Одним из наиболее характерных индикаторов качества жизни является отношение общества к инвалидам и людям с ограниченными физическими возможностями. Не случайно в странах с высоким уровнем жизни проблемы инвалидов решаются на государственном уровне путём создания соответствующей социальной и транспортной инфраструктуры. Проблема социальной интегрированности существует и для людей, временно нетрудоспособных по причине болезни или травмы. Так, почти все пациенты, перенесшие инсульт, испытывают значительные трудности общения в период реабилитации, поскольку речевые и двигательные функции у них нарушены. Высшие психические функции при этом могут быть в полном порядке, однако невозможность нормально общаться часто создаёт таким пациентам проблемы психологического плана. Другой типичной ситуацией является состояние, когда пациент временно обездвижен (например, находится в гипсе) и не может ни писать, ни говорить, ни пользоваться средствами электронной связи [1]. Помимо травм головного/спинного мозга и инсультов, серьёзные проблемы с коммуникацией вызывает латеральный амиотрофический склероз (болезнь Шарко), рассеянный склероз (Multiple Sclerosis), детский церебральный паралич (Cerebral Palsy), мышечная дистрофия (Muscular Dystrophy), спинальная мышечная атрофия (Spinal Muscular Atrophy), синдром Верднига – Гоффмана (Werdnig – Hoffman Syndrome), синдром Ретта (Rett Syndrome), а также псевдокома (так называемые «закрытые состояния», в которых человек становится конгитивно интактным и единственным каналом связи с внешним миром остаются движения глаз) [2–4]. Список можно продолжать [5]. Таким образом, необходимость средств машинной коммуникации для инвалидов и некоторых групп пациентов является достаточно очевидной [6–8]. Видеоокулографические системы коммуникации и управления компьютером позволяют пациенту одними глазами осуществлять текстовый набор, отправлять SMS и электронную почту, работать с Интернетом и периферийными устройствами (принтером, модемом, освещением, кондиционером, кнопкой вызова медперсонала, инвалидной коляской и т.д.). В странах с высоким уровнем жизни видеоокулографические коммуникаторы используются в клинической практике:
- в качестве коммуникатора для пациентов с псевдокомой и «закрытыми состояниями» (у которых движения глаз являются единственным каналом связи с внешним миром);
- в неврологических и хирургических отделениях в качестве средства временной коммуникации для реабилитации пациентов в послеоперационный период и после приступов (травмы головного и спинного мозга, параличи, инсульты и т.д.);
- в качестве средства вызова медперсонала, средства управления электроприводом кровати, средства переключения каналов телевизора и радиоприёмника.
Указанные коммуникаторы также активно используются инвалидами в частном порядке – в качестве индивидуальной системы управления компьютером и периферийными устройствами (в том числе специально разработанными для инвалидов системами типа «умный дом»).
По мнению аналитиков Tobii (мировой лидер в области ассистивных видеоокулографических технологий), порядка 0,5–1 % человеческой популяции (~ 50 млн человек) нуждается в ассистивных технологиях для повышения качества коммуникации [9]. На сегодняшний день в странах из числа топ-10 наиболее обеспеченных такими технологиями лишь 10 % нуждающихся имеет к ним доступ [9]. Соответственно, число потенциальных пользователей таких систем в мире составляет порядка 45 млн. человек, а в РФ – порядка 1,8 миллиона человек. На Западе разработка разного рода коммуникаторов для нужд клинической нейрореабилитации активно ведётся с 90-х годов ХХ века. В большинстве случаев используется технология видеоокулографии (ай-трекинга), ключевыми достоинствами которой являются эргономичность, простота использования и интуитивная понятность для пользователя (рис. 1).
Логика работы видеоокулографических систем текстового набора хорошо известна специалистам и многократно демонстрировалась на выставках лидерами сегмента – компаниями LC Technologies и Tobii. Практически все видеоокулографические коммуникаторы работают следующим образом: на экран выводится визуальная клавиатура, аналогичная применяемой для Android; выделение нужной кнопки или позиционирование курсора осуществляется с помощью ай-трекера (рис. 2, А).
Рис. 1. Пациент в инвалидной коляске набирает текст с помощью взгляда. В левой руке – кнопка для ускорения текстового набора
Рис. 2. Образцы экранных клавиатур: А – клавиатура прототипа коммуникатора на базе видеоокулографа EyeTribe, Б – клавиатура Android для мобильных устройств, В – клавиатура Eyegaze Edge, Г – клавиатура Tobii Dynavox
Щелчок по кнопке осуществляется либо с помощью специальной кнопки/джойстика (рис. 3), либо автоматически по таймеру. Аналогично работает система управления мышью и внешними устройствами: взглядом выделяется объект, щелчок происходит с помощью таймера или внешней кнопки. Пациент при этом находится в кресле (или инвалидной коляске), голова его зафиксирована подголовником сзади. Монитор с закреплённым на нём ай-трекером фиксируется с помощью штатива (рис. 1).
К настоящему моменту разработано значительное число коммерчески успешных решений, которые, однако, так и не стали по-настоящему массовыми из-за неадекватно высокой стоимости. Мировыми лидерами в данной области являются компании LC Technologies и Tobii. LC Technologies выпускает устройства Eyegaze Edge в двух вариантах: Desktop и Tablet [10]. Оба решения (Desktop и Tablet) обладают всем необходимым функционалом (текстовый набор, функции управления компьютером и периферией, озвучивание текста), единственный принципиальный недостаток – стоимость устройств. На сайте производителя стоимость не указана, на сайте реселлера указана цена £3950 (примерно 335350 рублей) по состоянию на 17 июня 2016 года. Компания Tobii предлагает целую линейку устройств для инвалидов и коррекционной педагогики [11]. Как и LC Technologies, Tobii выпускает дорогие качественные устройства примерно с таким же фукнционалом. В настоящий момент Tobii является лидером сегмента ай-трекинговых устройств для инвалидов.
Альтернативой высококачественным, но неадекватно дорогим коммуникаторам может служить коммерческое программное решение «Greed 3» от компании Smartbox. Данное программное обеспечение обладает тем же функционалом, что и продукты лидеров сегмента, однако имеет значительный потенциал к снижению стоимости конечного продукта за счёт применения бюджетных видеоокулографов.
Предпринимались и попытки разработать полностью бесплатное программное обеспечение под бюджетные видеоокулографы стоимостью до $200. Данные попытки оказались успешными лишь отчасти: было разработано бесплатное ПО для текстовой коммуникации и управления компьютером, однако никаких действий по внедрению, выводу на рынок и доведению до потребителя предпринято не было. В результате данные проекты дальнейшего развития не получили и широкому кругу потребителей неизвестны [12–13]. Аналогичная судьба постигла решения, которые разрабатывались для научной работы, но потенциально могли использоваться и как ассистивные [14].
Таким образом, сложилась парадоксальная ситуация: потребители вынуждены приобретать неадекватно дорогие системы, бюджетные системы на рынке отсутствуют, а бесплатное ПО распространения не получило ввиду полного отсутствия рекламы и продвижения. В Российской Федерации видеокулографические коммуникаторы для инвалидов отсутствуют как класс. В настоящий момент для РФ актуальной является разработка бюджетных коммуникаторов на базе дешёвых ай-трекеров, но с функционалом как у дорогих зарубежных систем. Такие решения без особых проблем могут быть разработаны уже в ближайшее время.
С точки зрения обеспеченности инвалидов коммуникативными устройствами сложилась следующая ситуация. Импортные устройства чрезвычайно дороги и подавляющему большинству потенциальных пользователей не по карману. Существующие в РФ государственные программы поддержки инвалидов предполагают бесплатное обеспечение инвалидов ассистивными устройствами коммуникации, однако подобные устройства имеют весьма ограниченный функционал и их количество является недостаточным. Согласно исследованиям Агентства стратегических инициатив [15], вместо полноценных систем текстовой коммуникации и систем управления компьютером инвалидам поставляются «специальные устройства для чтения – говорящие книги» (21336 штук за 2011 год), а также голосообразующие устройства. Голосообразующие устройства (устройства озвучивания текста) поставляются в совсем уж ничтожных количествах и имеют запредельно высокую стоимость (844 устройства в 2011 году по цене порядка 90 тыс. рублей за комплект) [15]. Соответственно, из 1,8 млн потенциальных потребителей нашей системы в РФ государство покрывает потребности примерно 1 тысячи человек в год – при этом поставляет инвалидам системы с недостаточным функционалом (системы озвучивания текста не позволяют производить набор и редактирование текста; также у них отсутствует функционал для управления компьютером и периферийными устройствами). Таким образом, очевидно, что государство не справляется с задачей. Частные компании на рынке видеоокулографических коммуникаторов представлены исключительно дилерами LC Technologies и Tobii; объём продаж в РФ у них близок к нулю, значимого влияния на ситуацию они не оказывают.
Исходя из вышесказанного, попробуем определить облик перспективного видео окулографического коммуникатора, который мог бы быть разработан в рамках государственной программы помощи инвалидам, а также попытаемся наметить пути решения проблемы стоимости устройств.
Рис. 3. Cпециализированная кнопка для ускорения набора (применяется для пациентов, которые не полностью обездвижены)
Большинство продвинутых видеоокулографических коммуникаторов включают в себя:
- модуль текстового набора (функционал для набора, редактирования и озвучивания текста, а также отправки текстовых сообщений);
- систему управления стандартным ПК (позволяет осуществлять управление стандартным компьютером с помощью взгляда и, соответственно, даёт пользователю доступ ко всем функциям коммуникации и мультимедиа на компьютере);
- систему управления хардверными периферийными устройствами (освещением, кондиционированием, вентиляцией, вызовом медперсонала и т.п.), а также системами типа «умный дом».
Заключение
С учётом текущего уровня развития видеоокулографических технологий весь перечисленный функционал может быть легко реализован на базе бюджетных видеоокулографов – например, на базе Tobii EyeX (стоимостью €119), Steelseries Sentry Eye Tracker (стоимостью €199,99) или myGaze n (стоимостью €499). В настоящий момент существуют как минимум два таких решения – уже упоминавшиеся проекты OptiKey и его российский аналог. Однако практика показывает, что решение должно быть комплексным и включать не только собственно ПО, но и техподержку, рекламу, логистику, информационное сопровождение, реселлинг, аппаратные решения и науку. Разработка программных решений (даже бесплатных) без всего остального проблему не решает – это хорошо видно на примере проектов с открытым исходным кодом, которые так и остались невостребованной экзотикой.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 16-06-12025/17 – ОГОН).