В «Сколково» изучили возможность интеграции бионического протеза руки в организм человека
Бионические протезы — уже не будущее, а настоящее медицины, сейчас появляется все больше интересных проектов, которые позволяют восстановить утерянные конечности. И не только восстановить, но и имитировать тактильные ощущения. Правда, сейчас подобные проекты являются тестовыми.
В России разработка бионических протезов тоже проводится. На днях компания «Моторика», резидент Фонда «Сколково», Медицинский центр ДВФУ и Центр нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана Сколковского института науки и технологий подвели итоги первого этапа исследования по очувствлению бионических протезов рук и купированию фантомных болей.
Подробнее о проекте
Подготовка к тестовому исследованию велась в течение четырех лет. После того, как команда проекта подготовила все необходимое, компания «Моторика» осуществила подбор пациентов и предоставила технологическую поддержку проекта. Команда ученых из Сколтеха взяла на себя исследовательскую часть работ по этому проекту.
Первыми пациентами стали двое мужчин с ампутированными конечностями из городов Лермонтов и Рославль. Требования к пациентам были достаточно строгие: взрослые (от 18 лет), с ампутацией рук и устойчивыми фантомными болями в области ампутированных конечностей.
К участию в эксперименте в итоге пригласили двух человек — Дмитрия Цыганкова и Анатолия Колота. Дмитрий потерял обе руги на производстве от сильного удара током три года назад. Анатолий лишился рук при ударе молнии 24 года назад, потеряв оба предплечья.
В ноябре Анатолию провели операцию по имплантации двух электродов на срединный нерв. Дмитрию же установили три электрода, на лучевой, локтевой и срединный нервы. Операции выполнила хирургическая команда Медицинского центра ДВФУ во главе с Артуром Биктимировым, функциональным нейрохирургом МЦ ДВФУ, экспертом Центра НТИ по нейротехнологиям виртуальной и дополненной реальности ДВФУ.
Тестирование бионических протезов
27 ноября команда проекта провела первое подключение электродов и первую тестовую симуляцию. В ходе испытаний специалисты применили серию малых электрических импульсов, подаваемых через электрод, который находится в непосредственной близости к целевому периферическому нерву. Импульсы подавались портативным носимым устройством в течение всего времени исследования.
Основными этапами работы по очувствлению протеза были: составление карты чувствительности фантомной конечности, подбор параметров стимуляции для имитации ощущения прикосновения и сжатия фантомной конечности, а также выполнение тестов в связке с хаптической связью в виде электростимуляции.
У одного из пациентов, Анатолия Колота, фантомные боли были подавлены с первого дня испытаний. У Дмитрия фантомные боли не пропали полностью, но снизились на 40–70%. Дмитрию удалось успешно различать размер предметов, зажатых в протезе. При этом пациент находился в маске, которая не позволяла наблюдать протез.
Гурген Согоян, аспирант Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха, рассказал, что оба пациента делились впечатлениями, что их кисти будто вновь «ожили». Ощущения прикосновения, сдавливания, вибрации, намерения произвести движения стали вновь доступными для них, после процедуры картирования, позволившей определить наиболее подходящие настройки стимуляции. Изменение параметров электрического воздействия меняло как качество так и область, испытываемых ощущений, распространяющейся по всей ладони от подушечек пальцев до запястья. Такие «тонкие настройки» стали доступными благодаря инвазивному подходу.
Подобные технологии, как отмечают пациенты, позволяют им чувствовать ощущения реальной руки и даже различать предметы по размеру, зажатые в протезе. Технология имитирует два вида чувствительности — ощущение давления и перцептивную чувствительность. Совместная работа «Моторики», МЦ «ДВФУ» и Сколтеха помогла совершить прорыв в нейротехнологиях, который поможет людям с ампутированными конечностями и неврологическими поражениями полноценно жить.
Мнения участников проекта
Илья Чех, сооснователь и генеральный директор компании «Моторика»: «Мы полностью доказали, что технологически и с точки зрения физиологии это возможно. Подобный технологический прорыв открывает нам огромные возможности для дальнейших исследований. Это был наш пробный шаг в направлении инвазивных исследований, мы продолжим совместно с медицинским центром «ДВФУ» и НТЦ Русский строить кибермедицинский кластер, открытую зону для проектов и компаний, которые занимаются подобными исследованиями. Мы хотим создать сообщество российских разработчиков и инженеров с привлечением институтов развития и зарубежных специалистов».
Ученые из Сколтеха занимались исследовательской частью работ проекта. Михаил Лебедев, профессор и руководитель Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Зельмана Сколтеха, отмечает: «Полученные результаты превзошли все ожидания, поскольку посредством стимуляции через имплантированные электроды удалось вызвать ощущения, которые воспринимались как тактильные ощущения в руке. Пациенты использовали ощущения в модели активного осязания. Именно благодаря такой функциональности искусственных ощущений, вызываемых стимуляцией, удалось вытеснить фантомную боль и заменить их чувствительностью, приближающуюся к нормальной. Мы убеждены: совершен важный прорыв в нейротехнологиях, который поможет многим людям с ампутированными конечностями и неврологическими поражениями».
«Моторика» является одним из лидеров в области инвазивных технологий в России и в мире. Компания развивается с 2014 года от стандартных решений в области протезирования к более технологически сложным: работа над проектом привела к технологическому развитию до системы обратной связи, когда пациент может управлять протезом с помощью данных, которые передают датчики. Первый тест подобного исследования произошел 27 ноября после подключения электродов.
Кирилл Каем, старший Вице-президент по инновациям Фонда «Сколково»: «Всего в мире 4–5 команд, которые могут это делать подобные решения на высоком уровне. «Моторика» уже начала демонстрировать результаты в этой сложной мультидисциплинарной области. Сегодня компания является одним из лидеров на международной арене, и партнерство с медицинским центром ДВФУ и Сколтех было удачным решением. Весь мир долго обсуждал возможности неинвазивных протезов, но теперь можно с уверенностью сказать, что инвазивные технологии становятся совершенней –– это уже данность. В ближайшем будущем человек с имплантированной системой сможет совершенно спокойно вернуться к привычной жизни и с легкостью управлять протезами как настоящими частями тела со значимой степенью удобства».
