Остров киборгов: начинаем разработку инвазивной микроэлектроники

Для моториканца «киборг» — это широкое понятие. Киборги — это не только пользователи высокотехнологичных протезов руки как я или люди с протезами ног. Люди с любого рода аугментацией — нейростимуляторами, кохлеарными и сердечными имплантами, инсулиновыми помпами, кардиостимуляторами — все они киборги. Наша команда уже научилась делать киборгов, дополняя людей активными и высокотехнологичными протезами рук ^[1], и мы будем продолжать совершенствовать это направление. Но теперь добавляем новое — инвазивная микроэлектроника.

Разрабатывать мы планируем микроэлектронику медицинского и немедицинского направления.

Инвазивная микроэлектроника медицинского назначения

Существует целый ряд утвержденных медицинских показаний, при котором нейромодуляция помогает человеку избавиться от проявления тех или иных болезней. По некоторым показаниям сейчас уже идут разработки или они применяются на уровне экспериментов. Картинка ниже отлично демонстрирует, когда нейромодуляция полезна. Иллюстрация не новая, сейчас некоторые разработки из правого столбца уже перешли в утвержденные показания.

Нейромодуляция происходит следующим образом. Под ключицу пациента устанавливается стимулятор, а в определенный участок мозга ^[2] вживляют два электрода. Прежде чем вживить постоянный электрод, временным электродом хирург «прощупывает» мозг ^[2] в поисках мишени — некорректно работающего участка головного мозга ^[2]. Когда мишень определена, вживляют уже два небольших электрода, которые будут подавать определенный параметр тока и блокировать сигнал из этого участка мозга ^[2].

Пациент во время операции находится в сознании.

Стимулятор настраивается с внешнего носителя и работает 24 часа в сутки. Вот два ярких примера подобной операции. На первом видео у мужчины болезнь Паркинсона. Стимулятор блокирует участок мозга ^[2], который отвечает за тремор. При включенном стимуляторе дрожания рук и тела у пациента нет.

А вот второй пример. У мальчика начала развиваться торсионная дистония, болезнь, при которой человека буквально скрючивает. Диагноз ему поставили во время и была проведена операция. Результат впечатляет.

Обе эти операции провел нейрохирург медицинского центра ДВФУ Артур Биктимиров. Он также активно участвует в Острове киборгов. В его практике есть много интересных случаев, о них я как-нибудь расскажу в отдельной статье. Подобных операций в России проводится порядка 1000 в год, а потребность выше в разы — десятки тысяч. И это если не брать в учет лечение болей и прочих нозологий, тогда речь будет идти о сотнях тысяч. Тем временем в 2017 году в мире было имплантировано устройств на сумму $19,4 млрд. А к 2025 году эта цифра вырастет до $43,25 млрд.

Доступность в России к такому медицинскому вмешательству очень низкая. Например, стоимость одного dbs-импланта (deep brain stimulator) для остановки тремора при болезни Паркинсона — 1 млн рублей.

А теперь о нейростимуляторах, которые в России недоступны. Например, это первая система с обратной связью Neuropace RNS System. Это стимуляторы для людей с эпилепсией. В головной мозг ^[2] вживляется несколько электродов. Система в постоянном режиме снимает энцефалограмму и в момент, когда фиксируются паттерны эпиактивности, подается ток, и эта активность заглушается. А значит, эпилептический приступ не происходит. На видео можно посмотреть принцип работы этой системы.

И еще один пример технологий, о котором можно пока только помечтать. Это так называемые bridge-технологии, сейчас они находятся на экспериментальной стадии. Они приходят на помощь, если произошло отмирание участка головного или спинного мозга ^[2] или периферического нерва, то есть нарушился путь сигнала от коры головного мозга ^[2] к какому-то органу. Эту связь можно восстановить. На соответствующий участок мозга ^[2] устанавливают электрод, который собирает и передает информацию на компьютер. Компьютер в свою очередь анализирует полученные данные и преобразует их в сигнал, который отправляет, например, к руке как в случае на видео.

Инвазивная микроэлектроника немедицинского назначения

Если говорить о немедицинском применении, то тут нам в первую очередь интересна возможность аутентификации. Под кожу вживляется чип с зашитой на него информацией, и с его помощью можно получить доступ к компьютеру, телефону, открыть замок и так далее, такое сугубо гиковское применение :) И конечно интересно еще и вживление чипа с привязкой к банковской карте, чтобы можно было совершать покупки буквально в одно касание по NFC.

Мы уже начали R&D процесс и сейчас доукомплектовываем команду (кого мы ищем, смотрите в конце статьи), наша цель — разрабатывать устройства, проводить их быструю апробацию и выводить на рынок. Для этого мы создадим российский кибермедицинский кластер, который станет лидером в нише медицинской микроэлектроники. Немаловажным аспектом станет доступность людей к разработкам, которые качественно улучшат их жизнь. И мою, в том числе, например, позволят мне чувствовать своим протезом.

Остров киборгов

Под разработку инвазивной микроэлектроники мы запустили проект «Остров киборгов». Родилось это название так: мы сложили нашу любовь к киборгам и Остров Русский, где этот проект будет реализован на базе Дальневосточного Федерального Университета (ДВФУ). Причин выбрать это место было несколько.

• Свободный порт Владивосток (8 дней безвизовый режим);
• Современный медцентр на территории ДВФУ;
• Научная база университета;
• Близость крупнейшего рынка высокотехнологичной медицины – страны Азиастко-Тихоокеанского региона

Подключиться к Острову смогут команды, которые разрабатывают разного рода комплектующие для киборгов, или в более человеческой терминологии — инвазивную микроэлектронику и различные средства реабилитации. Если вы делаете что-то в этой сфере или знаете кого-то, напишите в комментариях, чем вы занимаетесь или поделитесь ссылками на проекты, которые по вашему стоят внимания.

Сейчас в «Острове киборгов» участвуют проекты студентов с хакатона Нейростарт, который проходил в ДВФУ в прошлом мае:

• Разработка нейростимулятора;
• Реабилитационный экзоскелет верхней конечности;
• Имплантируемый нейростимулятор для очувствления протезов;
• Бионический протез ступни и голени;
• Приложение для диагностики и мониторинга состояния пациентов с болезнью Паркинсона;
• Нейроинтерфейс для управления сервисным роботом;
• Биометрическая ЭЭГ аутентификация.

Добро пожаловать на остров!

Согласно нашей дорожной карте уже в 2020 году начинается операционная деятельность проекта, а значит, стартанут разработки. Поэтому мы открыли несколько вакансий по Острову — ведущий инженер ^[3] и руководитель проекта ^[4]. Так что инженеры-мечтатели, инженеры-скептики и другие инженеры, которые готовы строить будущее, смотрите по ссылкам описание вакансий. Хотите построить с нами настоящий Остров Киборгов? Тогда ждем ваших писем.

Ну, а пока буду рад почитать ваши вопросы да и в целом соображения. Делитесь в комментариях.

P.S.: кстати, в телеграмме задушевно пообщаться о киборгах, ИИ и прочих прелестях настоящего и будущего можно на нашем канале «Территория киборгов» ^[5].

Автор: Моториканец

Источник ^[6]