Миокостюм

Школьница из Нижнего Новгорода Арина Филимонова, которой сейчас 14 лет, используя общедоступную плату Arduino, разработала костюм для реабилитации после травмы позвоночника, способный поддерживать мышцы в тонусе и передавать врачу сведения о состоянии организма

Миокостюм — так называется разработка школьницы, поскольку в его конструкции есть датчики для миостимуляции, воздействующие на тело с помощью электрических токов. Разработка должна помочь людям с переломом позвоночника проходить реабилитацию на дому.

За проект миокостюма Арина взялась осенью 2019 года. Поводом для этого стала травма друга, который еще в четвертом классе получил компрессионный перелом позвоночника. Мальчик почти год провел в постели и проходил несколько курсов реабилитации. «Мне стало очень интересно, и я задумалась над этим проектом», — рассказала школьница. От идеи до воплощения в жизнь ушло порядка года. Сначала Арина изучила множество материалов по этой теме, консультировалась с практикующими врачами, а в декабре 2019 года заказала в китайском интернет-магазине Aliexpress необходимые датчики и ткань и приступила к сборке макета. В качестве основы была взята легкая компрессионная ткань, позволяющая регулировать работу кровеносных сосудов и препятствующая образованию отеков. Обычно такую ткань используют для пошива спортивной одежды. Внутри костюма была помещена мембрана, защищающая от бактерий и не пропускающая жидкости. Датчики также были расположены с внутренней стороны и защищены от воздействия влаги.

Разработанное устройство выполняет три функции: диагностика состояния организма, стимуляция мышц и введение лекарств. Встроенные датчики способны отслеживать пульс, давление, температуру, электрокардиографию, электромиографию, положение тела в пространстве и уровень кислорода в крови. Миостимуляция и вибростимуляция позволяют избежать атрофии мышц и постепенно развивать мышечный каркас пациента, а электрофорез - неинвазивно вводить лекарство в тело человека. Поскольку устройство показывает положение тела в пространстве, врачи или родственники смогут сразу узнать, если человек упадет.

Реабилитация после травм позвоночника – процесс длительный, занимающий порой от нескольких месяцев, при незначительных травмах, до года и больше, при серьезных травмах. Полное восстановление возможно не всегда. Курс лечения подбирают с учетом локализации и степени перелома и повреждений спинного мозга. Реабилитация начинается еще в реанимации, после продолжается в стационаре, санатории или амбулаторно.

Главная задача при реабилитации больных с травмами позвоночника - поддержка мышечного корсета и тонуса. И миокостюм позволяет не только упростить, но в некоторых случаях даже ускорить процесс восстановления. При этом важно отметить, что использование костюма совершенно не требует каких-либо специальных навыков. Поэтому он как нельзя лучше подойдет для домашней реабилитации, позволяя самостоятельно проводить диагностику и передавать полученные данные лечащему доктору.

Первые испытания показали, что использование костюма всего лишь в течение трех дней привело к видимому укреплению мышц и улучшению эластичности волокон. Есть все основания полагать, что более длительное воздействие на мышцы даст больший эффект, но даже полученный результат – серьезный аргумент в пользу доработки и широкого применения миокостюма.

Кроме того, костюм тестировался на спортсменах, и эти испытания показали, что его использование помогает выявлять предрасположенность и изучать особенности тестируемых. Встроенные датчики показывали уровень кислорода в крови и другие показатели, по которым тренер может сделать выводы о выносливости, подготовке, состоянии организма спортсменов и подобрать наиболее оптимальную программу тренировок.

Арина Филимонова занимается робототехникой с девяти лет, биологией — с 11-ти. Она уже дважды принимала участие со своими разработками на всероссийском конкурсе научно-технического творчества «Шустрик» (shustrik.org): в 2018 году Арина представила там свою первую разработку на основе миостимулятора и метронома - «Устройство для преодоления заикания во время выступлений». В основу работы устройства легла идея использования электрического тока малой мощности. А в 2020 году, представив свой миокостюм, она одержала победу и заняла первое место по профилю «Нейротехнологии».

«В будущем я собираюсь стать биоинженером. Это самая притягательная для меня сфера. Я искренне считаю, что будущее за синтезом биологии и технологий. Конечно, мечтать о флешке в мозгу для улучшения памяти или о встроенном в голову WiFi-модуле для прямого коннекта со всемирной сетью пока не приходится, слишком это зыбкая вещь – улучшение природы человека, но надеяться на то, что в скором времени появятся биотехнологии, которые помогут больным сахарным диабетом, болезнью Паркинсона и прочими, можно и нужно», - рассказывает Арина о своих мечтах.

Китайский интернет-магазин Aliexpress, в котором Арина заказывала комплектующие для миокостюма, вдохновившись идеей девочки, решил помочь Арине модернизировать ее тестовый образец. Полностью закончить своё устройство Арина планирует до конца 2021 года.

Разработкой Филимоновой уже заинтересовались в Нижегородском НИИ травматологии и ортопедии (ГИТО) и Научно-образовательном центре в Нижегородской области. 8 декабря 2020 года, в Нижнем Новгороде состоялось вручение премии «Человек года», которая каждый год проводится изданием «Деловой Квартал». Арина Филимонова стала победителем главной номинации.

По материалам сайтов: nn.ru, shustrik.org, snob.ru