Примерьте сами: как волгоградские ученые создавали экзоскелет
Недавно в Волгограде представили новую разработку - специализированный экзоскелет эндохирурга. «Городские вести» напросились в гости в мастерскую, где их продумывают, проектируют и создают.
«Я понял, что это нужно медицине»
- Проходите, нам сюда, - пригласил нас один из создателей экзоскелета, заслуженный деятель науки России Александр Воробьев.
Мы вошли в небольшую мастерскую, где на разных полках лежат детали экзоскелета, стоит принтер для 3D-печати, учительская доска и масса снимков пациентов, которые были в особой медицинской одежде.
- Взгляните. Это самый первый экзоскелет, который мы сделали. Изначально разрабатывали его не для эндоскопических хирургов, а для людей, у которых есть проблемы с верхними конечностями. Первым нашим пациентом стала девочка Илона. Ей на тот момент было чуть больше четырех лет. Представьте веселого и жизнерадостного ребенка, который не может сам ни поесть, ни расчесаться, ни порисовать. То, что кажется обычным другим детям, ей было недоступно, - вспоминает 2015 год Александр Воробьев.
Александр Воробьев – потомственный врач, общий трудовой стаж его династии свыше 150 лет.
Идея создать экзоскелет для медицинских целей Александру Воробьеву пришла случайно. Он услышал, как его дети бурно обсуждают эту разработку, и начал развивать мысль, которая затем переросла в масштабный проект. Сам по себе экзоскелет далеко не новое изобретение. Его используют в других сферах – военном деле, промышленности, даже для космических полетов.
- Я тогда понял, что экзоскелет очень пригодится в медицине, и мы начали над этим работать. Первый экземпляр дался нам нелегко. На него мы потратили целый год. Проектировали, подбирали материалы, печатали детали. Сначала хотели использовать высокопрочный пластик, но как только надели такой экземпляр на пациента, вся конструкция вмиг разломалась. Она не выдержала нагрузки, - рассказывает собеседник «Городских вестей».
Подсказка пришла от специалиста, который работает с самолетами. Он предложил для экзоскелета другой материал – магниево-алюминиевый сплав, и не ошибся. После исследований и испытаний удалось создать высокопрочную «одежду».
- Внешне экзоскелет выглядит просто. Он, по сути, состоит их трех материалов – ткани, ортопедических составляющих и сплава алюминия. Но, чтобы все собрать в единое целое, нужно сделать около ста высокоточных соединений, да и подшипников требуется больше полусотни, - рассказывает еще один автор проекта, старший научный сотрудник лаборатории моделирования патологии Волгоградского медицинского научного центра Федор Андрющенко.
Илона назвала экзоскелет своими крыльями. С ними юная пациентка не расставалась почти два года, а затем поняла, что может владеть руками и без них. Осталось немного подкорректировать некоторые функции рук, но это отдельная тема исследования.
Волгоградские ученые также придумали экзоскелет для нижней челюсти и шеи.
Все через игру
- Мы создаем экзоскелеты и для детей, и для взрослых. Но юных пациентов у нас больше. И к ним должен быть особый подход. Когда дети начинают носить экзоскелет, они могут испытывать дискомфорт. И как только ребенок от своих «крыльев» начинает уставать, их нужно снимать. Экзоскелет не должен ассоциироваться с неприятными ощущениями. Эту мысль мы стараемся донести до родителей наших юных пациентов, - поясняет Федор Андрющенко.
Когда дети только начинают привыкать к своей необычной одежде, их нужно обязательно поощрять за старание и терпение.
- Мы всегда хвалим детей. Например, ставим хорошие оценки на доске. Весь процесс должен быть юному пациенту в радость. На этой же доске дети и рисуют, и пишут – развивают свои способности. На стене даже есть наши портреты. Девочка из Якутии нарисовала нас с Федором. Правда, похоже? – смеется Александр Воробьев.
Принцип работы экзоскелета основан, если говорить немедицинским языком, на обмане мозга. Если руки все время находятся внизу, то голова понимает, что их не нужно поднимать – нет необходимости отправлять специальные сигналы. Экзоскелет восстанавливает эту связь. Мозг со временем привыкает к тому, что руки находятся в движении, и снова посылает те самые сигналы.
За несколько лет волгоградские ученые создали три десятка экзоскелетов для пациентов, которые приезжают в Волгоград со всей России и ближнего зарубежья. Например, в мае в город-герой приедет семья из далекого Якутска. Журналистка местного издания связалась с Александром Воробьевым и попросила помощи.
- Со временем мы стали быстрее создавать экзоскелеты. Мы ни в коем случае не гонимся за количеством. Это штучная работа. Однако иногда бывают срочные случаи: однажды за неделю нужно было сделать сразу два. Но это, как говорится, экстренный вариант, не всегда приемлемый для НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструктивные работы, – прим, автора). В среднем на новые «крылья» уходит от 10 до 14 дней, - отмечает Федор Андрющенко.
Новый «халат» для хирурга
- Идею об экзоскелете для хирурга мне подсказали. Я рассказывал о нашем изобретении на научной конференции. После выступления ко мне подошел коллега и спросил, нельзя ли придумать такое для врачей. И мы поняли, что нужно, - объясняет Александр Воробьев.
Специальный «халат» волгоградские врачи создали для эндоскопического хирурга. Такие операции (с небольшими разрезами) проще переносят пациенты. При этом врачам стало работать сложнее.
- Представьте, вы стоите за операционным столом несколько часов в одном и то же положении. Спина и руки затекают. В итоге работоспособность падает и врач может сам стать пациентом, - рассказывает собеседник «Городских вестей».
Над специализированным экзоскелетом эндохирурга волгоградские ученые работали несколько лет. Первый экземпляр делали на еще одного автора проекта, акушера-гинеколога областной больницы № 1 Викторию Сейкину. Операцию в новом «медицинском халате» она провела в конце марта. К ней готовились несколько месяцев, и в итоге все прошло хорошо.
Пока экзоскелет для работы есть только у Виктории. Ее спецодежда весит примерно три килограмма. Создатели при таком весе сохранили прочность, экзоскелет можно легко спрятать под одеждой.
- Мы можем долго описывать нашу разработку. Примерьте и тогда сразу все поймете. Давайте, не бойтесь, - обратился к корреспонденту «Городских вестей» Александр Воробьев.
Как только застегнули все ремни, появилось легкое ощущение невесомости и пропала тянущая боль в спине, которую удалось заработать из-за многочасового сидения за компьютером.
- Думаю, принцип вы поняли. Давайте проверим ваши медицинские способности. Сейчас на несколько минут вы станете эндоскопическим хирургом, - сказал Федор Андрющенко и повел в специальный класс.
В аудитории нас ждали студенты, которые помогли провести «операцию». Для этого включили специальный тренажер, на котором оттачивают свои навыки будущие медики. Он имитирует лапароскопическую операцию, где врач работает инструментами через небольшие разрезы и наблюдает за всем через монитор. У меня задача, конечно, была попроще. В таких условиях нужно было захватить инструментом предмет и повесить его на металлический столбик. Кажется, что ничего сложного. Но это сначала. Трудно было найти подходящий угол, чтобы схватить предмет. Но в итоге все-таки удалось.
- Ого, какие способности! В вас пропадает эндоскопический хирург, - шутит Александр Воробьев.
Когда с меня снимали экзоскелет, изобретатели говорили, что после всех испытаний его должны выпускать уже в промышленных масштабах.
- Впереди у нас еще много работы. На выходе экзоскелет для микрохирурга и другие не менее значимые проекты. Планов много, главное – все реализовать, - уверены волгоградские ученые.
Виктория Чернова
