Как современные протезы помогают человеку нормально жить
15.11.2022
Источник: РГ, 15.11.2022, Юрий Медведев
Современное "семейство"
протезов состоит из косметических, которые выполняют исключительно декоративную
роль, и функциональных. Именно последние помогают человеку нормально жить,
активно двигаться и заниматься обычными повседневными делами. Функциональные
протезы бывают тяговые и бионические. Первые работают с помощью тяги тросов
мышцами культи человека. И ничего больше. А вот бионические - это тренд
передовой научной и инженерной мысли. Самые современные из них - настоящие
инженерные "сооружения", напичканные электроникой, моторчиками,
датчиками и мини-процессорами. В мире такие протезы выпускают несколько известных
фирм. В России производство налажено несколькими предприятиями, в том числе это
и шесть фирм, которые являются резидентами "Сколково". Разработанные
здесь протезы, по мнению специалистов, вполне соответствуют мировому уровню.
"Умный" протез человек ощущает
как собственную руку.
- Что такое бионический протез? Если
человек хочет, скажем, сжать кисть, чтобы взять стакан, то мышцы предплечья
совершают естественное движение, как будто кисть есть. Сигнал направляется к
фантомным пальцам. Это движение мышц преобразуется в электрический сигнал, он
фиксируется датчиком, анализируется программой в смартфоне, которая выбирает
вариант действия. Команда поступает на моторчик, и кисть протеза сжимается, -
объясняет ведущий специалист кластера "Биомедицинские технологии"
фонда "Сколково" Юлия Щеглова.
Но сегодня уже существуют более
продвинутые решения. Например, у каждого пальца есть отдельный моторчик, что
позволяет двигать каждым из них. Не просто сжимать и разжимать кисть, а
совершать разные сложные движения, работать с инструментом, например, с
отверткой или дрелью.
Впрочем, даже такая техника имеет, по
мнению разработчиков, немало минусов. Например, система управления часто
ошибается, не точно распознает сигнал, а потому протез делает не то движение,
которое хотел совершить человек. Кроме того, сам набор возможных жестов
ограничен, их менее десятка.
- Мы в несколько раз расширили варианты
движений протеза, - говорит руководитель проекта одного из резидентов
"Сколково" Илья Чех. - Чтобы точнее распознать намерения человека, мы
заменили электрические датчики на оптические. Они считывают не только движение
мышц, как в классическом варианте, но и кожи, сухожилий, кровоток и т. д. А
обученная система искусственного интеллекта сразу распознает сигналы о самых
разных жестах кисти и пальцев. То есть в данном случае не нужны заранее
записанные варианты движений. Нейросеть сама разберется, что человек намерен
сделать кистью и отдельными пальцами.
А ученые идут еще дальше. Они
разрабатывают протез, который позволяет человеку ощущать его как собственную
руку. Передать тактильные ощущения, например, при касании предмета.
Еще одно из веяний последнего времени -
установка на протезы электропроводящих напальчников из силикона с графеновыми
нанотрубками. Они дают возможность пользоваться экраном смартфона. Что сегодня
для человека совсем другое качество жизни.
Что касается протезов ног, то здесь свои
особенности и свои прорывные технологии - вплоть до восстановления прежней
походки, даже возможности заниматься спортом. Первое в России производство
отечественных пневматических коленных протезов ног начато одним из резидентов
"Сколково". Модель полностью импортозамещает иностранные разработки и
технологии, ни в чем им не уступая, а цена на 30-40% меньше, чем из Германии и
Исландии.
Ведущие фирмы начинают использовать в
своих разработках элементы робототехники. Так, в коленный модуль протеза
встраиваются акселерометр, датчики давления и угла наклона. Они передают данные
о том, с какой скоростью идет человек, по ровной дороге или с уклоном, какой у
него вес и так далее. На основе этого микропроцессор выбирает оптимальный режим
работы для приводов, которые расположены в коленном модуле. Протез позволяет
подниматься по ступеням, ходить назад, ездить на велосипеде. За плавность
работы механизма отвечает микропроцессор, который работает со скоростью 32 млн
операций в секунду и обрабатывает сигналы с датчиков, установленных в протезе.
- Современный "умный" протез
не только управляет движениями, но и помогает человеку как можно быстрей к нему
адаптироваться, - говорит Юлия Щеглова. - Специальные датчики следят,
оптимально ли используется набор его функций, и передают данные в
микропроцессор, а он может с помощью обратной связи "спросить"
человека, насколько ему комфортно. Помогая его мышцам быстрей учиться и лучше
приспосабливаться к протезу.
У
каждого пальца есть моторчик, что позволяет не просто сжимать и разжимать кисть,
а совершать сложные движения, например, работать с отверткой или дрелью
Сегодня протез - это не только самая
современная электроника и искусственный интеллект, но и современные материалы:
пластик, углепластик, композиты, легкие металлы - титан и алюминий. Более того,
некоторые детали уже научились печатать на 3D-принтерах. Они позволяют делать
протезы максимально подходящими под каждую конкретную ситуацию, а также
индивидуальный дизайн. Словом, человек получает настолько легкое и прочное
изделие, что может вообще не напоминать о себе. Стать незаметным, а значит,
естественным.
Сколько же стоят такие помощники
человека? По словом Юлии Щегловой, бионические протезы ведущих иностранных фирм
обойдутся примерно в 6-8 миллионов рублей, отечественные, которые ни в чем не
уступают конкурентам, - около 1-4 миллионов рублей. Что касается импортозависимости,
то уже сейчас наши создаваемые в "Сколково" протезы на 85-90
процентов состоят из своих комплектующих. "Еще в 2014 году наши компании
успели "переобуться", перешли на поставки из Азии, но главное -
начали разрабатывать собственную технику. Они намерены уже в будущем году
перейти полностью на свою базу, чтобы ни от кого не зависеть, - говорит Юлия Щеглова.
Справка
"РГ"
Как
обзавестись протезом
Современные роботизированные протезы во
всем мире стоят дорого. В России каждый человек, который имеет инвалидность,
может рассчитывать на бесплатное получение высокотехнологичных протезов.
Правда, это займет время и потребует усилий по оформлению документов. Быстрее
можно получить протез по компенсации. Пользователь оплачивает его за свой счет
с последующим возвратом средств от Фонда социального страхования. В этом случае
он получает протез примерно за месяц, а компенсация от ФСС поступает к нему
после изготовления протеза.