Семь важных вопросов врачу-реабилитологу про экзоскелеты

Экзоскелеты — это носимые роботизированные устройства, которые помогают человеку стоять и ходить, частично беря на себя работу ослабленных мышц и суставов. Они появились в клинической практике более двадцати лет назад и за это время стали популярным средством в реабилитации по всему миру. У пациентов после инсульта такие устройства улучшают скорость и качество ходьбы и общие моторные функции, но их преимущества по сравнению с интенсивной традиционной терапией все ещё остаются спорными. Мы спросили медицинского директора клиники реабилитации «Три сестры» Антона Клочкова о том, как устроены экзоскелеты, кому они действительно помогают, и почему они до сих пор не входят в обязательную программу реабилитации.

— Вы защитили кандидатскую диссертацию по роботизированным системам в восстановлении навыка ходьбы. Чего вы ожидали от экзоскелетов, когда занимались исследованием, и что оказалось не так в реальной практике?

— В начале исследования моя гипотеза была такой: если человек многократно повторяет физиологичный стереотип ходьбы при поддержке экзоскелета и видит биологическую обратную связь, то мозг должен быстрее формировать правильный двигательный навык. Проще говоря, ходьба будет восстанавливаться быстрее.

На практике оказалось, что эффект от таких тренировок был довольно скромный. Да, влияние на патологические движения было, биомеханика ходьбы становилась больше похожей на физиологичную, но мобильность улучшалась не так значительно, как хотелось.

Зато неожиданно сильным оказалось другое: игровые элементы и возможность объективно отмечать изменения. Соревновательные задачи, графики, баллы за тренировки, длительность и интенсивность тренировок — все это работало лучше, чем сам факт идеального поставленной ходьбы. Экзоскелет оказался не волшебной таблеткой, а скорее удобным инструментом с хорошей геймификацией.

— Часто пациенты ожидают, что тренировки в экзоскелете будут помогут улучшить мобильность в реальной, бытовой жизни: человеку станет легче ходить по дому, в магазин за продуктами. Насколько это ожидание оправдано?

— Улучшение мобильности в повседневной жизни достигается не за счет экзоскелета как такового, а за счет интенсивных, правильно выстроенных занятий с физическим терапевтом. Любая регулярная тренировка, направленная на ходьбу, равновесие, активацию мышц корпуса и координацию, может дать эффект — независимо от того, используется ли при этом экзоскелет или другое оборудование.

В этом смысле экзоскелет — это один из тренажеров. Сам по себе он не восстанавливает бытовую мобильность. Навыки, которые нужны для реальной жизни, формируются через вариативность: разные поверхности, обувь, траектории. При этом важно иногда ошибаться, спотыкаться, корректировать самого себя. Экзоскелет же чаще задает жесткий сценарий движения и лишает человека этого опыта.

Поэтому ожидание, что тренировки в экзоскелете напрямую облегчат возвращение в бытовую жизнь, не совсем корректно. Экзоскелет может быть частью реабилитационной программы и помочь как инструмент для тренировки, но ключевую роль играет не он, а сами тренировки и их содержание.

— На что чаще жалуются пациенты, которые занимаются в экзоскелетах?

— Если речь про подвесные реабилитационные экзоскелеты, то самая частая жалоба — на дискомфорт от креплений: ремни натирают пах и промежность, потому что часть веса все равно приходится удерживать на подвесной системе.

У экзоскелетов для свободной ходьбы частая жалоба — усталость рук и корпуса, потому что всё равно приходится использовать костыли для поддержки равновесия. Чтобы идти в экзоскелете, нужно активно включать мышцы кора, держать равновесие, управлять руками. Людям кажется, что экзоскелет ходит сам, но на самом деле он требует довольно большой работы верхней части тела.

— Некоторые люди считают, что экзоскелет может превратить их в терминатора, и они смогут в нем не только ходить, но и поднимать тяжести, которые не могли поднять раньше. Насколько в действительно экзоскелет расширяет возможности и чего в нем делать точно не стоит?

— С помощью медицинских экзоскелетов такое точно не получится, они не усиливают движения человека до сверхспособностей. Любой экзоскелет требует управления. И чем сложнее движения он должен совершать, тем больший контроль управления нужен. Если у человека нарушена координация или стабилизация корпуса, то для робота он становится неуправляемым грузом, центр тяжести которого постоянно уходит в стороны. Управлять таким телом машине сложно и небезопасно.

Поднимать тяжести, таскать ящики, выполнять силовую работу в реабилитационном экзоскелете нельзя. Он создан для тренировки вертикализации, координации, опорных мышц, равновесия иногда для того, чтобы человек почувствовал снова, каково это — снова самостоятельно стоять. Рабочие экзоскелеты, которые усиливают движения, существуют, но это совсем другой класс устройств для здоровых людей, а не для пациентов.

— Почему детям часто не рекомендуют носить экзоскелеты?

— Многие дети, которые приходят на реабилитацию, — это дети с церебральным параличом. И в их случае экзоскелет почти ничего не дает:

При ДЦП уровень моторного развития во многом ограничен биологически, и после определенного возраста значимый прогресс встречается редко. К тому же у детей легкий вес, их проще и эффективнее тренировать вручную или в подвесных системах — физический терапевт не устает так, как со взрослыми. Ну и доказательной базы по детским экзоскелетам пока мало, потому что подобрать подходящую выборку для исследований крайне сложно.

Но зато геймификация, встроенная в экзоскелеты, и сам вид робота как из мультиков работают очень хорошо. Правда, только при достаточном уровне когнитивного развития, а у некоторых детей он снижен.

К тому же семья может вложить огромные средства в покупку экзоскелета, но получить взамен не прогресс, а необходимость тратить еще больше времени и сил на тренировки, которые мало что меняют или потратить много времени на тренировки в экзоскелете в ущерб физической терапии и эрготерапии и не получить навык, который ребенок мог бы воспроизвести дома. Пока экзоскелеты остаются дополнением к основной реабилитации.

— Почему в клинике реабилитации «Три сестры» до сих пор нет экзоскелетов?

— Если коротко — это сделает реабилитацию сильно дороже для наших пациентов, а эффективность при этом не вырастет. Один реабилитационный экзоскелет стоит порядка 40 миллионов рублей. Его пропускная способность — около 12 пациентов в день. Чтобы хотя бы через день тренировать всех нуждающихся пациентов, нам пришлось бы купить минимум три установки, то есть вложить 120 миллионов. И при этом занять половину зала физической терапии. К тому же, такие системы все равно потребуют человеческого ресурса.

Эффект от экзоскелетов не настолько велик, чтобы оправдать эти затраты. У взрослых пациентов неврологического профиля, особенно после инсульта в раннем периоде, есть большая доказательная база, но и там это всего лишь один из инструментов, а не уникальная технология, которая ставит на ноги. Поэтому на современном этапе игра не стоит свеч.

— Если бы вам дали неограниченный бюджет, что бы вы изменили в экзоскелетах в первую очередь?

— Проблема не в бюджете — технология уперлась в потолок. Чтобы сделать качественный прорыв, нужны новые решения, которых пока нет в серийном производстве: ученые пока тестируют идею в лабораториях и не факт, что их возможно будет применять на практике. Если мечтать, я бы изменил два направления.

Во-первых, систему управления. Сейчас экзоскелетами, которые производят для клиник, можно управлять с помощью сенсоров, кнопок или накожных электродов. Я думаю, что будущее в управлении через нейроинтерфейсы, когда устройство считывает сигналы напрямую из мозга или нерва и понимает намерение человека, какое движение он хочет совершить.

Во-вторых, я бы думал о новых двигателях в экзоскелетах. Сейчас они тяжелые, жесткие и громоздкие. Нужны аналоги мышц — пневмомышцы или искусственные мышцы, которые сокращаются как биологические ткани, но легче, быстрее и гибче.

Но это все пока на уровне лабораторий. Чтобы экзоскелеты стали по-настоящему удобными и функциональными, нужен технологический скачок, которого еще не произошло.

Поговорила Ксения Петрова