Точка разборки: ученые разработали первый в РФ протез-трансформер
Как новая технология поможет улучшить качество жизни пациентов
Российские ученые разработали протез нижних конечностей, который легко можно видоизменить под разные цели: для ношения дома, прогулок и быстрой ходьбы. Этот трансформер легче, дешевле и прочнее имеющихся импортных аналогов. Специалисты утверждают, что у него есть большой потенциал на рынке медицинских изделий, однако необходимо проработать возможность дальнейшей модернизации устройств. 8 июля образцы представят на ежегодной международной промышленной выставке «Иннопром» в Екатеринбурге.
Модель для разборки
Научный коллектив кафедр «Техническая механика» и «Теория и методика физической культуры и спорта» Южно-Уральского госуниверситета предложил отечественный аналог протезов известных зарубежных марок с весомыми преимуществами. В рамках госзадания ученые впервые разработали трансформер, характеристики которого можно регулировать самостоятельно, меняя только один элемент искусственной стопы.
Новая модель медицинского изделия разборная: в ней предусмотрена замена пяточной части в зависимости от потребностей пациента. По механическим параметрам разработка полностью идентична стандартным импортным протезам, но при этом универсальна. Человеку потребуется лишь пара дополнительных съемных элементов, которые подбираются в зависимости от уровня активности, вместо покупки нескольких дорогостоящих модулей.
— Когда человек идет быстро, ему приходится делать шаг шире, но, когда это происходит, сила удара на стопу увеличивается и пациент это сразу ощущает на культеприемной гильзе, — объяснил «Известиям» профессор, главный научный сотрудник кафедры «Техническая механика» ЮУрГУ Сергей Сапожников.
— Болевые ощущения усиливаются — значит, нужно смягчить силу удара, растянуть во времени ударный импульс.
Чтобы человек не ощущал боль от протеза при быстрой ходьбе, необходимо сделать жесткость стопного модуля плавно возрастающей. Для этого ему нужно всего лишь прикрутить другой пяточный компонент, и можно спешить по делам. Вернувшись, пациент может поставить «домашний» пяточный компонент, чтобы было комфортно передвигаться по квартире, рассказал профессор.
— Таких «пяточек» можно сделать несколько и прилагать в комплекте к основному протезу, чтобы человек сам подбирал то, в чем ему комфортно заниматься делами. Ему больше не нужно будет обращаться в сервисный центр, когда он захочет на прогулку. Дополнительно к «домашнему» варианту можно прикрепить снизу резиновый буфер, который так же поможет сильнее отталкиваться от поверхности при быстрой ходьбе за счет нужного возрастания жесткости, — сказал Сергей Сапожников.
Вопрос импортозамещения
Стоимость одного импортного голеностопного протеза может достигать полумиллиона рублей, а его ремонт, настройка и прочее обслуживание, которые возможны только в сервисном центре производителя (в настоящее время санкции и вовсе ограничивают сервис), обходятся в десятки тысяч, рассказали разработчики. Учитывая, что конструкция традиционной модели неразборная, всего человеку потребуется до четырех ортопедических изделий в зависимости от потребностей.
Для получения максимального комфорта от протеза-трансформера, пациент может заказать изготовление сменных компонентов под индивидуальные биомеханические параметры. Они измеряют при помощи специального оборудования. На экране компьютера фиксируются цифровые значения, по которым специалист видит, как у человека распределяется нагрузка на обе ноги и в каком положении находится позвоночник при привычном темпе ходьбы. По полученным данным биомеханик может увидеть асимметрию тела во время движения и порекомендовать приспособления, которые помогут привести тело в пространстве в здоровое симметричное положение.
— Мы получаем информацию о пространственно-временных параметрах движения, таких как ускорение, скорость, положения по осям XYZ каждого сегмента тела и их изменениях при каждом двигательном цикле, — рассказал доцент кафедры «Теория и методика физической культуры и спорта» ЮУрГУ Виталий Епишев. — Созданная нами база данных кинематики позволяет прогнозировать необходимый уровень жесткостных и амортизационных параметров протеза. По мере изменения уровня двигательной активности пользователя и/или изменения, например, его массы, мы можем менять элемент, тем самым «подгоняя» его под изменившуюся биомеханику.
Помимо прочего уникальная модель будет легче, долговечнее и в несколько раз дешевле своих предшественников за счет эффективного композитного материала.
Разработка ученых перспективна, но необходимо проработать возможность взаимодействия таких протезов с ИИ, считает руководитель центра «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета, член-корреспондент Академии наук Татарстана Альберт Ризванов.
— Разработка дешевых и эффективных протезов — это, безусловно, важное направление. Хотелось бы обратить внимание, что у таких технологий должен быть потенциал к модернизации — возможность подключить интерфейс мозг-компьютер, например, который в идеале позволил бы пациентам использовать такие медицинские изделия с минимальным дискомфортом, — отметил эксперт.
Новый протез успешно прошел испытания нагрузками до 300 кг и продемонстрировал требуемые жесткости на всех этапах нагружения. Ему предстоят финальные сертификационные испытания, патентование и опытная эксплуатация на пациентах-добровольцах.
Протез-трансформер впервые будет представлен на ежегодной международной промышленной выставке «Иннопром», которая пройдет с 8 по 11 июля 2024 года в Екатеринбурге.
