"Апгрейд" тіла. Як сучасні технології допомагають українським військовим відновлюватися
Приклади сучасного протезування від експертів реабілітаційного центру "Незламні", інноваційного стартапу Esper Bionics та індійського підприємця Нагендера Парашара.
Ціль протипіхотних мін – не вбити, а вивести з ладу якомога більше людей, щоб вони не могли воювати. Намагання допомогти пораненому військовому збільшує кількість жертв, тому заряд міни повинен не вбивати, а калічити.
Найпоширеніша причина, через які військові втрачають верхні чи нижні кінцівки – саме мінно-вибухові травми. Серед жертв чимало цивільних, але найбільші втрати, звісно, в українських захисників.
Медицина не стоїть на місці і люди, які постраждали від мін, можуть повернутися до повноцінного життя після протезування та реабілітації.
Завдяки сучасним технологіям поранені можуть обрати необхідний вид протеза: від механічних верхніх кінцівок з кількома хватами та сучасних протезів ніг з англійськими вузлами до інноваційних біонічних.
Які в Україні є варіанти протезування? Які сучасні технології існують та які протези краще встановлювати військовим, що прагнуть повернутися на фронт?
Реабілітаційний центр "Незламні"
Реабілітаційний центр "Незламні" презентували в червні 2022 року у Львові. Хоча він ще на стадії розбудови, постраждалі в результаті боїв уже отримують фізичну та психологічну реабілітацію.
За рік у центрі прооперували та вилікували понад 11 тис пацієнтів. Напрямки роботи закладу – реконструктивна та пластична хірургія, а також протезування.
Як працюють хірурги
За словами керівника напрямку хірургії Гната Герича, центр працює за сучасною системою мультидисциплінарної команди. Тобто хірурги тісно співпрацюють з протезистами, психіатрами, реабілітологами, ортопедами-травматологами.
Раніше в медицині був інший підхід: поки пацієнт перебував з якоюсь проблемою в певному відділенні, ним займалися спеціалісти лише цього відділення. У "Незламних" з пацієнтом працює вся медична команда закладу.
"Більшість травм – мінно-вибухові. Це або "приліт" мінної артилерії, або боєць наступив на замінований предмет", – розповідає керівник напрямку протезування центру Назар Багнюк.
Усередині рани може бути багато уламків, на неї треба накладати шви, після яких лишаються рубці.
Як зазначає Герич, взимку хірурги мають справу з надзвичайно важкими травмами, які потребують складних реконструктивних операцій. Це травми і внутрішніх органів, і кінцівок.
Їх робота полягає у відновленні масивних дефектів тканин, зокрема м’яких та кісткових, а також нервових структур.
"Більшість пацієнтів – військових або цивільних – надходять до нас із запізненням", – пояснює він.
Це призводить до того, що в поранених розвивається інфікування рани. У таких випадках хірурги спочатку долають інфекцію і лише після цього роблять реконструктивні операції.
"Ми стикаємося з мультирезистентною інфекцією, яка не чутлива до антибіотиків. Її дуже важко лікувати, треба застосовувати спеціальні хірургічні маніпуляції", – зазначає Герич.
Він наголошує, що мета реконструктивної хірургії – проведення операцій з відновлення функцій ушкоджених або втрачених кінцівок, це нова галузь біопротезування.
"Треба також напрацьовувати досвід операцій з трансплантації та пересадки кінцівок трупних донорів. Тобто в померлої людини забираються рука чи нога, пересаджуються та приживлюються людині", – пояснює Герич.
Такі операції роблять лише в кількох розвинених країнах. У "Незламних" працюють над тим, щоб це стало реальністю в Україні.
Про протези
У протезуванні центр застосовує міоелектричні або біонічні протези.
"Особливість біонічної руки в тому, що вона має велику кількість хватів – пінцетні, щипкові. Юзер може виставляти кастомні налаштування роборуки, щоб підлаштувати протез для своїх потреб", – розповідає Багнюк.
У кожному пальці біонічна рука має моторчик. Рухи пальців відбуваються за заданими параметрами, але людина може налаштувати необхідний рух і протез перемкнеться на нього. Однак юзер має лише певні опції для налаштувань.
Процес підготовки до протезування комплексний. На первинному етапі планової ампутації хірурги працюють спільно з протезистами і вирішують, який функціональний рівень ампутації найкращий, щоб виготовити індивідуальний протез.
"Складаємо план з реабілітологами, які повертають пацієнта до фізичної активності після протезування", – каже Герич.
Почути і знищити: як штучний інтелект допомагає збивати крилаті ракети в українському небі
На ранньому операційному періоді хірурги застосовують методи формування кукси. З другого дня після операції готують куксу до приймання протезу.
Хірургічно процес підготовки пацієнта до протезування не відрізняється залежно від виду протезу. Однак, за словами Герича, відрізняється підготовка пацієнта до біоінтегруючих протезів.
"Ми застосовуємо нову сучасну методику. У кістку втраченої кінцівки вживляється імплант, до якого фіксується протез, і не потрібно використовувати куксоприймач. Останній – найбільш незручна частина протеза, яка щільно стискає залишок кінцівки, щоб його зафіксувати", – пояснює хірург.
Фіксація за допомогою імпланта значно зручніша. Протез може краще й точніше відтворювати рухи пацієнта.
Виготовляють протези в лабораторії та майстерні.
"Міопротез складається із збірних компонентів – батареї та сенсорів. Компоненти виготовляють на заводах, у лабораторії ми робимо куксоприймачі, які поєднують штучні запчастини з тілом", – каже Багнюк.
Кукса може бути довша, коротша, тонша, товстіша, фактурніша. Завдання фахівців – розробити відповідний куксоприймач, який буде зручним та комфортним у користуванні.
Протез виготовляють з акрилової смоли, у яку додають затверджувач. Смола гріється, у неї змінюється молекулярна структура, вона стає твердою. Термопластичний матеріал поміщається в піч, де стає пластичним.
Цей матеріал формується за гіпсовою моделлю і набуває відповідної форми.
Більшість виробників не передбачають обслуговування протеза. Відповідно до законодавства, термін придатності протеза – три роки. Після цього людина може отримати новий протез.
Держава оплачує протезування в межах граничної ціни. Для військових вона втричі більша.
"Будь-який протез ви не зможете носити все життя. Він має свій ресурс. Якщо один компонент пристосований до певних умов, наприклад, намокання, а інші – ні, то протез може потребувати заміни раніше", – наголошує Багнюк.
Людина може потребувати заміни протеза через зміну кукси, що з часом худне. Необхідності в додаткових хірургічних операціях під час заміни протеза немає.
Досвід пацієнтів
Герич зауважує, що багато пацієнтів повертаються на фронт. Рішення про це військові ухвалюють під час лікування.
Відповісти на питання, чи є протези для військових, які прагнуть повернутися на фронт, складно. Багнюк пояснює, що виготовлення протезів – це бізнес. Гроші інвестуються в дослідження ринку, у розробку, вираховується попит.
"Якщо хтось і "дизайнить" певний протез для військових, наприклад, гачок, він має бути пристосований тільки для одного виду зброї – гвинтівки чи гранатомета. Виходить, що це дуже вузька ніша", – пояснює фахівець.
Інше питання – чи пристосовуються військові до таких протезів під час бойових дій. Так, це підтверджують світлини, які прооперовані бійці надсилають своїм лікарям з фронту.
"Недавно нам надіслав світлину наш пацієнт, що служить командиром ЗРК "Бук" у силах ППО. Боєць повернувся на фронт після протезування. Хлопці тішаться, що не опустили руки", – каже Багнюк.
Роборука від Esper Bionics
Продукт Esper Hand українського стартапу Esper Bionics потрапив до рейтингу провідних інновацій 2022 року TIME. Візія співзасновників – тіло не є обмеженням (Body is not a limit).
"Ми віримо, що людина здатна не обмежуватися функціоналом власного тіла. Ми можемо "апгрейдити" наше тіло, включаючи його фізіологічні та розумові можливості", – каже співзасновниця та COO в Esper Bionics Анна Бєлєванцева.
Esper Hand – це біонічний протез руки. Наразі інженерний відділ команди, яка працює над проєктом, нараховує 15-20 спеціалістів. Основна частина – full-time, хтось – part-time або залучений на проєктній основі.
Про продукт
Біонічна рука допомагає людям, що мають певні фізіологічні відмінності, жити повноцінним життям. Ба більше, Esper Hand здатна надати людині кращі фізичні можливості. Наприклад – піднімати важкі речі без втоми в м’язах руки.
Людська рука важить приблизно 500 грамів. Вага біонічної руки – майже тотожна вазі біологічної. Пропорції Esper Hand витримані так, щоб не було зайвого навантаження на спину.
"Звісно, у перші дні людина відчуває цю вагу. Користувачі кажуть, що дискомфорт зникає за кілька тижнів", – каже співзасновниця Esper Bionics.
За її словами, біонічний протез – технологічний продукт, яким треба вчитися користуватися. Не вийде одягнути протез і одразу ефективно перемикати хвати.
Слід активно тренувати м’язи. У когось вони активні, у когось – дещо атрофовані. На навчання даються один-два тижні.
Біонічна рука може виконувати ті ж функції, що й біологічна: брати предмети, займатися спортом та побутовими справами. Людина здатна працювати в лабораторії, за комп’ютером, користуватися телефоном та іншими гаджетами.
Єдиний мінус – біонічний протез Esper поки що не має високого захисту від води. Тобто користувач не зможе приймати душ, плавати чи мити посуд, однак не варто перейматися, якщо рука потрапить під легкий дощ або сніг.
"Біонічна рука здатна до самонавчання, інтуїтивного управління. Наприклад, людина п’є чай і щоразу бере зі стола філіжанку. Цей рух повторюється і протез запам’ятовує, у якому положенні використовується хват, у який час це відбувається, з яким нахилом", – пояснює Бєлєванцева.
Акселерометр і гіроскоп збирають дані. Вони надсилаються на серверну платформу, на якій команда проєкту аналізує дані кожного юзера.
Протез навчається за допомогою ML-алгоритму і щоразу оновлюється новою прошивкою, у якій уже передбачені нові зафіксовані поведінкові патерни.
"Коли людина знову захоче випити чай, протез зрозуміє, який потрібен хват", – каже спвзасновниця проєкту.
Вартість біонічної руки від Esper Bionics для України – 6,5 тис дол. Це не ринкова ціна, а спеціальна пропозиція для тих, хто потребує такого девайса.
У кейс протезування входять не тільки рука, а й робота протезиста, виготовлення куксоприймача, міосенсори, зарядка, додаткові елементи. Через це повноцінний кейс протезування коштує близько 12 тис дол.
Команда не зупиняється на первинній версії. У планах розробників – додати вузол у руці, що дозволятиме розгинати та згинати руку, і ротатор, що дозволить обертати руку на 360 градусів.
Розробники також працюють над водопроникністю, щоб руку можна було занурювати у воду на певну глибину.
У компанії також починають розробку протеза ноги. Заявки компанії свідчать, що людям частіше необхідні протези нижніх кінцівок, ніж верхніх. 60-65% ампутацій у світі стосуються ніг.
Чи підійде біонічна рука військовим
"Уже є два успішні кейси установки Esper Hand українським військовим у 2022 році. Юзери задоволені", – каже Бєлєванцева.
У планах на 2023 рік – один-три кейси щомісяця залежно від завантаження протезистів та партнерів, з якими співпрацює стартап.
Проте розробники Esper Hand не рекомендують військовим, які хочуть брати участь в активних бойових діях, встановлювати біонічний протез. На це є вагомі причини.
"Рух біонічного протеза відбувається через імпульси, які подають наші м’язи. Вони можуть мимовільно скоротитися через гучний звук (вибух) чи стрес. М’язові сенсори вловлять цей сигнал і протез автоматично перемкне хват.
Якщо боєць у цей час тримає рушницю або керує танком, може виникнути критична ситуація. Дуже високі ризики для життя", – пояснює вона.
Рука має функцію самоблокування в певному хваті. Протез не буде реагувати на жодні імпульси м’язів або зміну положення руки, але для цього треба натиснути кнопку.
"Боєць може бути в стресовій ситуації: забути, де кнопка, натиснути не ту, забути розблокувати протез.
Якщо військовий бажає повернутися на фронт, ми рекомендуємо йому встановити механічний протез-крюк. Він робить лише один хват: відкриття і закриття", – підсумовує Анна.
Один з військових, якому встановили біонічну руку Esper Hand, повертається на службу, але в штаб. Він виконуватиме розвідувальну роботу.
Компанія збирає кошти на протезування українців, які постраждали під час війни. За програмою Esper for Ukraine фірма надає продукт за собівартістю, без маржі.
Заявку на протез можна заповнити на сайті. Там є вся покрокова інформація для людей, які втратили кінцівки.
Філософія Esper Bionics
На думку Бєлєванцевої, людина може отримати більші перспективи, що не обмежуються наявним фізичним та фізіологічним розвитком.
"Технологічні компанії розробляють прототипи й робочі версії роботів-гуманоїдів, що володіють емоціями, значною фізичною силою, поведінкою, наближеною до людської. Вони можуть скласти конкуренцію людині.
Чому ж людство має відставати від таких технологій і не мати можливості вдосконалити своє тіло?" – запитує вона.
Вісім найкращих стартапів України їдуть на виставці електроніки CES: хто вони і що розробляють
Глобальний план Esper Bionics – розробка імплантів, які перебуватимуть всередині людського тіла.
З ними людина зможе контролювати протези, виявляти симптоми хвороби, будувати оптимальний режим сну, взаємодіяти із зовнішніми гаджетами та продуктами IoT (інтернету речей).
"Наша мета – дати людині надможливості за допомогою технологій", – підсумовує вона.
Протези для всіх видів мобільності від Parashar Industries
На заводі індійського підприємця Нагендера Парашара виготовляються деталі для протезів, які можуть підійти пораненим українським бійцям, що бажають повернутися на фронт.
Нагендер живе в Києві, у сфері протезування працює з 2008 року. Бізнесмен починав з доставки деталей для протезів з Гонконгу.
Спочатку все було не надто успішно через проблеми з якістю. Він змінював постачальників, але ситуація не покращувалася. Тоді вирішив, що вироблятиме деталі самостійно.
Власну справу Нагендер почав у 2011 році. Зараз на заводі Parashar Industries налагоджений повний цикл виробництва.
В Україні працюють девʼять центрів протезування та реабілітації "Без обмежень", засновником яких є Парашар.
Його фабрика виготовляє переважно протези нижніх кінцівок, зокрема гідравлічні та англійські колінні вузли. Гідравлічні вузли виробляють лише в Японії, Україні та Німеччині.
Протези пристосовані для всіх видів мобільності. Перший – для ходіння вдома. Другий – для дому і прогулянок. Третій – для пересування по нерівних поверхнях. Четвертий – для відновлення здатності ходити.
"Я працюю над дуже складним вузлом з гідравлікою. Майбутній протез забезпечить підкосостійкість. Якщо людина з таким протезом перечепиться через щось, вона не впаде. Це протез для четвертого виду мобільності", – каже Нагендер.
Коли людина з протезом швидко пересувається, шанс, що вона перечепиться через щось, дуже високий. Колінні вузли, звісно, не так балансують рухи, як біологічне коліно.
Інженери Parashar Industries створюють спеціальну систему (циліндр) у гідравліці, що зможе зупинити згинання коліна та убезпечить від падіння. Поки що використовують англійський вузол – найкращий у своєму роді.
Військові можуть отримати протез з англійським вузлом без електроніки безкоштовно. Пацієнти, яким встановили такий протез, можуть бігати.
"Гідравліка управляє фазою перенесення ваги, коли нога перебуває в повітрі. Внизу встановлений буфер, що регулюється. Коли п’ятка торкається землі, людина це відчуває", – ділиться підприємець.
Нагендер згадує поранених бійців серед пацієнтів реабілітаційних центрів "Без обмежень". Каже, що багато з них бажають повернутися на фронт до операції і після. І багато хто повертається.
Найкращий варіант для військових, які втратили кінцівку, але хочуть повернутися на фронт, – англійські колінні вузли і механічні протези-крюки.
"Крюк – найбільш ефективний протез верхньої кінцівки для військових. Там є хват, він може відкриватися та закриватися, людина здатна тримати гвинтівку", – підсумовує Парашар.
Як допомагає держава
За даними Генштабу ЗСУ, 60% травм під час бойових дій – це поранення кінцівок.
Відповідно до закону "Про статус ветеранів війни, гарантії їх соціального захисту", право на безкоштовне протезування у державних закладах охорони здоров’я мають учасники бойових дій, особи з інвалідністю внаслідок війни, а також члени сімей загиблих.
Для цього необхідно мати посвідчення учасника бойових дій або особи з інвалідністю внаслідок війни.
Крім того, постанова уряду передбачає, що для ветеранів та учасників бойових дій протезування виробами підвищеної функціональності за відсутніми в Україні технологіями першочергове.
Зокрема, постанова передбачає безкоштовне забезпечення учасників АТО протезуванням, включно з витратами на проїзд, проживання, харчування, оплату витрат на заміну та ремонт протезного виробу, а також безплатне забезпечення лікувально-тренувальним протезом у разі необхідності.
Наразі безкоштовно отримати протез мають право всі особи, які отримали поранення під час військової агресії РФ проти України.
Щоб отримати безкоштовний протез, потрібно подати такі документи:
– оригінал направлення з Управління праці та соціального захисту населення;
– копію індивідуальної програми реабілітації;
– копію висновку ЛКК (МСЕК);
– копії поспорта (свідоцтва про народження дитини) та ідентифікаційного коду;
– копію посвідчення про інвалідність (за наявності).
Для дітей до 18 років:
– копію паспорта одного з батьків дитини (у разі забезпечення ТЗР дитини);
– довідку з місця роботи чи навчання (за наявності).