Олимпиада для людей с искусственными конечностями и изготовление протезов: кибертехнологии в России
Обозреватель vc.ru узнал, как работают кибертехнологии и как этот бизнес устроен в России. Автор рассказал про киберолимпиаду, в которой уже участвует 25 стран, о ценах на протезы и планах по развитию этой отрасли.
В 2007 году россиянин Юрий Сидоров получил травму позвоночника в автокатастрофе во время службы в армии, его нижнюю часть тела полностью парализовало. Травма на многие годы приковала его к инвалидной коляске, но недавно он вновь сумел встать на ноги.
В 2016 году ему помог экзоскелет, разработанный российской компанией «Нейроботикс». Благодаря разработкам в области биотеха миллионы людей по всему миру получают возможность начать полноценную жизнь: заново начинают ходить, пользоваться искусственными руками и даже управлять объектами на экране монитора силой мысли.
Киберолимпиада
В октябре 2016 года в Цюрихе состоялись первые в мире Олимпийские игры для людей, которым технологии помогают компенсировать ограниченные физические возможности. Соревнования назвали «Кибатлон», а в прессе их окрестили состязанием киборгов.
На «Кибатлон» приехали сборные из 25 стран, которые соревновались в шести номинациях: соревнования для людей с протезами верхних и нижних конечностей, пилотов на колясках с параличом нижних конечностей или полным параличом, пилотов в экзоскелетах, управлении виртуальным персонажем силой мысли и соревнования пилотов на колясках-велосипедах с электрической стимуляцией мышц ног.
Участники одной из самых зрелищных номинаций должны были пройти в экзоскелетах через полосу препятствий - встать с кресла, подняться по ступенькам, зайти на пандус. Но не всем удалось дойти до финиша - россиянин Юрий Сидоров сошел с трассы через несколько минут после начала.
«Кресла в Цюрихе оказались очень мягкими» - поделился он. «Я не чувствую ничего ниже груди, поэтому после многих лет в инвалидном кресле само ощущение, что ты стоишь, уже весьма необычное. Потом начинаешь двигаться, стараешься делать это быстрее, лучше», - добавляет Юрий.
Другим участникам тоже было нелегко - им пришлось пользоваться костылями для поддержания равновесия и чтобы удержаться на ногах в экзоскелете, который весит от 14 до 35 килограмм.
Фото Андрея Дегелера, ArsTechnica
Еще один участник «Кибатлона», американец Боб Радоси, потерял кисть руки в 1971 году. Медицина того времени могла предложить Бобу только неудобные и несовершенные протезы, и Боб решил, что спасение утопающих - дело рук самих утопающих.
В 1979 году он основал компанию, производящую протезы, а спустя 37 лет стал победителем «Кибатлона» в номинации для спортсменов с протезами рук. В отличие от многих других участников, механическая рука Боба меньше всего была похожа на человеческую, и в ней не использовались внешние источники питания - протез приводился в действие при помощи мускулов верхней части тела.
С помощью устройства собственного производства он справился со всеми испытаниями: сумел открыть и закрыть дверь, открыть консервную банку, нарезать хлеб, вкрутить лампочку, включить настольную лампу, перенести несколько ящиков и проделать другие, часто встречающиеся в быту движения.
ETH Z?rich / Nicola Pitaro
Современные протезы работают за счет подключения к нервной системе человека и получают команды от мозга. Участник «Кибатлона» от России Константин Дебликов в августе 2014 года перенес операцию по ампутации обеих кистей после травмы, полученной при организации огненного шоу. Сейчас он пользуется биоэлектрическими протезами кистей, и даже смог освоить игру на барабанах.
При помощи такого рода протезов люди с ограниченными возможностями могут заниматься спортом, ходить в походы и жить полноценной во всех отношениях жизнью. Устройства не боятся грязи или воды и, в отличие от настоящих конечностей, механические протезы всегда можно заменить на более современные или удобные.
В «Кибатлоне» приняли участие команды пяти российских компаний: «Моторика», «Клайбер Бионикс», «Орто-Космос» и «Нейроботикс» из Москвы, и «Катэрвиль» из Новосибирска. Для них соревнования стали демонстрацией достижений и полигоном для испытаний устройств в полевых условиях. К слову, многие из участвующих в соревнованиях протезов доступны для заказа.
По итогам чемпионата его российские участники даже решили создать местную федерацию по «Кибатлону» и ежегодно проводить локальные соревнования. Первый такой чемпионат может пройти уже летом 2017 года при поддержке Агентства стратегических инициатив, фонда «Сколково» и команд-участников «Кибатлона».
Тем временем в России
Подавляющее большинство мировых и российских производителей изготавливает так называемые косметические протезы - это конструкции, которые не выполняют никаких функций, кроме маскировки увечья.
Более сложные протезы называют функциональными - именно о них и идет речь в этой статье. Они делятся на рабочие, механические и бионические. Рабочие предназначены для выполнения специальных действий, например, к нему можно подсоединить различные инструменты - молоток, ключ, ножницы, зубило, зажим для отверток. Механические протезы контролируются усилиями самого человека - при выполнении хвата пользователь сам определяет силу сжатия, скорость и может почувствовать сопротивление.
И, наконец, самые продвинутые протезы - это бионические, с внешним источником питания. Они работают за счет сигналов, возникающих при сокращении мышц - биодатчики, улавливают изменение электрического потенциала, затем эта информация передается на микропроцессор кисти, и в результате протез выполняет определенный жест или хват.
«К сожалению, большинство протезов малофункциональны и закрывают только часть потребностей инвалидов, - рассказывает директор компании «Орто-Космос» Степан Головин. - С такими протезами пациент может передвигаться по дому и ненадолго выходить на улицу. Для того, чтобы без ограничений передвигаться по городу и стране, а тем более заниматься спортом, нужны более функциональные устройства - их только начинают производить».
Разработчиков функциональных и бионических протезов в России можно сосчитать по пальцам. Это научно-производственная фирма «Галатея», ракетно-космическая корпорация «Энергия» из подмосковного Королева, и два резидента «Сколково»: «Клайбер Бионикс» и «Моторика».
Сотрудничество с технопарком помогает компаниям развиваться и выходить на новые рынки. Резиденты «Сколково» получают налоговые льготы: снижение социальных отчислений и освобождение от налога на прибыль на десять лет. «На поздних стадиях развития компании это позволяет существенно экономить на зарплате», - говорит генеральный директор «Клайбер Бионикс» Иван Кречетов. Над подобными технологиями также работает несколько российских стартапов, но ни один из них еще не запустил серийное производство.
Один из таких разработчиков - компания «Клайбер Бионикс» - занимается изготовлением бионических протезов для пациентов с различными степенями ампутации - от отдельных пальцев до плеча. Опытное производство протезов начнется в 2017 году, сейчас же готовы первые тестовые прототипы. Их «Клайбер Бионикс» изготавливает в России, но на импортном оборудовании и с зарубежными комплектующими.
«В России не существует адекватного рынка услуг по механообработке, поэтому мы все комплектующие либо делаем сами, либо заказываем за рубежом», - рассказывает Иван Кречетов. Существуют и отечественные комплектующие, в частности, процессор, но он не подошел компании Ивана из-за больших размеров - не поместился в устройство.
Еще одно препятствие для заказа комплектующих в России - высокие цены. По словам Ивана, изготовление одного комплекта шестерен для протеза обошлось бы его компании в 170? тысяч рублей. Поэтому в «Клайбер Бионикс» решили, что при серийном производстве выгоднее и дешевле иметь свое оборудование.
«Сейчас мы закупили три станка, ждем поставки до конца года. Первые прототипы пока изготовляем на старом оборудовании», - говорит Иван. После начала серийного производства в «Клайбер Бионикс» планируют изготавливать не менее десяти протезов в месяц.
Рынок бионических протезов в западных странах тоже достаточно скромный. «Это маленький рынок и поэтому не очень привлекательный для коммерческих структур. В основном подобными разработками занимаются институты и разного рода научные группы», - говорит генеральный директор компании «Моторика» Илья Чех.
Тем не менее российские компании в будущем планируют выходить на европейский и американский рынки, где стоимость протезов покрывают страховые компании. А вот в Китае или Латинской Америке вся тяжесть оплаты ложится на пациента, и поэтому немногие могут позволить себе дорогие протезы.
Цены
В России инвалиды каждые три года могут получить компенсацию на установку протезов от Фонда социального страхования. Сумма меняется в зависимости от региона - в Москве и области компенсация может достигать 480? тысяч рублей.
Как правило, люди с ограниченными возможностями ищут способ вложиться в эту сумму, но это удается с трудом. Импортные протезы стоят в разы дороже российских - от 900? тысяч рублей, а для многих инвалидов каждая дополнительная сотня тысяч рублей - это неподъемная сумма. Исключение составляют люди, которые потеряли конечности на производстве - в этом случае размер страховых выплат может достигать двух миллионов рублей.
Поэтому в «Клайбер Бионикс» планируют изготавливать протезы исходя из того, что их стоимость вместе с установкой и сервисным обслуживанием будет укладываться в эти лимиты, а срок жизни устройства будет не меньше трех лет. Для этого, в компании планируют поставлять вместе с протезом несколько дополнительных пальцев, которые пациент самостоятельно сможет заменить в случае поломки или износа. Вместо одного из пальцев может использоваться функциональный гаджет - например, фонарик, или же датчик расстояния, если владелец протеза - слепой или слабовидящий.
А вот компания «Моторика» печатает протезы на 3D-принтере индивидуально под каждого клиента, после начала серийного производства их минимальная стоимость составит от 250 до 300 тысяч рублей, максимальная 500?600 тысяч. Для сравнения, стоимость немецких и шотландских протезов подобного плана доходит до трех миллинов рублей. В компании сперва планируют вывести на рынок протез, выполняющий один простой хват, после чего наладить производство более функциональных устройств, с помощью которых можно выполнять пять? шесть различных жестов.
Еще один российский участник «Кибатлона» CaterWil специализируется на изготовлении ступенькоходных колясок-трансформеров. Их обладатели могут забираться на ступеньки высотой до 20 сантиметров с уклоном до 40 градусов. Стоит такая коляска 410? тысяч рублей. Самый дорогой из всего перечня оборудования - экзоскелет-модификация REX - обойдется почти в 10 миллионов рублей. И, наконец, биоусилитель «Нейробелт8» в комплекте с шапочкой с электродами от компании «Нейроботикс» стоит 80? тысяч рублей.
С биоусилителем люди, у которых парализованы все четыре конечности, могут передавать на компьютер до восьми отдельных команд в реальном времени. С помощью команд можно управлять различными процессами или устройствами, например, «умным» домом, и даже играть в игры.
Взгляд в будущее
В основном «Киборгизация» развивается за счет помощи инвалидам, но параллельно технологические компании со всего мира ищут решения для расширения возможностей здоровых людей.
Например, основатель компании Ocumetics Technology доктор Гарт Уэбб изобрел линзы, которые в три раза увеличивают остроту зрения. Команда Ocumetics Technology трудилась над созданием устройства около восьми лет, а его разработка обошлась в $3 миллиона. Для использования Ocumetics Bionic Lens необходимо провести операцию на глазах, при которой удаляется хрусталик глаза, а на его место устанавливается искусственная линза. Создатель линз надеется, что они поступят в продажу уже в 2017 году после прохождения клинических испытаний.
Параллельно с Уэббом, австралийские ученые из Университета Монаша работают над созданием системы, которая способная передавать сигнал с камеры-имплантанта прямо в мозг с помощью крепящихся на затылке электродов.
Многие люди намеренно вживляют в себя разного рода электронные чипы. И если NFC-метками уже никого не удивишь, то британский художник и музыкант Нил Харбиссон вмонтировал себе в череп антенну, которая помогает ему бороться с врожденной цветовой слепотой. Изначально Нил видит весь мир в черно-белом спектре, но встроенная в антенну камера распознает оттенок и передает его напрямую в мозг Нилу. С ее помощью британец видит даже больше доступных человеческим глазам оттенков - например, ультракрасное и ультрафиолетовое излучения.
Следующий возможный шаг в этом направлении - это редактирование геномов людей, что позволит избавить будущие поколения от наследственных болезней, и повысить иммунитет к вирусам. В начале этого года правительство Великобритании разрешило ученым изменять ДНК человеческих эмбрионов в исследовательских целях.
Впрочем, люди-мутанты среди нас пока не появятся - все модифицированные эмбрионы будут уничтожаться через 14 дней. Этот сюжет даже лег в основу одной из серий нового сезона сериала «Черное зеркало». В фильме правительство Дании приняло решение о физическом уничтожении людей, чьи гены не идеальны - в них содержится предрасположенность к болезням и прочие отклонения от нормы.
Все также идет к тому, что вскоре человечество освоит печать органов на 3D-принтере. В феврале этого года биолог Энтони Атала представила публике систему печати встроенной ткани и органов, которые будут использоваться для замены поврежденной, больной или мертвой ткани пациентов.
Специально разработанные для этих целей биопринтеры используют для печати биоматериалы, которые схожи с живой тканью. В них даже есть аналоги человеческих капилляров, которые доставляют питательные вещества и кислород ко всем клеткам внутри структуры.
