Несмотря на то, что фильмы о Терминаторе уже давно стали классикой, в реальной жизни еще не удалось создать искусственные конечности, которые полностью бы заменили здоровые руки и ноги. Сейчас наиболее приближены к этому зарубежные фирмы по производству бионических протезов, высокая цена которых делает их доступными только для состоятельных граждан. Российские производители далеки от мирового первенства, но протезы, предлагаемые на отечественном рынке, ничем не хуже устройств того же уровня, выпускаемых за границей.
Сложился устойчивый стереотип: отечественные разработки хуже зарубежных. Но это далеко не так. Помимо крупных российских компаний, занимающихся высокотехнологичным протезированием, с каждым годом становится все больше увлеченных ребят, которые создают уникальные технологии на благо людей. Так и в нашем Университете появился проект «MyoLimb» – частная инициатива группы студентов, разрабатывающих протез руки. Ведущий участник проекта Владислав Букин, магистрант первого курса кафедры БМТ-1, рассказал корреспонденту газеты «Бауманец» о своей работе и об особенностях успешного управления протезом.
– Вы не первые, кто начал заниматься разработкой протеза руки. В чем ваше принципиальное отличие от остальных?
– У нас другой подход к делу. Мы ставим перед собой выполнимые задачи и движемся постепенно – от простого к сложному. В разработке подобных протезов, как ни странно, много дилетантов. Считается, что дело сделано, если создать механику, имитирующую движение. Но этого недостаточно. Чтобы человеку было по-настоящему удобно, необходимо наладить связь между ним и устройством. Без взаимной передачи информации механика становится обычным косметическим протезом. Чтобы осуществить такой обмен данными, разрабатывается особая система управления.
– Что за «особая система»?
– Мы делаем неинвазивную (на кожу не оказывается никакого хирургического воздействия) обратную связь посредством тактильной стимуляции, создавая тактильный паттерн (образ) на поверхности кожи, и передаем пациенту совокупность параметров, характеризующих хватательное движение.
Сама по себе тактильная стимуляция – не новость. Она существует даже в наших телефонах и реализуется с помощью вибромотора. Подобные моторчики применяют и в разработке протезов. Но это несовершенная система связи с пациентом. Вибромоторы создают много шумов и колебания в разных проекциях одновременно. Мы же стремимся передавать информацию с высоким разрешением, чтобы создать ощущение динамики движения, а не просто видимость того факта, что что-то прикасается к протезу. С помощью обратной связи пациент сможет почувствовать угол раскрытия пальцев и усилие, возникающее при взаимодействии с предметами. Конструкция с существующей кинематикой позволяет брать и удерживать различные предметы – от шариковой ручки до в меру нагруженной сумки, или даже куриное яйцо.
Кстати, в нашем продвинутом XXI веке до сих пор пользуются спросом наборы для самообслуживания. Туда входят разные столовые приборы и предметы гигиены, которые вкручиваются в культеприемную гильзу – на мой взгляд, это ужасно. Поэтому мы стремимся создать удобный протез, который будет доступен практически каждому.
– Расскажи об участниках проекта. Как ты стал принимать в нем участие?
– Начинали проект нынешние аспиранты Антон Догадов и Мария Маркова. Позднее к ним присоединились Маслов Артем, Николай Рудный и Валерия Пронина. Полтора года назад в коллектив пришел я и Артем Суханов – аспирант МГТУ СТАНКИН – он занимается мехатроникой. Еще позднее присоединился Егор Панченко, старшекурсник с РЛ – он программирует микроконтроллеры, преобразует написанные нами алгоритмы управления в программы. Я вместе с Артемом поначалу занимался преимущественно электромеханической частью протеза – чертил разные элементы в SolidWorks, которые потом использовались в общей работе. Но меня всегда интересовало развитие системы обратной связи, и сейчас я активно работаю в этой области.
– Что вы уже успели реализовать?
– Мы сами разработали и собрали миографический датчик, портативный электромиограф, установку для регистрации поверхностной электромиограммы, блок регистрации механических взаимодействий для системы обратной связи. Более того, уже подготовлены две версии электромеханической кисти.
– Конечный вариант протеза – он какой?
– Мы делаем упор на простую кинематику и качественное интуитивное управление. Это заменит распространенные сейчас механические (тяговые) протезы, управляемые за счет движений ближайших суставов. Установка не потребует хирургического вмешательства и будет возможна для ряда ампутаций ниже локтя и выше кисти. Протез будет крепиться на культеприемную гильзу, изготавливаемую протезистом-ортопедом индивидуально для каждого пациента. Аккумулятор, работающий как минимум день без подзарядки, будет расположен внутри гильзы. Блок обратной связи, осуществляющий тактильную стимуляцию участков кожи уцелевшей части предплечья – на самой гильзе. Электроды для регистрации миограммы будут крепиться на культю, внутрь гильзы. При сокращении мышц потенциал на поверхности кожи меняется из-за биохимических процессов в клетках. Электрическая активность мышц регистрируется миографом через электроды и преобразуется в электромиограмму – сигнал сокращения мышечных волокон. Микроконтроллер, получая сигнал от миографа, преобразует его в управляющий сигнал.
Однако протезирование – процесс очень индивидуальный. Вполне вероятно, что в отдельных случаях понадобится немного изменить компоновку.
– Когда ожидается первый тест-драйв устройства?
– Надеемся, летом следующего года. Работа кипит, все идет по плану, но людей для выполнения всех задач не хватает. Нам бы не помешали помощники. За плечами уже большой опыт – проработаны все сильные и слабые стороны. Нам очень важно дойти до конца, хочется скорее осуществить установку протеза реальному человеку. Я уверен, мы справимся. То ли еще будет!
– Расскажи немного о себе. Почему ты выбрал для изучения именно эту область техники и технологии? Не пошел, например, ракеты строить, а решил людям помогать.
– Когда поступал в МГТУ имени Н.Э. Баумана, было желание делать именно медицинскую технику. Возможно, за этим стоит скрытое желание спасать мир.
Вообще, мне кажется, что самые достойные профессии имеют в своем описании глаголы «создавать» и «помогать».
– После магистратуры продолжишь развиваться в области протезирования?
– Да. Я надеюсь, что наш проект перерастет из кружка энтузиастов в место постоянной работы этих самых энтузиастов. Думаю, что мы обязаны попробовать это провернуть. Шанс, который выпал нам сейчас, бывает не часто.
– Что тебя вдохновляет довести работу до конца?
– Меня подталкивает ощущение того, что мы можем что-то изменить, на что-то повлиять. Стать частью той силы, что совершает благо.
– Назови три величайших, по твоему мнению, достижения человечества.
– Полеты в космос, увеличение продолжительности жизни в XX–XXI веках и возможность доступа практически к любой информации через интернет.
Но до сих пор у человечества много проблем, которые, казалось бы, не должны существовать единовременно с подобными достижениями, а существуют.
– Чем еще любишь заниматься, помимо работы над проектом?
– В детстве я увлекался мультипликацией. Рисовал везде, где только можно. Пробовал даже флеш-анимацию и «пластилиновую». Но это занятие отнимает много времени, поэтому после поступления в Университет его пришлось отложить. Еще увлекаюсь музыкой, раньше играл на бас-гитаре в группе. Сейчас иногда хожу на занятия к друзьям-альпинистам – это классно. Я боюсь высоты, и мне нравится, что я могу побороть этот страх.
Беседовала Анастасия Троянова
