הפרוטזות עוד ינצחו את האדם

מחר תינתן יריית הפתיחה לאולימפיאדת לונדון, שתבחן את קצה גבול היכולת של הגוף האנושי והרוח האנושית. לא מעט דיונים התקיימו לכל אורך חיי האולימפיאדה לגבי המידה בה הספורטאים יכולים להיעזר בטכנולוגיות שונות כדי לשפר את ביצועיהם, ובסופו של דבר הוחלט: תתאמנו איך שאתם רוצים, אך למשחק עצמו מגיע אך ורק השחקן בגופו, ללא עזרים חיצוניים.

שונה מאוד מכך הוא אוסקר פיסטוריוס, שזכה לכינוי "בלייד ראנר" ו"האצן הכי מהיר ללא רגליים" בשל העובדה ששתי רגליו קטועות והוא רץ על-גבי פרוטזות הנראות כמו סכינים. פיסטוריוס אינו משתמש בפרוטזות במקום רגליים בכוונה - הוא נולד עם פגם גנטי ברגליו שחייב את כריתתן. הנכות לא הפריעה לו להתאמן כאצן, להשיג כל מדליה שהיא בטורנירים לאצנים נכים, ולהתעקש על קבלה גם לאולימפיאדת הבריאים.

ב-2008 נפסל מהאולימפיאדה לאחר שהוחלט כי השימוש שלו בפרוטזות אינו עומד בכללי המשחק, אולם לאחר מכן הוחלט כי הוא יוכל להתחרות, משום שלא הוכח שאכן הפרוטזות מעניקות לו יתרון לא הוגן. בשבועות הקרובים נוכל לראות את הרגליים המלאכותיות שלו קורעות את מסלולי הריצה בלונדון.

העובדה כי פרוטזות יכולות להתחרות בגוף האנושי, ואולי אף להיות בעלות יתרונות עליו, היא התפתחות של השנים האחרונות. בעבר פרוטזות עוצבו כך שייראו כמו גפיים אנושיות, אך התפקודיות שלהם הייתה מינימלית. היום מתחילות הפרוטזות כבר להידמות מאוד לאיברים אנושיים גם בתפקוד שלהן, ונראה כי לא רחוק היום שהן יתקשרו עם המוח ממש כמו איברים חיים.

הרגל שהופך לטבע שני

כשחושבים לעומק על הצרכים של רגל מלאכותית, מבינים בראשונה עד כמה מורכבת ההליכה. התקדמות קדימה, צעד אחר צעד, היא רק עניין אחד. מה לגבי עמידה במקום בלי ליפול? הליכה אחורה, הצידה, סיבוב? עלייה וירידה במדרגות ובמתחמים משופעים? ישיבה נינוחה, רכיבה על אופניים, נהיגה?

מרטין פוש, מנהל המחקר והפיתוח בחברת הפרוטזות הבינלאומית אוטו בוק, הרושמת מכירות של מעל 500 מיליון אירו בשנה בתחום זה לבדו, הוא המפתח של פרוטזת הרגל "ג'ניוס", הנחשבת על-ידי החברה לפרוטזה ה"ביונית" הראשונה שלה. פוש מסביר: "ברגע שהפרוטזה מחליפה רגל שנקטעה מעל הברך, יש לייצר ברך מלאכותית, וזהו האתגר האמיתי".

אורי וינר, מנהל תחום אורתופדיה בחברת כמיטק, המייבאת את מוצרי חברת אוטו בוק, מסביר: "הפרוטזה שלנו כוללת מערך חיישנים, למשל, ג'יירוסקום, כמו אלה שקיימים בטלפונים סלולריים כדי להתאים את המסך לכיוון החזקת המכשיר. יש גם חיינשי לחץ, תנועה ומרחב. כולם מחוברים למחשב מרכזי בפרוטזה, ש'מבין' מה בדיוק אותו אדם מנסה לעשות באותו הרגע.

"כך, כשהאדם עומד ישר הברך ננעלת וכשהוא עומד זמן רב היא מתכופפת מעט כדי לא ליצור יותר מידי עומס. כשהוא הולך קדימה הברך משתחררת, אך ננעלת מיידית כשהרגל פוגשת ברצפה. היא צריכה להבין מתי הוא הולך אחורה, כדי לא להתנהג כאילו ההליכה היא קדימה, מצב שיוביל מידית לנפילה".

הטכנאי שמתקין את הפרוטזה יודע לכוונן אותה במדויק כדי שתתאים לרגל, להרגלים ולסגנון ההליכה של המשתמש. "אם תביטי על אחד ממכרייך הולך ברחוב", אומר פוש, "תוכלי לזהות אותו בדרך כלל על-פי ההליכה שלו, ואפילו להחליט אם הוא במצב רוח טוב או רע. הליכה היא חלק בלתי נפרד מהגוף וההרגלים של האדם".

וינר מציין כי "אנחנו מאפשרים למשתמשים לבחור חמש פעולות שהם עושים מעת לעת, למשל, רכיבה על אופניים, סקי מים, עמידה ממושכת - ומתכנתים להם שלט שבו יוכלו לעבור ל'מצב ברך' המאפשר את הפעולות הללו".

בעתיד אולי יהפכו הפרוטזות לאיברים מושתלים. "המוצר היום איננו שתל, אבל המטופלים טוענים שהוא מרגיש ומתנהג עבורם ממש כמו חלק מן הגוף", אומר יוסי לוין, מנכ"ל חברת כמיטק.

למרות כל היכולות הללו הפרוטזה שתוארה לעיל נחשבת "פאסיבית", כי אין בה מנוע. המחשב שולט רק על ציר הברך, כשאת ההרמה וההורדה של הרגל עושה המטופל בעצמו. "קיימות בשוק ברכיים אקטיביות, אך הן כבדות וגדולות, שומעים את המנוע וקשה לשלוט בתנועות. אין ספק כי זהו העתיד, אבל הוא עוד לא כאן", מסביר וינר.

לקחת את ידי בידך

אם תנועת הרגליים מורכבת, הרי שתנועת הידיים היא מורכבת פי כמה וכמה. היד אינה נעה באופן רפטטיבי. תנועתה תלויה לחלוטין בכוונת בעליה: האם הוא רוצה להושיטה ולאחוז במשהו? לגרד במצח? ללוות את דבריו במחווה גופנית? הזזה של הגדם אינה מספיקה כדי לכוון את הפרוטזה למקום הנכון.

מה לגבי תנועת האצבעות? האחיזה? פרוטזות יד כיום כוללות אצבעות נעות ואוחזות, אך לרוב יש לסגור את האצבעות סביב חפץ בעזרת היד השנייה או באמצעות לחיצת כפתור. העתיד, או בעצם ההווה, כבר מציע הרבה יותר.

פרוטזת היד המתקדמת היא היום איבר ביוני של ממש. "אנחנו מחברים את קצות השרירים שבגדם לפרוטזה. המטופל לומד להניע את השרירים הללו בצורות שונות, וכך לכוון את הפרוטזה", אומר פוש. זה עדיין לא איבר ביוני מושלם, כי המטופל בכל זאת צריך לחשוב על התנועה ("עכשיו אפעיל את השריר הזה והזה, והיד תזוז קדימה").

קיימים בשוק גם מכשירים עם ממשק אדם-מכונה "עדין" יותר, למשל, מכשיר EEG שקורא את השינויים בגלי המוח באופן לא-פולשני. היתרון במקרה זה הוא שאין צורך ללמוד שום דבר לגבי האופן שבו המוח האנושי מפעיל את תנועת האיבר - המטופל יכול להחליט שכשהוא חושב על אימא שלו, הוא רוצה שהיד שלו תזוז קדימה. אחרי שלימד את המערכת את הכלל הזה, הוא יוכל לשלוט בתנועותיו.

רגל בעתיד

אחד המומחים הגדולים בעולם האיברים הביוניים הוא המיליארדר אלפרד מאן. חברות בבעלותו ובניהולו פיתחו כבר מוצרים מורכבים הרבה יותר מאיברים פרוסתטיים: הוא פיתח את השתל הכוכליארי - מכשיר המתממשק למערכת השמיעה במוח ומחליף עצבי שמיעה פגועים אצל חרשים, וכן שתל המתממשק לאזור הראייה במוח ומחליף רשתית עין שנהרסה. אחרי שהשיב ראייה לעיוורים ושמיעה לחרשים, להחזיר פיסחים ללכת זו פשוט השלמת התמונה.

מאן הקים על בסיס טכנולוגיה ישראלית את חברת ביונס. המוצר המוביל שלה היום אינו מיועד לקטועי גפיים. הוא מתקן המתווסף לרגל ומניע אותה כשהמוח אינו יכול לעשות זאת. עם הרגל עצמה אין שום בעיה, השרירים והעצבים בה תקינים, אך הממשק בינה למוח נפגע בשל פגיעת עמוד שדרה או שבץ. המוצר של ביונס מגרה את העצבים ברגל באופן חשמלי, וגורם לתזוזתה. ברגע שהיא נעה, המטופל משלים זאת על-ידי תנועת גוף מתאימה, והוא יכול ללכת. במקרה שמדובר בשבץ, עם הזמן האימון מאפשר שחזור של חלק מהמסלולים העצביים, והמטופל חוזר לנוע טוב יותר גם כשהוא אינו לובש את המכשיר. לחברה יש מוצר דומה שמיועד להזזת ידיים.

אולם, פריצת הדרך של קבוצת אלפרד מאן בתחום הפרוטזות צפויה להגיע מחיבור של חיישנים לאותו אזור במוח שאמור היה להניע את האיבר המקורי. כך, כשאדם יחשוב "אני רוצה להרים את היד", החיישן יקלוט זאת ויעביר את המסר והיד תתרומם. רצון בהרמת היד יוביל מידית להרמתה.

כרגע המוצר מפותח על-ידי המלכ"ר The Alfred Mann Foundation, אך הוא עשוי לעבור לידיה של ביונס לכשיתקדם.

מאן: "המוצר עובד, אך יש לו בעיה של אינדיבידואליזציה כי העצבים שמפעילים את היד יכולים להיות באזורים שונים אצל אנשים שונים. ככל הנראה, בשלב הראשון המוצר הזה לא יהיה כה מהיר או מדויק כמו יד בריאה. אולם כפי שהשתל הכוכליארי תחילה נתן רק כמה צלילים שאפשרו התמצאות בעולם והיום הוא מאפשר האזנה למוזיקה; והעין הביונית מאפשרת היום להתנייד בעולם ולקרוא; כך אולי גם המוצר הזה ישתפר בהדרגה ובקרוב יאפשר גם לנהוג".

הצעד הבא אחרי כן הוא לגרום לכך שהמטופל יוכל גם לחוש באמצעות הפרוטזה. התחום הזה נמצא עדיין ברמה המחקרית בלבד, אולם במכון קרולינסקה בשוודיה כבר נעשו ניסויים בתחום, וחולים הצליחו לחוות אשליה של מגע ביד התותבת שלהם. זאת, בזכות חיישנים על הפרוטזה, שמגע בהם הוביל לגירוי חשמלי של עצבים בגדם".

תחושה ביד תותבת חשובה לא רק לשם החוויה, אלא גם לשם התמצאות, למשל, בחושך או כששולחים את היד לתוך ארגז או ארון מחוץ לטווח הראייה.

מה נכים רוצים

לובשי פרוטזות הם לעתים קרובות אנשים צעירים שאיבדו איבר בתאונה ומעבר לכך הם בריאים. לכן, שוק הפרוטזות שונה משווקים אחרים של מכשור רפואי, המיועדים לקהל של אנשים מבוגרים וחולים יותר. שלבו בכך את העובדה שהמוצר הוא גם חלק מהגוף, ותבינו מדוע הוא חייב להיות המילה האחרונה בעיצוב.

"גוף האדם הוא דבר אסטטי מאוד", אומר פוש, "ולכן, גם את הפרוטזה צריך לתכנן בצורה אסתטית. מכיוון שהפרוטזה תהיה בדרך כלל מוסתרת, אנחנו בעיקר משקיעים בתכנון ההליכה עצמה, שתהיה דומה ככל האפשר להליכה בריאה ולא תמשוך תשומת לב.

"נכון להיום, לא ניתן לגרום לכך שפרוטזה חשופה תיראה זהה לחלוטין לאיבר המקורי. תת-המודע קולט שיש הבדל. לכן, אנחנו מעצבים את הפרוטזות שלנו כך שמלכתחילה הן לא ינסו להידמות מידי לאיבר האמיתי, כי אז המבט של המתבונן נמשך אליהן שוב ושוב גם בלי כוונה, כשהוא שואל את עצמו 'זה אמיתי? זה תותב?'.

"יש אפילו משהו שמעט מטריד את המוח באיבר שנראה כמעט בדיוק כמו איבר בריא אך אינו כזה. עדיף שהמוח יקלוט מייד שמדובר בתותב, ולא תידרש עוד מחשבה על כך. אנחנו מעוניינים שהמחשבה הבאה תהיה 'זה לא איבר חי, אבל זה דווקא יפה'.

"המטרה שלי בייצור פרוטזה הוא לאו דווקא להידמות לאיבר המקורי. המטרה הראשונה היא להעניק למטופל עצמאות ונוחות כדי לא להגביל את סגנון חייו. אם אני מתכנן מוצר שאמור להיות חלק מן הגוף, קודם כל הוא צריך להיות אמין. תמיד אבחר להקריב קצת פונקציונליות לטובת אמינות המוצר", מסכם פוש.

אדם בריא ומשופר

צבא ארה"ב נמצא בחזית הפיתוח של מערכת "שלד מלאכותי", שאמורה להתלבש על גבי האיברים של חיילי הצבא ולשפר את הביצועים הגופניים שלהם. מוצרים אלה הם חלק ממערכת תנועה כוללת של "האדם המשופר", שפועלת לנתב את היכולות של הרפואה כדי לאפשר גם לבני אדם בריאים להיות מוצלחים עוד יותר.

הפרויקט של צבא ארה"ב הוא מעין שריון אבירים מצויד ביכולות רובוטיות. ההבדל הוא שהשלד המלאכותי נמצא באינטראקציה עם הגוף האנושי ומקבל ממנו הנחיות. היתרונות רבים - גם כשהחייל עייף מאוד, רעב או משותק מפחד, השריון יכול לספק לו את האנרגיה הנדרשת כדי לשאת אותו הלאה - אל תוך עין הסערה. הוא אמור להיות מצויד ביכולת לקפוץ גבוה יותר, לרוץ מהר יותר ואפילו לטפס על קירות כמו לטאה.

כבר בשנות ה-60 של המאה ה-20, פיתחו חברת ג'נרל אלקטריק וצבא ארה"ב שלד חיצוני המאפשר לסחוב משא רב בקלות, אלא שהשלד עצמו היה כבד מידי ופגע בתנועה של החייל. אולם הרעיון לא נזנח וגם לא נותר בצבא. ביפן עובדת כיום קבוצה של מהנדסים על מערכת של תומכנים על גופן של אחיות בבתי חולים, שתעזור להן לסחוב ולהזיז מטופלים כבדים.

שאלת האדם המשופר, בעיקר לצרכים צבאיים וספורטיביים, היא דילמה אתית חריפה. הצבא אמנם שולט בגופו של החייל כבר היום, אך האם יש לו באמת זכות ליצור מכשיר שיהיה באינטראקציה ישירה עם עצביו של החייל, וממש יתערב באופן שבו הוא מפעיל את גופו? הדרך לשליטה במוחו של החייל, או להחלפת איבר בריא שלו באיבר מלאכותי, נראית קצרה מידי.

"כשיתפנה לי כסף ממאנקיינד אשקול לתרום עוד לטכניון"

שיחה על פרוטזות היא הזדמנות להתעדכן ביתר פעילויותיו של המיליארדר אלפרד מאן, וביניהן של חברת ביונס הישראלית-למחצה. "ביונס תגיע השנה למכירות של 30 מיליון דולר ובשנה הבאה ל-40 מיליון, מהמוצרים שלה לעידוד הליכה אצל חולי שבץ (שתוארו לעיל), ובטווח של השנה-שנתיים הקרובות היא אמורה להיות רווחית. אנחנו מקווים כי כבר בשנה הבאה או בזו שלאחריה, נשיק מוצר מושתל שמשתמש בגירוי חשמלי למניעת כאב. תוספת של מוצר כזה יכולה להקפיץ את מכירות החברה ולהוביל אותה סוף-סוף לרווחיות. המוצר לשבץ מיוצר בישראל בחברת נאסס, ואילו המוצר לכאב ייוצר בחלקו בישראל ובחלקו בארה"ב", מסביר מאן.

אולם, רוב עיסוקו היום של מאן הוא סביב חברת מאנקיינד, המפתחת אינסולין מהיר מאוד הניתן בשאיפה. חברה זו, הנסחרת בנאסד"ק לפי 440 מיליון דולר, כבר עלתה לו במאות מיליוני דולרים מכספו האישי, בנוסף לגיוסים שהיא ביצעה בבורסה. המוצר של החברה נדחה על-ידי ה-FDA פעמיים, בשל שינויים שנעשו במכשיר. החברה מקווה לסיים בשנה הבאה סוף-סוף את הניסויים הקליניים במוצר ולהגישו לאישור בשלישית, ואולי אף לקבל עליו את האישור עד סוף השנה הבאה.

בעבר ציין מאן כי לאחר שישתחרר מעול המימון של מאנקיינד, ימשיך ויתרום לטכניון. "התחייבתי לתרום 100 מיליון דולר לטכניון, הסכום הזה כבר נמצא בבנק ואני מרוצה מאוד מהפעילות שנעשית תחת מיזם משותף זה. כשחולק באחרונה דיבידנד בתעוזה (קרן הון סיכון ישראלית בה מחזיק מאן 23%), העברתי לטכניון את כולו. לכשיתפנה לי כסף ממאנקיינד בהחלט אשקול לתרום עוד".