В 2021 году нейрохирурги Медицинского центра ДВФО совместно с компанией «Моторика» провели пилотные операции по очувствлению протезов рук.
Люди, потерявшие конечности десятилетия назад, смогли частично избавиться от фантомных болей, научиться оценивать размеры предметов на ощупь и вновь обрести ощущение касания.
Как и столетия назад, работа над протезом начинается с ведерка с гипсом. В углу лаборатории «Моторики» в Инновационном центре «Сколково» врач-ортопед накладывает повязку на предплечье семилетнего мальчика.
- Ребенок заметно нервничает и побаивается доктора, но держится молодцом и не плачет: ему пообещали руку, как у Человека-паука.
Детали протеза для каждого пользователя разрабатываются индивидуально.
На соседнем столе — ряд силиконовых отливок конечностей других пациентов. Инженеры по очереди ставят их на платформу 3D-сканера, который создает точную цифровую модель поврежденных рук: индивидуальная подгонка обеспечивает хорошее прилегание датчиков к коже.
- Инженерам очень важно соблюсти естественные пропорции тела человека и разместить всю начинку так, чтобы кибернетическая рука не получилась больше здоровой — такая ошибка доставит заказчику много неудобств.
Кроме того, далеко не все клиенты «Моторики» живут в Москве, и многие делают слепки в поликлинике у местного врача-ортопеда, а затем отправляют их в лабораторию почтой.
На этапе проектирования также можно выбрать дизайн, и специалисты «Моторики» отмечают, что «мода» на руки меняется.
- 10 лет назад заказчики просили сделать протезы похожими на естественные части тела, а сейчас популярны устройства с подчеркнутым кибернетическим дизайном.
Когда заказчик определился с дизайном и «комплектацией» протеза, детали распечатывают на промышленном порошковом 3D-принтере из ABS-пластика и алюминия. Некоторые узлы печатаются уже собранными, что удешевляет производство.
НОВЫЕ ЧУВСТВА
Самые простые устройства «Моторики» не содержат электронику, кисть руки сжимается и разжимается благодаря системе тяг. Владелец протеза слегка сгибает руку, и пальцы обхватывают предмет.
Есть и более технологичные бионические модели. В таких протезах установлены специальные датчики, которые улавливают миоэлектрические импульсы, идущие к мышечным клеткам.
«Приложите датчик к предплечью», — предлагает Илья Чех, генеральный директор «Моторики», и протягивает маленькую черную коробочку, соединенную проводом с бионической рукой. «Видите? Вы едва напрягаете руку, а протез сжимает кулак», — показывает он.
Расслабляю руку — кибернетические пальцы разжимаются. Пациентам с ампутированной кистью или предплечьем приходится учиться управлять остатками мышц без реального движения.
Со стороны кажется, что бионические протезы должны пользоваться самой большой популярностью, но присутствовавший в лаборатории блогер и тест-пилот «Моторики» Илья Морковский говорит, что это не так.
Он пробует все новинки компании, но сам ходит с тяговым протезом. Илье не нравится, что сервомоторы бионических рук слишком медленно сжимают пальцы, а еще они тяжелые и иногда срабатывают при проходе через рамки металлоискателей.
Новая технология «Моторики», разработанная с помощью нейрохирургов Медицинского центра ДВФО, позволит соединить бионический протез с нервами через тонкие электроды.
- В первую очередь эта методика поможет облегчить фантомные боли у пациентов после утраты конечности.
От протеза к периферическим нервам постоянно подаются слабые электрические сигналы, которые мозг принимает за импульсы от здоровых рук.
- Во-вторых, пользователи смогли получить чувство касания, давления и примерного размера предметов.
Анатолий, один из двух первых пациентов «Моторики», потерял обе руки 24 года назад из-за удара молнии, и с тех пор ему постоянно казалось, будто его кулаки намертво сжаты.
«Двадцать четыре года не мог «разогнуть пальцы». А после вживления стимулятора — все: руки выпрямились; ощущения — будто держишь в руке теннисный мяч», — рассказывает Анатолий.
Инженеры принесли прототип протеза с датчиком давления — небольшую коробку с торчащим из нее пальцем и двумя проводками.
«Наклейте электроды себе на предплечье, — сказал Илья Чех. — А теперь потерпите, сперва будет слегка неприятно».
Инженер с силой надавил на палец, и меня ударило током. Через несколько секунд мучений боль исчезла и нажатия стали восприниматься как давление.
НА ГРАНИ БИОХАКИНГА
В лаборатории «Моторики», где собирают протезы, не найти двух похожих моделей. Каждый клиент заказывает покраску на свой вкус или перетяжку в карбоновую пленку.
- Кроме того, в бионических протезах может быть установлено множество опций.
Силиконовые наконечники пальцев пронизаны углеродными нанотрубками, поэтому хорошо взаимодействуют с экраном смартфона.
- По словам пациентов, один из самых востребованных компонентов бионической руки — встроенные смарт-часы.
С их помощью можно оплачивать покупки, принимать звонки, просматривать сообщения в соцсетях. По удаленному доступу мастер «Моторики» может подключиться к протезу для калибровки.
К сожалению, даже протезы с нейроимплантируемыми электродами пока не позволяют контролировать пальцы по отдельности: в руке человека всего три магистральных нерва, к которым можно подключиться.
- Управляющая электроника еще не точно распознает сложные сигналы мозга и может контролировать только сжатие и разжатие.
Однако инженеры нашли способ дать пациентам больше свободы: бионический протез связан с приложением на смартфоне, в котором пользователь может заранее настроить жест, например козу.
Нейрохирург Артур Биктимиров из медицинского центра ДВФУ, руководивший операцией по очувствлению протезов, уверен, что управление кибернетическими руками с помощью сигналов периферических нервов — это только начало.
- Скоро электроды будут устанавливать в мозг, и управляющая протезом электроника сможет получить больше информации о намерениях владельца.
Пока неясно, позволят ли мозговые импланты управлять кибернетической рукой как настоящей, но на помощь могут прийти технологии искусственного интеллекта.
Протезы будущего оснастят камерами на ладони и предплечьях, а нейросеть будет распознавать жизненную ситуацию и управлять движениями пальцев — например, разжимать кулак, когда владелец протеза тянется к предмету.
ΠЕРВЫЕ МАРСИАНЕ
Люди без руки годами разрабатывают приемы, позволяющие им делать простые бытовые дела. Пользователям, впервые получившим кибернетический протез, приходится переучиваться.
«Меня всегда очень раздражало, что с одной рукой я не могу одновременно пить кофе и разговаривать по телефону, — признается Илья Морковский.
«Однажды, уже после получения протеза, я сидел в кафе и вдруг понял, что держу стаканчик кибернетической рукой и могу не прижимать смартфон к уху плечом. Это было шоком».
Чтобы помочь пользователям протезов адаптироваться к новым возможностям, «Моторика» разработала систему реабилитации в виртуальной реальности ATTILAN.
- Это компьютерная игра, в которой каждый пациент становится частью команды марсианской исследовательской станции и должен выполнять разные задачи.
Внутри платформы пользователь имеет долговременные цели на 3, 6 и 12 месяцев, что дает необходимую мотивацию к тренировкам при необходимости длительного восстановления.
Хотя современные протезы еще далеки от кибернетической руки Люка Скайуокера из «Звездных войн», свою главную функцию они уже выполняют: помогают пациентам избавиться от комплексов, стеснительности и почувствовать себя кибергероями (так называют себя сами клиенты «Моторики»).
Скорее всего, когда семилетний мальчик придет в школу с новой рукой, сверстники будут смотреть на него, как на настоящего Человека-паука.
____________________________________________________________________________________
ВЕЛИКИЙ УРАВНИТЕЛЬ ИСПЫТЫВАЕМ ЭКЗОСКЕЛЕТ «РОСТЕХА» ЭТАЛОННЫМИ НАГРУЗКАМИ
____________________________________________________________________________________
Наш онлайн-портал ➡️ digitalocean.ru
СОЦСЕТИ:
▪️ Telegram: t.me/digitaloceanru
▪️ Вконтакте: vk.com/digitalocean_ru
▪️ Яндекс.Дзен: bit.ly/digitalocean_magazine
