Бионика в погоне за совершенством?

Вашингтонский Университет, что в Сиэтле, в лице двух сотрудников тамошней лаборатории контроля движения (Movement Control Lab) – докторов Эмануила Тодорова и Жэ Су, представил сегодня рабочий прототип самого анатомически точного бионического кистевого протеза в мире. Масштабы проделанной работы поражают. Ученые решили не идти по пути наименьшего сопротивления и изобретения лишь отдаленно напоминающий биологический прототип “велосипедов”. А вместо этого постарались воспроизвести все кости, сухожилья и мышечные ткани человеческой кисти при помощи композитных материалов и миниатюрных сервоприводов.

На днях мы уже затрагивали тему протезирования в контексте 3D биопечати и ее симбиоза с современной бионикой. Но на тот момент я даже в самых смелых мечтах не мог представить, что момент практического воплощения давно назревшего качественного скачка в реконструкционной медицине и посттравматической реабилитации уже столь близок! Разработка вышеупомянутой лаборатории ясно дает понять – эпоха протезов, столь же удобных и функциональных как и утраченные пациентом конечности, уже очень близка.

Продемонстрированная искусственная кисть руки обладает абсолютно всеми степенями свободы и микромоторикой, что и ее естественный аналог. Никаких компромиссов и упрощений. Все подчинено единственной задаче – вернуть человеку утраченную руку таким образом, чтобы процесс привыкания к протезу вплоть до полной реабилитации уложился не в недели, как это происходит сейчас, но максимум в пару часов! Все дело в мышечной памяти и нейронных связях нашей центральной нервной системы. Применение даже ультрасовременных, но все же обладающих рядом анатомических упрощений, протезов приводит к тому, что человеческий мозг вынужден заново учиться пользоваться такой конечностью. Вырабатывать новые рефлексы, переформатировать собственные синаптические связи и проходить через весьма мучительный этап “второго детства”.  И даже в случае успеха, такие протезы никогда не позволят достичь той же точности движений, что и настоящая рука. Недостатки микромоторики и мышечной координации не дадут пациенту снова играть на гитаре и восстановить навыки слепого десятипальцевого набора. На этом список ограничений лишь начинается. Безусловно, анатомически неточные протезы все-равно способны существенно повысить качество жизни потерявшего конечность человека. Но сопоставить их возможности с проектом Тодорова и Су невозможно. Как видим, координация движений и их естественность уже сейчас близки к идеалу.

“Кости” такой руки напечатаны на 3D-принтере. В роли сухожилий выступают молекулярные волокна прочного и устойчивого к растягиванию полиэтилена под названием Spectra strings. Функции мышц и тканей суставов выполняют вырезанные при помощи прецизионного промышленного лазера резиновые элементы. В движение все это приводят 10 присоединенных к Spectra-“сухожилиям” сервоприводов. Несмотря на все старания ученых, на текущем этапе работ движения все-таки остаются немного “дискретными”, проигрывая настоящей руке в плавности и естественности. И пусть с точностью работы проблем не возникает, но, по их собственному признанию, работать еще есть над чем.

На следующих этапах проекта в кисть планируется встроить тактильные и термические датчики, дав таким образом обладателю протеза возможность вернуть всю полноту сенсорного восприятия. Так же будет вестись работа по уменьшению времени отклика сервоприводов и повышением плавности их хода. Параллельно с этим ученые рассматривают различные варианты скорейшего начала сотрудничества с компаниями и другими научными учреждениями, специализирующимися на производстве и клинической сертификации бионических протезов. По имеющейся информации, Су и Тодоров возлагают надежды не на самостоятельную разработку, а на объединение усилий с возглавляемой Хью Герром группой по разработке бионических протезов из MIT. Интенсивные работы возобновятся после майской выставке ICRA (IEEE Robotics and Automation Society) в Стокгольме. Но как бы ни сложилась дальнейшая судьба этого отдельно взятого проекта, научные свершения такого рода вселяют уверенность в том, что уже через 20-30 лет мы забудем определение “люди с ограниченными возможностями” как страшный сон из прошлого. До скорого!