"Железные люди" вновь учатся ходить

Механические костюмы, способные дать суперсилу обычным людям, описывались в научной фантастике еще с середины XX века — в своем "Звездном десанте" их "изобрел" Роберт Хайнлайн. Вскоре такие разработки действительно начали пробовать в военном деле, а после — в медицине. Рассказываем о том, как они используются для реабилитации пациентов-колясочников, и какое будущее ждет эти технологии.

Юра и Тони Старк

В детстве Юре Жалнину нравился Тони Старк из "Железного человека". Сейчас Юре 20 лет. Три с половиной года назад он попал в аварию на мотоцикле. Помнит, как взорвалось колесо, полет, удар о камень и как очнулся в больнице обездвиженным, с переломом позвоночника. Полгода он не мог пошевелиться. Еще полгода учился переворачиваться с бока на бок. Потом — сидеть.

Сегодня он заезжает на коляске в одну из комнат в московском центре имени Пирогова. Посередине — стул, на котором "сидит" железный костюм (пояс с фиксаторами, ноги-латы). Двое медработников переносят Юру из коляски на стул и закрепляют на нем конструкцию. Это занимает примерно 10 минут. Юра медленно поднимается со стула, опираясь на костыли. Его ноги, закованные в "латы", распрямляются короткими механическими рывками — так в фильмах двигаются роботы. Один из помощников придерживает его за ручки, прикрепленные к задней части пояса. Юра делает пару осторожных шагов и выходит в больничный коридор.

Экзоскелеты — прогрессивный вид реабилитации пациентов с опорно-двигательными нарушениями. В центре Пирогова их два: первый — американский, второй — российский, который помогали создавать врачи местного отделения реабилитации.

"В 2014 году к нам обратились разработчики из компании "ЭкзоАтлет", — рассказывает Ольга Уварова, завотделением медицинской реабилитации. — Инженеры перекладывали человеческий шаг на машину. Мы не задумываемся о том, как ходим, но шаг — это очень сложный процесс. Сначала им требовались постоянные консультации. После — клинические испытания с участием пациентов, они начались в 2016 году. Экзоскелет тестировали 30 "пилотов" — наших пациентов-спинальников (больных с повреждениями спинного мозга — прим. ТАСС). За этим процессом наблюдали специалисты: и наши врачи, и приглашенные эксперты. Мы оценивали безопасность, эффективность методики. И после этого фирма получила разрешение на регистрацию продукта в России и возможность выхода на рынок".

Робот не творит чудеса

В центре Пирогова экзоскелеты используются для реабилитации людей с нарушениями в работе опорно-двигательного аппарата после инсульта, пациентов-спинальников, которые заново учатся ходить после травмы, и "безнадежных" пациентов с полным перерывом спинного мозга, которые самостоятельно ходить не смогут никогда. Но это не чудо. И чудес экзоскелет не творит.

"Экзоскелет протезирует ходьбу, а не восстанавливает, — ставит границы Уварова. — Эти процессы радикально отличаются. Протезирование — это когда мы добиваемся акта ходьбы с помощью каких-то механизмов. А восстановление истинной ходьбы — это когда пациент после применения тех или иных методик сможет ходить сам. У нас есть центральная нервная система, которая состоит из головного и спинного мозга. Чтобы человек пошел, импульсы от головного мозга должны пройти по спинному мозгу, а затем по "корешкам" — в нижние конечности. Если в позвоночнике есть перерыв спинного мозга — импульс никуда не пойдет. Если перерыв полный, эта ткань не восстановится".

Технически экзоскелет — это робот. У него есть кнопка включения. Его нужно подзаряжать каждые 6−8 часов работы. "Мозг" машины умеет самостоятельно ходить, делать повороты, менять скорость и манеру ходьбы. Насколько ему нужен "пилот"? Первым испытателем этого экзоскелета был манекен. Но большинству пациентов в процессе восстановления не нужен робот, который несет его, как куклу. Гораздо полезнее, если сам человек прикладывает усилия и, управляя экзоскелетом, тренируется в разноплановой ходьбе. 

"Есть такое понятие, как нейропластичность головного мозга. Есть погибшие нейроны — в результате травмы, а их функцию заменяют живые, которые находятся рядом. Почему были придуманы такие роботы — пациент повторяет шаги по 400−500 раз, и процессы нейропластичности ускоряются, восстановление идет быстрее", — объясняет врач.

Уварова написала диссертацию о том, как медицинские роботы ускоряют восстановление, но не готова говорить, на какой срок.

"Все индивидуально", — говорит она. А еще она не хочет говорить о прогнозах: кто из пациентов будет ходить самостоятельно, а кто — нет. "Все спинальники верят, что пойдут, даже если травме больше 20 лет. Говорят: "Медицина не стоит на месте". Говорят о чуде".

Зачем экзоскелет нужен пациентам, про которых точно ясно — они не смогут пойти самостоятельно? Здесь два объяснения.

"Биологические процессы протекают правильно, когда мы ходим, находимся в вертикальном положении в течение дня, — объясняет Ирина Горохова, специалист по двигательной реабилитации центра Пирогова. — Нужно нагружать суставы, поддерживать состояние мышц в тонусе, хотя и в пассивном режиме".

Важен и психологический момент. "Пациент на коляске на всех смотрит снизу вверх, — продолжает Ольга Уварова, — а тут он оказывается с вами на одном уровне. Он может сесть и встать. Он чувствует больше свободы".

Километр в железном костюме

Юра уверяет, что в экзоскелете, который весит 20 кг, ему ходить нетрудно. Но, кажется, храбрится — видно, как он сосредоточен: смотрит в одну точку перед собой и даже не замечает, какой фурор производит. Все пациенты в больничном коридоре смотрят на его железный костюм. 

— Я могу пройти в нем километр. Больше километра, — Юра слышит, как я спрашиваю у Ирины Гороховой о том, какое расстояние могут проходить пациенты. Обращается к помощнику: "Можно я сам развернусь?" Забирает круг пошире и поворачивается, чтобы пойти обратно.

Юру в скелете еще и слышно в другом конце коридора. На каждый шаг костюм делает "вжжжих-вжжжих", будто заводится мотор. Парень говорит, что к звуку быстро привык. Горохова следит за его темпом на своем планшете. "Давай поменяем режим — шаг повыше". 

Коридор в больнице — это основной "полигон" для пациентов в экзоскелете: здесь идеально ровный пол. "Еще ни один медицинский экзоскелет не умеет ходить по неровной и скользкой поверхности, — продолжает врач. — И еще именно эта версия экзоскелета не ходит по ступенькам. Но есть версии, которые умеют".

Это не все ограничения. Экзоскелетом не могут пользоваться пациенты выше 190 см или слишком полные. Но большинству спинальников они подходят.

"Это не совершенная машина"

В отделении есть тренажерный зал. Посередине — необычная беговая дорожка: низ — движущаяся лента, вверху — турник, на котором закреплен экзоскелет.

Пациент идет по дорожке прогулочным шагом и смотрит на большой экран на стене. Там его клон, на который проецируются все движения человека, гуляет по зеленому саду. Клон "упирается" в кирпичную стену и не может ее обогнуть.

— Левую ногу выше! Еще выше! — Ирина Горохова замечает, что пациент ленится. — Почему вы ей не работаете?

Мужчина явно устал, но делает над собой усилие. Клон уходит от стены и направляется к лесу. 

Психологически человеку легче ходить по такому "парку", чем просто смотреть в серую стену, говорят врачи. "Из тренажера, можно сказать, вышел экзоскелет, — рассказывает Горохова. — Теперь пациенты могут ходить не только в ограниченном пространстве". В планах некоторых амбициозных производителей — создать экзоскелет, в котором можно пойти на работу, добавляет она, но в такое будущее верят не все: "Это не совершенная машина, не робот из фильмов и книг. Прорыв произойдет, когда экзоскелеты научатся хотя бы обходиться без помощника, ходить по лестнице".

В Азии любят поярче

Екатерина Березий, основательница стартапа "ЭкзоАтлет", тоже не верит в экзоскелет, который станет постоянным спутником парализованного человека. Даже здоровый человек может упасть на неровной дороге, и это может быть травматично. Но здоровый человек после падения легко поднимется, парализованный больной — нет. "Тренировки лучше проводить в помещении, а не во время прогулок за хлебом", — говорит Екатерина, и смысл, по ее словам, не в создании скелета-робота, который сможет по максимуму заменить ходьбу для безнадежного колясочника, а в том, чтобы экзореабилитация появилась повсеместно. Например, Юра приезжает в московский центр имени Пирогова из Венева в Тульской области. Предполагается, что в будущем пациентам из маленьких городов не придется ехать далеко.

"Через четыре-пять лет мы надеемся построить систему экзореабилитации во всех регионах России. Это процесс восстановления пациентов, который начинается сразу после реанимации и продолжается в амбулаторном режиме на специально созданных реабилитационных площадках: на базе поликлиник, центров соцзащиты, фитнес-центров. Тренировки в экзоскелете должны быть доступны пациентам либо до полного восстановления самостоятельной ходьбы, либо с периодичностью для поддержания хорошего самочувствия", — рассказывает Березий.

История "ЭкзоАтлета" началась в 2013 году, когда робототехники сделали прототип экзоскелета для аварийно-спасательных работ. Он прошел все испытания, оператор смог поднять в нем груз массой 200 кг, но в серийное производство по разным причинам так и не пошел. Зато опыт пригодился при разработке медицинского аналога. В 2014 году стартап выиграл конкурс Startup Village и стал резидентом "Сколково". В 2015-м фирма нашла первого инвестора. В 2016-м получила грант от "Сколково". Сегодня у стартапа несколько инвесторов, около 100 созданных экзоскелетов, клиенты в России, Корее и Казахстане. В этом году компания собирается выйти на рынки Китая и Японии.

"Конкурировать в Японии — вызов, — говорит Екатерина. — Мы выходим на этот сложный для нас рынок с помощью опытной компании — южнокорейского инвестора. Наш экзоскелет использует другие алгоритмы управления, не такие, как у японцев, и стоит почти в три раза дешевле. Нам есть что противопоставить и в техническом плане. Еще одно наше преимущество — естественная походка, основанная на законах биомеханики".

Система работы в Азии, по ее словам, радикально не отличается от работы в России или Казахстане. Разве что эстетическими потребностями. "Дизайн нашего экзоскелета — простой, он полностью исходит из функционала. Цвет — черный. Нам нравится черный, — пожимает она плечами. — А в Азии другое отношение к дизайну: там любят яркое. В Корее мы тестировали голубые и серебристые экзоскелеты".

"В экзоскелете надо думать"

Юра Жалнин говорит, что не думал о цвете скелета.

С него уже сняли железо. Он сидит в коляске и выглядит как человек, решивший трудную арифметическую задачу.

"В экзоскелете интересно ходить, надо много думать, — говорит он. — Скелет дает мне то, что я сам не могу. Когда я хожу дома с помощью костылей или ходунков, это неправильно, у меня чуть-чуть выпирает таз. А в скелете — правильная ходьба".

Многие пациенты приезжают в стационар на реабилитацию один или два раза в год. Юра — три-четыре раза. Ему трудно не быть активным, до аварии у него была насыщенная жизнь: "Я с 13 лет себя везде пробовал. Работал тамадой, звукорежиссером, менеджером, играл в рок-группе". Сейчас он увлечен предпринимательством: "Первый бизнес — у нас с другом есть станки, мы делаем принты на футболки, кружки. Второй — IT-бизнес. Хочу выучить минимум четыре языка, хочу хорошо зарабатывать. Мечтаю встать на ноги".

Врачи говорят, что есть спинальники, которые не посещают больницы. "Они приняли свои условия жизни, но по-разному. Одни опустили руки — лежат на кровати, другие — занимаются спортом, работают. Одного мужчину мы звали попробовать экзоскелет, а он отказался. Сказал: "Мне некогда. У меня семья, дети, бизнес", — вспоминает Ирина Горохова.

Юра уезжает на коляске в коридор, где только что удивлял всех костюмом "железного человека". Напоследок шутит: "Может быть, я сам как Тони Старк". Завтра его выписывают. Во время этого курса он провел на ногах в экзоскелете 10 часов.

Анастасия Степанова