Bionska proteza: uređaj, instalacija, načelo rada. Bionske proteze udova

Kada osoba izgubi ud, njegov najvažniji san je ponovno osjetiti njegovu ruku ili nogu. I ne samo da se osjećaju, nego da izvadimo po tijelu svi pokreti dostupni prije ozljede ili bolesti: uzmite šalicu, objesite čizme, idite s potporom na obje noge. Vraćanje izgubljenih mogućnosti omogućuje bioničku protezu ili kompleksni uređaj koji obuhvaća živčane impulse.

Kako su se pojavile "pametne" proteze?

Prototip "živih" proteza je izumio i opisao znanstvene fantastike. U njihovim je djelima mehanički pomoćnici, radeći bolje od živih organa, zamijenili ruke, noge, oči i srca izgubljena u bitkama. Najpoznatiji primjer - Terminator Cameron, koji je od osobe samo od vanjskog izgleda.

Malo ljudi zna da je prototip suvremene proteze datira iz 19. stoljeća, kada je metalna kugla umetnuta u drvenu nogu kako bi donji dio bio pokretljiv. No, u 20. stoljeću, ovi primitivni uređaji zamijenili su bionsku protezu, stvorenu na spoju nekoliko znanosti: medicine, inženjerstva, bionike i elektronike.

Znanstvenici iz različitih zemalja osporavaju prioritet u ovom pitanju, ali činjenice su da je na ortopedskoj izložbi u njemačkom gradu Leipzigu 2010. godine predstavljena prva glumačka koštana proteza. U nekoliko godina koje su prošle od ovog događaja, u svijetu je razvijen veliki broj proteza četke, ruke, stopala, stopala, pa čak i šape pasa.

Što je bionika?

To je čitava znanost koja proučava živu prirodu i mogućnost prenošenja principa rada živih bića u industrijske analoge. Inženjeri zaviruju u ideje iz prirode i utjelovljuju ih u svoje uređaje i strukture. U tom smislu, bionske proteze samo su pad u oceanu. Dakle, poznato svim Velcro fasteners samo kopirajte način kretanja sjemena čička. Suckeri se posuđuju iz pijavica. Prilikom gradnje podmornica, oni su uzeli za model gliste - svi "odjeljci" su autonomni. Nevjerojatno tvrdo metalno otvaranje ostankinskih i Eiffelovih kule je višestruko uvećana kopija cjevaste kosti čovjeka. Pletenica metala, koju svi toliko dive - kopija strukture koštanog tkiva, kombinirajući snagu i fleksibilnost.

Čak i višekatnica u kojoj takve različite obitelji istodobno žive, otpisuje se od pčelinjeg saća. Ideja života različitih ljudi u "ćelijama" pod jednim krovom s uobičajenim komunikacijama preslikava način života pčele obitelji.

Bionske inkarnacije su u mnogim okolnostima koje nas okružuju: gume za automobile, zrakoplove, nadzorne kamere, plovila i najčešće zglobnih spojeva.

Kako funkcionira najjednostavnija bionska proteza?

Nakon traume ili tijekom bolesti amputacija ekstremiteta. Preostali palmi sastoje se od raznih tkiva: kože, mišića, kostiju, pluća i živaca. Kirurg tijekom operacije uklanja preostali motorni živac na preostali glavni mišić. Nakon ozdravljenja rane, živac može prenijeti signal motora. Taj signal percipira senzor montiran na protezi. U procesu percepcije impulsa živaca, sudjeluje složeni računalni program.

Stoga, bionička proteza može izvoditi samo one akcije koje su propisane u ovom programu: uzeti žlicu, vilicu ili loptu, pritisnite tipku i slično. U usporedbi s nedostatkom udova, mogućnost čak i ograničenog broja pokreta predstavlja veliki napredak. Međutim, čak i najbolje i savršene bioničke proteze još ne mogu izvesti sve male i precizne pokrete na kojima je sposoban živjeti.

Kako je živčani impuls iz mozga do proteza?

Da biste shvatili kako funkcioniraju bionic proteze, morate se prisjetiti normalne fiziologije neke osobe.

Pokreti koje napravimo mnogo puta tijekom dana nazivaju se automatski kretnji. Podizanje, odlazak u zahod, pranje, četkanje zuba, odijevanje - sve to ne uzrokuje nikakve misli. Tijelo čini sve što je potrebno, kao što je bilo, sama po sebi. Zapravo, početak bilo kojeg pokreta je misao. Naime, na početku mislimo: trebate četkati zube, zavarati kavu, oblačiti se. Mozak šalje signale onim mišićima koji su uključeni u ovaj pokret. Mišić se može sklopiti ili se opustiti samo na signal mozga. Ali proces prolazi tako brzo i glatko da nemamo vremena za shvaćanje što se događa. U slučaju proteze, to je sve teže: prvo, signal gibanja se očitava pomoću elektrode koja se nalazi pored živca uklonjena u mišić, a zatim se šalje procesoru unutar proteze. Taj je proces također prilično brz, ali brzina akcije je još uvijek inferiornija od živog ekstremiteta.

Umjetni ljudski "rezervni dijelovi"

Budući da je uvedena prva biionska proteza, znanost je otišla daleko ispred sebe. Ako su prvi modeli bili nezgrapni, potrebni prekidači i mogli su obavljati samo najjednostavnije pokrete, tada su moderni obrasci teško nazvati proteze. To su elegantni inženjerski proizvodi, kao da potječu s ekrana futurističkih filmova.

Proteza je apsolutno slična zdravoj ruci, može pisati, držati pribor za jelo, upravljač automobila ili kokošje jaje. Za savršeno kretanje, vlastito tkivo ponekad se koristi iz drugih dijelova tijela - od stopala, na primjer.

Ideje iz budućnosti

Inženjeri i znanstvenici u svojim maštarijama neodoljiv su. Dakle, znanstvenici su čak mogli "zaobići" oštećenu retinu oka, emitirajući sliku okoline ravno u optički živac. Osoba zaslijepljena traumom, sa očuvanjem optičkog živca, može računati na ponovnu nazočnost lica ili prekrasnu zoru.

Već postoje uređaji koji poboljšavaju funkciju mozga. Dakle, uz drhtavu paralizu ili Parkinsonovu bolest, možete se nositi s implantiranom elektrodom.

Ljudi koji postaju nepokretni zbog paralize ugrađuju elektrode izravno u mozak kako bi mogli kontrolirati umjetne ruke i noge. Za osobe potpuno ovisne o drugima, mogućnost self-service je neizreciva radost.

Pitanje implantatnih čipova koji mogu zamijeniti ključeve, bankovnu karticu i osobna iskaznica u isto vrijeme.

A što je s nama?

Najpoznatije poduzeće koje proizvodi bioničke proteze u Rusiji je Moskovski Prosthetic and Rehabilitation Center. Ovdje su proteze sastavljene od modula, koriste se proizvodi iz Njemačke, Islanda i Rusije.

Proteza svake osobe ima pojedinačne karakteristike. Ovo je razina amputacije, težine, visine i okupacije, obilježja hoda i malih pokreta, starosti. Mnogi se moduli samoučenja koriste. Ne samo da se osoba prilagođava protezi, nego i protezi osobi. Modul self-učenja, opremljen s ugrađenom umjetnom inteligencijom, pamti obilježja hoda i rute. Modul "uči" ne samo širinu koraka i opterećenje na tijelu, već također pamti broj i visinu koraka, ruševina i jama na putu. Moduli kopiraju djelovanje mozga koja priprema korak ili drugi pokret.

Koliko košta "živa" proteza?

Trošak bioničke protetike je još uvijek visoka i može doseći milijune rubalja u teškim slučajevima. Međutim, povratak na puni život teško je procijeniti u smislu materijalnih uvjeta. U stvari, instalacija bioničnih proteza je jedini način da se osoba s invaliditetom vrati u normalni život: izgraditi i provesti planove, podupirati obitelj, tražiti karijeru.

Najvažnije je vratiti se zajednici zdravih, samosvjesnih ljudi. Ljudi sa "živim" protezama nastavljaju voditi uobičajeni način života, plesati i čak primati sportske nagrade. To jest, proteza postaje dio osobe toliko da je teško razlikovati akcije živih mišića od njihovih bioničkih analoga.

Protetika: faze razvoja

U usporedbi sa uobičajenom četkom za bionicu - pravi proboj. Nedavno je osoba koja je izgubila četkicu mogla računati samo na dvije mogućnosti: između laktova i radijusa nastao je preklopni poklopac kože kako bi se osobi moglo zgrabiti velike predmete ili je kuka bila pričvršćena na kult. Obje su bile neudobne i malo estetike. Danas se u operacijskoj dvorani počinje formirati panjeva za buduću protezu. Od prvog dana postoperativnog razdoblja s ozlijeđenim, protetist radi, pomažući odabiru najbolje kombinacije detalja. Kult se formira i trenira, a dijelovi buduće proteze maksimalno se prilagođavaju preostalim mogućnostima. Koža dolazi u kontakt s nježnom silikonskom manšetom s ugrađenim čipovima. Nema gubitka od suvremenih proteza. Program za svaki proizvod razvijen je pojedinačno, ovisno o tome što osoba to čini. Zadatak je maksimalna obnova funkcije.

Pomoć za osobe s invaliditetom

Osoba koja je izgubila ud, mora bez iznimke proći medicinsku i socijalnu stručnost. Istodobno s osnivanjem invalidske skupine za svaki se program socijalne rehabilitacije razvija. Rehabilitacija uključuje primjenu prije svega tehničkih sredstava koja olakšavaju povratak osobe na posao. Svi bionički udovi su uključeni u obvezni popis takvih tehničkih sredstava. Osoba ima izbor: u okviru rehabilitacijskog programa, gotov proizvod ili ga sami kupujte uz kasniju primjenu novčane naknade. Iznos naknade izračunava se prosječnim troškovima sličnih protetičkih proizvoda.

Koji su programeri radili?

Moderne bioničke proteze ruku savršeno izvode suptilne pokrete, ali osoba ne prima od njih osjećanja kojima je navikao. Dakle, proteza može pokriti mušku kosu, ali ne može se osjetiti toplina vlasišta i mekoća kose. Sada znanstvenici uklanjaju ovaj nedostatak. Stručnjaci su već naučili spajanje kostiju titanom i povezuju senzore pokreta i osjećaja izravno živom živcu. Dakle, bionska ruka potpuno zamjenjuje živuće, a osoba prima taktilnih senzacija, koji je bio lišen mnogo godina. Izravna veza živaca i mišića s tehničkom prilagodbom znatno povećava brzinu kretanja, približavajući ga prirodnom.

Koji se dijelovi sastoje od bioničke noge?

Suvremena proteinska noga proteza uključuje nekoliko obveznih elemenata, kao što su:

• silikonska manžeta s ugrađenim senzorima;
• potpora - titanska šipka, oblikovana poput sjenica;
• zglobni modul s mikrovalovima i procesorom;
• jedinica za umjetnu inteligenciju koja obrađuje sve dolazne signale.

Najnoviji modeli proteza od vodećih njemačkih tvrtki imaju poseban premaz, vrlo sličan koži. Sintetička koža ima dvostruku svrhu: štiti dijelove proteze od vlage i obavlja kozmetičku funkciju. Proteza s pokrovom ne može se ukloniti, tuširati i hodati na lokvi.

Mala mašta

Danas više ljudi živi na istom planetu kao i mi, istodobno ima 2 ili čak 3 bionic proteze. Izumio je sintetičku kožu, mijenjajući krutost. Izumio je egzoskeletone, pomažući hodati paraliziranim ljudima. Razvijeni proizvodi, vođeni snagom mišljenja. Eksperimenti se provode na rastu živaca u mikrokanalima. Teoretski, dan nije daleko kada će biti moguće rasti živac potrebne duljine. Znanstvenici pokušavaju izbrisati liniju između živih priroda i tehničkog uređaja. Broj pokreta napravljenih bioničkim protezama stalno se povećava, a njihova kompleksnost također raste.

Sve to daje velike nade da će osoba postati jača od bolesti.

Protetika udova postaje rutinska procedura, vraćajući osobu na uobičajeni tečaj. Možda će doći dan kada se bilo koji dio ljudskog tijela može zamijeniti umjetnim. Barem, stvarno želim vjerovati u njega.