léku pro naši ekonomiku – znalostního a technologického transferu. Tato spolupráce poskytla aplikaci Cogni Trainee rámec veřejného zájmu, vědecký základ a technologickou excelenci. Taková partnerství umožňují kombinovat akademický výzkum se schopnostmi průmyslových partnerů, což je klíčové pro úspěšný vývoj a vznik inovativních technologií. Právě to je cílem inovací a aplikovaného výzkumu, které, pokud se dostanou do praxe, umí dobře sloužit společnosti,“ říká ředitel Pražského inovačního institutu Tomáš Lapáček.

Demencí je ohrožen každý třetí člověk

S prodlužující se délkou života roste i počet pacientů, kteří trpí neurodegenerativními chorobami, jako je například Alzheimerova či Parkinsonova. „Říká se, že neurodegenerativní choroby jsou pandemie 21. století. Ztracené schopnosti nelze vrátit, ale postup nemoci je možné co nejvíce zbrzdit. Proto je včasné varování tolik potřebné,“ vysvětluje prof. RNDr. Olga Štěpánková, CSc., z CIIRC ČVUT, jedna z autorek testovací aplikace, a dodává: „Díky aplikaci získává výzkumný tým CIIRC ČVUT přístup ke světově unikátním datům, jejichž analýza pomůže lépe pochopit, jak se Alzheimerova choroba vyvíjí v čase, kde vzniká a jak ji co nejdříve odhalit. Potenciál tohoto výzkumu je pro společnost i vědu nezměrný.“

Nástup prvních příznaků bývá velmi pozvolný a změny tak nenápadné, že je nelze na první pohled rozeznat. Týká se to zejména seniorů nad 65 let. Negativní vývoj nebo oddálení postupující nemoci může zbrzdit trénink nebo medikace. Klíčové je ale poznat zhoršení včas.

„Aplikace Cogni Trainee není diagnostickou ani léčebnou metodou, ale představuje expertní alertní systém, který je zaměřen na včasný záchyt příznaků, které by mohly být prvními varovnými signály počátku neurodegenerativních onemocnění. Cílem aplikace je informovat o možném nástupu blížícího se onemocnění ve velmi časném stádiu, kdy je možné zpomalit rychlost rozvoje nemoci a oddálit její progresi, ať již tréninkem, nebo včasnou medikací,“ doplňuje MUDr. Martin Brunovský, Ph.D., z NUDZ, expertní garant vědecké a etické validity výzkumu.

Přestože nejsou k dispozici přesné údaje o incidenci a prevalenci jednotlivých neurodegenerativních onemocnění, podle odborných odhadů trpí Alzheimerovou chorobou v ČR zhruba 150 tisíc lidí. Do roku 2050 se očekává, že se toto číslo téměř zdvojnásobí. Souvisí to se stárnutím české populace, kdy do půlky století může počet lidí nad 65 let stoupnout z 2,2 na 3,1 milionu. S některou z forem demence se tak časem setká každý třetí člověk, který je nyní v produktivním věku.

Neurodegenerativní onemocnění přitom významně ovlivňují kvalitu života jedince i jeho okolí, tedy mají dopad na celou společnost i ekonomiku. Proto je důležitá prevence a včasný záchyt nemoci. Právě testování kognitivních schopností může napovědět mnohé o stavu jedince a změnách jeho duševní kondice.

„Oddálení pokročilých fází onemocnění je klíčové nejen pro seniory samotné, ale i z hlediska kapacit sociálních služeb. Včasná diagnóza totiž pomůže zachovat člověka co nejdéle v jeho přirozeném domácím prostředí. To je důležité nejen pro společnost, ale i pro veřejné rozpočty. Věříme, že Cogni Trainee také přispěje k úsporám finančních prostředků, a tedy zvýšení kvality sociální péče v Praze a do budoucna i v dalších krajích,“ říká Mgr. Viktor Kubát, MBA, hlavní řešitel projektu.

Jaké jsou výsledky klinické studie?

Do klinického hodnocení bylo podle NUDZ zařazeno 153 lidí, kteří byli opakovaně vyšetřeni sadou neuropsychologických škál (cca ⅔ zúčastněných byly z domovů pro seniory a ⅓ z domácího prostředí). Zároveň byli účastníci sledováni softwarovou aplikací Cogni Trainee s testováním verbálních, logicko-matematických, paměťových a emočních schopností. Na základě klinických dat a získaných extrahovaných příznaků (zahrnujících také analýzu hlasu a snímání mimiky) prokázal podle NUDZ nově vyvinutý alertní systém schopnost včas detekovat změnu kognitivního výkonu, který by mohl naznačovat rozvoj možného neurodegenerativního onemocnění. Systém prokázal vysokou senzitivitu (0,83) a velmi dobrou specificitu (0,74), což je stupeň důvěryhodnosti srovnatelný s tím, který poskytují jiná běžná lékařská vyšetření, například EKG.

Jak aplikace Cogni Trainee funguje?

Cogni Trainee pomáhá včas zachytit zhoršování kognitivních funkcí, které často doprovází právě raná stadia příznaků neurodegenerativních nemocí. Zjednodušeně řečeno, jde o testování základních kognitivních a emočních projevů. Aplikace propojuje testování verbálních, logicko-matematických, paměťových a emočních schopností jedince. Nejde však o prvoplánové vyplňování testů. Jedinečnost aplikace spočívá v tom, že schopnosti a jejich vzájemný vztah testuje dlouhodobě a v kombinaci se sledováním ostatních projevů včetně těch mimo přímou kontrolu uživatele, například plynulost a tlak dotykových funkcí při práci s tabletem, parametry řeči nebo výraz obličeje.

Za technickým řešením aplikace stojí společnost T‑Mobile, která se, kromě jiného, zabývá digitalizací různých odvětví v průmyslu, ale právě i oblastí e-health či společenského života. „Technologie dokáží zpracovat ohromné množství dat v reálném čase. Podařilo se nám navrhnout a realizovat inovativní řešení, které zrychluje proces vyhodnocení jednoho testu kognitivních funkcí z řádu hodin na jednotky minut. Zvyšuje se tím efektivita takového vyšetření oproti běžnému způsobu s tužkou a papírem. Navíc je možné efektivně dlouhodobě sledovat vývoj zdravotního stavu jedince a upozornit včas i na minimální odchylky,“ dodává Ing. Luboš Lukasík, MBA, ředitel divize T‑Business společnosti T‑Mobile Czech Republic, která dodala technické řešení aplikace.

Cogni Trainee celkově vyhodnocuje až několik set interaktivních vstupů včetně těch obrazových a hlasových, a to pomocí pokročilé matematické metody a strojového učení. Proto je důležité, aby uživatel povolil aplikaci přístup k mikrofonu a kameře.

Jednotlivé testy v aplikaci hodnotí uživatelovu schopnost udržet pozornost, jeho paměť a hmat. Celá testovací série zabere méně než 20 minut. Pokud se uživatel otestuje alespoň dvakrát za tři měsíce, získá výsledné skóre, které může sloužit jako indikátor možného zdravotního problému.

Příběh Olgy Štěpánkové

V současné době existují léky, které lze podávat pacientům s Alzheimerovou chorobou. Tyto přípravky ale neléčí, umí nemoc jen pozastavit. V době, kdy si vy nebo vaše okolí všimne, že je s vámi něco v nepořádku, už může být zbytečně pozdě. I to byla jedna z motivací profesorky Olgy Štěpánkové, vedoucí oddělení biomedicíny a asistivních technologií na CIIRC ČVUT, pro hledání a návrh jednoduchého široce dostupného nástroje, který by mohl sloužit pro předběžnou diagnostiku této choroby. Olga Štěpánková se zabývá umělou inteligencí a jejím využitím v lékařství celý svůj profesní život a těmto tématům věnovala řadu článků a studií. V posledních letech se soustřeďuje na hledání příznaků, které mohou ukazovat na rozvoj Alzheimerovy choroby. Navazuje tak i na vědecký výzkum svých rodičů, kteří se tomuto tématu v Česku věnovali již od roku 1985. Pokračovat v tom, co započali její rodiče, je pro Olgu Štěpánkovou motivace i závazek.

Během covidové pandemie Olgu Štěpánkovou zaujaly stesky lékařů na to, jak náročné je pro některé pacienty s kognitivními poruchami cestovat do specializovaných center na pravidelné kontroly, které jsou povinné před předpisem další dávky léku. Vznikl tedy první nápad vytvořit nějaký spolehlivý on‑line nástroj pro požadované testování, kterým by lékař mohl získat dostatečně přesné informace o pacientovi na dálku. Výsledná aplikace byla vytvořena v rámci aktuálního projektu a lze ji ovládat v tabletu nebo mobilním telefonu. To, že by testování mohlo být časem široce dostupné i prostřednictvím praktických lékařů a nejen ve specializovaných centrech, také otevírá přístup k péči dosud nediagnostikovaným pacientům.

Díky aplikaci ale získává výzkumný tým CIIRC přístup ke světově unikátním datům, jejichž analýza pomůže lépe pochopit, jak se Alzheimerova choroba vyvíjí v čase, kde vzniká i jak ji co nejdříve odhalit. Potenciál tohoto výzkumu je pro společnost i vědu nezměrný, a Olze Štěpánkové tak může pomoci naplňovat její životní cestu.

Jakým způsobem se ČVUT na projektu podílela?

Na CIIRC ČVUT se zrodil nápad a vznikl podrobný návrh potřebného řešení popsaný v projektu, kterým se CIIRC jako partner Pražského inovačního institutu přihlásil do soutěže vyhlášené hl. městem Praha. Tento projekt se Praha rozhodla podpořit. Zakázku vyhrála společnost T-Mobile a byl sestaven projektový tým, ve kterém své know-how spojil CIIRC ČVUT a NUDZ. Vývoji aplikace podle původního návrhu se věnoval profesionální tým T-Mobile, který má bohaté zkušenosti v této oblasti. Výsledkem je uživatelsky přívětivá aplikace, jejíž testovací portfolio je tak rozsáhlé, že není možné se na testy nijak připravit. Významnou výhodou ve srovnání s „papírovým“ testováním je, že jeho výsledky nezkreslí ani častější opakování. Nabízí tedy dostatečně přesný obraz aktuálního stavu kognitivních funkcí testovaného.

Za CIIRC ČVUT se projektu věnovaly zejména prof. Olga Štěpánková, vedoucí oddělení biomedicíny a asistivních technologií CIIRC ČVUT, dále pak Dr. Lenka Vysloužilová, vedoucí oddělení kognitivních systémů a neurovědy, a doc. Lenka Lhotská, z téhož oddělení CIIRC ČVUT.

Jaký má aplikace další potenciál do budoucna z hlediska technologického?

Potenciál je nezměrný. Nejen v dosud nevídaném rozsahu diagnostiky kognitivních poruch, ale také pro další výzkum příčin vzniku těchto onemocnění, např. Alzheimerovy choroby. Díky anonymizovaným datům, která z aplikace získáváme, máme databázi informací zahrnující i data, která se dosud běžně pro diagnostiku nevyužívala. Bude tedy možné podrobně zkoumat další atributy, např. lidský hlas, u nichž může docházet v průběhu vývoje choroby k rychlým změnám, a které proto mohou mít významný diagnostický potenciál. Můžeme snad i říci, že o projektu podobného rozsahu ve světě zatím nevíme, a máme tedy naprosto unikátní data sety, které otevírají příležitosti pro další výzkum s obrovským společenským dopadem.