Остров киборгов: начинаем разработку инвазивной микроэлектроники

    image

    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, 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.

    image

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

    Пациент во время операции находится в сознании.

    image

    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, 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 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 или периферического нерва, то есть нарушился путь сигнала от коры головного мозга к какому-то органу. Эту связь можно восстановить. На соответствующий участок мозга 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.

    image

    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.


    image

    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 и руководитель проекта. 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».
    Моторика
    37,16
    Функциональные протезы рук
    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 22

      0
      А можно пояснить:
      >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.

      Из чего складывается такая стоимость и что она включает (только сам имплант или с учетом операции)?
        0
        Это без операции. Такова стоимость нейростимулятора от дистрибуторов. Сейчас они устанавливаются по квотам ВМП, но полностью всю потребность не закрывают, формируется большая очередь.
          +1
          То есть устройство с функциональностью меньше, чем у айфона, стоит как пятнадцать этих самых айфонов, да еще и без операции? Все равно не понятно, что там стоит таких денег, если не жадность производителей и владельцев патента. Напоминает историю со шприцами эпинефрина за 700+ долларов за штуку
            0
            Надежность, стоимость тестирования, стоимость разработки, слабая конкуренция IT в медицине…
            Ах, да: масштабы производства и рынок сбыта.
              0
              А еще доклинические и клинические исследование, сертификация в странах с маленьким рынком сбыта и тд. Айфон не должен без перебоев работать дестяки лет в нутри тела человека. Но стоимость, конечно, нужно и можно снижать. И функционал развивать есть куда. У нас много идей, можно к нам присоединиться и дополнить их в процессе реализации)
                0
                Собственно, для малосерийного изделия стоимость деталей, платы, сборки составляет очень малый процент от цены готового продукта. Представьте, сколько стоит зарегистрировать фирму в каком-нибудь индустриальном парке в США, найти сотрудников с медицинским и инженерным образованием, разработать и сертифицировать продукт, отладить устройство на пациентах клиники (с их добровольного согласия), также к этому нужно добавить страхование всевозможных рисков (например, отсутствия эффекта при клинических испытаниях, неполучения одобрения FDA и т.д.)
                +1
                Полностью согласен. Один случай установки банального электростимулятора для хронической эпидуральной стимуляции спинного мозга стоит более 1 миллиона рублей. Сама операция совершенно не затратная и технически не сложна, но цена аппарата!!!
                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.

                Эта фраза подчёркивает, что главный смысл не в помощи людям а в зарабатывании денег. Почему не указать количество пациентов, которым была оказана помощь?
                  +1
                  Что бы цена снижалась, надо открывать новые компании, развивать инфраструктуру, развивать конкуернцию. Сейчас работает большая тройка, но рынок активно развивается. Увеличение количества изделий и пользователей точно должно повлиять на стоимость.
                    +1
                    Да это вроде понятно, glioma наверняка про то, что вместо числа спасённых людей перечислены исключительно суммы денег ;-)
                      0
                      В ценник эксклюзивного продукта закладываются всё, и по деньгам вроде это выглядит красиво, красиво и есть, если маркетинг хорошо отработан…
                      А если у нас пока лишь рассуждения, о том как космические корабли бороздят просторы малого театра, то для оценки рисков важна количественная мера.
                      Ибо если товар штучный, гений продаж важнее гения разработки.
            +1
            Теоретически DBS можно подменить менее инвазивным стимулятором на кортексе, используя связность областей стуктурную или фукнциональную. В Бонне есть группа, которая этим занимается (по моему для депресси). Поэтому, в принципе, можно брать электрод дешевле и пытаться получить тот же результат.
              +2
              Всё очень круто, но объясните, пожалуйста, почему вы не делаете разницы между программистом и электронщиком в своей вакансии? Вы полагаете, что схему, трассировку и ПО должен делать один человек?
                0
                Моторика права. Это должен делать один человек. У нас также — один человек делает платы и пишет код. Это очень эффективно и достаточно полезно в плане инженерной практики. Но конечно же это только для embedded. Впрочем смысл этого слова как раз в такой деятельности.
                  +2
                  Это не должен, это может делать один человек в небольших проектах.
                    0
                    И… какова сложность ваших плат, если не секрет?
                    0
                    Да, именно так, мы ведь ищем ведущего разработчика, который должен стать техлидом. По нашему опыту, такие специалисты наиболее эффективны в проектировании и разработке. Они знакомы с тонкостями всего цикла разработки и знают слабые места и подводные камни как аппаратной части, так и в части разработки ПО. Мы в команде именно так и работаем, но конечно это не исключает и дополнительных программистов и электронщиков, которые будут решать какждый свою задачу.
                      +1
                      Не только вы и не только мы. Кстати, тренд последних пары лет.
                      Что касается сложности платы. Поучительной будет следующая история:
                      — У меня был случай на практике, когда за ТЗ взялись за доллары исполнять проект люди с 15+ опытом работы в продакшене, которые делали акустические решения для одной компании из США. Электронщик и программист. Первый сделал плату 8 слоев, с процессором Cortex A8, DDR 3 RAM, NAND и куча обвяза. Плата была очень дорогой и с проблемами при производстве, много брака.
                      В итоге техлид сел делать сам, выкинул все эти наработки, сделал ПП, написал код, подобрал МК, оптимизировал все по питанию, количеству выводов у чипов, в итоге получил 2х слойную ПП с ценником ниже раз в 10.
                      Дизайн ПП и софт связаны. 50% времени уходит на тестирование и оптимизацию. Люди бывают разные, кто-то ломается на первом, кто-то не хочет делать второе, кто-то не хочет заниматься этим вообще. Такие техлиды есть, но быстро не найдете.
                    0
                    Очень интересная тема. Спасибо. Когда проводил работы с миостимуляцией, было очень интересно подбирать режимы и места установки электродов.
                      0
                      Очень жду статьи про автоматическое управление помпой, про OpenAPS в частности. Написал бы кто-нибудь.
                        0
                        Судя по существованию документального фильма о проблемности таких устройств и серьезных сложностях пациентов, когда все идет не так, как ожидалось — в этой области есть обширная темная сторона. О ней тоже было бы интересно узнать.
                          0
                          ну нет ничего проще, в любом лекарстве есть раздел — побочные эффекты, начните его читать и познакомитесь с темной стороной медицины.
                          0
                          Супер!

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое