Техно

Со временем здоровые люди начнут менять свои органы на протезы просто по мере износа

Профессор из Медицинского университета Вены Оскар Азманн о современных методах протезирования

Фото: nypost.com

Недавно журнал Lancet опубликовал статью, описывающую одну из первых операций "бионической реконструкции". Доктор Оскар Азманн из Медицинского университета Вены заменил поочередно трем пациентам ампутированную кисть руки на протез, контролировать который можно силой мысли. О своей технологии, а также будущем бионики рассказал "ВД" сам Оскар Азманн. 

"ВД" Оскар, специалисты говорят, что создавать бионические протезы для рук гораздо сложнее, чем для ног. С чем это связано?

О.А. Большая часть исследований об "оживлении" бионических конечностей действительно посвящена рукам: функции ног гораздо успешнее заменяются сейчас разнообразными механическими устройствами типа экзоскелетов, но это уже из области биомеханики. Хотя и в бионике есть масштабные разработки для воспроизводства функций ног. Например, в этом направлении ведутся активные исследования в рамках интернационального проекта Cyberlegs с центром в Италии. В отличие от искусственных ног создание рук - чрезвычайно сложная задача. Трудно воспроизвести не только деликатные движения кисти, пальцев, но и способность осязания. Поэтому нет ничего удивительного в том, что к настоящему времени не так много случаев успешной пересадки бионической руки.

"ВД" Тем не менее вам это удалось. Расскажите об этом эксперименте.

О.А. Все три пациента перенесли серьезные травмы, в результате которых повредили плечевое сплетение - пучок нервов, идущих от позвоночника к кисти. В результате рука была парализована: часть нервных волокон передавала сигнал, но импульс был недостаточен для того, чтобы пациент смог двигать кистью. Ознакомившись с историями болезни этих людей, я подумал: а что, если бы у кисти был дополнительный источник энергии, своеобразная батарейка, которую можно было заряжать от сети? Разумеется, этого нельзя достичь с живой кистью, но можно попытаться заменить ее протезом, который бы снимался на ночь для подзарядки. Чтобы усилить руку, мы пересадили в нее ножные мышцы. В течение трех месяцев нервные волокна проросли в новую мышечную ткань, затем некоторое время мы работали над их активацией с помощью браслета с искусственными электрическими датчиками. Когда пациенты научились управлять "виртуальной" рукой, им ампутировали кисти и заменили их протезами, конт-
ролируемыми мышцами руки и датчиками.

"ВД" Протез функционирует как настоящая рука?

О.А. Я бы не сказал, что удалось достичь 100%-ного сходства с живой рукой, но у всех трех пациентов протезы работают гораздо лучше, чем кисти после травмы. Они могут держать предметы, наливать воду в стакан из кувшина и даже застегивать пуговицы. Постепенно моторика совершенствуется и количество функций кисти увеличивается. Если сначала в стандартном тесте на функционирование кисти пациенты набирали только 9 баллов из 100, то сейчас уже достигли уровня 65 и не собираются останавливаться на достигнутом. 

"ВД"  Удалось ли вернуть осязание?

О.А. Это действительно самая большая проблема современной бионической медицины. Ведь именно осязание дает человеку ощущение контакта с реальностью, оно же является ключевым в осуществлении мелких моторных функций кисти. Мы сейчас над этим активно работаем, пытаемся придать бионической руке максимальную чувствительность. Я уверен, что всего через пару лет будет создан беспроводной бионический протез с регулирующим карманным пультом.

Ученые уже сконструировали первого бионического человека: Rex внешне выглядит как реальный индивид и большинство органов максимально приближены к живым. Но ученым пока не удалось воссоздать многие жизненно важные органы, например, сердце, не говоря уже о мозге

"ВД"  Какие "осязательные" технологии вы считаете наиболее перспективными?

О.А.  Например, протезы i-LIMB шотландской компании Touch Bionics считывают импульсы, образующиеся в результате сокращения мышц на уцелевшей зоне, и реагируют, осуществляя движения. Благодаря такой технологии можно брать и удерживать любые предметы, двигать отдельно каждым пальцем, регулировать силу сжатия. В Швеции создали протез, работающий частично с помощью нервной системы. Поступающие из мозга сигналы перехватывают имплантируемые электроды и пересылают полученную информацию на встроенный компьютер. Система преобразует их в команды управления моторами, и пользователь может легко управлять как всеми пальцами сразу, так и по отдельности. И таких разработок немало.

"ВД" Возможно, наступит время, когда искусственные конечности можно будет оснастить особыми, дополнительными возможностями?

О.А.  ЛОчасти над этим уже работают. Например, американские военные создали ручные резиновые присоски, как у ящерицы геккона, на лапах которой расположены миллионы тончайших волосков с миниатюрными чашечками на конце, которые и удерживают ее на вертикальной поверхности. Присоски достаточно сильные для того, чтобы выдержать 100-килограммового человека, который взбирается по вертикальной поверхности с экипировкой. С одной стороны, они позволяют удерживаться на отвесной поверхности, а с другой - быстро отрываться от нее, чтобы продвигаться вперед. Теоретически такое оборудование сможет легко заменить веревки и лестницы. И таких проектов немало, причем большинство из них связано с функциями рук и зрения (например, люди приобретают способность ночного видения). Подобные разработки ведутся в двух направлениях: наделить здоровых людей дополнительными функциями и создать роботов-помощников с экстра-навыками животных.

Фото: galleryhip.com"ВД" Насколько я знаю, уже ведь создали целого бионического человека?

О.А. Его сконструировали для демонстрации последних достижений в сфере бионики. Бионический человек Rex внешне выглядит как реальный индивид: его голова - точная копия реального человека, психолога из Цюрихского университета Бертольда Майера. У Rex также большинство максимально приближенных к живым органов: селезенка, почки, поджелудочная железа, трахея и полноценная система кровообращения, по которой течет аналогичная природной кровь. Все это разработки ученых разных стран мира: Калифорнийского университета, Университета Маккуори в Сиднее, Йельского университета, лондонской больницы Royal Free Hospital, университетов Шеффилда и Джона Хопкинса.

"ВД"  Могут ли уже сейчас пациенты получить представленные в Rex бионические органы или это исключительно демонстрационные образцы?

О.А. Все это уже функциональные бионические технологии, максимально приближенные к живым органам. В частности, глаза - это встроенные в очки цифровые камеры. Они захватывают изображение в режиме реального времени и передают на микрочип, который перерабатывает его в электрические импульсы и посылает их в мозг. Оттуда идут сигналы на имплантат сетчатки глаза. Кровь создана из полимера полиэтиленгликоля. Она хранится дольше, чем донорская, и абсолютно стерильна. Что касается сердца, то аналогичного природному органу пока нет. Все существующие сейчас в мире версии подходят лишь для того, чтобы помочь больному дождаться донора. Не создали пока и функциональных легких, мочевого пузыря и желудка, да и до искусственного мозга еще далеко.

"ВД" Каковы ваши прогнозы дальнейшего развития бионики?

О.А. Возможно, пока это звучит как фантастика, но я думаю, что со временем здоровые люди начнут менять старые органы на новые не из-за болезни или потому что они их потеряли, а просто по мере износа. Ведь это прямой путь к вечной молодости. Медицинская бионика, биопротезирование сейчас развивается как никогда быстро, новые перспективные разработки появляются все чаще. Причем как ни в одной другой сфере ученые проявляют завидную солидарность, охотно делясь наработками с коллегами из других лабораторий. Часто для исследований создаются международные группы, что способствует максимально эффективным результатам работы. Без сомнения, будут развиваться технологии заимствования свойств органов человека у других живых существ. Это направление развивается параллельно с бионическим протезированием, и как только каждая из отраслей достигнет определенного уровня развития, они объединятся. Результатом такого альянса может стать вечно молодой здоровый человек с уникальными сверхспособностями.

Оскар Асманн

Директор Центра реконструкции и реабилитации Венского медицинского университета

Венский университет, медицинский факультет

Преподаватель и научный сотрудник кафедры анатомии и клеточной биологии Венского медицинского университета со специализацией в нейроанатомии

Клиника при Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, специализация - хирургия (восстановление периферических нервов)

Венский медицинский университет, отделение пластической хирургии, специализация - бионическое протезирование, восстановление периферических нервов и конечностей рук, реабилитация

С 2006 г. тесно сотрудничает с немецкой компанией Otto Bock в качестве эксперта по бионическому протезированию, а также с Центром бионической реконструкции конечностей

С 2013 г. директор Центра реконструкции и реабилитации Венского медицинского университета

Опубликовано в ежемесячнике "Власть денег" за июнь 2015 г. (№6/431)