X Национальный форум реабилитационной индустрии и универсального дизайна «Надежда на технологии», посвященный демонстрации комплексных решений для создания доступной среды, современных технологий для людей с инвалидностью, состоялся в Москве 10-11 июля. В масштабной выставочной экспозиции российских производителей было представлено более 450 отечественных решений по 9 направлениям: протезы, ортезы и функциональные узлы, реабилитационное оборудование и тренажеры. Свои разработки профессиональному сообществу презентовала группа биомеханики и медицинского инжиниринга Новосибирского государственного университета, которую составляют студенты нескольких факультетов. Данная научная группа была создана на базе Математического центра в Академгородке

В выставке ассистивных технологий приняли участие руководитель группы кандидат физико-математических наук Владимир Сердюков, студенты 4 курса Механико-математического факультета НГУ Дарья Коростовская и Александр Ниукканен, студентка 3 курса Механико-математического факультета НГУ Татьяна Шашкина, студентка 5 курса Института медицины и медицинских технологий НГУ София Экшарова, магистрант 2 курса Механико-математического факультета НГУ Андрей Караван, выпускник магистратуры Геолого-геофизического факультета НГУ Иннокентий Сердюк и аспирант Института теплофизики СО РАН Константин Лебеда. Молодые исследователи ознакомились с разработками в области ассистивных технологий, узнали много интересного, показали результаты своих проектов, получили обратную связь и приобрели ценные контакты для дальнейшего сотрудничества.  

На своем стенде молодые исследователи представили систему захвата движений для исследования кинематики ходьбы пациентов, а также адаптивную культеприемную гильзу для протеза руки с использованием технологии 3D-печати.

Группа представила и свои самые новые разработки — 3D-печатный протез стопы 1−2 уровня активности и стельки для диагностики биомеханики походки ампутантов, которая дополнит и усовершенствует систему захвата движений.

— Больше всего отзывов получила одна из наших новых разработок, которую впервые протестировали на форуме, – протез стопы, напечатанный на 3D-принтере. Работая над этим проектом, мы ставили перед собой цель: сделать такой протез стопы, который имел бы низкую себестоимость, был прост в изготовлении, обладал возможностью персонализации и изготавливался в короткие сроки с помощью простого оборудования, что повышало бы его доступность, но при этом сохранял общую биомеханику ходьбы. Важный момент — наш протез относится к 1-2 уровням активности и предназначен только для ходьбы, но не подходит для бега и занятий спортом. Для разработки геометрии был использован цифровой стенд, имитирующий нагрузки человека при ходьбе. Так мы смогли создать геометрию протеза, удовлетворяющую цели, — рассказал Андрей Караван.

Для точного проектирования протеза использовались технологии 3D-моделирования и анализа нагрузок в Ansys. На изготовление технологией печати FDM потребовалось около 12 часов. Вес готового изделия составил около 700 грамм. Данный проект получил финансовую поддержку от Министерства науки и инновационной политики Новосибирской области.

Впервые испытания печатного протеза пациентом прошли именно на форуме. Протестировать и оценить его ребята предложили руководителю протезного центра «Инстеп» (г. Санкт-Петербург), который сам является ампутантом.

—. Ему понравилось, что подошва нескользящая – даже на влажной напольной плитке, что дает возможность пользователю без риска падения посещать душ. Однако он указал на недостатки и недоработки, касающиеся геометрии изделия, и внес конструктивные предложения по его улучшению. Его мнение для нас очень важно, и мы, учитывая данный отзыв, проведем корректировку модели протеза и организуем повторное тестирование на других ампутантах. Внести корректировки будет несложно ввиду простоты технологии, — пояснила Дарья Коростовская.

Еще одна новая разработка группы биомеханики и медицинского инжиниринга НГУ вызвала большой интерес участников форума — стелька давления, которая позволит точно определить фазы шага и асимметрию походки. Эта «умная» стелька тестировалась ранее вместе с системой захвата движений для анализа кинематики походки. Изобретение позволит специалистам протезных центров анализировать распределение нагрузки между здоровой и ампутированной конечностями, оценивать распределение давления по стопе или протезу и динамику реабилитации вне клиники. Этот проект получил поддержку от фонда ФСИ в рамках конкурса «Студенческий стартап».

— На видео, записанном нами при тестировании данной стельки, видно распределение нагрузки по стопе при ходьбе. Важно, что с ее помощью становится возможным разделить циклы походки на фазы опоры и переноса. Перед нами открывается возможность анализировать их соотношение и делать выводы насчет показателя асимметрии походки ампутантов, важного для отслеживания реабилитации и правильной постановки протеза. При диагностике биомеханики походки ампутантов такие стельки помещаются в обувь и под здоровую стопу пациента, и под протез. Для передачи и считывания данных со стельки мы разработали программное обеспечение для обработки и визуализации данных,  — рассказала Татьяна Шашкина.  

Молодые исследователи планируют объединить систему захвата движений с «умной» стелькой. В ходе ранних исследований ребята пришли к выводу, что совмещение этих технических решений позволит проводить более полный анализ походки. Система захвата движений фиксирует кинематику походки, а стелька – давление стопы и протеза на поверхность. Совмещая эти данные, можно отследить биомеханические показатели и симметрию походки пациента, что имеет большое значение для оценки прохождения реабилитации и корректирования настройки протеза.

Данная разработка вызвала большой интерес у представителей центров протезирования, некоторые из которых проявили интерес к ее тестированию в своих учреждениях и совместной работе. Среди них протезно-ортопедический центр «Алорто» (г. Барнаул) и Центр протезирования «Орто-Инновации» (г. Москва).