Терминатор рядом. Насколько медицина близка к созданию киборга? | Блог Medical Note о здоровье и цифровой медицине

Терминатор рядом. Насколько медицина близка к созданию киборга?

Частично андроид — частично человек? Произведения научной фантастики оказались удивительно точны в своих прогнозах на будущее. Превратить тело homo sapiens в более надежный и износостойкий механизм сегодня возможно множеством способов. Оставим за скобками лабораторно «выращенные» органы, которые создаются из биологического материала. И сразу обратимся к имплантам, которые состоят из электромеханических элементов и искусственных материалов. Как у Терминатора.

SynCardia
Компактное сердце SynCardia.

Вместо сердца — мотор

Искусственное сердце вживляют нуждающимся в пересадке органа пациентам на тот период, пока разыскивается донор. Но если раньше это были крупные агрегаты, для установки которых требовалось вскрытие грудной клетки, то теперь устройство стало компактным: пройдет через небольшое отверстие в груди.

Маленькая коробочка со сложной электронной начинкой перекачивает кровь больного гораздо мощнее, чем предыдущее поколение имплантов. При этом все время ношения протеза пульса у пациента нет.

По данным исследования Research and Markets, в 2019 году лидерами мирового рынка сердечных имплантов и искусственных сердец являются компании Abbot Laboratories, Berlin Heart, Abiomed, Bivacor и Calon Cardio-Technology Ltd.

При этом некоторые проекты создания искусственных сердец были признаны неудачными и свернуты. Например, проект AbioCor компании Abiomed закрылся в 2015 году по инициативе разработчиков.

А в апреле 2019 года американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) отозвало разрешение на систему поддержки левого желудочка HEARTMATE II компании THORATEC. Причиной стали многочисленные дефекты устройства, которые делали его использование небезопасным для пациента.

В целом аналитики рынка отмечают, что главной тенденцией в разработке искусственных сердец остается миниатюризация. А основными препятствиями для развития отрасли называют опасность любой имплантации и связанные с этим осложнения.

Также в кардиологии активно применяются протезы сосудов, в том числе, искусственные артерии малого диаметра, которые уже называют революционным способом лечения ишемии сердца.

Ведутся работы по модернизации давно применяемых протезов пищевода, толстой кишки и других внутренних органов, которые обычно устанавливаются онкобольным.

Робоконечности

Заменой коленных, тазобедренных суставов, порванных связок и даже целых костей на искусственные уже никого не удивишь. Теперь наука увлеклась созданием экзоскелетов.

Умный каркас удобно обхватывает, поддерживает тело и может усиливать скорость и выносливость, например, спортсмена (или военного) во время бега. И способен уберечь суставы от травм.

Более того, в США уже разработан экзоскелет, который может использовать обычный человек в повседневной жизни, просто для ходьбы! Чтобы не уставать при прогулке в горы или в повседневной суете. Люди, которые испробовали на себе ноу-хау, утверждают, что теперь собственное тело им кажется слабым и неуклюжим без хитрой конструкции.

exoatlet
Российский ExoAtlet создан для реабилитации лиц с нарушениями работы нижних конечностей в результате травм.

Огромный шаг вперед сделали разработчики искусственных конечностей. Протезы рук и кистей сегодня умеют выполнять такие мелкомоторные операции, как приготовление яичницы, рукопожатие и раздача лайков в соцсетях. Датчики изделия подключаются к здоровым, сохранившимся мышцам человека и через их сокращения считывают команды, которые посылает мозг.

Open Bionics стала первой в мире компанией, которая напечатала подобный протез на 3D-принтере. Он не только легче аналогов, но и дешевле, а также может устанавливаться детям и умеет увеличиваться в размере, синхронно с естественным ростом своего обладателя.

Искусственные ноги сегодня дают своим обладателям не только возможность вести полноценную активную жизнь, но и преимущество в таких видах спорта, как скалолазание. И количество операций, которые умеют имитировать робоноги, все увеличивается.

В 2017 году, например, лаборатория Массачусетского технологического института научила свои протезы танцевать! Специально для того, чтобы спасти карьеру балерине, потерявшей ногу при теракте. Управляет механизмом спинной мозг, команды которого поступают в электрический узел связи протеза.

Чтобы такие сложные бионические устройства крепились к телу человека максимально комфортно, MIT Media Lab’s Biomechatronics group разработала синтетическую кожу. Умный материал может становиться мягче или жестче при необходимости. Потенциал у этого изобретения огромный. Его разработчики теперь учатся выращивать искусственные нервы и подсоединять их к искусственной коже.

Так что в недалеком будущем люди с ограниченными физическими возможностями смогут получить ноги, которые не просто двигаются, как настоящие, но и ощущаются живыми. Далеко ли до того момента, когда появятся желающие заменить свои настоящие конечности на кибернетические, более сильные и прочные?

Видеть, думать и говорить как машина

Слуховые аппараты и зубные импланты давно и успешно облегчают жизнь миллионам людей.

С 2006 года врачи тестируют технологию по возвращению зрения слепым. В глаз вживляется искусственная сетчатка, сигнал на которую по беспроводной связи подается с камеры на специальных очках. Революция в том, что ученые научились преобразовывать видеосигнал в информационный поток, понятный нашему мозгу.

Самый известный глазной имплант — американский Argus II. Есть у него и европейские аналоги: французский IRIS II и немецкий AMS.

Пока изображение, которое видит пациент с внедренной электро-сетчаткой, сильно отличается от привычного нам. В худшую сторону: картинка черно-белая и пиксельная, о чтении или даже распознавании лиц речи не идет, а уж о волшебном высокоточном зрении киборга пока остается только мечтать.

Однако сейчас разработчики стараются усовершенствовать Argus II и летом этого года уже анонсировали систему искусственного зрения Orion, которую планируют вживлять непосредственно в кору головного мозга. Предполагается, что это повысит четкость изображения, а также добавит технологию тепловизора. То есть пациент сможет видеть объекты в инфракрасном цвете.

argus ii
Американская система Argus II.

Кроме того, ученые умеют делать косметические протезы (без сохранения функции зрения), которые неотличимы от настоящего глаза. Пациент может двигать ими и даже плакать.

Согласно последнему исследованию рынка технологий для восстановления зрения, крупнейшими разработчиками и производителями являются компании Retina Implant, Bionic Vision Australia, THE BIONIC EYE, Pixium Vision, iBionics, Second Sight Medical Products и NeoStrata Company.

Основными технологическими решениями являются «внешний глаз», протез сетчатки, зрительные протезы на основе микросистем и глазные импланты.

Еще одна операция вживления прибора в мозг протестирована в университете Южной Калифорнии пару лет назад. Биоинженер Донг Сонг создал «протез памяти», который стимулирует мозговую активность специальными электродами. Тестирование на 20 добровольцах показало, что устройство может на 25% улучшить долговременную память и на 15% — кратковременную.

Пока объединять разум человека с вычислительной техникой не научились. Зато уже можно законнектиться с компьютером через свою кожу, а точнее через электронную татуировку.

Изначально технология DuoSkin была разработана Массачусетским технологическим институтом совместно с Microsoft для того, чтобы было удобнее управлять компьютером и другими электронными девайсами. Но технология оказалась перспективной и всерьез заинтересовала врачей.

Теперь временная татуировка активно используется для сбора данных о состоянии здоровья, замеров температуры и мозговой деятельности пациентов в больницах.

Пока DuoSkin представляет из себя маленькие электронные сенсоры, состоящие из наночастиц золота. Но российские ученые уже рассматривают возможность заменить драгметалл на электропроводимый графит, что позволит существенно удешевить технологию.

duoskin
Татуировка DuoSkin активно используется для сбора данных о состоянии здоровья.

Так далеко ли нам до киборгов?

В 2017 году Илон Маск объявил о начале работ по созданию цифровой прошивки для мозга Neuralink. Она должна стать интерфейсом или цифровым слоем над корой головного мозга.

Одновременно с этим стартовало сразу несколько независимых исследований, в ходе которых изучаются пути прямого обмена информацией между человеческим мозгом и ЭВМ.

Французская компания NextMind презентовала разработку имплантируемого в голову датчика, который отправляет мысли и команды пользователя на внешние устройства.

В январе 2020 года последние разработки стартапа NextMind будут представлены на крупнейшей выставке потребительской электроники CES-2020 в Лас-Вегасе. Пока они предназначены в основном для игровой индустрии, но потенциал технологии огромен.

На прошедшей в октябре 2019 года конференции и выставке Gartner IT Symposium/Xpo были выделены 10 главных технологических трендов на 2020 год. Их основная особенность — человекоцентричность. Технологии должны помогать улучшить как физические, так и умственные способности людей.

Подразумевается использование передовых протезов и мозговых имплантов, то есть фактическая кибернетизация человеческого организма.

Так что, в принципе, при большом желании уже сейчас можно серьезно прокачать свое тело и мозг. Что тогда говорить о ближайшем будущем?

Пока же ведутся споры об этической стороне прогресса: насколько далеко может зайти наука в модернизации человека, и в какой момент мы перейдем от протезирования, как способа помочь инвалидам, к совершенствованию организма без явных к тому медицинских показаний?

Оставить комментарий
Подпишитесь на рассылку

Будте в курсе актуальных новостей медицины
и акций в клиниках.