Железо, способное чувствовать: как высокие технологии помогают в протезировании
В ноябре 2023 года китайские учёные заявили о новом изобретении: исследователи Южного научно-технического университета показали структуру, имитирующую подушечки человеческих пальцев. Миниатюрное устройство с датчиками безошибочно определяет текстуру предметов и в перспективе помогут людям с ограниченными возможностями чувствовать поверхность через металлические протезы. Звучит как сценарий фантастического фильма, но это уже реальность: современные технологии поднимают протезирование на принципиально иной уровень.
Разбираемся в понятиях
Специалисты выделяют три базовых вида протезов:
Косметические — очень похожи на здоровую конечность, но не могут двигаться. Они лишь создают видимость.
Механические — простейшие функциональные протезы, задействующие оставшиеся мышцы. Человек напрягается — металлические пальцы, суставы и сухожилия приводятся в действие.
Бионические микропроцессорные — здесь не участвуют даже мышцы. Такой протез — настоящий высокопроизводительный компьютер, получающий импульсы напрямую от мозга. Достаточно просто подумать о желании взять яблоко со стола, и система датчиков «воплотит» задумку в реальность.
Высокопроизводительные бионические протезы позволяют людям жить полноценной жизнью даже без рук и ног. Фактически ими пользуются единичные нуждающиеся — из-за высокой цены, сложностей в освоении и других ограничений. Но с новейшими технологиями всегда так: ещё каких-то 30 лет назад сотовые телефоны были только у продвинутых бизнесменов, а сегодня смартфоны есть у каждого.
Статистическая сводка
По последним данным ежегодно в мире 57,7 млн человек теряют свои конечности из-за полученных травм или развившихся заболеваний. Несмертельная ампутация навсегда меняет их жизнь, а полноценный доступ к «умным» протезам имеют только 5% пациентов. AssistiveTech (так называется комплекс технологических продуктов для поддержания и улучшения функциональных возможностей людей с ОВЗ) — огромный рынок, но он пока слишком сложен для рядового пользователя, а порог входа остается чересчур высоким.
Российский сегмент AssistiveTech — один из крупнейших в мире. Объемы рынка высокотехнологичных протезов растут на 6,6% каждый год и по прогнозам достигнут $43,5 млрд к 2028 году. Целевая аудитория AssistiveTech в России — 49,3 млн человек, из них 26% приходится на людей с нарушениями мобильности. Примечательно, что только 35% российских производителей сконцентрированы на новейших технологиях и занимаются собственными разработками: остальные поставляют проверенные десятилетиями модели, многие из которых уже устарели.
Передовые разработки последних лет
Кратко пройдемся по заметным прорывам:
Искусственный интеллект (ИИ). «Бум» нейросетей 2022 года затронул все сферы — и протезирование, в том числе. Интересно, что на фоне глобального сокращения инвестиций в MedTech российский рынок уверенно растёт: например, в первом квартале 2023 года на 24,8% по сравнению с аналогичным периодом предыдущего. Приоритетное направление разработок — именно искусственный интеллект. Эксперты уверяют, что ИИ способствует точной и слаженной работе протезов (в том числе нескольких сразу). Пока эту технологию используют лишь 13% разработчиков, но потенциал только предстоит изучить.
Бионический глаз. Зрение дает человеку до 80% информации об окружающем мире — его потеря навсегда меняет восприятие среды. При этом глаз — одна из самых сложных структур в организме, воспроизвести которую искусственно еще недавно было невозможно. Бионический глаз Argus II от американской компании Second Sight стал первым коммерчески успешным продуктом в этом направлении. Устройство состоит из двух частей: имплантированной сетчатки и внешней системы из темных очков, процессора, чипов и электродов. Argus II стимулирует оставшиеся здоровые клетки глаза, помогая пациентам различать формы, цвета и движение.
Подстройка протеза под пациента. Российские инженеры компании «Моторика» при поддержке «Роскосмоса» создали первые отечественные прототипы электронного коленного модуля для протезов ног. Главная особенность — автоматическая подстройка устройства под каждого отдельного пациента. «Умная нога» считывает привычки человека, его образ жизни, походку и другие личностные особенности, а затем имитирует движения здоровой конечности. Всего несколько дней тренировок, и вы перестаёте обращать на протез внимание — он становится полноценной частью вашего тела.
Протезы, срастающиеся с костями и нервной системой. В октябре 2023 года была опубликована интригующая новость из Швеции: протез руки одной из пациенток клиники DeTOP сросся со здоровыми костями и нервами. Результат: женщина могла чувствовать объекты, ощущать их объём, температуру и текстуру, словно никакой ампутации и не было. Пациентка уверяет, что протез ведёт себя как обычная здоровая рука в 80% случаев. Новейшая разработка компании DeTOP, в которой трудятся исследователи из Швеции, Италии, Швейцарии и Англии, избавила женщину и от фантомных болей: организм полностью «принял» механическую конечность и теперь воспринимает ее как свою.
Электронная кожа. Учёные уже сейчас умеют имитировать кожный покров человека. Так, исследователи из Стэнфорда создают полимерный покров, усыпанный датчиками и проводниками, способными воспринимать малейшее прикосновение к протезу. У подобной структуры есть и другое применение: взаимодействие с носимыми гаджетами и электронными устройствами.
Протезирование внутренних органов. Дефицит донорских органов — одна из крупнейших медицинских проблем современности. Руководитель направления трансплантации органов Алексей Фомичев утверждает, что из-за долгого ожидания материала для пересадок в Новосибирске погибает треть пациентов. Протезирование способно решить эту проблему. Существуют три вида протезов внутренних органов: эндопротезы (вживляются в организм), экзопротезы (закрепляются снаружи), эктопротезы (косметические, без функциональной нагрузки). Самым востребованным органом, по данным экспертов, станет искусственное сердце — спрос на него будет расти в среднем на 8,7%.
Уже в конце 2023 года в России стартует выпуск протезов нового поколения. Механические руки и ноги снабдят оптомиографическими датчиками, а не электрофизическими, как было раньше. Это откроет встроенному искусственному интеллекту невиданный ранее простор: «робот» сможет определять желания пользователя не только по положению мышц, но и через кровоток, кожу, связки и т. д. Достаточно одного «фантомного» движения, чтобы протез ему обучился.
Сколько стоят бионические протезы
Цена, разумеется, зависит от оснащения и примененных технологий. Так, отечественные протезы, работающие на один жест, стоят от 130 тыс. до 250 тыс. руб. в зависимости от размера. Если мы говорим о российских моделях последнего поколения, то у них цена достигает 3 млн руб. За рубежом всё ещё сложнее: так, бионический глаз Argus II продаётся по $150 тыс., что превышает 13 млн руб. по текущему курсу. Протезы рук и ног ведущих мировых производителей стоят чуть дешевле: от $60 до 120 тыс. (по текущему курсу от 5,5 до 11 млн руб.). Суммы неподъёмные для подавляющего большинства пациентов.
Заметим, что в России любой протез, в том числе и дорогостоящий бионический, вполне реально получить бесплатно с покрытием затрат за счёт государства. Варианта два: через конкурс или по компенсации. В обоих случаях потребуется оформление документа ИПРА — Индивидуальной программы реабилитации или абилитации инвалида.
Высокая стоимость остается основным сдерживающим фактором — именно поэтому многие люди с ограниченными возможностями даже не рассматривают покупку «умного» протеза. Но технологии не стоят на месте: эксперты полагают, что механические конечности будут стремительно дешеветь. Например, в США уже существует технология, позволяющая снизить стоимость бионического протеза на 80–90% благодаря отказу от посредников, 3D-печати и полностью удалённому производству.
Кто задает тренды
Мировое лидерство в изучении технологий протезирования занимают европейские страны. Здесь сконцентрированы крупнейшие производители, поставляющие протезы практически в каждую точку планеты:
По заверениям экспертов, на мировом рынке есть только два по-настоящему больших конкурента — Ossur и Ottobock. Суммарно в лабораториях, клиниках и на заводах этих компаний трудятся больше 10 тыс. человек. Как правило, новейшие серийные разработки в сфере протезирования появляются сначала в ассортименте брендов Ossur и Ottobock, а уже потом у всех остальных.
Российский рынок
На отечественном рынке сразу несколько поставщиков протезов — MaxBionic, «Орто-Космос», «Сколиолоджик», «Моторика», Metiz и другие. Примечательно, что бионическими ногами занимается только Metiz, остальные специализируются на руках.
Чаще всего местные производители покупают комплектующие за рубежом, дорабатывают их на месте, собирая протез под конкретного заказчика. Отечественная сфера сильно зависит от импорта. Тимур Сайфутдинов, основатель и генеральный директор компании MaxBionic, утверждает, что даже «полуфабрикаты» (фрагменты протезов, которые впоследствии подгоняются под пациента) изготавливаются за границей. Отечественные компоненты применяются, но пока в ограниченных объемах: для производства косметических протезов рук и протезов ног при ампутации ниже колена. Отметим, что в начале 2023 года российский рынок покинула исландская компания Ossur, а в Ottobock заявили об отсутствии прямых поставок компонентов в РФ.
Что нас ждёт в будущем
Российский рынок — один из крупнейших по числу пациентов, нуждающихся в протезировании. По данным Минтруда РФ, ежегодно 1,5 млн граждан с инвалидностью обеспечиваются за счет федерального бюджета техническими средствами реабилитации (ТСР). Реабилитационная индустрия представлена 250 производителями, ведущими собственные разработки, за последние пять лет отечественные поставщики вывели на рынок более 300 технических решений для людей с инвалидностью. Из России ушли иностранные компании, но это открывает новые возможности для внутренних игроков. Аналитики Агентства инноваций Москвы отмечают большой потенциал для импортозамещения и развития российских продуктов рынка AssistiveTech в целом.
Что касается наиболее перспективных технологий для людей с ограниченными возможностями, то в будущем классическим протезам может не остаться места. Так, учёные со всего мира активно изучают выращивание органов и остеоинтеграцию. Возможно, через несколько десятков лет мы сможем отдать клетки в лабораторию, а спустя неделю забрать полностью работоспособную руку на основе нашего ДНК, которая приживается в организме по умолчанию.
