Можно ли вернуть способность ходить после инсульта, травмы позвоночника или научить правильно шагать ребенка, родившегося с ДЦП? Оказывается, такую возможность дает чудо-устройство под названием экзоскелет. Но за этим чудом скрывается кропотливая научная и инженерная работа. Как именно он работает, рассказала директор по науке российской компании «ЭкзоАтлет» Елена Письменная во время просветительского марафона «Новые горизонты.Наука» российского общества «Знание». Предприятие выпускает экзоскелеты ExoAtlet, которые используются для реабилитации взрослых, подростков и детей в клиниках по всей стране.
Робот, который ходит за человека
Экзоскелет – это приспособление для восстановления ходьбы после травм и заболеваний. Применяется для реабилитации у перенесших травму позвоночника, пациентов с последствиями инсульта, рассеянного склероза, ДЦП, эндопротезирования. С его помощью можно восстанавливать моторные функций взрослых и детей, начиная с самого раннего возраста. Говоря упрощенно, экзоскелет надевается на человека и помогает ему ходить, воспроизводя правильный механизм движения. Таким образом, существенно ускоряется реабилитация, на которую иначе ушли бы годы.
Существует два подхода: пассивный экзоскелет — механическое устройство, надеваемое сверху на человека, и активный экзоскелет. Он отличается от пассивного тем, что предполагает обязательно наличие различных приводов, это уже роботизированное устройство. В зависимости от решаемых задач, их ставят на определенные суставы. Кроме того, различные механизмы настройки бедра, голени, стопы позволяют прикрепить все это оборудование к человеку разного роста и комплекции.
Не простой костыль, а интеллектуальный
Помимо самого экзоскелета в дополнение к нему разработчики создали так называемый «интеллектуальный костыль». Это находящееся в руке приспособление для дополнительной опоры и управления экзоскелетом . Если человек уже освоился с ходьбой в экзоскелете и хочет начать ходить самостоятельно, без страхующего, то этот костыль поможет ему. На нем можно выбирать различные режимы ходьбы, например, встать из сидячего положения. И экзоскелет будет выполнять подъем тела. Есть также режимы ходьбы вперед и на месте с разной скоростью.
«Сама вертикализация позы чрезвычайно важна для человека», — говорит Елена Письменная.
Кто может позволить себе такую технику?
Разработка коммерческих экзоскелетов – это прерогатива стран-лидеров. И Россия в их числе. Отечественный ExoAtlet, имеющий множество наград, одобренный как в России так и и за рубежом, включая США и Европу, безусловно относится к проектам-лидерам, которых во всем мире наберется не более пяти, считает эксперт.
До чего дошел научный прогресс
Научить людей заново ходить разработчикам помогла нейробиология. Изучив механизмы связи между головным и спинным мозгом, мышцами, скелетом и органами очувствления, они смогли использовать работу соматической нервной системы для управления спинальными локомоторными циклами человека неинвазивно, то есть без встраивания в организм каких-либо элементов управления.
Что очень важно, экзоскелет поддерживает естественный паттерн ходьбы с перекатом стопы, включая все фазы опоры на пятку и носок и переноса стопы. При этом его можно индивидуально настраивать под параметры человека. Но в любом случае он позволит выполнить движение именно так, как оно должно быть задумано природой. Так постепенно за время занятий человек восстанавливает утраченную способность ходить.
Отличительная особенность экзоскелета – упруго амортизирующая голень. Она позволяет мягко ставить ногу без каких-либо внешних воздействий на человека. С помощью такого приспособления сегодня обретают уверенность при ходьбе пациенты с диагнозом ДЦП и спастической диплегией (эта форма характеризуется повышенным мышечным тонусом конечностей). Кроме того, экзоскелет дает возможность тренировать движение по наклонной поверхности и по ступеням лестницы.
Взрослым и детям свой подход
На вопрос, сколько потребуется тренировок в экзоскелете, чтобы вновь начать уверенно ходить, Елена Письменная отвечает, что у всех это происходит по-разному и зависит от повреждения организма. С последствиями инсульта, как правило, реабилитация идет быстрее. Есть пациенты, которые уже после 10 тренировок начинают уверенно идти без опоры. Но и для больных рассеянным склерозом преимущества от занятий огромны. У них существенно замедляется проявление заболевания, дольше сохраняются моторные навыки, как и у больных ДЦП. Хотя все это, конечно, индивидуально. В самых тяжелых случаях, к которым относят спинно-мозговые травмы, успех зависит от состояния спинного мозга.
Для освоения навыка управления экзоскелетом обычно достаточно двух тренировок, максимум 3-4. При этом пользоваться им могут даже двухлетние малыши. Для них разработана облегченная модель весом менее 10 кг (взрослый весит 22 кг) приятного глазу розового цвета. Заниматься на нем можно в собственной ортопедической обуви ребенка. При этом не нужна промежуточная платформа, как у взрослого экзоскелета, и нога ставится сразу на поверхность. Настраивать экзоскелет для малышей можно не только для ходьбы вперед, но и вбок, что также является важным двигательным навыком для этого возраста. И конечно, разработчики учли постоянную потребность малышей в игре. Поэтому тренировки малышей сопровождаются игрой в мяч, который можно подбрасывать руками и отталкивать ногами. Также в качестве дополнительной опоры на руки маленький пациент в экзоскелете может катить игрушечную коляску. Елена Письменная говорит, что российская разработка роботизированного экзоскелета для детей от двух до шести лет является уникальной, и нигде в мире нет аналогов такого устройства.
Соревнования по «экзоскелетону»
Интересно, что помимо обычной тренировки в реабилитационных отделениях и тренажерных залах клиник и больниц, пациенты в экзоскелетах могут участвовать в соревнованиях и марафонах. В качестве испытаний им предлагается ходьба по трассам с бревнами и камнями, движение вверх и вниз по наклонной поверхности, проход через дверь, которую нужно открыть и затем закрыть за собой, и все это в экзоскелете. Такие мероприятия придают участникам больше уверенности в себе и существенно ускоряют восстановление. А иногда пациенты соревнуются на скорость прямо в коридорах больниц.
Цифры и факты
Сегодня эти приспособления уже помогли заново встать на ноги не менее 7 тыс. человек – и это только официальные данные, на самом деле их намного больше, сообщила представитель «ЭкзоАтлет». Она уточнила, что компания производит экзоскелеты на заказ по запросам больниц. Покупка такого оборудования – удовольствие не из дешевых. Один взрослый экзоскелет стоит 4,5 – 5 млн руб., детский – 7-7,5 млн руб. И хотя есть люди, которые приобретают их для себя, рациональнее проходить реабилитацию в клиниках, считает она. Но в любом случае, цена российских экзоскелетов ниже, чем зарубежных аналогов, а значит, они доступны большему числу людей.
О компании «ЭкзоАтлет»: Российская компания — разработчик и производитель экзоскелетов, создатель новых эффективных методик медицинской и социальной реабилитации пациентов с последствиями травмы спинного мозга, перенесенного инсульта, ДЦП, рассеянным склерозом и другими нозологиями. Работает с 2013 года, является резидентом «Сколково» с 2014 г.
Визитная карточка производителя — ExoAtlet I — новейший инструмент роботизированной механотерапии для реабилитации пациентов с локомоторными нарушениями нижних конечностей, после травм, заболеваний опорно-двигательного аппарата или нервной системы. Он выдерживает вес пациента до 110 кг и может работать до 8 часов без подзарядки. Взрослая модель рассчитана на рост 150-190 см, для детей есть модель ExoAtlet Bambini (рост 115-160 см). Уникальная модель для малышей рассчитана на ребенка ростом от 73 до 110 см, весом до 25 кг. Экзоскелеты быстро настраиваются под индивидуальные параметры человека, ими может управлять как сам пациент (при помощи пульта на костыле), так и сопровождающий (с планшета или страховочных ручек). Оборудование защищено от спастики и имеет возможность аварийного отключения. Все данные о тренировке хранятся в облаке, где их можно анализировать и управлять тренировкой.
Возможность пройти реабилитацию на российском экзоскелете имеют жители РФ и других стран. На сегодняшний день этим устройством оснащено более 50 клиник в России, свыше 20 клиник в странах Азии
(Южная Корея, Китай, Япония, Вьетнам), медицинские центры в Турции и Казахстане и один исследовательский центр в Португалии. Адреса клиник в России, где можно пройти реабилитацию в экзоскелете, представлены на сайте производителя: exoatlet.ru
Российский экзоскелет одобрен в том числе в США (имеет сертификат FDA) и Евросоюзе (получен европейский сертификат CE-mark). В РФ он награжден премией «Технологический прорыв» в номинации «Преодоление барьеров и открытие новых возможностей».
Текст: Екатерина Янкевич
Фото: exoatlet.ru, sk.ru и стоп-кадры презентации спикера
