Bionska proteza: naprava, namestitev, načelo delovanja. Bionske proteze okončin

Ko oseba izgubi okončino, je najpomembnejše sanje, da čutijo njegovo roko ali nogo znova. Ne samo, da bi se počutili, temveč da bi po okončini opravili vsa gibanja, ki so na voljo pred poškodbo ali boleznijo: vzemite kozarec, oblečite čevlje in obdržite podporo na obeh nogah. Vrnitev izgubljenih priložnosti omogoča bionično protezo ali kompleksno napravo, ki zajema živčne impulze.

Kako so se pojavile "pametne" proteze?

Prototip "živih" protez so izumili in opisali pisci znanstvene fantastike. V svojih delih so mehanični pomočniki, ki delajo bolje kot živi organi, prišli, da bi zamenjali roke, noge, oči in srca, izgubljena v bitkah. Najbolj znan primer - Terminator Cameron, ki je od osebe imel samo zunanji videz.

Malo ljudi ve, da je prototip sodobne proteze sega v 19. stoletje, ko je bila v leseno nogo vstavljena kovinska kroglica, da je spodnji del gibljiv. Toda v 20. stoletju so te primitivne naprave zamenjale bionsko protezo, ki je nastala na stičišču različnih ved: medicine, inženiringa, bionika in elektronike.

Znanstveniki iz različnih držav oporekajo prednostni nalogi v tej zadevi, dejstva pa so dejstvo, da je bila prva nastopajoča kostna proteza predstavljena na ortopedski razstavi v nemškem mestu Leipzig leta 2010. V nekaj letih, ki so minili od tega dogodka, se je na svetu razvilo veliko število protez ščetke, roke, stopala, stopala in celo tačke psa.

Kaj je bionika?

To je celotna znanost, ki proučuje živo naravo in možnost prenosa načela dela živih bitij v industrijske analoge. Inženirji pokažeta ideje iz narave in jih vključujejo v svoje naprave in strukture. V tem smislu so bionične proteze le kapljica v oceanu. Torej, znano vsem Velcro zadrge samo kopirajte način premikanja semen čebele. Suckers so izposojeni iz pijavka. Pri gradnji podmornic so vzeli model deževnika - vsi "kompartmenti" so avtonomni. Izjemno trdo kovinsko okovje Ostankino in Eifflovega stolpa je množično povečana kopija človeške cevaste kosti. Prepletanje kovine, ki ga vsi toliko občudujejo - kopija strukture kostnega tkiva, ki združuje moč in prožnost.

Tudi večnadstropna hiša, v kateri živijo istočasno različne družine, se odpre iz čebeljih satov. Zamisel o življenju različnih ljudi v "celicah" pod eno streho s skupnimi sporočili kopira način življenja družine čebel.

Bionske inkarnacije so v številnih predmetih, ki nas obkrožajo: avtomobilske pnevmatike, letala, nadzorne kamere, plovila in najbolj navadne zglobni sklepi.

Kako deluje najpreprostejša bionična proteza?

Po poškodbah ali med boleznijo amputiran ud. Preostali panj sestoji iz različnih tkiv: kože, mišic, kosti, posod in živcev. Kirurg med operacijo odstranjuje preostali motorni živec na preostale glavne mišice. Po celjenju rane lahko živec prenaša motorni signal. Ta signal zaznava senzor, pritrjen na protezo. V procesu zaznavanja živčnega impulza sodeluje kompleksen računalniški program.

Zato lahko bionična proteza opravi samo tista dejanja, ki so predpisana v tem programu: vzemite žlico, vilico ali kroglico, pritisnite tipko in podobno. V primerjavi s pomanjkanjem okončine je možnost celo omejenega števila gibanj velik napredek. Vendar pa tudi najboljše in popolne bionične proteze še ne morejo opraviti vseh tistih majhnih in natančnih gibov, ki jim je sposoben živeti ud.

Kako je živčni impulz iz možganov v protezo?

Da bi razumeli, kako deluje bionska proteza, se morate spomniti normalne fiziologije osebe.

Premiki, ki jih večkrat delamo čez dan, se imenujejo avtomatski gibi. Dvigovanje, odhod v stranišče, pranje, ščetkanje zob, oblačenje - vse to ne povzroča misli. Telo naredi vse, kar je potrebno, kot je, samo po sebi. Toda dejanski začetek gibanja je misel. To pomeni, da na začetku mislimo: moraš brisati zobe, variti kavo in se obleči. Možgani pošiljajo signale tistim mišicam, ki so vključene v to gibanje. Mišice se lahko sklepajo ali se sprostijo samo na signal možganov. Toda proces poteka tako hitro in gladko, da nimamo časa, da bi spoznali, kaj se dogaja. V primeru proteze je vse težje: najprej signal gibanja bere elektroda, ki se nahaja poleg živca, odstranjenega v mišico, in nato pošlje v procesor znotraj proteze. Ta proces je tudi precej hiter, vendar je hitrost delovanja še vedno slabša od živega okončina.

Umetni človeški "rezervni deli"

Ker je bila uvedena prva bionična proteza, je znanost šla daleč naprej. Če so bili prvi modeli zapleteni, zahtevali stikala in lahko opravljali samo najpreprostejše premike, potem so sodobni vzorci težko poklicati proteze. To so elegantni inženirski izdelki, kot če bi se spustili iz zaslona futurističnih filmov.

Proteza je popolnoma podobna zdravi roki, lahko pišejo, hranijo jedilni pribor, avto volan ali piščančje jajce. Za popolna gibanja se lastna tkiva včasih uporabljajo iz drugih delov telesa - npr. Iz stopal.

Zamisli iz prihodnosti

Inženirji in znanstveniki v svojih fantazijah so neustavljivi. Torej, znanstveniki celo lahko "obidejo" poškodovano očesno očesno mrežo, ki oddajajo podobo okolice naravnost do optičnega živca. Oseba, ki je zaslepljena s travmo, z ohranjanjem optičnega živca, lahko računa na videnje domačih obrazov ali na lepo jutro.

Obstajajo že naprave, ki izboljšujejo funkcijo možganov. Tako se lahko s tresočo paralizo ali Parkinsonovo boleznijo spoprijete z implantirano elektrodo.

Ljudje, ki postanejo nepokretni zaradi paralize, implantirajo elektrode neposredno v možgane, tako da lahko nadzorujejo umetne roke in noge. Za osebo, ki je popolnoma odvisna od drugih, je možnost samopostrežbe neizmerna radost.

Vprašanje vsadkov kožnih čipov, ki lahko nadomestijo ključe, bančno kartico in osebna izkaznica Hkrati.

Kaj pa z nami?

Najbolj znano podjetje, ki proizvaja bionične proteze v Rusiji, je Moskovski protetični in rehabilitacijski center. Tukaj so proteze sestavljene iz modulov, uporabljajo se izdelki iz Nemčije, Islandije in Rusije.

Protetika vsake osebe ima posamezne značilnosti. To je stopnja amputacije, teže in višine ter okupacije, značilnosti hoje in majhnih gibanj, starost. Veliko samouničnih modulov se uporablja. Ne samo, da se oseba prilagaja protezi, temveč tudi protezo osebi. Modul za samo-učenje, opremljen z vgrajeno umetno inteligenco, se spominja na značilnosti poti in poti. Modul "uči" ne le širino koraka in obremenitve na okončini, temveč se spominja tudi števila in višine korakov, lukenj in jarkov na poti. Moduli kopirajo dejanja možganov, ki pripravljajo korak ali drugo gibanje.

Koliko stane "živa" proteza?

Stroški bionske protetike so še vedno visoki in lahko v težkih primerih dosežejo milijone rubljev. Vendar je težko oceniti vrnitev v polno življenje v smislu materialnih izrazov. Pravzaprav je namestitev bioničnih protez edini način, da se invalidna oseba vrne v normalno življenje: graditi in izvajati načrte, podpirati družino in poiskati poklicne višine.

Najpomembnejša stvar je vrnitev v skupnost zdravih, samozavestnih ljudi. Ljudje z "živimi" protezami še naprej vodijo navaden način življenja, ples in celo prejemajo športne nagrade. To pomeni, da proteza postane del človeka toliko, da je težko ločiti delovanje živih mišic od svojih bioničnih analogov.

Protetika: stopnje razvoja

V primerjavi z običajno bionično krtačo proteze - pravi preboj. V zadnjem času, lahko oseba, ki je izgubil krtačo, zanašajo samo na dve možnosti: med podlahtnice in polmerom oblikovali loputo, tako da bi se človek zajem velikih objektov ali na panju pridružil kavelj. Obe sta bili neudobni in malo estetski. Danes se v operacijski sobi začne tudi nastanek pentlja za prihodnjo protezo. Od prvih dni pooperativnega obdobja s poškodovanimi, deluje protetičar, ki pomaga izbirati najboljšo kombinacijo podrobnosti. Kult je oblikovan in usposobljen, delom prihodnje proteze pa se maksimalno prilagajajo ostalim možnostim. Koža pride v stik z nežno silikonsko manšeto z vgrajenimi čipi. Iz sodobnih protez ni izgube. Program za vsak izdelek se razvija posebej, odvisno od tega, kaj počne oseba. Naloga je maksimalna obnovitev funkcije.

Pomoč za invalide

Oseba, ki je izgubila ud, mora zdravstveno in socialno znanje opraviti brez neuspeha. Hkrati z ustanovitvijo invalidske skupine za vsak program razvoja socialne rehabilitacije se razvija. Rehabilitacija vključuje uporabo tehničnih sredstev, ki olajšujejo vrnitev osebe na delo. Vsi bionični udi so vključeni v obvezen seznam teh tehničnih sredstev. Oseba ima izbiro: v okviru programa rehabilitacije dobite končni izdelek ali ga kupite sami z naknadnim prejemom denarne odškodnine. Znesek nadomestila se izračuna s povprečnim stroškom podobnih protetičnih izdelkov.

Na kaj delajo razvijalci?

Sodobne bionske proteze roke odlično opravljajo subtilna gibanja, vendar oseba od njih ne dobi občutkov, na katere je navajen. Torej, proteza lahko pokrije človekove dlake, vendar ne moremo občutiti topline lasišča in mehkosti las. Zdaj znanstveniki odpravljajo to pomanjkljivost. Strokovnjaki so se že naučili, kako se pridružiti kosti s titanom in senzorji gibov in čustev povezati neposredno z živim živcem. Torej, bionična roka popolnoma nadomesti živega, in oseba prejme otipne občutke, ki je bila prikrajšana mnogo let. Neposredna povezava živcev in mišic s tehnično prilagoditvijo močno poveča hitrost gibanja in jo približuje naravnemu.

Katere dele sestavljajo bionična noga?

Sodobna proteza bionskih nog vključuje več obveznih elementov, kot so:

• silikonska manšeta z vgrajenimi senzorji;
• podpora - titanova palica, oblikovana kot golenica;
• tečajni modul z mikrodriverjem in procesorjem;
• enota za umetno inteligenco, ki obdeluje vse dohodne signale.

Najnovejši modeli protez iz vodilnih nemških podjetij imajo poseben premaz, zelo podoben koži. Sintetično usnje ima dvojni namen: ščiti dele proteze pred vlago in opravlja kozmetično funkcijo. Proteze s pokrivanjem ni mogoče odstraniti, se tuširati in hoditi po lužah.

Malo domišljije

Danes več ljudi živi na istem planetu kot nas, hkrati pa ima 2 ali celo 3 bionične proteze. Izumljeno sintetično usnje, spreminjanje togosti. Izumili eksoskeletone, pomagali hoditi paraliziranim ljudem. Razvite izdelke, ki jih poganja moč mišljenja. Poskusi se izvajajo na rast živca v mikrokanalih. Teoretično, dan ni daleč, ko bo mogoče rasti živec dolžine. Znanstveniki poskušajo izbrisati linijo med živo naravo in tehnično napravo. Število gibov bionskih protez se nenehno povečuje, njihova zapletenost pa se povečuje.

Vse to daje veliko upanje, da bo oseba postala močnejša od bolezni.

Protetika okončin postane rutinski postopek, ki vrne osebo na običajen potek. Morda bo prišel dan, ko se lahko kateri koli del človeškega telesa nadomesti z umetnim. Vsaj res želim verjeti v to.