Kai žmogus netenka galūnės, svarbiausia jo svajonė – vėl pajusti ranką ar koją. Ir ne tik apčiuopti, o atlikti galūne visus prieš traumą ar ligą turimus judesius: paimti puodelį, suvarstyti batus, vaikščioti atrama abiem kojomis. Bioninis protezas arba sudėtingas prietaisas, fiksuojantis nervinius impulsus, leidžia grąžinti prarastas galimybes.
Kaip atsirado išmanusis protezavimas?
„Gyvų“protezų prototipą išrado ir aprašė mokslinės fantastikos rašytojai. Būtent jų darbuose kovose prarastas rankas, kojas, akis ir širdis pakeitė mechaniniai pagalbininkai, dirbantys geriau nei gyvi organai. Garsiausias pavyzdys yra Kamerono terminatorius, kuris atrodė tik kaip žmogus.
Mažai kas žino, kad šiuolaikinių protezų prototipas datuojamas XIX amžiuje, kai į medinę koją buvo įsmeigtas metalinis rutulys, kad apatinė dalis būtų judama. Tačiau XX amžiuje šiuos primityvius prietaisus pakeitė bioninis protezas, sukurtas kelių mokslų – medicinos, inžinerijos, bionikos ir elektronikos – sankirtoje.
Mokslininkai iš įvairių šalių ginčija pirmenybę šiuo klausimu, tačiau faktai yra tokie, kad pirmasisFunkcinis bioninis rankos protezas buvo pristatytas 2010 metais Vokietijos mieste Leipcige vykusioje ortopedijos parodoje. Per tuos metus, kurie praėjo nuo šio įvykio, pasaulyje buvo sukurta daugybė protezuotų rankų, rankų, pėdų, kojų ir net šunų letenų.
Kas yra bionika?
Tai visas mokslas, tiriantis laukinę gamtą ir galimybę gyvų būtybių darbo principus perkelti į pramoninius analogus. Inžinieriai semiasi idėjų iš gamtos ir įkūnija jas savo įrenginiuose ir konstrukcijose. Šia prasme bioniniai protezai tėra lašas jūroje. Taigi, visiems žinomos Velcro tvirtinimo detalės tiesiog kopijuoja varnalėšų sėklų judėjimą. Iš dėlių pasiskolinti čiulptukai. Kurdami povandeninius laivus, jie kaip modelį paėmė slieką - visi jo „skyriai“yra autonomiški. Neįtikėtinai tvirtas metalinis Ostankino ir Eifelio bokštų ažūras yra daugkartinė žmogaus vamzdinio kaulo kopija. Metalo pynimas, kuriuo žavisi visi, yra kaulinio audinio struktūros kopija, derinanti tvirtumą ir lankstumą.
Net daugiaaukštis namas, kuriame vienu metu gyvena tokios skirtingos šeimos, yra nurašytas iš korio. Idėja apie skirtingų žmonių gyvenimą „ląstelėse“po vienu stogu su bendromis komunikacijomis kopijuoja bičių šeimos gyvenimo būdą.
Bioniniai įsikūnijimai randami daugelyje mus supančių objektų: automobilių padangose, lėktuvuose, stebėjimo kamerose, v altyse ir dažniausiai pasitaikančiose artikuliacijose.
Kaip veikia paprastas bioninis protezas?
Po traumos ar ligos metu amputuojama galūnė. Likęs kelmas susideda iš daugelioaudiniai: oda, raumenys, kaulai, kraujagyslės ir nervai. Operacijos metu chirurgas likusį motorinį nervą atneša į likusį didelį raumenį. Užgijus chirurginei žaizdai, nervas gali perduoti motorinį signalą. Šį signalą priima ant protezo sumontuotas jutiklis. Sudėtinga kompiuterinė programa dalyvauja nervinio impulso suvokimo procese.
Todėl bioniniu protezu galima atlikti tik tuos veiksmus, kurie yra nurodyti šioje programoje: paimti šaukštą, šakutę ar rutulį, paspausti klavišą ir panašiai. Palyginti su galūnės nebuvimu, galimybė atlikti net ribotą skaičių judesių yra didžiulis patobulinimas. Tačiau net patys geriausi ir pažangiausi bioniniai protezai dar negali atlikti visų tų mažų ir tikslių judesių, kuriuos sugeba gyva galūnė.
Kaip nervinis impulsas keliauja iš smegenų į protezą?
Norėdami suprasti, kaip veikia bioniniai protezai, turite atsiminti normalią žmogaus fiziologiją.
Judesiai, kuriuos kartojame per dieną, vadinami automatiniais. Keltis, nueiti į tualetą, praustis, išsivalyti dantis, apsirengti – visa tai mumyse nekelia jokių minčių. Kūnas viską, ko reikia, daro tarsi pats. Tačiau iš tikrųjų bet kokio judėjimo pradžia yra mintis. Tai yra, iš pradžių galvojame: reikia išsivalyti dantis, išsivirti kavos, apsirengti. Smegenys siunčia signalus raumenims, kurie dalyvauja šiame judėjime. Raumenys gali susitraukti arba atsipalaiduoti tik gavus signalą iš smegenų. Tačiau procesas vyksta taip greitai ir sklandžiai, kad mes neturime laiko suvokti, kas vyksta. ATProtezo atveju viskas yra sudėtingiau: iš pradžių judesio signalą nuskaito šalia į raumenį atvesto nervo esantis elektrodas, o vėliau siunčiamas į protezo viduje esantį procesorių. Šis procesas taip pat gana greitas, tačiau veiksmų atlikimo greitis vis tiek yra prastesnis nei gyvos galūnės.
Dirbtinės žmogaus "dalelės"
Nuo tada, kai buvo pristatytas pirmasis bioninis protezas, mokslas nuėjo ilgą kelią. Jei pirmieji modeliai buvo didelių gabaritų, reikalavo jungiklių ir galėjo atlikti tik pačius paprasčiausius judesius, tai šiuolaikinius modelius vargu ar galima vadinti protezais. Tai elegantiški inžinerijos kūriniai, kurie atrodo tarsi išlipę iš futuristinio filmo ekrano.
Protezas visiškai panašus į sveiką ranką, gali rašyti, laikyti stalo įrankius, automobilio vairą ar vištienos kiaušinį. Norint tobulinti judesius, kartais naudojami paties žmogaus audiniai iš kitų kūno dalių – pavyzdžiui, iš kojų.
Idėjos iš ateities
Inžinieriai ir mokslininkai nesustabdomi savo fantazijose. Taigi, mokslininkai netgi sugebėjo „apeiti“pažeistą akies tinklainę, transliuodami aplinkos vaizdą tiesiai į regos nervą. Asmuo, aklas dėl traumos, išsaugodamas regos nervą, gali tikėtis, kad vėl pamatys pažįstamus veidus arba gražų saulėtekį.
Jau yra prietaisų, gerinančių smegenų veiklą. Pavyzdžiui, tremoro paralyžius arba Parkinsono liga gali būti gydomi implantuotu elektrodu.
Žmonėms, kurie tapo nejudrūs dėlparalyžius implantuoti elektrodus tiesiai į smegenis, kad jie galėtų valdyti dirbtines rankas ir kojas. Visiškai nuo kitų priklausomam žmogui savitarnos galimybė yra neapsakomas džiaugsmas.
Aptariamas po oda implantuojamų lustų, galinčių vienu metu pakeisti raktus, banko kortelę ir asmens tapatybės kortelę, klausimas.
Ką mes turime?
Žymiausia bioninius protezus gaminanti įmonė Rusijoje yra Maskvos protezų ir reabilitacijos centras. Čia protezai surenkami iš modulių, naudojami gaminiai iš Vokietijos, Islandijos ir Rusijos.
Kiekvieno žmogaus protezas turi individualių savybių. Tai ir amputacijos lygis, ir svoris, ir ūgis, ir užsiėmimas, eisenos ir smulkių judesių ypatumai, amžius. Naudojama daug savarankiško mokymosi modulių. Prie protezo prisitaiko ne tik žmogus, bet ir protezas prie žmogaus. Savarankiško mokymosi modulis, aprūpintas integruotu dirbtiniu intelektu, įsimena eisenos ypatumus ir judėjimo maršrutą. Modulis „išmoksta“ne tik laiptelio plotį ir galūnės apkrovą, bet ir atsimena žingsnių skaičių bei aukštį, duobes ir duobes kelyje. Moduliai atkartoja smegenų veiksmus, ruošiančius žingsnį ar kitą judesį.
Kiek kainuoja „gyvas“protezas?
Bioninio protezavimo kaina vis dar yra didelė ir sudėtingais atvejais gali siekti milijonus rublių. Tačiau grįžimą į visavertį gyvenimą sunku įvertinti materialiai. Tiesą sakant, bioninių protezų montavimas yra vienintelis būdas neįgaliajam grįžti į normalią gyvenimągyvenimas: kurti ir įgyvendinti planus, išlaikyti šeimą, siekti karjeros aukštumų.
Svarbiausia grįžti į sveikų, savarankiškų žmonių bendruomenę. Žmonės su „gyvais“protezais ir toliau gyvena įprastą gyvenimą, šoka ir netgi gauna sporto apdovanojimus. Tai reiškia, kad protezas tampa tokia žmogaus dalimi, kad sunku atskirti gyvų raumenų veiksmus nuo jų bioninių atitikmenų.
Protezavimas: vystymosi etapai
Palyginti su įprastu bioniniu rankų protezu – tikras proveržis. Visai neseniai žmogus, netekęs rankos, galėjo tikėtis tik dviejų galimybių: tarp alkūnkaulio ir stipinkaulio buvo suformuotas odos atvartas, kad žmogus galėtų sugriebti didelius daiktus, arba ant kelmo buvo pritvirtintas kabliukas. Abu buvo nepatogūs ir neestetiški. Šiandien net ir kelmo formavimas būsimam protezui prasideda operacinėje. Nuo pirmųjų pooperacinio laikotarpio dienų su nukentėjusiuoju dirba protezuotojas, padedantis išsirinkti geriausią dalių derinį. Kelmas formuojamas ir treniruojamas, o būsimojo protezo dalys maksimaliai pritaikomos prie likusių galimybių. Subtilus silikoninis manžetė su įterptomis drožlėmis liečiasi su oda. Šiuolaikinių protezų nubrozdinimų nėra. Kiekvienam produktui programa kuriama individualiai, priklausomai nuo to, ką žmogus veikia. Užduotis – kiek įmanoma atkurti funkciją.
Pagalba neįgaliesiems
Asmuo, netekęs galūnės, turi atlikti medicininę ir socialinę apžiūrą. Kartu su grupės įkūrimunegalia, kiekvienam kuriama socialinės reabilitacijos programa. Reabilitacija apima visų pirma techninių priemonių, kurios prisideda prie asmens grįžimo į darbą, naudojimą. Visi bioniniai galūnių protezai yra įtraukti į privalomą tokių techninių priemonių sąrašą. Asmuo turi pasirinkimą: pagal reabilitacijos programą gauti gatavą produktą arba įsigyti jį savarankiškai, vėliau gaudamas piniginę kompensaciją. Kompensacijos dydis apskaičiuojamas pagal vidutinę panašių protezavimo gaminių kainą.
Su kuo dirba kūrėjai?
Šiuolaikinės bioninės protezuotos rankos puikiai atlieka subtilius judesius, tačiau žmogus iš jų negauna tų pojūčių, prie kurių yra įpratęs. Taigi, protezas gali paglostyti žmogaus plaukus, bet nesijaučia galvos odos šilumos ir plaukų švelnumo. Šiuo metu mokslininkai stengiasi pašalinti šį trūkumą. Specialistai jau išmoko sujungti kaulus su titanu, o judesių ir jausmų jutiklius prijungti tiesiai prie gyvo nervo. Taigi bioninė ranka visiškai pakeičia gyvą ir žmogus gauna lytėjimo pojūčius, kurių jam neteko daug metų. Tiesioginis nervų ir raumenų sujungimas su techniniu prietaisu labai padidina judėjimo greitį, priartindamas jį prie natūralaus.
Iš kokių dalių sudaro bioninė koja?
Šiuolaikinis bioninis kojų protezas apima kelis privalomus elementus, pvz.:
- silikono manžetė su įmontuotais jutikliais;
- atrama - titano strypas, formosbūgnų lazdelė;
- šarnyrinis modulis su mikrovarikliais ir procesoriumi;
- dirbtinis intelektas, apdorojantis visus gaunamus signalus.
Naujausi pirmaujančių Vokietijos kompanijų protezų modeliai turi specialią dangą, labai panašią į odą. Sintetinė oda turi dvejopą paskirtį: apsaugo protezo detales nuo drėgmės ir atlieka kosmetinę funkciją. Galite palikti padengtą protezą, nusiprausti su juo ir eiti per balas.
Šiek tiek fantazijos
Šiandien toje pačioje planetoje su mumis gyvena keli žmonės, turintys 2 ir net 3 bioninius protezus vienu metu. Sugalvota sintetinė oda, kuri keičia standumą. Egzoskeletai buvo išrasti padėti paralyžiuotiems žmonėms vaikščioti. Sukurti produktai, valdomi minties galia. Vykdomi eksperimentai, siekiant auginti nervus mikrokanaluose. Teoriškai diena, kai bus galima užsiauginti reikiamo ilgio nervą, jau ne už kalnų. Mokslininkai bando panaikinti ribą tarp laukinės gamtos ir techninio prietaiso. Bioniniais protezais atliekamų judesių skaičius nuolat didėja, o kartu ir jų sudėtingumas.
Visa tai teikia didelę viltį, kad žmogus taps stipresnis už ligą.
Galūnių protezavimas tampa įprasta procedūra, kuri sugrąžina žmogų į normalią. Galbūt ateis diena, kai bet kurią žmogaus kūno dalį bus galima pakeisti dirbtine. Bent jau aš tikrai noriu tuo tikėti.
