Как обстоят дела на рынке протезирования и какие инновации нужны отрасли

Рынок биопротезов в цифрах и фактах

Каждый год в мире проводится более 1 млн ампутаций конечностей. По данным американской Advanced Amputee Solutions, люди лишаются рук и ног в основном из-за сосудистых заболеваний, включая заболевания периферических артерий (54%), а также из-за травм (45%), диабета и рака. У некоторых людей конечностей нет от рождения.

Мировой рынок бионики, в том числе конечностей, органов зрения, слуха и внутренних органов, в 2023 году достиг $6,1 млрд и будет на протяжении ближайших пяти лет расти на 9,6% в год, прогнозируют аналитики Mordor Intelligence. Глобальный рынок одних только бионических протезов в 2022 году составил $1,5 млрд, к 2030 году этот показатель достигнет отметки $2,8 млрд.

В России спрос на протезирование конечностей тоже растет. По данным Совета по делам инвалидов, доля отечественных технических средств реабилитации (ТСР) на внутреннем рынке увеличилась с 17% в 2020 году до 50% в 2022-м. По оценкам Агентства инноваций Москвы, потенциальными пользователями ТСР в 2022 году были 49,3 млн человек, а к 2030 году целевая аудитория рынка AssistiveTech достигнет уже 52,8 млн человек.

Тем временем биопротезирование представляет собой не просто долю рынка. Для людей, переживших ампутацию конечностей, это возможность жить после травмы или болезни, делать яичницу по утрам, оплачивать покупки в магазине и даже играть на музыкальных инструментах. Константин Дебликов почти десять лет живет с протезами рук и знает о биопротезировании очень многое: почему, например, крюк намного функциональнее, чем насадка с пятью пальцами, и как жить, если каждый день обычные вещи бросают тебе вызов.

Социальная экономика Как в России получить квоту на бионический протез

Как устроены биопротезы и как сделать их еще лучше

— Константин, как работают большинство биопротезов сегодня?

— Бионические протезы, или еще их называют миоэлектрическими, управляются с помощью двух мышц пользователя. Два внешних электрода от протеза подводятся к мышцам человека, и при напряжении мышц протез совершает движение. Это стандарт биоэлектрического протезирования уже на протяжении последних 60 лет. Протез с такой системой управления придумали еще в Советском Союзе, и с тех пор в этой области ничего существенно не изменилось. То, что биопротезирование придумали совсем недавно и что это какие-то суперпоследние разработки, — миф.

— Какие, на ваш взгляд, фундаментальные проблемы есть в отрасли бионических протезов?

— Первая — протезы управляются не интуитивно, а с помощью датчиков, поэтому жить с ними довольно тяжело. Обычно люди теряют одну руку, а не две, как в моем случае, и большинство бытовых манипуляций они совершают своей здоровой конечностью. Протез при этом выполняет крайне небольшой спектр задач. В моем же случае протезы — это реально то, на что я полагаюсь, что заменяет мне руки. Однако те возможности, которые мне дает нынешняя система управления через датчики, очень скромны.

Нужно придумывать новые системы управления, например связанные с нейроинтерфейсами, с более продвинутым принципом взаимодействия с электроникой, чем просто поверхностное считывание мышечных сигналов. Один из таких прорывных проектов — Neuralink Илона Маска. Людям уже вживляют чипы в мозг, чтобы передавать его сигналы прямо на устройства. Возможно, подобные вещи помогут открыть новую главу в развитии протезирования.

Вторая большая проблема протезирования — это отсутствие обратной связи. Протезы не чувствуют, что именно у меня в руках, горячее оно или нет, какое оно по структуре, текстуре. Мне не передается информация от протезов. Эта проблема тоже нуждается в новых технологиях вживления каких-то импульсов.

Индустрия 4.0 Как в России делают современные бионические протезы

— Вы с отцом разработали специальный девайс, который позволяет пальцем протеза нажимать на сенсорный экран телефона. Какие еще потребности человека пока не учитываются или не реализованы в биопротезировании, но в них остро нуждаются люди?

— Что касается более земных и прикладных функций, которые можно улучшить в протезах уже сейчас, то это в первую очередь повышение их прочности. Протезы часто ломаются, особенно высокофункциональные — те, что могут выполнять много разных жестов с участием всех пальцев. Следовательно, в таком протезе находится пять сервоприводов, а значит, вероятность поломки увеличивается в пять раз по сравнению с однохватным протезом.

Протез — это сложное устройство, в котором есть и сервоприводы, и микроконтроллеры, и электромиографические датчики, и аккумуляторы, в них много разных узлов, проводков, поэтому они так часто выходят из строя. Проблема для пользователей заключается еще и в том, что протезы бывает сложно починить. Мои, например, можно отремонтировать только по месту производства, то есть в Германии. Это и раньше было непросто сделать, а теперь практически невозможно. А сломанный протез — это серьезный удар по функциональности человека, его самоощущению.

Кроме того, часто ломающиеся протезы вредят отрасли в целом. Если протезы какой-то компании постоянно ломаются, они отбивают желание у потребителей в принципе ими пользоваться. В итоге люди отказываются от протезирования совсем и учатся жить только со своими культями. Поэтому первое, что я рекомендую разным компаниям и стартапам, — это делать свою продукцию неубиваемой и максимально устойчивой к поломкам.

«Появление новых протезов зависит от дерзновений людей»

— Насколько многофункциональные протезы с пальцами действительно полезны пользователям?

— Многим кажется, что если у протеза есть пять пальцев и каждым из них можно пошевелить, то это именно то, к чему нужно стремиться. На самом деле это стереотип, который еще с прошлого века нам транслируют научная фантастика, кино, литература, игры. Система управления протезами пока недостаточно развита, чтобы полноценно и точно управлять всеми пальцами одновременно. В таком протезе ты не двигаешь каждым пальцем по отдельности, а делаешь сразу весь жест, например сжимаешь пальцы в щепотку.

Да, с помощью такого протеза ты сохраняешь некий конвенциональный облик человека с пятью пальцами — это здорово. Но чем дольше я живу с протезами, тем больше убеждаюсь, что стремление производителей к антропоморфности изделий и их максимальной похожести на настоящие руки на самом деле усложняет жизнь людям с ампутацией. А вот протез в виде клешни — я таким пользуюсь уже второй год и не нарадуюсь — это самое удобное, что есть сейчас на рынке.

Интересный факт: самый популярный протез в США сегодня — это крюк. Это технология XIX века, которая не изменилась до сих пор. И если научиться им правильно пользоваться, то это действительно крутая вещь. Крюк легкий, дешевый, легко ремонтируемый, крепкий, ты не боишься его сломать, там нет электроники, он не боится воды, грязи. Если ты умеешь обращаться с обычным тяговым протезом в виде крюка, то ты точно будешь ничуть не хуже себя чувствовать, чем человек с навороченной пятипальцевой кистью, которая не имеет никакой повышенной функциональности.

Экономика образования UX/UI для биопротезов: чем занимается дизайнер нейронных интерфейсов

— А какие жесты может делать пятипалый протез?

— Любые, насколько хватит фантазии. Есть даже протезы, в которых можно самому программировать жесты и выбирать, как именно будут двигаться пальцы. Но в этом нет большого смысла. Как много жестов наши пальцы делают каждый день? Есть всего три-четыре варианта, как мы берем предметы: двумя пальцами, щепоткой или всей пятерней, если нужно взять что-то крупное. Да, с помощью такого протеза можно показать собеседнику большой или, например, средний палец, но возможность переключаться между этими жестами пока не реализована достаточно хорошо, чтобы это помогало в невербальной коммуникации. Если тебе вдруг нужно показать человеку палец, то придется либо залезть в телефон и выбрать этот жест, либо как-то до него дощелкать, но момент уже будет упущен.

— Тогда поговорим о функциональных протезах. Я знаю, что у вас есть протезы с насадками в виде барабанных палочек. Причем они умеют делать характерный отскок, необходимый для игры на инструменте. Какие еще классные и неочевидные технологии существуют в мире биопротезирования?

— Эти насадки для барабанов сделала американская компания TRS Prosthetics. Ее основал человек с ампутацией руки, и он ведет очень активный образ жизни. Смысл его бизнеса в том, чтобы создавать и продавать разные насадки людям, у которых тоже нет конечностей, но они, так же как и он, хотят заниматься любимыми делами: охотой, рыбалкой, спортом, музыкой. Например, его компания делает насадки, которые могут держать смычок.

Мы с моим протезистом придумали протезы, которые позволяют мне подтягиваться в спортзале. Это была сложная задача, потому что протезы должны выдерживать мой вес и при этом не соскальзывать с предплечий. Это удалось сделать за счет длинных силиконовых чехлов, которые надеваются на мои руки. Силикон — очень цепкий материал, и с помощью специальной технологии он позволяет мне поднимать себя. Таких протезов никто до нас не делал, а теперь к моему протезисту приходят ребята, которые тоже хотят висеть на турнике.

Мне кажется, появление новых протезов на рынке зависит от желания самих людей, от их дерзновений, от допущения мысли: «А может, я могу?» Просто нужно придумать протез, который с этим поможет, и дальше запускается процесс.

Индустрия 4.0 Писать сообщения и управлять протезом: что умеет нейроинтерфейс Synchron

«Для развития средств реабилитации нужен свободный рынок»

— Насколько, на ваш взгляд, рынок биопротезирования продвинулся за последние 15–20 лет?

— В 1990-е с этой отраслью, как и со многими другими в стране, все было не очень хорошо, а вот в 2010-х в России заработали уже как минимум две компании, которые занимаются бионическими протезами рук. Сегодня у нас появляются различные стартапы, мне часто пишут студенческие сообщества, которые интересуются, как лучше делать бионические протезы, что именно нужно создавать.

Радует, что есть большое число людей, занятых в этой сфере, что российский продукт существует. Но пока я не готов судить, насколько отечественные протезы более или менее конкурентоспособны, чем, скажем, немецкие. Я, например, пользуюсь протезами от компании Otto Bock, а ей больше ста лет. Конечно, мне бы хотелось, чтобы в России эта отрасль тоже развивалась, а для этого нужна конкуренция. В связи с последними событиями государство начнет регулировать допуск тех или иных игроков на российский рынок, и, на мой взгляд, это будет плохо сказываться на качестве протезов. В чем смысл напрягаться и стараться сделать классный протез, если у потребителей нет других вариантов и они купят то, что есть? Я думаю, что для развития технических средств реабилитации нужен свободный рынок со свободной конкуренцией.

— Как сегодня в биопротезировании конечностей применяется искусственный интеллект?

— На рынке существует несколько систем управления протезами, основанных на ИИ. В них используются не два электромиографических датчика, а система датчиков и нейросеть, которую пользователь вместе со своим протезистом тренирует, по-разному сжимая культю. Нейросеть считывает паттерны сокращения мышц и интерпретирует их в сигналы, которые можно использовать для управления протезом. Например, человек сжимает определенным образом руку, и кисть протеза закрывается в кулак. Он сжимает культю другим образом — и кисть сжимается в щепотку. Эта технология помогает избежать долгого переключения разных хватов через приложения, кнопки или каким-то другим способом. Эта система уже представлена на рынке — например, в той же самой компании Otto Bock, в стартапах США. Наша «Моторика» тоже пытается внедрять искусственный интеллект в работу протеза.

Я знаю, что такая технология сильно удорожает стоимость протеза — одна только система управления стоит несколько тысяч долларов. Плюс пока непонятно, насколько эта система точна и действительно применима в жизни. Но это только начало, всем подобным проектам всего лишь несколько лет. Посмотрим, что будет лет через десять. ИИ — это лишь инструмент. Главное — придумать правильную технологию, в которой он придаст протезу функциональности. Опять же, я много надежд возлагаю на Илона Маска и его проект по вживлению чипов в мозг. Конечно, к нему тоже есть много вопросов. Как, например, соединительная ткань, которая образуется вокруг чипа, скажется на работе организма?

Экономика инноваций Протезы памяти и кровь из полимера: экономика искусственных органов

— А как вообще тело и организм человека адаптируются к новому протезу? Насколько это тяжело?

— Вот рядом со мной лежит протез. Вот я его надеваю, вот включаю, вот он двигает пальцами, вот открывает и закрывает кисть. Это очень просто.

— Но и вы уже опытный пользователь.

— Достаточно часок посидеть в этом протезе, чтобы стать продвинутым пользователем. Главная сложность не в том, чтобы научиться открывать и закрывать пальцы протеза, а в том, что ты потом будешь этими пальцами делать, насколько качественно ты будешь ими управлять. С протезами нельзя научиться делать что-то раз и навсегда, потому что каждый новый предмет будет для тебя еще одной загадкой, которую ты должен решить. Новая куртка с новым замком потребует у тебя времени, чтобы понять, как перехватить собачку, вставить в нее молнию, как застегнуть. Ты постоянно привыкаешь не к протезу, а к предметам. Тебе протягивают стакан воды, и ты раздумываешь, можешь ли взять его в одну руку или все-таки протез так широко не раскроется и лучше взять двумя руками? В жизни колоссальное количество разных дел и вариантов, как использовать свои руки. И то, насколько ты будешь функциональный и классный, зависит не от того, насколько твой протез умеет сжимать и разжимать пальцы, а только от тебя.