Tým odborníků z Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT) spolupracuje s Univerzitou Johnse Hopkinse, Univerzitou obrany, Armádou ČR a NATO na inovativním systému sledování vitálních funkcí vojáků. Technologie umožní odhadnout zdravotní stav ještě před samotným fyzickým vyšetřením a díky tomu naplánovat prioritu ošetření například v případě hromadného zranění. To zvýší šanci na záchranu života vážně raněných, ale také celkovou pravděpodobnost přežití v rámci skupiny.
Pokud na bojišti dojde ke zranění, je potřeba jednat rychle. První pomoc zpravidla zajišťuje vyškolený člen jednotky, tzv. combat life saver (CLS), který vojáka ošetří přímo na místě. Tím se překlene fáze mezi zraněním a odbornou pomocí zdravotníka, který může být vzdálený několik minut. Teprve třetím krokem je v rámci odsunového systému evakuace vojáka na obvaziště nebo přímo do polní nemocnice, která se nachází v bezpečné zóně. Hlavní roli v záchranném procesu hraje čas, první pomoc musí být poskytnuta v průběhu prvních deseti minut. Je potřeba co nejdříve provést život zachraňující úkony a stabilizovat raněného pro odsun. Pokud je zraněných víc, je nezbytné stanovit prioritu jejich ošetření.
To může v nepřehledné a nebezpečné situaci představovat zásadní problém. Zorientovat se ve zdravotním stavu jednotlivých členů jednotky, roztřídit je podle závažnosti zranění a rozhodnout o nejefektivnějším postupu má pomoci systém pro sledování vitálních funkcí vojáků. Na jeho vývoji se podílí i tým výzkumníků z Fakulty elektrotechnické (ČVUT FEL) v Praze ve spolupráci s kolegy z americké Univerzity Johnse Hopkinse, Univerzity obrany, Armády ČR, NATO Allied Command Transformation Innovation Hub a Def Sec Innovation Hub.
„Primárním cílem je zvýšit pravděpodobnost přežití zraněných vojáků. Systém pomůže CLS na základě jednoduché přehledné informace prioritizovat ošetření a odsun raněných, spíše se ale data využijí hlavně v dalších fázích. Lékař má více informací, vidí průběh vitálních funkcí a na základě toho může zvolit optimální postup,“ uvádí hlavní přínosy monitorovacího systému v boji doc. Miroslav Bureš z laboratoře inteligentního testování systémů na katedře počítačů ČVUT FEL. Dodává, že zařízení může využít například i velitel jednotky. Mapová aplikace mu umožní vidět jednotlivé členy, případná zranění a polohu, což usnadní operativní rozhodování v průběhu boje. „Vytváříme náš systém jako takovou stavebnici. Data jsou k dispozici v podstatě v jakémkoliv okamžiku a záleží na konkrétní situaci, jak se nakonfiguruje,“ doplňuje.
Nekomfortní hardware by mohla vyřešit chytrá tkanina
„Máme první prototyp systému. Pro sledování životních funkcí aktuálně používáme technologii Flexi Guard. Je to sada dvou senzorů od kolegů z Fakulty biomedicínského inženýrství, které sbírají široké spektrum informací o životních funkcích. Jedná se o elektrody, které se dají na hrudní pás pod neprůstřelnou vestu. Přesností se blíží lékařskému přístroji,“ popisuje Bureš. Zatímco například běžně dostupné taktické hodinky mají průsvitový oxymetr, akcelerometr, GPS, gyroskop a měří povrchovou teplotu a tepovou frekvenci, Flexi Guard dokáže změřit řadu dalších funkcí, navíc výrazně přesněji. Mezi monitorované parametry dále patří dechová frekvence, tělesná teplota, vnitřní teplota, vlhkost pod oděvem, tepová frekvence je odvozená z EKG signálu. Důležitou vlastností senzorů je odolnost, fungují spolehlivě i ve ztížených podmínkách, jako je například vysoká teplota během požáru, a vydrží i dekontaminaci.
Následná práce se zjištěnými informacemi běží ve dvou režimech. Buď se data přenášejí po síti na serverovou část, kde je pak může sledovat velitel jednotky nebo lékař, nebo se jen ukládají v zařízení, které má voják u sebe. To platí v případě, že je potřeba dodržovat rádiový klid, tedy nutnost nevysílat kvůli možnému prozrazení polohy. „V takové situaci jsou data jen uložená v zařízení u vojáka, a buď se pomocí nějakého velice slabého signálu mohou přenést na vzdálenost několika metrů, nebo si je lékař načte dodatečně,“ vysvětluje Bureš. Serverová část je implementovaná jako webová aplikace s otevřeně napsaným kódem, aby se dal dobře integrovat do různých systémů.
Ačkoliv je prototyp plně funkční, je potřeba ještě vyladit jeho kompatibilitu se standardní vojenskou výzbrojí. „Aktuálně použitý systém pro senzory jsou dvě krabičky o rozměrech 1x8x5 cm, ve kterých je zabudovaná baterie a vysílačka. Náš cíl je, aby celé zařízení vážilo co nejméně, protože plná polní váží kolem třiceti kilogramů. Každý gram navíc hraje roli,“ vysvětluje Bureš limity aparátu.
Další fáze projektu se tak zaměří na zlepšení algoritmu a minimalizaci hardwaru. Ten bude pravděpodobně fungovat na bázi chytré tkaniny. Lepšímu třídění zraněných vojáků by do budoucna měl pomoci indikátor, který číslem od jedné do pěti určí pravděpodobnost přežití dotyčného. „To je na celém projektu nejtěžší. Lidské tělo není jednoduchý mechanismus. Na druhou stranu různé výzkumy z oblasti polní medicíny se touto problematikou zabývají už dvě dekády a ukazují, že zřejmě není nereálné takový model vyvinout. Musíme si ale být jistí, že funguje spolehlivě,“ říká Bureš.
Výzvu ale představují všechny fáze vývoje. Bureš poukazuje na extrémní důležitost komunikace přímo s vojáky, bez které by mohlo snadno dojít ke konstrukci zařízení, které v praxi nebude fungovat. „Takovou věc člověk nevymyslí od stolu. Představa o boji z různých akčních filmů a internetu je diametrálně odlišná, než jaká je realita. Když stojíte s vojáky při nějakém cvičení, částečně vám dojde, že to ve skutečnosti probíhá úplně jinak. Zde jsou velkým přínosem i konzultace kolegů z Univerzity obrany,“ vysvětluje.
Pomůže i s řešením zdravotních následků covidu-19
Role ČVUT v rámci mezinárodní spolupráce je především technická koordinace vývoje s využitím průběžných konzultací s bezpečnostními experty. Podílí se na něm přibližně patnáct lidí včetně osmi studentů. „Jejich zapojení je skvělé, každý píše nějakou softwarovou část. Bez nich by prototyp víceméně nevznikl,“ pochvaluje si Bureš. Zajímavostí je, že studenti stáli i u samotného zrodu nápadu. Koncept vznikl jako studentský projekt na Univerzitě Johnse Hopkinse, která má aktuálně na starosti medicínský model problému.
Technologie Flexi Guard, která je použitá jako prototyp, je v provozu již delší dobu. Informovat v reálném čase o fyzickém stavu se hodí nejen v případě vojáků, ale také třeba záchranářů nebo hasičů. Systém je tak v zásadě univerzální a má celou řadu dalších využití. Miroslav Bureš zmiňuje krizové situace, které musí řešit integrovaný záchranný systém, jako jsou rozsáhlejší požáry, teroristický útok nebo živelná katastrofa. Civilní použití se nabízí v případě, kdy je více zraněných a díky senzorům je možné získat základní údaje o životních funkcích velkého množství lidí najednou.
Zjednodušená verze monitorování a sdílení fyziologických dat našla uplatnění také během pandemie. Tým odborníků z ČVUT se spojil s Univerzitou obrany a dále ještě s Fakultní nemocnicí Hradec Králové a Fakultou tělesné kultury Univerzity Palackého v Olomouci a vznikl projekt TERESA (TEleREhabilitation Self-training Assistant), který se zaměřuje se na plicní rehabilitaci tzv. post covidových pacientů. „Až deset procent lidi, kteří prodělali covid-19, se potýká s dechovými obtížemi. Trápí je dušnost, ale také třeba deprese a únava a jako účinná možnost řešení těchto problémů se kromě standardní léčby nabízí i telerehabilitace s telecoachingem,“ uvádí Bureš. Systém kvůli finanční dostupnosti využívá klasických fitness náramků, které sledují aktigrafické údaje. Aktuální informace o pohybové aktivitě a fyziologických funkcích, které jsou přenášeny na server, umožňují lékařům a fyzioterapeutům plánovat efektivnější a cílenější pohybovou léčbu. Taková forma plicní telerehabilitace se dá využít i obecně u pacientů s dechovými obtížemi a plicními chorobami.
Foto: ČVUT
