Pacemaker - marca eins online
Compania islandeză Össur dezvoltă proteze care se supun voinței umane. Acest lucru pune întrebări inventatorilor care depășesc cu mult tehnologia medicală.
• Lui Magnús Oddsson îi place să le arate vizitatorilor un scurtmetraj când vrea să explice cum crede că va arăta viitorul protezelor. Aceasta arată Gudmundur Olafsson, în vârstă de 49 de ani, care poartă o proteză de înaltă tehnologie cu aspect futurist sub genunchiul drept în locul unui picior. Bărbatul stă pe un scaun, o voce spune: „Picior în sus.” Piciorul artificial al lui Olafsson se mișcă în sus. Apoi din nou în jos, apoi se întoarce în lateral; mai întâi spre stânga, apoi spre dreapta. Oddsson comentează cu entuziasm islandez: „Foarte mișto”.
El este directorul departamentului de cercetare și dezvoltare al companiei islandeze Össur din Reykjavik, iar ceea ce comentează tânărul de 42 de ani în două cuvinte este nimic mai puțin decât marea promisiune a tehnologiei medicale: proteze controlate pe creier.
Când o mișcare mică este un pas de uriaș
Acestea ar trebui să permită unei persoane care și-a pierdut unul dintre membre să controleze o proteză cu forța de voință în viitor. Ca înainte de amputare. O schimbare de paradigmă. Nu există nicio îndoială că protezele au făcut progrese uriașe în ultimii ani, iar protezele moderne sunt acum dispozitive de înaltă tehnologie care folosesc mulți senzori pentru a calcula independent unghiul la care un picior artificial, de exemplu, este cel mai bine plasat pe diferite etaje: merge în sus sau în jos ? Cât de repede merge purtătorul piciorului artificial artificial și cum se poate transforma cel mai bine postura într-o mișcare cât mai naturală? Senzorii acestor așa-numite proteze bionice pot fi controlate indirect numai de către purtătorii lor - microprocesoarele calculează situația respectivă și proteza se adaptează la aceasta. Persoana atârnă pasiv de proteză, ca să spunem așa. Nu are nicio influență asupra rezultatelor calculate de senzori, cum ar fi un unghi optim de înclinare atunci când mergeți în sus.
Dar chiar dacă o persoană pierde o parte a corpului, aceasta rămâne practic în creier. Ca un fel de fantomă, există încă acolo ca o imagine intactă. Regiunile creierului care mișcau degetele, brațele, degetele de la picioare sau picioarele înainte de amputare continuă să trimită impulsuri către mușchi prin tractul nervos. Creierul vrea să miște membrele. Pur și simplu nu mai poate. Cu excepția cazului în care cineva localizează aceste impulsuri, le prinde, le convertește și trimite informațiile la proteză. Cu doi electrozi, gri și milimetri subțiri, implantați în mușchii flexori și extensori ai coapsei.
Gudmundur Olafsson, bărbatul din film, este unul dintre primii doi oameni care au reușit vreodată să mute o proteză folosind creier și electrozi, funcționalitatea pe care Magnús Oddsson o poate explica pe scurt: Acestea sunt „nimic altceva decât ampermetre”.
Nu numai Oddsson este sigur că această nouă generație de proteze va stabili standardul în viitor. Compania germană Otto Bock, numărul unu în industria protetică la nivel mondial, lucrează și la aceste așa-numite proteze miooelectrice, în special la cele care înlocuiesc brațele amputate. Provocările tehnice sunt mai complexe aici, în principal pentru că interacțiunea brațului și a mâinii, precum și prinderea și ținerea sunt mai dificil de coordonat. Dar dacă adăugați avansurile de astăzi la puterea de calcul posibilă a microprocesoarelor de mâine, descoperirile nu vor întârzia să apară.
Multă vreme, distopia mașinilor autonome aruncă o umbră mohorâtă asupra industriei protezelor. Oddsson s-a săturat de comparațiile terminatorilor, care, mai ales de la mijlocul anilor 1980, i-au condus pe unii la idei stranii despre viitor. Când a fost întrebat despre presupunerea repetată că într-o zi oamenii ar avea amputate părți sănătoase ale corpului pentru a le înlocui cu părți artificiale superioare ale corpului, el răspunde fără cuvinte cu nimic mai mult decât o privire serioasă prin ochelarii săi îngustați. Cel puțin el adaugă apoi: „Cu siguranță nu vreau să construiesc super umanul.” Acest lucru trebuie să fie suficient.
Oddsson este convins că relația dintre om și mașină s-a schimbat; ambele se completează reciproc. Acest lucru poate fi clarificat, mai ales în lumea protezelor. De oameni care urcă din nou în munți în ciuda coapselor amputate sau își dantelează pantofii cu proteze de braț, care pot vedea și auzi din nou - datorită progresului medical și celei mai moderne tehnologii protetice. „Mai presus de toate, dorim să ne folosim produsele pentru a restabili funcțiile pierdute și pentru a reda clienților noștri independență și mobilitate”, spune el. Un obiectiv pe care compania l-a urmărit de la înființarea sa în 1971. Totul despre proteze poate fi găsit în gama lor de produse. Cu dispozitive de asistență, compresii și, desigur, proteze, Össur a crescut de la o mică afacere de familie la o corporație globală listată. Cifrele pentru anul trecut: 483 milioane dolari în vânzări, 51 milioane dolari venituri nete, peste 2.500 de angajați, 18 birouri pe cinci continente. Acest lucru face din Össur al doilea cel mai mare furnizor după Otto Bock, care fabrică proteze și produse ortopedice din 1919.
Deși materialele s-au schimbat de-a lungul timpului, PVC, carbon sau aluminiu au înlocuit demult lemnul și pielea. Dar ideea de bază a protezei a rămas aproape aceeași timp de decenii: membre artificiale cu cârlige și balamale, conectate prin scripete sau cabluri, care la rândul lor pot fi controlate prin pârghii. Deci mișcările naturale ale corpului uman ar trebui imitate. Pe cât posibil. Pentru că a rămas o problemă de bază: protezele de acest tip nu produc mișcări de la sine. Ele rămân pasive până când purtătorul le activează cu mușchii care au fost antrenați în mod laborios în acest scop în reabilitare. Pentru fiecare mișcare a protezei, energia trebuia să provină dintr-o altă parte a corpului, care înlocuiește mușchii pierduți, amputați. În cea mai mare parte a fost umărul pentru proteze de braț și șold pentru proteze de picioare.
Dar apoi a venit Össur. „În 2005, am lansat Power Knee, prima proteză activă de pe piață. Mai întâi în SUA, la scurt timp în Europa ”, spune Oddsson. O articulație artificială a genunchiului din aluminiu, în versiunea actuală de aproape 30 de centimetri lungime și aproape trei kilograme în greutate.
Pentru prima dată, o interacțiune echilibrată de senzori și microprocesoare și o memorie de date au asigurat că o proteză recunoaște când persoana care o poartă vrea să se ridice, să meargă sau să se așeze. Inițial, șase senzori și-au trimis semnalele către un cip încorporat și au activat articulația artificială a genunchiului motorizată a protezei cu o baterie în milisecunde. Astfel, genunchiul electric a înlocuit în mod activ forța musculară pierdută. Iar purtătorul său nu a trebuit să antreneze o nouă secvență de mișcări în timpul reabilitării - proteza operată de senzori, asistată de computer, a reprodus partea naturală a corpului uman. O piatră de hotar.
Combinarea naturii și a tehnologiei
Dintr-o singură lovitură, islandezii au fost în fruntea într-o zonă pe care oamenii de știință, medicii și inginerii o numesc bionică. O creație de cuvinte, fuzionată din biosul grecesc pentru viață și termenul de tehnologie. Procesele naturii servesc drept model pentru bionică, iar oamenii încearcă să le recreeze - ca de exemplu cu elemente de fixare cu velcro, ventuze sau elicoptere. Cercetătorii s-au interesat de acest subiect de când Leonardo da Vinci a vrut să imite zborul păsărilor cu o mașină. Dar, mai presus de toate, progresele în tehnologia cipurilor de calculator par să facă posibilă căsătoria dintre om și mașină și să permită Össur să transforme rezultatele anilor de cercetare într-un produs comercializabil.
„Cipurile și senzorii individuali sunt componente standard. Provocarea a fost cum să le conectăm și să le programăm corespunzător ”, spune Oddsson. În primul genunchi, senzorii au recunoscut la ce proteză trebuia să se adapteze, în principal prin schimbări de greutate. În cel mai recent model, aproape 20 de senzori furnizează datele din care cipul calculează dacă purtătorul stă pe vârful picioarelor sau mingea piciorului, unghiul articulației artificiale a genunchiului, mediul în care este situat purtătorul, dacă mersul și alergarea ar trebui să fie mai rapide sau mai lente - totul pentru a oferi mișcări sigure și naturale pe cât posibil. Singura limită este durata de viață a bateriei.
„Power Knee își propune să rezolve majoritatea problemelor clinice care rezultă dintr-o amputare deasupra genunchiului”, spune Oddsson. Mai presus de toate, acest lucru înseamnă: mobilitate și siguranță fără efectele secundare aproape obișnuite, cum ar fi durerile cronice de șold sau de spate, epuizarea și pasivitatea crescândă.
Genunchii, picioarele sau brațele artificiale întâlnesc o piață specială și, mai ales, relativ mică, „din fericire”, așa cum subliniază Oddsson. Numai în Germania există 60.000 de amputări pe an, spune Dagmar Gail de la Amputierten-Initiative e. V. - în principal datorită accidentelor, diabetului sau cancerului osos. O incizie pentru toți cei afectați, din care unii nu se recuperează de ani de zile. Companii precum Össur vor cel puțin să o atenueze.
Mașinile de frezat metalic de înaltă performanță creează automat fire și roți dințate care trebuie prelucrate manual cu precizie milimetrică - sau întreaga proteză nu va funcționa. Acest lucru creează proteze de picior și picior, cu care este posibil din nou chiar și sportul de înaltă performanță. Nu în ultimul rând, din motive de relații publice, există o „echipă Össur” formată din 15 sportivi - de la sprinteri la alergători de maraton - care vânează medalii cu proteze speciale.
Frezare, perforare, măcinare: producția de proteze la Össur
Helgi Sveinsson este unul dintre ei. Cancerul osos a furat piciorul stâng al aruncatorului de javelină născut în Islanda acum 17 ani. Astăzi, tânărul de 37 de ani se antrenează pentru paralimpici în Rio de Janeiro în septembrie și este, de asemenea, consilier pentru clienți și persoană de testare pentru proteze noi. Piciorul său protetic seamănă și cu un sistem de conectare. La capătul arborelui protezei, care este tras pe partea rămasă a corpului și atașat prin presiune negativă, există un șurub cu care se conectează proteza corespunzătoare în funcție de activitatea purtătorului. Pentru competiții, Sveinsson trebuie să aleagă o șină de rulare curbată din carbon, „Ghepardul” - reglementările asociațiilor sportive nu permit proteze active, cu baterie. Cu toate acestea, în viața de zi cu zi, este prima lui alegere. Cu siguranță nu regretă trecerea de la o proteză mecanică la o proteză bionică: „Este ca și cum ai trece de la o bicicletă la un Ferrari”.
Cu toate acestea: În ciuda tuturor progreselor, nu toată lumea alege Power Genunchiul. Deoarece și alte proteze au microprocesoare. Cu mai puține funcții și fără putere activă a mașinii. Dar pentru mult mai puțini bani. Până în prezent, Össur a vândut mai puțin de 1000 de unități din Power Knee în Europa, încă câteva în SUA, nu vrea să dezvăluie cifrele exacte. Însă oriunde clienții interesați trebuie să-și contribuie banii - până la 38.000 de dolari, în funcție de partea de rambursare a companiei de asigurări de sănătate. Oddsson a recunoscut, de asemenea, că protezele bionice sunt, prin urmare, „o soluție foarte interesantă pentru o anumită parte a populației”. De asemenea, dar nu doar din cauza prețului. „Desigur, vrem să oferim aceste proteze avansate tuturor, dar sunt deosebit de interesante pentru amputați care doresc să fie foarte activi. Și acest grup primește cel mai mare ajutor financiar de la asigurătorii de sănătate. "
Prin urmare, compania islandeză își generează majoritatea vânzărilor cu huse din silicon pentru membrele rămase, cu dispozitive de sprijin și alte produse ortopedice. Urmează proteze cu 40 la sută, din care doar 16 la sută provin din „Linia Bionică” a Össur. Piața protezelor poate valora sute de milioane de dolari, dar prin comparație, protezele inteligente sunt ușoare. Încă. Pentru că pentru Oddsson este clar că această tehnologie va fi obișnuită la un moment dat. „Este ca și cum ai juca șah. Cu protezele bionice, vrem să păstrăm o anumită parte a plăcii deschise pentru potențial. ”Și apoi să câștigăm bani de la ele în viitorul apropiat.
Cercetarea bionică este în plină desfășurare în întreaga lume - tehnicienii medicali, bioinginerii, medicii și chirurgii din marile universități și institute raportează în fiecare an noi progrese din laboratoarele lor. În principal din SUA, de la Stanford la Yale până la MIT, dar și de la Institutul German Fraunhofer. Companii precum Otto Bock, Össur sau Blatchford, ca alți furnizori mari, dezvoltă în continuare cercetări.
Departamentul Oddsson are în jur de 2 milioane de dolari disponibili. Anual și pentru fiecare proiect bionic. Desigur, costurile variază, dar cu până la 15 milioane de dolari SUA, spune Oddsson, una dintre aceste proteze inteligente poate fi adusă de la hârtie la producție.
Din 2013, Össur testează următoarea generație de proteze care permit controlul uman al membrului artificial. Nu sunt încă pregătiți pentru piață. „Mai presus de toate, avem nevoie de semnale constante și curate de la corp la lumea exterioară”, spune Oddsson. Acesta este singurul mod de a coordona mișcările protezei cu intențiile purtătorului, calibrate de tehnicieni ortopedici. „Pacientul ar trebui să-și imagineze o mișcare. Picioare sus. Piciorul înapoi, în sus sau în lateral. Iar tehnicienii au măsurat puterea semnalului care corespunde cu ce mișcare. "
Pe lângă întrebările de fezabilitate tehnică, Össur are și considerații etice: De exemplu, cine ar trebui să aibă acces la datele colectate? Doar pacientul? Asigurare de sanatate? Asigurare? În plus, armata este interesată și de progresele realizate de noile proteze și sprijină institutele de cercetare cu milioane. Deocamdată, pentru a oferi soldaților răniți o îngrijire optimă. Dar a fost mult timp un secret deschis că roboții de luptă vor înlocui soldații în viitorul incert. Adepții distopiei nu vor rămâne fără subiecți. ---