главная страница правила rss экспертная площадка
 
 

На Ставрополье в июне начнут испытывать биопротезы, созданные по собственной технологии

Первые тестовые протезы рук будут переданы двум владельцам, которым предстоит опробовать на себе их удобство

 

Ставропольские ученые разработали собственную технологию создания бионических протезов - устройств, способных улавливать нервные импульсы. Искусственные "руки" изготовлены при помощи 3D-печати, они дешевле и немного легче существующих аналогов. В начале лета планируется передать тестовые образцы первым владельцам, которые опробуют новинку.
3D-печать для медицины

Инициаторами проекта создания современных протезов в Ставрополе стали молодой ученый Артем Мишвелов и студентка медицинской биохимии Кристина Нужная. В рабочем кабинете начинающего биоинженера Мишвелова окружают компьютерная техника, искусственные (пластиковые) человеческие органы и пластиковые трубочки-сосуды. Почки и сердца сделаны на 3D-принтерах по итогам компьютерной томографии реальных пациентов, "фантомные" органы могут стать пособием для студентов и подспорьем для практикующих медиков.

"Они используются, в том числе, в медицинской практике. С помощью таких органов можно пробно провести необходимые манипуляции перед конкретной операцией, хирург может посмотреть этапы не только виртуально, но и физически, - объясняет Артем, держа в руках очень правдоподобную "фантомную" почку. - Можно перед операцией также показать пациенту, что именно будет происходить".

Рабочих мест у биоинженера несколько - он представляет Студенческое конструкторское бюро компьютерного моделирования живых систем Северо-Кавказского федерального университета, возглавляет лабораторию 3D-печати в Ставропольском государственном медицинском университете, руководит центром кибермедицины и прототипирования "Кибермед".

Эта команда при поддержке ставропольской администрации, выделившей грант, и в сотрудничестве с протезным предприятием разработала тестовые образцы троссевых и бионических протезов рук, которые вскоре передадут пациентам.

Хватка "Железного человека"

Первые образцы протезов кистей рук Артем демонстрировал еще летом 2017 года на молодежном форуме "Машук". Тогда протез был троссевым - легкая кисть на пластиковой основе, большинство деталей распечатаны на 3D-принтере, простота создания деталей позволяла менять их легко и без серьезных затрат, управляется такая рука движением мышц, чуть сгибается локоть - сжимается рука, и так далее. Но функциональные возможности таких протезов скромные: можно взять ручку двери, поднять кружку, с мелкой моторикой уже сложнее.

"Тогда бионические протезы у нас были только в стадии технической проработки. В итоге стало ясно, что они более удобны и востребованы, поэтому акцент сделали на бионических протезах", - поясняет ученый. Новый акцент в сравнении со старым выглядит, как трехколесный велосипед рядом со спортивным, - суть одна, но возможности совершенно разные.

Бионические протезы больше похожи на руки роботов из фантастических фильмов. "В них используются датчики электромиографии, то есть считываются сигналы мышц, они поступают в микрокомпьютер на протезе, и рука сжимается", - объясняет Мишвелов. Датчики расположены на специальной манжете, в арсенале протеза порядка 20 движений, например, есть возможность работать с компьютерной мышкой - указательный палец может кликать.

Дизайн тестовых образцов простой, главное - проверить работоспособность. В будущем появится возможность изготавливать коммерческие прототипы в соответствие с интересами человека. "Сейчас два человека с нами сотрудничают, мы нашли их через протезное предприятие. Пока мы делаем тестовые варианты, потом уже можно будет говорить о каком-то дизайне, хоть цветочки наносить, хоть делать руку как у героев фильмов, например, Железного человека и так далее", - отметил биоинженер.

Первые тестовые протезы рук будут переданы двум владельцам, им предстоит опробовать на себе их удобство, плюсы и минусы. Это позволит отрегулировать работу протезов, исключить возможные недостатки перед коммерческим запуском проекта. В будущем авторы проекта также планируют сотрудничество с протезным предприятием, при необходимости люди смогут выбрать, что им предпочтительнее - обычные протезы или бионические.

Скорость и простота

Каждый протез, даже самый простой, изготавливается индивидуально под человека - новая рука или нога должна упрощать жизнь, а не делать ее сложнее. В итоге работа проходит этапы обмеров, изготовления, обучения обращению с протезом, весь процесс современные технологии могут свести к одной неделе.

"Это может быть достаточно быстро - распечатка [необходимых деталей на 3D-принтере], индивидуальная настройка, обучение. В среднем, может уйти неделя, в каких-то случаях медленнее, или даже быстрее", - перечисляет ученый.

Производство достаточно мобильное, при необходимости можно даже выехать к человеку на обмеры, громоздкое оборудование в процессе не участвует. "Это персонализированная работа, производственных линий здесь не нужно. В нашем случае - несколько 3D-принтеров, инженер и биодизайнер, 3D-сканер, участие протезного предприятия и все", - поясняет Мишвелов.

Оптимизация процесса позволяет делать протезы дешевле и чуть легче весом, чем существующие аналоги. "Они дешевле за счет 3D-печати, меньше используется затратной электроники, меньше дорогих компонентов, которые приходится закупать. При создании части элементов сейчас используют литье, металлические конструкции, это удорожает процесс и делает руку чуть тяжелее, хотя это и не критично", - отметил инициатор проекта.

Умные руки

Ставропольские ученые при создании протезов разработали собственную конструкцию, дизайн, миобраслет (манжету с датчиками), программное обеспечение. Такие руки постепенно можно сделать "умными" - они сами будут совершать в нужных ситуациях определенные действия. "Эту возможность могут дать нейронные сети или машинное обучение, то есть процесс будет самостоятельным, к примеру, приближаясь к компьютерной мыши кисть будет сжимать ее автоматически", - поясняет ученый.

Такие технологии, к примеру, помогут людям при атрофии мышц, либо пациентам, которые лишились значительной части руки или ноги - достаточных мышц для считывания и моделирования движений мало. Сам Артем рассказывает, что работа над совершенствованием протезов продолжится - они могут стать эргономичнее и умнее.

"Будем дальше работать над протезами с нейронными сетями, возможностью передачи тактильных ощущений. Есть возможность расположить датчики, например, на подушечках пальцев. Человек дотрагивается до предмета, сигнал передается к нерву, и у человека появляются ощущения, к примеру, тепла или холода", - поделился планами биоинженер.

Источник: ТАСС
/static/img/blogs/link16x16px.png /static/img/blogs/vkontakte16x16px.png /static/img/blogs/facebook16x16px.png /static/img/blogs/twitter16x16px.png /static/img/blogs/blogsmailru16x16px.png /static/img/blogs/google16x16px.png

8 мая 2018 года, 11:16