Моторика протезы

on

Илья Чех и «Моторика» первыми в России начали продавать бионические протезы. Сейчас компания работает над устройством, которым можно будет управлять силой мысли, и планирует создать вокруг протезов онлайн-экосистему Читать в полной версии Фото: Арсений Несходимов для РБК

Когда в технопарке «Сколково» спускаешься с первого этажа на подземный, внезапно оказываешься то ли в большом робототехническом аквариуме, то ли в игре The Sims. Через стеклянные стены открывается вид на этаж вниз — на разделенные перегородками комнаты-лаборатории. В одной из них находится производство «Моторики», разработчика отпечатанных на 3D-принтере тяговых (механических) и бионических (электрических) протезов рук. Отмечающая в этом году пятилетие компания уже начала продавать бионические протезы и поставила на поток производство тяговых. В 2013 году 23-летний инженер-робототехник Илья Чех познакомился с 27-летним владельцем сервиса промышленной 3D-печати Can Touch Василием Хлебниковым. Чех, к тому времени уже основатель компании W.E.A.S. Robotics, с командой однокурсников по петербургскому университету ИТМО занимался разработкой роботов. «Мне всегда хотелось заниматься робототехникой, но в тот момент в России практически не было компаний, где это было бы востребовано. Поэтому пришлось делать свою, хотя я никогда не собирался становиться предпринимателем, мне это было неинтересно», — вспоминает он.

Чех и его команда брались за самые разные проекты — от разработки беспилотников или шагающих роботов до устройства для подъема мотоцикла на пикап. Когда Хлебников предложил заняться социальным проектом — делать бесплатные функциональные протезы для детей, — Чех сразу согласился. Сначала пошли по проторенному пути, скачав несколько open-source решений с детскими протезами. Потом Илье стало ясно, что чужие проекты — тупиковый путь: в них часто использовались некачественные материалы, и механика работы оставляла желать лучшего. Надо было делать свой.

Уже на этапе первых экспериментов посыпались просьбы и заказы. «Ниша детских протезов в России практически не занята: дети быстро растут, менять протезы им нужно очень часто, как минимум каждый год. Поэтому чаще всего детям покупают косметические протезы — бесполезные уродливые насадки, которые не могут ничего, кроме как замаскировать травму», — рассказывает Чех. Эти протезы неудобные и некрасивые, и часто дети просто отказываются их носить.

Руки для самых маленьких

Первые два года жизни нового проекта потребовали 1,5 млн руб. инвестиций в деньгах и оборудовании, вспоминает Чех. Предприниматель продолжал заниматься W.E.A.S. Robotics, и работать над проектом протеза приходилось по ночам и выходным. За два года он разработал 15 прототипов, прежде чем получился более-менее готовый к продаже вариант. Все это время Илья пытался разобраться еще и в том, как устроены фонды социального страхования, возмещающие инвалидам траты на протезы.

«Мы изначально могли пойти двумя путями: поднять пиратский флаг «долой сертификацию», просто собирать деньги и делать протезы. Но выбрали второй: решили выяснить, что нужно, чтобы сертифицировать протез, и как сделать так, чтобы каждый человек мог его бесплатно получить», — говорит Чех. В России стоимость протезирования компенсируется государством, и у компании с сертификатом есть возможность встроиться в эту систему: для механических протезов сумма компенсации может достигать 100 тыс. руб., для бионических — до 1 млн руб. «Это развязало нам руки: при стоимости протеза 100 тыс. ты можешь не экономить на материалах и разработке и делать хорошее устройство», — говорит Чех.

Первым продуктом «Моторики» были детские протезы кисти, работающие без электроники, за счет движения лучезапястного сустава: ребенок двигает кистью вверх-вниз, протез делает хватательные движения. Такие протезы нужны при травмах, когда есть кисть, но нет нескольких или всех пальцев. Протезы «Моторика» печатает на 3D-принтерах в сервисе Can Touch, которым владеет Хлебников. Следующей версией устройств стали протезы предплечья, они приводятся в действие движением локтя. Ни один детский протез не повторяет полностью сделанные ранее: каждое устройство подгоняется под анатомические особенности пациента и раскрашивается в цвета, которые выбирает он сам: «чтобы ребенок это воспринимал как игру и чтобы он вызывал интерес у сверстников».

Фото: Арсений Несходимов для РБК

Скоро в «Моторике» поняли, что для детей простого хвата не всегда достаточно: «Например, им трудно долго держать телефон или кисточку. Мы придумали систему креплений, которые устанавливаются на внешнюю сторону кисти: в такую насадку можно «вщелкнуть» скакалку, карандаш или пульт управления квадрокоптером». Пару месяцев назад в компании придумали насадку с «дополненной реальностью»: ребенок закрепляет на нее телефон и запускает AR-игру. «Ребенок ходит по комнате и смотрит вокруг через экран смартфона. И когда из-за угла выскакивает монстр, протез работает как джойстик: ребенок делает хватательное движение, а его персонаж в этот момент делает выстрел», — объясняет Илья.

Электричество из мышц

В ноябре 2017 года на рынке появился первый российский бионический протез, к его выпуску «Моторика» готовилась полтора года. «В гильзе (часть протеза, которая закрепляется на руке. — РБК) есть два датчика, считывающих электрические сигналы с мышц. При напряжении датчик чувствует импульс, и протез совершает хват, при расслаблении кисть разжимается», — говорит Чех. По его словам, «Моторика» уже продала десять бионических протезов и работает над усовершенствованной версией — протезом, каждый палец которого сможет двигаться по отдельности, а их движения можно будет комбинировать в разные жесты. Такие устройства могут управляться силой мысли, говорит Илья: «Потребуется вживлять датчики под кожу и подключать нейросети, которые будут обучаться на предыдущем опыте использования протеза и предсказывать будущие движения. Это пока сырая технология, она обязательно будет использоваться в будущем, но сейчас к выходу на рынок не готова».

Его команда уже сделала прототип «многосхватового» устройства, но управляться гаджет «Моторики» будет пока не мыслями, а сигналами с датчиков и словами: «Мы уже протестировали голосовое управление, когда человек командами выбирает комбинацию из движений». Стоит бионический протез около 350 тыс. руб., в несколько раз дешевле, чем у зарубежных конкурентов, утверждает Чех. Кроме того, «Моторика» планирует оснащать свои протезы как можно большим числом полезных способностей. Например, компания заключила соглашение с Альфа-банком и устанавливает на протезы чипы для бесконтактной оплаты с карт банка: человек без рук сможет расплачиваться на кассе в магазине или в транспорте, говорят разработчики. На новых протезах «Моторики» скоро появится экран, показывающий заряд гаджета, считывающий пульс и активность пользователя, а через год — полноценный смартфон с сенсорным экраном и голосовым управлением.

Фото: Арсений Несходимов для РБК

В перспективе в «Моторике» хотят построить вокруг протезов целую онлайн-экосистему: платформу, которая будет оповещать врачей и разработчиков о состоянии пациента и устройства, приложение с виртуальной реальностью, которое поможет быстрее учиться управлять протезом, и даже криптовалюту, которую будут майнить пользователи протезов. Для этого надо будет совершать как можно больше хватательных движений, а на заработанные криптоденьги можно будет докупать сопутствующие устройства для гаджета или продлевать гарантию на протез.

Все это требует времени и серьезной доработки, и компания постоянно расширяет штат. Сейчас в «Моторике» работает 34 человека, еще десять — дизайнеры и врачи — помогают развивать проект удаленно. Первую выручку «Моторика» получила в 2015 году, заработав 500 тыс. руб. В 2016-м компания продала протезов уже на 4 млн руб., а в 2017-м — на 24 млн. План на 2018 год — 70 млн, говорит Чех, достичь этой цифры компания надеется за счет своего нового продукта — бионических протезов для взрослых.

По собранной «Моторикой» статистике, в России около 50 тыс. людей с полными или частичными ампутациями рук, протезами из них пользуется около 10 тыс., еще меньше людей пытаются получить функциональные протезы, а бионические используют вообще единицы. «Поэтому львиная часть нашей работы — переговоры с людьми на местах: в медико-социальной экспертизе, региональных отделениях Фонда соцстрахования и на протезных предприятиях. Для того чтобы о нас узнало больше людей, мы пользуемся и поддержкой федеральных структур вроде Минтруда или Фонда социального страхования. Но сарафанное радио с поиском новых клиентов пока что справляется гораздо лучше», — говорит Чех.

Виды современных протезов

По уровню ампутации:

  • косметические протезы пальцев;
  • протез части кисти;
  • протез всей кисти;
  • протез предплечья (до локтя);
  • протез плеча;
  • протез после вычленения плечевого сустава.

По способу крепления к культе конечности:

  • с помощью силиконового чехла и замка;
  • с помощью анатомической формы приёмной гильзы;
  • с помощью ремней (бандажа).

По назначению выделяют две группы протезов:

  • косметические — имитируют естественную руку, скрывая дефект;
  • функциональные — дают возможность пользоваться поврежденной конечностью.

По механизму действия функциональные протезы бывают:

  • бионическими (миоэлектрическими или биоэлектрическими);
  • рабочими (пассивными);
  • тяговыми (активными механическими).

Бионические протезы

Самые прогрессивные протезы, максимально приближенные к действию человеческой руки. Для работы используют внешний источник энергии (аккумуляторные батареи), снабжены электродвигателями и управляются электрическими сигналами с тела пациента. Миоэлектрические протезы реагируют на сокращение мышц. Изменения электрического потенциала улавливают ЭМГ-датчики культеприёмной гильзы. Они передают сигнал микропроцессору искусственной кисти, и протез выполняет определенное действие.

Обратите внимание!

  • Обычные биоэлектрические протезы делают хват в щепоть. Это основное движение, но его не всегда бывает достаточно.
  • Высокофункциональные протезы могут делать различные хваты. Для этого используется два миодатчика, воспринимающих активность двух самых крупных мышц руки. Чтобы выбрать нужный жест, пациент посылает протезу несколько последовательно повторяющихся команд — они служат для переключения режимов методом перебора. После тренировки протез становится действительным продолжением руки, человек пользуется им инстинктивно, осуществляя разные виды хватов не задумываясь.

Бионические протезы для рук повышают качество жизни пациентов. Людям становятся доступны такие сложные действия как рисование, работа с клавиатурой, завязывание шнурков, приготовление еды и многие другие. Бионические протезы последнего поколения способны осуществлять движения пальцами. К примеру, кисть Touch Bionic компании Ossur выполняет функционал, приближенный к действиям настоящей руки, так как каждый палец снабжен отдельным электродвигателем. Пациент может выбрать от двенадцати вариантов схватов кисти. Помочь установить индивидуальные скорость реакции и силу захвата поможет ваш техник-протезист. Это позволяет комфортно работать даже с очень хрупкими предметами, например, брать куриное яйцо.

Плюсы: инновационный технологичный вид, использование для всех основных видов бытовой деятельности.

Минусы: высокая стоимость, неестественный внешний вид.

Рабочие протезы

Рабочий протез совсем не похож на обычную руку. Он оснащён адаптером для установки различных насадок, что позволяет активно использовать верхнюю конечность для работы. К протезу можно прикрепить насадки для письма, столовых приборов, рисования, печати, шитья. Есть захваты для молотка, ключей, ножниц и других инструментов.

Плюсы: недорогая конструкция, большой функционал.

Минусы: неестественный внешний вид, необходимость приобретать насадки под каждый вид деятельности и менять их во время работы.

Активные механические протезы

Активные (или «тяговые») — позволяют искусственной кисти сжиматься, за счет тяг, чтобы удерживать различные предметы. Действие происходит с помощью механической тяги (при движении противоположного плеча натягивается или ослабевает тросик). Простой и надежный механизм позволяет контролировать силу и скорость хвата.

При достаточной практике человек осваивает достаточно тонкие движения: может писать ручкой, пользоваться столовыми приборами, печатать, нести сумку, зажигать спички.

Тяговые протезы можно устанавливать детям с 8-ми лет. Постоянная тренировка мышц плеча и предплечья впоследствии помогает сформировать культю и быстрее привыкнуть к более совершенному бионическому протезу.

Плюсы: простой механизм, лёгкий в обслуживании, точность движений при выполнении некоторых тонких работ.

Минусы: использование тягового бандажа (может натирать), необходимость бережного отношения к оболочке протеза и её периодической замены.

Косметические протезы

Косметический протез максимально приближен к естественному внешнему виду настоящей руки, однако совершенно нефункционален. Что-то сложное сделать с его помощью не получится (например, застегнуть куртку). Протез состоит из четырех частей: культеприемника, несущей гильзы, каркаса кисти и оболочки (перчатки). Оболочка изготавливается из ПВХ или силикона, в тон кожи пациента. Для большей достоверности могут наноситься изображения родинок, вен, складок, линий ладони. Есть возможность изготовить протез с ногтями из акрила, которые максимально приближены к настоящим.

Плюсы: относительно небольшая цена, имитирует здоровую руку, рука выглядит естественно — не привлекает внимания окружающих.

Минусы: невозможность выполнения каких-либо действий, необходимость бережного отношения к оболочке протеза и её периодической замены.

Подведём итоги

Для полной адаптации в социальной среде, пациенту рекомендуется иметь три вида протеза:

  • косметический;
  • рабочий;
  • активный: тяговый или внешний источник (бионический).

Глава «Моторики» Илья Чех — о будущем протезирования

Фото: old.sk.ru

Сегодня отмечается День рождения бионики как науки — 60 лет назад в США прошел первый симпозиум по этой теме. Сейчас одно из наиболее динамично развивающихся направлений бионики — создание протезов, и, как отмечает глава российской компании «Моторика» Илья Чех, мы имеем все шансы застать тот день, когда искусственные конечности смогут превзойти по всем параметрам настоящие. Об этом, о будущем с «улучшенными» людьми и о ситуации с россиянами-киборгами сегодня — в интервью «Реального времени».

Что умеют протезы сейчас

— Расскажите, пожалуйста, что из себя представляют современные бионические протезы и что они умеют?

— Если говорить о самых современных, то на сегодня, в принципе, существуют протезы, которые могут механически восполнить все движения рук — ловкость пальцев, движения отдельных фаланг, в том числе сложные движения. Но такие протезы выполнены пока как лабораторные, опытные образцы, а для проверки возможностей современной механики и реализации таких изделий пока недостает интерфейсов, которые бы позволяли управлять всем этим многообразием.

Механические протезы достаточно совершенны, но с точки зрения системы управления мы не умеем настолько распознавать команды мышц или нервной системы и управлять всеми суставами. То есть протез воспроизводит только заранее запрограммированные движения, на выполнение которых человек дает одну-две команды.

— Команды? Как они отдаются?

— Самый распространенный способ — это когда человек, даже если у него нет руки, выполняет такой «фантомный» жест. Специальные датчики считывают электрический потенциал и пытаются распознать это движение или жест. Есть в качестве лабораторных экспериментов и научных проектов управление и от энцефалограммы, когда непосредственно считывается моторная кора головного мозга с помощью специального нейроинтерфейса. Но там пока очень ограниченный набор команд.

Фото old.sk.ru Сегодня, в принципе, существуют протезы, которые могут механически восполнить все движения рук — ловкость пальцев, движения отдельных фаланг, в том числе сложные движения. Но такие протезы выполнены пока как лабораторные, опытные образцы

— Эти проблемы должны разрешиться с планомерным развитием уровня техники, и такие протезы точно появятся на рынке? Или есть фундаментальные проблемы?

— Такие протезы точно появятся. В принципе, с точки зрения технологий распознавания мозговых импульсов и с точки зрения инвазивных технологий для считывания более мелкой моторики базовые технологии уже разработаны и тестируются, сейчас вопрос только в их постепенном развитии и улучшении. Увеличить надежность, безопасность и так далее. Я думаю, что еще 10—15 лет, и мы увидим на рынке протезы, которые смогут управлять отдельными движениями.

— Недавно анонсированная разработка Илона Маска, чип Neuralink (имплант для связи мозга с компьютером, — прим. ред.) тоже из этой сферы?

— Безусловно, но это тоже пока не для потребителя. Они разрабатывают интерфейс пока для сугубо научных исследований, лабораторий. Но да, они закладывают фундамент, на базе которого будут формироваться разработки для потребителя.

— «Моторика» такие разработки ведет?

— У нас есть проекты по инвазивным технологиям вместе со «Сколтехом». Пока что больше на стадии чисто научного исследования — изучение того, что есть в мире, какие-то эксперименты здесь, понимание некоей будущей архитектуры и прочее.

Нужно гигантское количество денег, чтобы этим заниматься. Поэтому мы занимаемся этим в таком режиме, смотрим на все научные команды, которые этим занимаются в России, и стараемся держать руку на пульсе, чтобы вовремя вписаться в эту историю с точки зрения именно продуктового решения.

— А много, кстати, в России команд, которые занимаются разработкой каких-то решений, связанных с протезами?

— Если взять очень широко, все стартапы всех стадий, то я думаю, что 10—15 команд наберется. Про производство — есть несколько команд, но там дальше штучного производства не пошло.

Фото iguides.ru Чип Neuralink пока не для потребителя. Они разрабатывают интерфейс пока для сугубо научных исследований, лабораторий. Но да, они закладывают фундамент, на базе которого будут формироваться разработки для потребителя

Протезирование будущего — так же легко, как пирсинг

— Вообще темой протезирования я заинтересовался после того, как несколько лет назад играл в серию Deus Ex. Полагаю, в «Моторике» следят за миром компьютерных игр — видел у вас разработку протеза с символикой Dishonored…

— Мы сейчас, кстати, будем партнериться с Cyberpunk 2077, делать под них протезы.

— Это мощно, кстати. Как вы знаете, в Deus Ex описывается мир с развитой и относительно доступной технологии протезирования. Действие там начинается с 2027 года — вообще недалекое будущее. Люди там могут заменить, «улучшить» практически любую часть тела и активно этим пользуются. Появляется такой класс «улучшенных» технически людей. Насколько от нас далеко такое будущее и возможно ли вообще оно?

— Если брать прямо полноценно тот мир — то достаточно далеко, потому что там довольно глубокие интеграции с биологией человека, с нервной системой. Там практически все органы можно модифицировать. Это реально перспектива нашего века, но уже ближе к концу. Примерно 50—70 лет, раньше вряд ли настолько глубоко мы сможем это реализовать. Плюс опять же есть опция развития цивилизации так, что такие технологии будут запрещены — Deus Ex как раз и поднимает этот момент с точки зрения этики.

— Вы ранее упоминали, что все-таки в обозримом будущем появятся такие люди, которые будут заменять органы на протезы не из-за травмы, а чтобы улучшить себя. Насколько это будет этично?

— Вопрос этики такой очень пространный. Это желание и решение каждого человека. Если он хочет, то он это делает. Это как татуировки, как пирсинг. В конечном этапе такие модификации будут доведены до уровня татуировки: ты приходишь в ТЦ, что-то поменял, что-то проапгрейдил и так далее. Я думаю, что это в таком ключе все будет развиваться.

— Но разница как раз в том, что татуировка не дает каких-то преимуществ человеку. А такие протезы будут давать — делать сильнее, умнее. Появляется новый класс сверхлюдей, которым будет доступно то, что недоступно обычным людям.

— Да, совершенно верно. В том числе будет и черный рынок таких модификаций, и убивать будут за них — это вполне реальный сценарий будущего.

Фото rabstol.net Опять же есть опция развития цивилизации так, что такие технологии будут запрещены — Deus Ex как раз и поднимает этот момент с точки зрения этики

В мозг и в глаз

— Если взять более близкий вопрос — чипирование. Я говорю не про теорию заговора, а про то, что кто-то вживляет себе чипы, чтобы, например, платить через NFC. Что еще полезного может дать чипизация сейчас и в ближайшем будущем?

— Сейчас у чипов достаточно ограниченный функционал, это те же NFC-метки — максимум записать какой-то пропуск, какую-то информацию о себе, группу крови, диагнозы. В принципе, любую информацию можно записать. Но этим все и ограничивается, это такая лайтовая модификация себя. У меня партнер с таким чипом ходит, собственно, с пропуском. И все. Реальной функциональности больше не несет.

В будущем именно такие чипы вряд ли станут более функциональны. В принципе, они сейчас выполняют определенный ряд задач, и его они и должны выполнять. Но будут появляться и другие модификации, в том числе и активные. NFC-метки, они пассивные, — записал и потом внешним декодером что-то считываешь. Но в будущем можно будет встраивать и активные модули, которые можно будет например подносить к телефону, подключаться к нему и как-то взаимодействовать через чип.

— Как сейчас обстоят дела с протезированием глаз? Иногда появляются новости про бионические глаза.

— Очень слабенько. Фактически это просто имплант на зрительную кору, который стимулирует электричеством зрительный нерв, и у человека могут возникать какие-то определенные образы. До полноценного зрения очень далеко, но тем не менее все потихонечку развивается.

— Кто тогда сейчас эти импланты применяет — кто потерял зрение вообще или кто потерял один глаз?

— Я знаю и таких, и таких.

— Если он транслирует не совсем ясные образы, то человеку с одним глазом это будет только мешать.

— Согласен. Тем не менее эксперименты проводят на всех, кто этого хочет, но, как правило, да, для полностью слепых, в том числе потому, что они могут давать объективную обратную связь.

Фото integral-russia.ru Фактически это просто имплант на зрительную кору, который стимулирует электричеством зрительный нерв, и у человека могут возникать какие-то определенные образы. До полноценного зрения очень далеко, но тем не менее все потихонечку развивается

Как в России получить протез

— Вы часто поднимаете вопрос про доступность протеза в рамках российских реалий. В последнее время были подвижки в этом вопросе?

— У нас нет. Как обеспечивалось, так и обеспечивается.

— Расскажите, пожалуйста, как человек, потерявший конечность, может получить протез в рамках существующего законодательства.

— Ему необходимо в первую очередь получить инвалидность и оформить индивидуальную программу реабилитации — это тот самый документ, который регламентирует, какого типа протез ему рекомендован. Это может быть косметический, рабочий, биоэлектрический, с различным дополнительным функционалом. Это некое ТЗ на то, что нужно человеку получить.

Дальше с этим документом он идет опять же в госорганы и говорит, что вот хочу получить протез. И госорганы занимаются подбором, организацией конкурсов и так далее. Либо второй путь — человек сам находит производителя, который делает нужный протез и вписан в систему страхования, заказывает протез за свой счет, а потом предъявляет государству чек на компенсацию стоимости.

— И, наверное, не всегда компенсируют полностью?

— Да, есть некая максимальная сумма выплат, она каждый год меняется и зависит от последней госзакупки по такому классу изделий в регионе. За сколько в прошлом году купили максимально, столько в следующем году компенсация и будет.

— Помню, что однажды Артемий Лебедев высказывал следующий тезис: если он вдруг потеряет конечность, то просто сядет и загуглит, что делать дальше. Это сейчас настолько все просто?

— В принципе, да. Сейчас все производители и рук, и ног, и все протезные центры, которые закупают из-за рубежа — у всех есть хорошие интернет-ресурсы, где можно почитать и про реабилитацию, и про постоперационное состояние, как тренироваться, как восстанавливаться, как протезы получить бесплатно и так далее. Сейчас все более-менее в Сети выстроено. Когда мы начинали, такого практически не было. Мы в том числе одни из первых начали подробно прописывать и объяснять.

Фото motorica.org Роботизированный протез конечности стоит от 300 тысяч рублей. Если говорить про наши, то до двух миллионов рублей, если про зарубежные — то до 5—6 миллионов

— Есть какое-то сообщество людей с протезами?

— Да, есть. Не знаю, есть ли оно на всероссийском уровне — но у нас есть собственное комьюнити, «Моториканский клуб», наши клиенты и те, кто хотят ими стать. Они друг с другом общаются, делятся опытом, скидывают фоточки, видео. Поддерживают, ходят на мероприятия.

— Сколько сейчас стоит протез конечности?

— Если говорить про роботизированный — от 300 тысяч рублей. Если говорить про наши, то до двух миллионов рублей, если про зарубежные — то до 5—6 миллионов.

Александр Артемьев ОбществоМедицина Татарстан