Новый бионический экзоскелет помогает ходить парализованным

Команда исследователей Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) успешно испытала бионический экзоскелет, не требующий для интеграции с нервной системой хирургического вмешательства. Благодаря нему полностью парализованный человек снова получил возможность самостоятельно двигаться. Под контролем врачей он уже прошёл больше тысячи шагов и теперь заново учится самостоятельно выполнять разные действия.

Бионический экзоскелет был создан на основе прежних наработок команды UCLA, полученных за четырёхлетний период. Аналогичная технология внешнего управления парализованными конечностями использовалась ранее на пяти добровольцах с травмами позвоночника. При помощи носимой роботизированной конструкции они смогли вновь ходить.

Полностью парализованный пациент Марк Поллок ходит с помощью бионического экзоскелета (фото: ucla.edu).

Первая неделя уходит на подстройку самого экзоскелета под конкретного пациента. Ещё две недели требуется человеку, чтобы научиться управлять с его помощью своим (частично) парализованным телом. Интересно, что специалисты в области восстановительной медицины отмечали мощный терапевтический эффект во время тренировок пациентов с экзоскелетом. Пока они учились с ним обращаться, показатели их состояния заметно улучшились. Регулярные тренировки обеспечивали не только хорошую гемодинамику и тонус мышц, но и поддерживали кардионагрузку на уровне специализированных тренажёров.

«В последние несколько недель тренировок мой пульс достигал 138 ударов в минуту, – комментирует Марк Поллок – пациент, согласившийся на испытания экзоскелета. – Это как при выполнении аэробной нагрузки. Такой частоты сердечных сокращений я не достигал с того момента, когда меня парализовало. Увидеть столь впечатляющий результат вновь было очень приятно и волнительно для меня. Всю свою взрослую жизнь я провёл обездвиженным, а теперь вновь чувствую себя спортсменом».

Поллок занимался спортом с детства. Он завоёвывал призовые места на Играх Содружества, занимался альпинизмом и участвовал в гонках через пустыню. В 1998 году он потерял зрение, а в 2010 году упал из окна второго этажа и получил множественные переломы позвоночника. Пять лет Поллок провёл прикованным к кровати и не мог даже обслуживать себя. С экзоскелетом всего через полтора месяца он научился самостоятельно ходить и теперь восстанавливает утраченный мышечный тонус рекордными темпами. Помогает достичь столь впечатляющих результатов давно выработанная воля к победе, которую Поллок не утратил даже после серьёзных травм.

«Самостоятельная ходьба с миостимуляцией, рост ЧСС и осознание того, что я вновь иду на своих ногах — всё это было поистине захватывающим. Я захотел достичь большего», – вспоминает Поллок.

Основная проблема с точки зрения удобства использования экзоскелета заключается в его габаритах и системе питания. Подключение к розетке возможно только на этапе тренировок, а в автономном режиме он питается от довольно массивного аккумулятора. Основной блок оснащён ранцевым креплением и размещается на спине. Тем не менее, это один из лучших бионических экзоскелетов, в котором применяется неинвазивный способ подключения и адаптивная миостимуляция.

Марк Поллок на пятый день тренировок.

В его конструкции используются элементы, выпускаемые компанией Ekso Bionics. Важной чертой экзоскелета является механизм обратной связи. Он не только отсылает управляющие сигналы, но и оценивает их результат, подстраиваясь под особенности пациента.

Система также анализирует данные о нервных импульсах, чтобы определить, насколько осмысленным и точным было движение.

«Если робот делает всю работу, то человек становится пассивным, и его нервная система выключается,» – говорит ведущий автор исследования профессор нейробиологии и нейрохирургии В. Регги Эджертон (V. Reggie Edgerton). – обратная связь помогает пациентам восстанавливаться и действовать более активно».

Исследование показало, что Поллак уже способен активно управлять своим телом. Робот лишь помогает ему, замещая повреждённые нервные пути своими электронными цепями и переводя нервные импульсы в сигналы электрической стимуляции.

«Есть все основания полагать, что люди с серьёзными травмами позвоночника будут иметь возможность повысить качество жизни с помощью нашей техники, – сказал профессор Эджертон. – Мы должны расширить клиническую практику и сделать её доступнее. Скорее всего, многим людям с полным параличом будет очень трудно научиться ходить самостоятельно с экзоскелетом. Однако даже частичная помощь при ходьбе значительно улучшит их мышечный тонус и общее состояние здоровья».