Når en person mister et lem, er hans viktigste drøm å kjenne på armen eller benet igjen. Og ikke bare for å føle, men å utføre med lemmen alle tilgjengelige bevegelser før skade eller sykdom: ta en kopp, snøre på sko, gå med støtte på begge bena. En bionisk protese, eller en kompleks enhet som fanger opp nerveimpulser, lar deg returnere tapte muligheter.
Hvordan ble smarte proteser til?
Prototypen på "levende" proteser ble oppfunnet og beskrevet av science fiction-forfattere. Det var i deres arbeider at armene, bena, øynene og hjertene som ble tapt i kamper ble erstattet av mekaniske assistenter som fungerer bedre enn levende organer. Det mest kjente eksemplet er Camerons Terminator, som bare så ut som en person.
De færreste vet at prototypen på moderne proteser går tilbake til 1800-tallet, da en metallkule ble satt inn i et treben for å gjøre den nedre delen bevegelig. Men på 1900-tallet ble disse primitive enhetene erstattet av en bionisk protese laget i skjæringspunktet mellom flere vitenskaper: medisin, ingeniørfag, bionikk og elektronikk.
Forskere fra forskjellige land bestrider forrangen i denne saken, men fakta er at den førsteEn funksjonell bionisk armprotese ble presentert på en ortopedisk utstilling i den tyske byen Leipzig i 2010. I årene som har gått siden denne hendelsen, har det blitt utviklet et stort antall protesehender, armer, føtter, ben og til og med hundepoter i verden.
Hva er bionikk?
Dette er en hel vitenskap som studerer dyrelivet og muligheten for å overføre prinsippene for levende veseners arbeid til industrielle analoger. Ingeniører ser ideer fra naturen og legemliggjør dem i enhetene og strukturene deres. Slik sett er bioniske proteser bare en dråpe i havet. Så, borrelåser som er kjent for alle, kopierer bare måten burdockfrø beveger seg på. Suger er lånt fra igler. Da de designet ubåter, tok de en meitemark som modell - alle dens "rom" er autonome. Det utrolig hardføre metallgjennombruddet til Ostankino- og Eiffeltårnene er en flerfoldig forstørret kopi av et menneskelig rørformet bein. Veven av metall som så beundrer alle er en kopi av strukturen til beinvev, som kombinerer styrke og fleksibilitet.
Selv et høyhus hvor det bor så forskjellige familier samtidig er avskrevet fra en honningkake. Ideen om livet til forskjellige mennesker i "celler" under ett tak med felles kommunikasjon kopierer levemåten til en bikoloni.
Bioniske inkarnasjoner finnes i mange gjenstander rundt oss: bildekk, fly, overvåkingskameraer, båter og de vanligste artikulasjonene.
Hvordan fungerer en enkel bionisk protese?
Etter en skade eller under sykdom amputeres et lem. Den gjenværende stubben består av mangevev: hud, muskler, bein, blodårer og nerver. Under operasjonen bringer kirurgen den gjenværende motoriske nerven til den gjenværende store muskelen. Etter at operasjonssåret er grodd, kan nerven overføre et motorisk signal. Dette signalet mottas av en sensor montert på protesen. Et komplekst dataprogram er involvert i prosessen med å oppfatte en nerveimpuls.
Derfor kan den bioniske protesen kun utføre de handlingene som er foreskrevet i dette programmet: ta en skje, gaffel eller ball, trykk på en tast og lignende. Sammenlignet med fraværet av et lem, er muligheten for selv et begrenset antall bevegelser en enorm forbedring. Men selv de beste og mest avanserte bioniske protesene kan ennå ikke utføre alle de små og presise bevegelsene som et levende lem er i stand til.
Hvordan går en nerveimpuls fra hjernen til protesen?
For å forstå hvordan bioniske proteser fungerer, må du huske normal menneskelig fysiologi.
Bevegelser som vi gjør gjentatte ganger i løpet av dagen kalles automatiske. Å stå opp, gå på toalettet, vaske, pusse tenner, kle på seg – alt dette vekker ingen tanker hos oss. Kroppen gjør alt den trenger som av seg selv. Men faktisk er begynnelsen på enhver bevegelse en tanke. Det vil si at vi først tenker: vi må pusse tennene, lage kaffe, kle på oss. Hjernen sender signaler til musklene som er involvert i denne bevegelsen. En muskel kan trekke seg sammen eller slappe av bare på et signal fra hjernen. Men prosessen går så raskt og greit at vi ikke rekker å innse hva som skjer. PÅNår det gjelder en protese, er alt mer komplisert: til å begynne med blir bevegelsessignalet lest av en elektrode plassert ved siden av nerven brakt til muskelen, og deretter sendt til prosessoren inne i protesen. Denne prosessen er også ganske rask, men hastigheten på å utføre handlinger er fortsatt dårligere enn en levende lem.
Kunstige menneskelige "deler"
Siden den første bioniske protesen ble introdusert, har vitenskapen kommet langt. Hvis de første modellene var store, krevde brytere og kunne utføre bare de mest enkle bevegelsene, kan moderne modeller knapt kalles proteser. Dette er elegante konstruksjonsstykker som ser ut som de har gått ut av et futuristisk filmlerret.
Protesen er helt lik en sunn hånd, den kan skrive, holde på bestikk, et bilratt eller et kyllingegg. For å perfeksjonere bevegelser, brukes noen ganger personens eget vev fra andre deler av kroppen - fra for eksempel bena.
Ideer fra fremtiden
Ingeniører og forskere er ustoppelige i fantasiene sine. Så forskerne var til og med i stand til å "omgå" den skadede netthinnen i øyet, og kringkaste bildet av miljøet direkte til synsnerven. En person som er blind på grunn av en skade, med bevaring av synsnerven, kan regne med å se kjente fjes igjen eller en vakker soloppgang.
Det finnes allerede enheter som forbedrer hjernens funksjon. Tremorlammelse eller Parkinsons sykdom kan for eksempel behandles med en implantert elektrode.
Til folk som har blitt immobile pgalammelse implanterer elektroder direkte inn i hjernen slik at de kan kontrollere kunstige armer og ben. For en person som er helt avhengig av andre, er muligheten for selvbetjening en ubeskrivelig glede.
Spørsmålet om brikker implantert under huden som kan erstatte nøkler, et bankkort og et identitetskort samtidig, diskuteres.
Hva har vi?
Den mest kjente bedriften som produserer bioniske proteser i Russland er Moskvas protese- og rehabiliteringssenter. Her settes proteser sammen av moduler, det brukes produkter fra Tyskland, Island og Russland.
Protesen til hver person har individuelle egenskaper. Dette er nivået av amputasjon, og vekt, og høyde, og yrke, funksjoner i gangart og små bevegelser, alder. Mange selvlærende moduler brukes. Ikke bare en person tilpasser seg en protese, men også en protese til en person. Den selvlærende modulen, utstyrt med innebygd kunstig intelligens, husker funksjonene i gangarten og bevegelsesruten. Modulen "lærer" ikke bare trinnets bredde og belastningen på lemmen, men husker også antall og høyde på trinn, jettegryter og groper på veien. Modulene gjenskaper handlingene til hjernen som forbereder et skritt eller annen bevegelse.
Hvor mye koster en "levende" protese?
Kostnadene for bioniske proteser er fortsatt høye og kan nå millioner av rubler i komplekse tilfeller. Tilbake til et fullt liv er imidlertid vanskelig å vurdere i materielle termer. Faktisk er installasjon av bioniske proteser den eneste måten for en funksjonshemmet person å gå tilbake til det normaleliv: bygge og implementere planer, støtte en familie, oppnå karrierehøyder.
Det viktigste er å komme tilbake til fellesskapet av sunne, selvhjulpne mennesker. Personer med "levende" proteser fortsetter å leve et norm alt liv, danser og mottar til og med sportspriser. Det vil si at protesen blir så mye en del av personen at det er vanskelig å skille handlingene til levende muskler fra deres bioniske motstykker.
Protetikk: utviklingsstadier
Sammenlignet med konvensjonell bionisk håndprotese – et virkelig gjennombrudd. Nylig kunne en person som mistet en hånd kun stole på to muligheter: en hudflik ble dannet mellom ulna og radius slik at en person kunne gripe tak i store gjenstander, eller en krok ble festet til stubben. Begge var ukomfortable og uestetiske. I dag begynner til og med dannelsen av en stump for en fremtidig protese på operasjonssalen. Fra de første dagene av den postoperative perioden jobber en proteselege med offeret, og hjelper til med å velge den beste kombinasjonen av deler. Stubben dannes og trenes, og delene av fremtidig protese er maksim alt tilpasset de resterende mulighetene. En delikat silikonmansjett med innebygde chips kommer i kontakt med huden. Det er ingen skrubbsår fra moderne proteser. Programmet for hvert produkt utvikles individuelt, avhengig av hva personen driver med. Oppgaven er å gjenopprette funksjonen så mye som mulig.
Hjelpe funksjonshemmede
En person som har mistet et lem må gjennomgå en medisinsk og sosial undersøkelse uten feil. Samtidig med etableringen av konsernetfunksjonshemming, utvikles et program for sosial rehabilitering for alle. Rehabilitering innebærer først og fremst bruk av tekniske midler som bidrar til at en person kommer tilbake i arbeid. Alle bioniske lemproteser er inkludert i den obligatoriske listen over slike tekniske midler. En person har et valg: innenfor rammen av rehabiliteringsprogrammet, motta et ferdig produkt eller kjøpe det på egen hånd med påfølgende mottak av økonomisk kompensasjon. Kompensasjonsbeløpet beregnes basert på gjennomsnittlig kostnad for lignende proteseprodukter.
Hva jobber utviklerne med?
Moderne bioniske protesehender utfører subtile bevegelser perfekt, men en person får ikke de følelsene fra dem som han er vant til. Så en protese kan stryke en persons hår, men du kan ikke føle varmen i hodebunnen og mykheten i håret. Forskere jobber nå med å eliminere denne mangelen. Spesialister har allerede lært hvordan man skjøter bein med titan, og kobler sensorer for bevegelser og følelser direkte til en levende nerve. Dermed erstatter en bionisk hånd fullstendig en levende, og en person får taktile opplevelser, som han har blitt fratatt i mange år. Den direkte forbindelsen mellom nerver og muskler med en teknisk enhet øker bevegelseshastigheten betraktelig, og bringer den nærmere det naturlige.
Hvilke deler består et bionisk ben av?
Moderne bioniske benproteser inkluderer flere obligatoriske elementer, for eksempel:
- silikonmansjett med innebygde sensorer;
- støtte - en titanstang, formet somtrommestikker;
- leddet modul med mikromotorer og prosessor;
- enhet for kunstig intelligens som behandler alle innkommende signaler.
De nyeste modellene av proteser fra ledende tyske selskaper har et spesielt belegg som ligner veldig på hud. Syntetisk hud har et dobbelt formål: det beskytter detaljene i protesen mot fuktighet og utfører en kosmetisk funksjon. Du kan la den belagte protesen være på, dusje med den og gå gjennom vannpytter.
A little fantasy
I dag bor flere mennesker på samme planet som oss, og har 2 og til og med 3 bioniske proteser samtidig. Oppfunnet syntetisk lær som endrer stivhet. Eksoskjeletter er oppfunnet for å hjelpe lammede mennesker til å gå. Utviklet produkter kontrollert av tankens kraft. Eksperimenter er i gang for å vokse nerver i mikrokanaler. Teoretisk sett er dagen da det vil være mulig å vokse en nerve med nødvendig lengde ikke langt unna. Forskere prøver å viske ut grensen mellom dyreliv og en teknisk enhet. Antall bevegelser utført av bioniske proteser øker stadig, og det samme gjør deres kompleksitet.
Alt dette gir et stort håp om at en person vil bli sterkere enn sykdommen.
Lemmerproteser er i ferd med å bli en rutineprosedyre som bringer en person tilbake til det normale. Kanskje vil dagen komme da en hvilken som helst del av menneskekroppen kan erstattes med en kunstig. Jeg vil i hvert fall virkelig tro det.
