Казахстанские школьники создали новый прибор для измерения внутриглазного давления

Диасу Горчакову 14 лет. Он учится в 8 классе Назарбаев Интеллектуальной школы естественно-математического направления города Уральск. Не так давно он вместе с друзьями Адильбеком Сарсембаевым и Алиханом Муханбеткалиевым разработал прототип тонометра для измерения внутриглазного давления (ВГД) – OcuWave. Аппарат создан как альтернатива существующим методам измерения. Особенно он актуален для сельской местности и небольших городов, где ограничен доступ к специализированному офтальмологическому оборудованию.

Диас поделился с Digital Business, как к нему пришла идея разработать такое сложное медицинское устройство, сколько средств и времени ушло на создание первого прототипа и как проходят испытания в реальных условиях. Также школьник рассказал о трудностях, с которыми пришлось столкнуться, и о том, почему верит, что его аппарат действительно сможет помочь большому количеству людей.

«В 7 лет сам собирал калькуляторы, весы и часы дома»

– Я родом из Уральска. Папа – инженер, мама – экономист. Именно родители привили мне идею, что благодаря образованию и труду можно помогать людям и добиться высот.

Однажды мама увидела, как 7-летний я пытался разобрать и собрать калькуляторы, весы и часы. После этого меня записали в кружок проектирования. Учиться новому было интересно. Сначала педагоги давали простые задачи – собрать схему, написать код, чтобы что-то заработало. Позже пытался делать задания посложнее. Помню, как собрал маленькую версию светофора, а после – калькулятор с нуля.

Со временем начал понимать, технологии – это не только про код или «железо», а про решение конкретных задач. Интерес к проектированию стал серьезным увлечением, в котором хотел развиваться. Первые проекты появились из мысли, что нужно не просто сделать устройство, а максимально продумать, для чего оно нужно и кто им будет пользоваться.

Так придумал органический фильтр для очистки воды от нефтепродуктов. Делал его как проект по химии вместе с одноклассницей. Для исследований нам разрешили пользоваться школьной лабораторией. На разработку ушло около 4 недель. Правда, задумка осталась нереализованной: не хватило доказательной базы. Но я получил важный опыт: как формулировать проблему и работать с гипотезами.

После этого еще больше захотелось попробовать создать что-то новое. Понимал, что запустить проект с нуля непросто, но трудности не пугали.

«Традиционные методы измерения давления очень трудоемки»

– Идея OcuWave возникла из личного опыта. Маме назначили полный чекап организма, куда входил обязательный визит к офтальмологу, чтобы измерить внутриглазное давление. Однако она столкнулась с рядом проблем. Записываться нужно было за месяц, а в клинике пришлось простоять 3 часа в очереди. Само обследование проводилось методом Маклакова (способ измерения ВГД с помощью контактного тонометра – прим. Digital Business). Вся процедура заняла около 30-40 минут.  Это достаточно долго: для сравнения, при других методах уходит 5-10 минут.

Тогда понял, насколько трудоемкими остаются традиционные методы измерения ВГД. Подумал, что можно попробовать разработать удобное портативное оборудование, которое не требует длительной подготовки к измерению, а также будет легким в использовании.

Идеей поделился со своим лучшим другом Адильбеком Сарсембаевым. Он тоже занимается конструированием, поэтому мы почти всегда на одной волне. Знал, что Адильбек оценит задумку, ведь он из тех людей, кто не любит сидеть на месте. Позже к нам присоединился Алихан Муханбеткалиев, с которым учимся в одном классе. Его всегда интересовали стартапы, плюс он занимается программированием. Поэтому предложили Алихану стать нашим кофаундером.

«Понимали, что такой проект невозможен без опытного научного руководителя»

– Работу начали с изучения рынка. Первым делом провели анкетирование врачей. Хотели понять основные проблемы во время офтальмологической диагностики, частоту использования различных методов измерения ВГД, а также действительно ли доктора нуждаются в более быстрых решениях для первичного скрининга и профилактических осмотров.

Специалистов искали через социальные сети и с помощью знакомых. Получилось найти 13 офтальмологов из разных регионов страны, которые согласились пройти опрос. 84% из них подтвердили неудобство нынешних аппаратов. Все опрошенные специалисты сошлись во мнении, что необходимы альтернативные недорогие варианты, которые можно внедрить повсеместно.

Также ездили на консультацию к двум специалистам – интегративному врачу AUIB Clinic Янгуль Бегайдаровой и офтальмологу Ляззат Ахмурзиной. К ним пришли с идеей и вопросами, чтобы узнать альтернативное мнение и понять, в каком направлении развивать устройство. Янгуль Болатовна рассказала, что сейчас нет доступного метода измерения ВГД, который может на ранних этапах выявить признаки болезней. Поэтому задумка ей понравилась и она стала нашим ментором. Ляззат Амирханована объяснила, какие клинические требования будут к аппарату и поделилась проблемами, с которыми ей пришлось столкнуться. Это большие очереди на процедуру, устаревшие и долгие методы, перегруженность кабинетов и дискомфорт пациентов, особенно пожилых.

Понимали, что реализовать такой проект невозможно без опытного научного руководителя. Для дополнительной консультации обратились к профессору, доктору медицинских наук Айнагуль Калербаевой, которая работает в Казахском научно-исследовательском институте глазных болезней. Она объяснила принципы установления внутриглазного давления, консультировала по выбору метода ребаунд-тонометрии (современный способ измерения ВГД, который сочетает точность контактных методов с комфортом бесконтактных – прим. Digital Business), который решили использовать в нашем аппарате. Также специалист обращала внимание на требования к точности, безопасности и воспроизводимости измерений. Давала рекомендации по доработке конструкции прибора, интерпретации результатов и тому, как приблизить проект к реальным клиническим условиям и медицинским стандартам.

«В общей сложности уже потратили почти 1 млн тенге»

– После ресерча занялись созданием аппарата. На первом этапе вкладывали свои деньги – примерно по 100 тыс. тенге, которые дали родители. Купили 3D-принтер, базовые электронные компоненты, датчики, платформу Arduino, расходные материалы. Делали все дома и в школьных STEM-лабораториях. Чтобы собрать прототип, пришлось разобраться в существующих тонометрах и методах измерения внутриглазного давления.

От идеи до создания первого прототипа прошло около 6-7 месяцев. После этого начали участвовать в конкурсах и стартап-ивентах, где могли рассчитывать на финансирование. Так заняли 1-ое место в Idea Battle и выиграли 400 тыс. тенге. Еще 250 тыс. призовых получили на Steppe RiseSteppe Arena. Эти деньги пошли на доработку проекта: переход с платформы Arduino на Raspberry Pi, покупку датчиков Honeywell, изготовление корпуса на 3D-принтере, улучшение стабильности измерений, а также развитие сайта и ИИ-ассистента. В общей сложности на проект уже потратили почти 1 млн тенге.

Сейчас готов работающий прототип устройства OcuWave. Также запустили сайт с регистрацией для обычных пользователей и офтальмологов. Там есть информационные разделы о глаукоме и ИИ-ассистент sNiba Bot, который помогает пользователям разобраться с результатами и общей информацией.

Принцип работы OcuWave простой: очень маленький и легкий зонд на долю секунды аккуратно касается глазного века и сразу отскакивает назад. По скорости этого движения прибор определяет давление внутри глаза – чем оно выше, тем быстрее происходит толчок. Из-за того, что контакт короткий, измерение проходит быстро и почти не вызывает дискомфорта у пациента.

Уже провели около 30 тестовых измерений в реальных условиях. С этим помогли медучреждения Уральска: городская поликлиника №21, а также клиники Uniserve и AUIB Clinic.

Сначала специалист измерял пациентам внутриглазное давление стандартным аппаратом, а затем нашим тонометром. После этого сравнивали полученные значения и насколько результаты совпадают. Когда прибор выдавал сильную погрешность, смотрели, что необходимо доработать и улучшали.

Удалось прийти к тому, что в большинстве случаев прибор измеряет внутриглазное давление достаточно точно. Погрешность всего около ±0,2 мм ртутного столба. Это считается хорошим результатом, особенно если сравнивать со старым методом Маклакова и воздушными тонометрами, где ошибка достигает 1–2 мм рт. ст.

«Сервис предоставляет пациентам доступ к их результатам с объяснением показателей»

– Отдельную роль на платформе играет ИИ-помощник sNiba Bot. Он анализирует данные измерений, помогает выявлять возможные отклонения и объясняет результаты понятным языком. Обучили виртуального помощника на данных из открытых источников, связанных с глаукомой, внутриглазным давлением, результатами измерений и медицинскими показателями пациентов. Так ИИ научился анализировать показатели, находить отклонения и помогать в интерпретации данных измерений.

Для пациентов сервис предоставляет доступ к их результатам измерений с понятным объяснением показателей. Пользователь видит, находится ли давление в пределах нормы, и получает рекомендации по дальнейшим шагам от ИИ-ассистента. Например, повторить измерение, понаблюдать за состоянием или обратиться к офтальмологу.

Врачам платформа дает возможность просматривать данные пациентов (естественно, с их согласия), анализировать изменения внутриглазного давления и использовать эту информацию для последующих исследований. Специалист также может общаться с человеком через встроенный чат, давать разъяснения и рекомендации, а при необходимости приглашать на очный прием.

Чтобы продолжать тестирование устройства, отправили две версии MVP на пробное использование в клиники поселков Калат и Деррегез Западно-Казахстанской области. Обратная связь положительная: медработники отметили, что прибор удобный, измерение проходит быстрее и комфортнее по сравнению со старыми методами.

«Нужно 3 млн тенге для официальной регистрации прибора»

– В будущем хотели бы масштабировать разработку на весь Казахстан. Но сперва нужно монетизировать проект через продажу устройств медицинским учреждениям. Цену установили исходя из себестоимости аппарата и актуальных данных на рынке. Аппарат с сайтом и спец-функциями будут стоить $240. Для сравнения, популярные воздушные тонометры стоят от $2000.

Однако перед этим необходимо пройти сертификацию и проверки, чтобы все официально зарегистрировать. Это стоит около 3 млн тенге – сюда входят испытания, клинические тесты и оформление документов. Средства продолжаем привлекать через гранты, стартап-конкурсы, инвесторов и партнерства с клиниками. Последнее – самое главное. Многое зависит от доверия врачей.

Если говорить лично обо мне, то в будущем хочу поступить в сильный инженерный университет. Например, Массачусетский технологический университет в США. Мечтаю также продолжать создавать что-то новое и полезное для людей.

Этого проекта не получилось бы без поддержки близких. Мне было страшно, особенно когда что-то не получалось, не хватало опыта или казалось, что задача слишком сложная. В такие моменты помогало осознание, что рядом команда, наставники. Я просто продолжал пробовать и учиться.

Тем, кто собирается запускать стартап, хочу посоветовать не бояться начинать, даже если кажется, что ты еще не готов. Все приходит в процессе. Важно верить в себя и делать шаги вперед, даже маленькие.