Молодой учёный из Якутии разрабатывает нейропротез руки

Молодой ученый Иван Попов из Якутии второй год работает над созданием нейроинтерфейса для управления протезом руки.

Иван учится на шестом курсе медицинского института СВФУ. В следующем году он планирует представить рабочий прототип протеза. Если стоимость зарубежных аналогов колеблется в районе двух-трех миллионов рублей, то протезы, созданные якутянином, будут стоить около 200 тысяч рублей. 

Студент-медик начал работу над своим проектом в 2015 году. Тогда многие посчитали его идею чуть ли не фантастической. В республиканских газетах писали, что протез руки, разрабатываемый Поповым, будет «управляться силой мысли». «Это нельзя назвать «чтением мыслей», как писали СМИ. Если объяснить научным языком, имеется в виду запись нейронной активности с помощью электроэнцефалографа», — поясняет исследователь. 

Интерфейс мозг–компьютер (ИМК) — одна из самых перспективных и многообещающих технологий в лечении неврологических заболеваний и травм, объясняет ученый. Эта технология позволяет установить связь между неповрежденными участками мозга и протезами рук или ног, инвалидными креслами и даже искусственными органами чувств. 

— Эта идея появилась благодаря местному исследователю и изобретателю Айысхаану Алексееву. Он — биофизик и робототехник, раньше был заведующим лабораторией в ФТИ, сейчас работает в технопарке в Октемцах. Встретились с ним два года назад на одной конференции. Я в то время увлекся нейрофизиологией, биофизикой, поэтому мы легко нашли общий язык и решили вместе поработать над созданием протеза руки, — говорит Иван Попов.

— Выходит, это ваш совместный проект?

— Мы начинали вместе, но позже Айысхаан полностью переключился на свой проект «умного дома» RoboHouse. Довольно долго я пытался найти единомышленников, чтобы собрать команду, но, в итоге, решил, что буду заниматься проектом по большей части самостоятельно. Есть договоренность с инженерами реабилитационного центра — они будут работать со мной над внешним видом протеза. 

— На каком вы сейчас этапе?

— Сейчас моя главная задача — создать электронную начинку протеза, если точнее — его нейроинтерфейс. 

Изначально планировалось, что мы создадим протез кисти, но, как оказалось, намного более востребованы пальцевые протезы. В Якутии очень много случаев обморожений пальцев, а нормальных протезов для них в России нет. Поэтому проект, скорее всего, придется изменить — переключимся на пальцевые протезы.

— Как будет работать разрабатываемый вами протез? 

— Протезы бывают косметическими, механическими. Создаваемый нами протез относится к протезам с миографическим управлением. Нейроинтерфейс такого протеза создает, если говорить простыми словами, связь между мозгом и устройством.

Чаще всего для регистрации сигналов используется переносной электроэнцефалограф, но мы решили отказаться от его использования — из-за нечеткости регистрируемых сигналов: это затрудняет выявление паттернов движения. К тому же никто не согласился бы ходить каждый день с таким устройством на голове и постоянно смачивать электроды.

— Что будете использовать вместо энцефалографа?

— Электромиографические браслеты, которые будут встроены в протезы на уровня запястья. Они будут считывать сокращения мышц. Во-первых, они не уступают по функциональности ЭЭГ, во-вторых, они более четко и точно считывают сигналы, без лишнего шума. Кроме того, в браслете будут использоваться активные электроды, которые не нужно постоянно мочить, в отличие от энцефалографа.

— На зарубежном рынке довольно много бионических протезов рук. В чем преимущество вашей разработки?

— Изначальной целью было сделать хороший нейропротез по доступной цене, который бы не уступал по функциональности зарубежным аналогам. Американские протезы стоят порядка трех миллионов рублей, а стоимость нашего будет около 200 тысяч рублей.

— Вы советовались с людьми, которые нуждаются в таких протезах, чтобы понять: какие им функции в первую очередь нужны, как им будет удобнее?

— Я встречался с работниками реабилитационного центра и несколькими пациентами. Сейчас большинству людей, которым ампутировали руку, выдают по страховке косметические протезы, с помощью которых нельзя ничего сделать. Механические протезы лучше, но и у них функционал сильно ограничен. Мы хотим, чтобы как можно больше нуждающихся людей могли позволить себе высокофункциональные нейропротезы по доступной цене. В идеале хотелось бы сотрудничать с государственными учреждениями, чтобы стоимость протезов покрывалась страховкой.

— А каков функционал протеза? Что можно будет делать с его помощью?

— Мы рассчитываем на 15 степеней свободы руки. Человек сможет с помощью протеза взять стакан, ручку, открыть дверь и многое другое. Как я говорил, мы планируем еще разработать пальцевые протезы. Человек с их помощью сможет писать, хватать небольшие предметы — то есть будет восстановлена мелкая моторика.

— Будет ли человек чувствовать холод, тепло?

— Да, в наши планы входило разработать систему обратной связи — восстановить тактильную чувствительность. Но до весны вряд ли получится успеть всё, придется это отложить. 

— Из какого материала будет сделан протез? 

— Протез будет сделан на основе косметического, чтобы он выглядел максимально естественно, как настоящая рука. Будем подбирать морозостойкие материалы, способные выдержать 50-градусный мороз. Это достаточно проблематично, потому что далеко не каждый материал может стабильно и хорошо работать при таких низких температурах. А делать протез, с которым нельзя выходить на улицу зимой, было бы бессмысленно.

— Когда мы сможем увидеть образец нейропротеза?

— Планирую представить рабочий прототип уже весной 2018 года. Как только будет готов прототип, можно будет проводить на нем испытания, дорабатывать его. Промышленный прототип будет готов ориентировочно в 2019 году.

— Если всё получится, где будут производиться протезы? Заключите договор с иногородними заводами или попробуете организовать цех в Якутске?

— У нас два варианта: либо работать на базе технопарка, либо создать небольшой производственный цех здесь. Но это в будущем, сначала нужно доделать рабочий прототип.

— Чтобы управлять протезом, человек будет представлять, как он совершает определенное движение? Как это будет работать? 

— Чтобы пациенты могли эффективно управлять нейропротезами, существует целая система реабилитации. Самое простое — представлять, как ты двигаешь утраченной рукой. Важно сохранить нейронные связи, которые отвечают за движения ампутированной конечности. 

— Будет ли иметь принципиальное значение, как давно человеку ампутировали кисть, пальцы? 

— Если человеку давно ампутировали руку, нейроны в головном мозге, которые отвечали за определенные движения этой руки, перестраиваются и начинают отвечать за что-то другое. Но благодаря нейропластичности человеческий мозг может перестроиться — на это и рассчитывают создатели нейропротезов. 

— Из каких источников сейчас финансируется ваш проект?

— На начальный этап проекта хватило гранта конкурса «Умник» — 400 тысяч рублей. В этом году также выиграл грант главы Якутии — 260 тысяч рублей. К сожалению, этой суммы недостаточно — всё ушло на расходники, командировку. Изначально мы планировали, что для открытия предприятия, создания рабочих мест требуется около 20 миллионов рублей. С таким финансированием можно было бы создать инновационные протезы, которые были бы конкурентоспособными даже на зарубежном рынке.

— Разработкой интерфейса «мозг-компьютер» занимаются в научных институтах в Москве, Санкт-Петербурге. Вы не консультировались с учеными, которые занимаются этой темой? 

— Встречался с московскими преподавателями и исследователями, которые занимаются созданием протезов. У всех одни и те же проблемы — как в техническом плане, так и с финансированием. 

При желании любой человек может приобрести специальные модули и напечатать пластиковый протез на 3D-принтере. Но такой протез не будет морозостойким и сломается при первом же падении. Мы ставим целью создать протез именно промышленного образца — качественный и морозостойкий.

— Вы несколько лет назад участвовали с этим проектом в конкурсе «Идея на миллион». Кто-то из жюри тогда сказал, что ваша идея кажется чем-то из области фантастики... 

— Если утверждать, что протез управляется «силой мысли», люди, конечно, могут всё понять неверно. Этот проект более, чем реален, даже в условиях Якутии. За шесть лет Якутск довольно хорошо развился, появилось много площадок, где можно заниматься наукой и изобретательской деятельностью.

Некоторые могут подумать, что такие проекты невозможно реализовать, из-за незнания, насколько сильно развились технологии в последние годы. Исследования в этой области ведутся уже не первый год. 

Другое перспективное направление — реабилитация больных с неврологическими и костно-мышечными заболеваниями с помощью специальных медицинских экзоскелетов. Они успешно применяются за рубежом, мы бы хотели создать их более доступный аналог. Сейчас средняя стоимость медицинского экзоскелета — около 60-70 тысяч долларов, для небольших бюджетных учреждений это непосильная сумма.

— Как такие экзоскелеты могут помочь восстановиться людям, которые перенесли, скажем, инсульт?

— После инсульта многие пациенты заново учатся ходить, это требует длительного времени. Но в условиях стационара нет возможности держать пациента долго. Экзоскелет мог бы ускорить процесс реабилитации таких больных. 

— Не было мыслей переехать в другой город?

— Можно было бы, конечно, поработать в других городах или за рубежом, но я уверен, что, в итоге, все равно вернулся бы в Якутск. Хотелось бы развить местную науку. 

— После окончания университета будете работать врачом или уйдете в науку? 

— Знакомые знают, что я не хочу быть просто врачом, и удивляются, почему я поступил в мединститут. Я выбрал медицинский, потому что еще со школы мне была интересна физиология, как наука об устройстве человеческого организма. В ближайшем будущем вижу себя либо нейрофизиологом, либо специалистом в области робототехники или медицинской кибернетики. 

— Как получилось, что вас больше привлекают междисциплинарные науки?

— Нейропротезы, медицинские экзоскелеты — это синергетические проекты, которыми невозможно заниматься, если ты специалист только в одной области. Сейчас работа в междисциплинарных направлениях — требование времени. Специалист, будучи лишь медиком, не сможет создать что-то принципиально новое. Для этого ему нужно либо учиться, либо привлекать экспертов из других сфер. 

Мария Алексеева, News.Ykt.Ru

17:21, 01.11.2017 г. — VestiRegion.ru

VestiRegion.ru → Горячие новости → Молодой учёный из Якутии разрабатывает нейропротез руки

НовостиНародные новостиПробки во ВладивостокеПубликацииRSS

© VestiRegion.ru 2009–2017 г. Редакция: mail@vestiregion.ru.
При использовании материалов гиперссылка на сайт обязательна.
Размещение рекламы на сайте.

Яндекс.Метрика
Rambler's Top100