15 лучших инновационных разработок протезов в 2024 году

Инновации в сфере разработки протезов продолжают улучшать жизнь людей с ограниченными физическими возможностями. Так, 3D-печать стала широко используемой технологией для производства зубных и других видов протезов. Она позволяет создавать индивидуальные решения с высокой точностью и воспроизводимостью.

Также стали применяться функционально-градиентные полимеры. Эти материалы обладают переменной жесткостью и могут быть использованы при изготовлении протезов нижних конечностей. Технологии аддитивного производства позволяют создавать персонализированные протезы, учитывая сложные анатомические особенности.

Бионические протезы становятся все более доступными. Они объединяют передовые технологии с функциональностью, приближенной к натуральным конечностям. Искусственный интеллект помогает улучшить адаптацию и функциональность протезов.

Также протезы становятся все более компактными и легкими. Встроенные датчики позволяют более точно реагировать на движения и окружающую среду. Какие из них можно считать лучшими на 2024 год? LinDeal составил собственный рейтинг:

1. Бионические руки
2. Протезы ног для бегунов
3. Модульные протезы
4. Протезы с тактильной обратной связью
5. 3D-печатные протезы
6. Телескопические протезы
7. Протезы с искусственной кожей
8. Протезы с интегрированными смарт-технологиями
9. Протезы с виртуальной реальностью
10. Роботизированные экзоскелеты
11. Протезы с адаптивным управлением
12. Протезы с интегрированными датчиками нагрузки
13. Протезы с энерговозвращающими свойствами 
14. Протезы с встроенными системами вибрационной обратной связи
15. Протезы с возможностью удаленной настройки

1. Бионические руки

Современные бионические руки управляются с помощью ЭМГ-датчиков, читающих электромиографические сигналы мышц. Это позволяет выполнять сложные движения — сгибание пальцев независимо друг от друга и использование различных видов схвата.

Одним из примеров является украинский Стартап Esper Bionics, который разработал роботизированный протез руки, управляемый цифровыми сенсорами. Эта Технология позволяет протезу «изучать» своего владельца и адаптироваться к его потребностям. Кроме того, компания Motorica предлагает многосхватный бионический протез, который может сгибать каждый палец независимо, обеспечивая до 14 различных видов схвата и взаимодействие с тачскринами.

Эти инновации не только улучшают качество жизни людей с ампутациями, но и открывают новые возможности в области биохакинга и интеграции человека с технологиями. Рынок бионических протезов продолжает расти, и ожидается, что его объем достигнет 1,75 млрд долларов к 2025 году;

2. Протезы ног для бегунов

Одним из последних достижений в этой области является разработка бионических протезов, которые имитируют естественные движения человеческой ноги. Эти протезы используют сенсоры и микропроцессоры для адаптации к различным типам активности и поверхностям, что позволяет бегунам не только участвовать в соревнованиях, но и вести активный образ жизни.

Протезы также становятся легче и прочнее благодаря использованию современных материалов, углеродного волокна. Это снижает утомляемость и увеличивает эффективность бега. Кроме того, индивидуальная настройка протезов под конкретного пользователя позволяет достичь максимального комфорта и производительности.

3. Модульные протезы

Разработки последних лет позволили значительно улучшить функциональность и удобство использования. Одним из примеров является серия протезов SmartLi, разработанных российскими инженерами. Они обладают до 14 шаблонами схватов и способны манипулировать даже хрупкими предметами благодаря встроенным датчикам усилия.

Протезы SmartLi отличаются модульной конструкцией, что позволяет адаптировать их под индивидуальные потребности пациентов, включая детей от пяти лет, для которых вес моделей составляет всего 100 граммов. Кроме того, модульный дизайн способствует снижению себестоимости и упрощению процесса ремонта.

Серийное Производство этих протезов планируется на базе НПО «Квант», что делает их доступными для российских пациентов — с возможностью полной компенсации стоимости за счет государственных выплат.

4. Протезы с тактильной обратной связью

Современные протезы с тактильной обратной связью представляют собой передовые технологии, которые позволяют пользователям чувствовать объекты, касаясь их искусственными конечностями. Эти протезы используют датчики, которые регистрируют информацию о прикосновении и давлении, и передают ее через нейронные интерфейсы непосредственно в мозг пользователя. Таким образом, человек может ощущать различные текстуры и формы, а также контролировать силу захвата протезом.

Разработки в этой области стремительно продвигаются, и недавние исследования показывают значительные успехи. Например, методы управления протезами верхних конечностей становятся все более интуитивными и адаптивными, что позволяет пользователям выполнять более сложные задачи с высокой точностью. Также исследуются возможности использования нейроинтерфейсов и мышечных синергий для улучшения управления протезами.

5. 3D-печатные протезы

Использование 3D-печати позволяет создавать протезы, которые идеально подходят пациентам, учитывая их индивидуальные анатомические особенности. Это достигается за счет точного сканирования поврежденных участков тела и последующего моделирования протеза в специализированных программах.

Одним из последних прорывов стала разработка химиков из Санкт-Петербургского университета, которые создали технологию 3D-печати имплантатов из наночастиц. Это позволяет воспроизводить сложные биологические ткани и создавать имплантаты с неоднородной структурой, например, кости с жесткой внешней и пористой внутренней частью.

Также стоит отметить британскую компанию Fripp Design and Research, которая разработала модель 3D-печатных глазных протезов, производство которых обходится на 97 % дешевле.

6. Телескопические протезы

Передовое решение в стоматологии, обеспечивающее надежную фиксацию и эстетику. Такие протезы состоят из двух коронок: внутренней, фиксируемой на зубе или имплантате, и внешней, являющейся частью протеза. Эта система позволяет протезу надежно крепиться благодаря силе трения между коронками.

Преимущества включают высокую надежность, отличные эстетические качества, возможность перебазировки при потере зубов, а также удобство в уходе и гигиене полости рта. Протезы подходят для использования при пародонтите и выполняют шинирующую функцию, распределяя жевательную нагрузку.

7. Протезы с искусственной кожей

Современные разработки в области протезирования с искусственной кожей предоставляют людям с ампутациями возможность ощущать прикосновения и температуру. Компания «Моторика», резидент Фонда «Сколково», провела второй этап уникального исследования по очувствлению бионических протезов рук. Используя инвазивные технологии, они стремятся восстановить осязание у людей с ампутацией. Протезы с обратной связью, разрабатываемые «Моторикой», способны передавать сигналы со своих сенсоров на периферические нервы, что позволяет пациентам испытывать естественные ощущения при прикосновении к предметам.

8. Протезы с интегрированными смарт-технологиями

Современные протезы с интегрированными смарт-технологиями продолжают развиваться:

• Миоэлектрические протезы. Реагируют на электрические сигналы, которые генерируются мышцами пользователя. С помощью электродов, расположенных на коже, протезы могут контролировать движения и даже позволить пользователю выполнить сложные жесты.
• Протезы с искусственным интеллектом (ИИ). Например, они могут предсказывать движения или оптимизировать работу протеза на основе обучения.
• Сенсорные протезы. Эти протезы оборудованы датчиками, которые позволяют пользователям ощущать окружающую среду. Например, протезы руки могут передавать тактильные ощущения, что помогает улучшить взаимодействие с предметами.
• Протезы с интегрированными микрокомпьютерами. Миниатюрные компьютеры в протезах обрабатывают данные, управляют двигателями и обеспечивают более точное и эффективное функционирование.
• Протезы с интегрированными датчиками усилия. Датчики позволяют протезам реагировать на силу, с которой пользователь держит предметы. Это помогает улучшить контроль и безопасность.

9. Протезы с виртуальной реальностью

Использование VR в протезировании позволяет тренировать использование протезов в безопасной и контролируемой среде, что способствует более быстрой адаптации. Например, в России компания «Техбионик» представила свою линейку бионических протезов на VR-выставке, демонстрируя возможности протезов в виртуальном пространстве. Это позволяет пациентам заранее ознакомиться с функционалом протезов и обучиться их использованию до физического получения устройства.

Также VR-технологии применяются для создания индивидуальных протезов с помощью 3D-сканирования, что обеспечивает идеальное соответствие протеза анатомии пользователя. Виртуальная реальность в сочетании с бионическими технологиями и миоэлектрическими протезами создает уникальные возможности для восстановления потерянных функций и улучшения качества жизни людей с ампутациями.

10. Роботизированные экзоскелеты

Роботизированные экзоскелеты — это устройства, предназначенные для усиления физических возможностей человека. Недавние разработки в этой области включают создание моделей, вдохновленных природой. Ученые из Сианьского университета Цзяотун (КНР) представили новый тип суставной модели, основанный на анатомии суставов кузнечика.

Эта модель состоит из пары сопряженных поверхностей и гибкого соединительного тела, что позволяет воспроизводить движения конечностей, схожие с движениями крабов и омаров. Результаты экспериментов подтвердили пригодность модели для разработки бионических робототехнических систем и улучшения их функций. 

11. Протезы с адаптивным управлением

Одним из примеров является бионический коленный модуль «Комета», разработанный МПО «Металлист» Госкорпорации Ростех. Этот протез оснащен микропроцессором, который собирает и обрабатывает данные в реальном времени, предсказывая ритм и рисунок ходьбы пользователя. Такая технология позволяет использовать протез в различных условиях, от спокойной ходьбы до бега.

Протез «Комета» может работать от одной зарядки до 10 дней, что выделяет его среди аналогов. Корпус изготовлен методом аддитивной печати из сплава РС-553, обеспечивая высокую прочность и защиту от механических повреждений. Серийное производство модуля планируется начать после завершения испытаний в I квартале 2024 года.

12. Протезы с интегрированными датчиками нагрузки

Датчики нагрузки измеряют силу или вес, действующий на них. Реагируют на механическую нагрузку, например, давление, сжатие или растяжение.

Когда на датчик действует нагрузка, его электрические характеристики меняются, и это можно измерить.

В последнее время в области протезирования наблюдается значительный прогресс, особенно в разработке протезов с интегрированными датчиками нагрузки. Эти инновации позволяют пользователям протезов получать более естественные ощущения и улучшать качество жизни.

13. Протезы с энерговозвращающими свойствами

Это высокотехнологичные устройства, способные имитировать естественные движения и обеспечивать комфорт. Они используют углеродное волокно, которые могут накапливать энергию при наступании и возвращать ее при отталкивании, что помогает снизить утомляемость и улучшить мобильность.

Глобальный рынок бионических протезов, включая энерговозвращающие, продолжает расти. По данным исследований, в 2022 году он составил $1,5 млрд и ожидается, что к 2030 году достигнет $2,8 млрд. Это связано с увеличением числа ампутаций из-за сосудистых заболеваний, травм и других причин.

14. Протезы с встроенными системами вибрационной обратной связи

Это прорыв в области бионики. Используя передовые материалы, как силикон и углеродные нанотрубки, ученые создают гибкие и биосовместимые нейронные имплантаты. Эти протезы способны восстанавливать ощущения и контролировать движения, что значительно улучшает качество жизни пользователей.

Российские разработчики внедряют инновационные технологии для улучшения чувствительности протезов рук. В частности, Дальневосточный федеральный университет и компания «Моторика» проводят исследования, направленные на восстановление ощущений и уменьшение фантомных болей с помощью имплантации электродов.

15. Протезы с возможностью удаленной настройки

Протезы теперь могут быть оснащены датчиками, которые считывают сигналы мышц и позволяют управлять ими с помощью мыслей пользователя. Встроенные гаджеты, такие как дисплеи, гибкие аккумуляторы и NFC для бесконтактной оплаты, делают протезы не только полезными, но и многофункциональными устройствами. Важным аспектом является обратная связь, позволяющая пользователю чувствовать касание, словно это его собственная рука. Некоторые протезы могут получать обновления и улучшения через облачные платформы, что позволяет пользователям оставаться в тренде с последними технологическими достижениями.

По данным LinDeal, в ближайшие 1-5 лет ожидается ряд новых инноваций в области разработки протезов:

• Бионические протезы, использующие передовые технологии, будут становиться более доступными и функциональными. Прогнозируется, что через семь лет объем рынка составит 2,1 млрд долларов.
• Технология 3D-печати будет продолжать развиваться. Она позволяет создавать индивидуальные протезы с высокой точностью и адаптировать их под конкретные потребности пациентов.
• Исследования в области нейроконтроля продолжатся. Люди смогут управлять протезами с помощью мыслей, что повысит их функциональность и адаптивность.
• Протезы станут более компактными и легкими. Встроенные датчики позволят более точно реагировать на движения и окружающую среду.
• Инновационные материалы, такие как функционально-градиентные полимеры, будут использоваться для создания более прочных и эстетичных протезов.

Эти тенденции помогут улучшить жизнь людей с ограниченными физическими возможностями, сделают протезирование более эффективным и комфортным.