Când o persoană își pierde un membru, cel mai important vis al său este să-și simtă din nou brațul sau piciorul. Și nu doar pentru a simți, ci și pentru a efectua cu membrul toate mișcările disponibile înainte de accidentare sau boală: luați o ceașcă, încălțați cu șireturi, mergeți cu sprijin pe ambele picioare. O proteză bionică sau un dispozitiv complex care captează impulsurile nervoase vă permite să returnați oportunitățile pierdute.
Cum au apărut protezele inteligente?
Prototipul de proteze „vii” a fost inventat și descris de scriitori de science fiction. În lucrările lor, brațele, picioarele, ochii și inimile pierdute în lupte au fost înlocuite cu asistenți mecanici care funcționează mai bine decât organele vii. Cel mai faimos exemplu este Terminator al lui Cameron, care a luat doar aspectul unei persoane.
Puțini oameni știu că prototipul protezelor moderne datează din secolul al XIX-lea, când o minge de metal a fost introdusă într-un picior de lemn pentru a face partea inferioară mobilă. Dar în secolul al XX-lea, aceste dispozitive primitive au fost înlocuite cu o proteză bionică creată la intersecția mai multor științe: medicină, inginerie, bionică și electronică.
Oamenii de știință din diferite țări contestă primatul în această chestiune, dar faptele sunt că primulO proteză de braț bionică funcțională a fost prezentată la o expoziție de ortopedie din orașul german Leipzig în 2010. În anii care au trecut de la acest eveniment, în lume au fost dezvoltate un număr imens de proteze de mâini, brațe, picioare, picioare și chiar labe de câine.
Ce este bionica?
Aceasta este o întreagă știință care studiază fauna sălbatică și posibilitatea de a transfera principiile muncii ființelor vii în analogi industriali. Inginerii caută idei din natură și le întruchipează în dispozitivele și structurile lor. În acest sens, protezele bionice sunt doar o picătură în ocean. Deci, elementele de fixare cu velcro cunoscute de toată lumea doar copiază modul în care se mișcă semințele de brusture. Venturile sunt împrumutate de la lipitori. La proiectarea submarinelor, au luat ca model un râme - toate „compartimentele” sale sunt autonome. Ajurat metalic incredibil de rezistent al turnurilor Ostankino și Eiffel este o copie mai mărită a unui os tubular uman. Țesătura de metal care admiră atât de mult pe toată lumea este o copie a structurii țesutului osos, combinând rezistența și flexibilitatea.
Chiar și o clădire în altă în care locuiesc în același timp familii atât de diferite este eliminată dintr-un fagure. Ideea vieții diferiților oameni în „celule” sub un singur acoperiș cu comunicații comune copiază modul de viață al unei colonii de albine.
Încarnările bionice se găsesc în multe obiecte din jurul nostru: anvelope de mașini, avioane, camere de supraveghere, bărci și cele mai comune articulații.
Cum funcționează o proteză bionică simplă?
După o rănire sau în timpul unei boli, un membru este amputat. Butucul rămas este format din multețesuturi: piele, mușchi, oase, vase de sânge și nervi. În timpul operației, chirurgul aduce nervul motor rămas în mușchiul mare rămas. După ce rana chirurgicală s-a vindecat, nervul poate transmite un semnal motor. Acest semnal este primit de un senzor montat pe proteză. Un program complex de calculator este implicat în procesul de percepere a unui impuls nervos.
De aceea, proteza bionică poate efectua numai acele acțiuni care sunt prescrise în acest program: luați o lingură, furculiță sau minge, apăsați o tastă și altele asemenea. În comparație cu absența unui membru, posibilitatea chiar și a unui număr limitat de mișcări este o îmbunătățire uriașă. Cu toate acestea, chiar și cele mai bune și mai avansate proteze bionice nu pot încă efectua toate acele mișcări mici și precise de care este capabil un membru viu.
Cum circulă un impuls nervos de la creier la proteză?
Pentru a înțelege cum funcționează protezele bionice, trebuie să vă amintiți fiziologia umană normală.
Mișcările pe care le facem în mod repetat în timpul zilei se numesc automate. Trezirea, mersul la toaletă, spălatul, spălatul pe dinți, îmbrăcarea - toate acestea nu provoacă niciun gând în noi. Corpul face tot ce-i trebuie ca de la sine. Dar, de fapt, începutul oricărei mișcări este un gând. Adică, la început ne gândim: trebuie să ne spălăm pe dinți, să facem cafea, să ne îmbrăcăm. Creierul trimite semnale mușchilor care sunt implicați în această mișcare. Un mușchi se poate contracta sau relaxa doar la un semnal de la creier. Dar procesul se desfășoară atât de repede și de lin, încât nu avem timp să ne dăm seama ce se întâmplă. LAÎn cazul unei proteze, totul este mai complicat: la început, semnalul de mișcare este citit de un electrod situat lângă nervul adus mușchiului, iar apoi trimis la procesorul din interiorul protezei. Acest proces este, de asemenea, destul de rapid, dar viteza de a efectua acțiuni este încă inferioară unui membru viu.
„părți” umane artificiale
De când a fost introdusă prima proteză bionică, știința a parcurs un drum lung. Dacă primele modele erau voluminoase, necesitau întrerupătoare și puteau efectua doar cele mai simple mișcări, atunci modelele moderne cu greu pot fi numite proteze. Acestea sunt piese elegante de inginerie care arată ca și cum ar fi ieșit dintr-un ecran de film futurist.
Proteza este absolut asemănătoare cu o mână sănătoasă, poate scrie, ține tacâmuri, un volan de mașină sau un ou de găină. Pentru perfecțiunea mișcărilor, țesuturile proprii ale persoanei sunt uneori folosite din alte părți ale corpului - de la picioare, de exemplu.
Idei din viitor
Inginerii și oamenii de știință sunt de neoprit în fanteziile lor. Deci, oamenii de știință au reușit chiar să „ocolească” retina deteriorată a ochiului, difuzând imaginea mediului direct către nervul optic. O persoană care este oarbă din cauza unei răni, cu păstrarea nervului optic, poate conta pe că va vedea din nou fețe cunoscute sau un răsărit frumos.
Există deja dispozitive care îmbunătățesc funcția creierului. De exemplu, paralizia tremorului sau boala Parkinson pot fi tratate cu un electrod implantat.
Către persoanele care au devenit imobili din cauzaelectrozi de paralizie implantează direct în creier, astfel încât aceștia să poată controla brațele și picioarele artificiale. Pentru o persoană care este complet dependentă de ceilalți, posibilitatea de autoservire este o bucurie de nedescris.
Se discută problema cipurilor implantate sub piele care pot înlocui cheile, un card bancar și o carte de identitate în același timp.
Ce avem?
Cea mai faimoasă întreprindere care produce proteze bionice din Rusia este Centrul de Proteză și Reabilitare din Moscova. Aici, protezele sunt asamblate din module, se folosesc produse din Germania, Islanda și Rusia.
Proteza fiecărei persoane are caracteristici individuale. Acesta este nivelul amputației și greutatea și înălțimea și ocupația, caracteristicile mersului și mișcările mici, vârsta. Sunt utilizate multe module de auto-învățare. Nu numai o persoană se adaptează la o proteză, ci și o proteză la o persoană. Modulul de auto-învățare, dotat cu inteligență artificială încorporată, își amintește caracteristicile mersului și traseul de mișcare. Modulul „învață” nu numai lățimea treptei și sarcina pe membru, dar își amintește și numărul și înălțimea treptelor, gropilor și gropilor de pe drum. Modulele reproduce acțiunile creierului care pregătește un pas sau o altă mișcare.
Cât costă o proteză „vii”?
Costul protezelor bionice este încă mare și poate ajunge la milioane de ruble în cazuri complexe. Cu toate acestea, revenirea la o viață plină este greu de evaluat din punct de vedere material. De fapt, instalarea de proteze bionice este singura modalitate prin care o persoană cu dizabilități poate reveni la normalviață: construiți și implementați planuri, susțineți o familie, atingeți culmi în carieră.
Cel mai important lucru este să te întorci la comunitatea de oameni sănătoși, care se încrede pe sine. Oamenii cu proteze „vii” continuă să ducă o viață normală, să danseze și chiar să primească premii sportive. Adică, proteza devine atât de mult o parte a persoanei, încât este dificil să distingem acțiunile mușchilor vii de omologii lor bionici.
Proteza: etape de dezvoltare
Comparativ cu proteza de mână bionică convențională - o adevărată descoperire. Mai recent, o persoană care a pierdut o mână putea conta doar pe două posibilități: s-a format un lambou de piele între ulnă și rază, astfel încât o persoană să poată apuca obiecte mari, sau un cârlig a fost atașat de ciot. Ambele erau inconfortabile și inestetice. Astăzi, chiar și formarea unui ciot pentru o viitoare proteză începe în sala de operație. Încă din primele zile ale perioadei postoperatorii, un protezist lucrează cu victima, ajutând la alegerea celei mai bune combinații de piese. Bontul este format și antrenat, iar părțile viitoarei proteze sunt adaptate la maximum posibilităților rămase. O manșetă delicată din silicon cu cipuri încorporate intră în contact cu pielea. Nu există abraziuni de la protezele moderne. Programul pentru fiecare produs este dezvoltat individual, în funcție de ceea ce face persoana respectivă. Sarcina este să restabiliți funcția cât mai mult posibil.
Ajutorarea persoanelor cu handicap
O persoană care și-a pierdut un membru trebuie să fie supusă fără greșeală la un examen medical și social. Concomitent cu constituirea grupuluihandicap, se dezvoltă un program de reabilitare socială pentru toată lumea. Reabilitarea presupune folosirea, în primul rând, a mijloacelor tehnice care contribuie la revenirea unei persoane la muncă. Toate protezele bionice ale membrelor sunt incluse în lista obligatorie a unor astfel de mijloace tehnice. O persoană are de ales: în cadrul programului de reabilitare, să primească un produs finit sau să-l cumpere pe cont propriu, cu primirea ulterioară a unei compensații bănești. Valoarea compensației este calculată pe baza costului mediu al produselor protetice similare.
La ce lucrează dezvoltatorii?
Mâinile protetice bionice moderne efectuează perfect mișcări subtile, dar o persoană nu obține de la ele senzațiile cu care este obișnuit. Deci, o proteză poate mângâia părul unei persoane, dar nu puteți simți căldura scalpului și moliciunea părului. Oamenii de știință lucrează acum la eliminarea acestui neajuns. Specialiștii au învățat deja cum să îmbine oasele cu titan și să conecteze senzorii de mișcări și sentimente direct la un nerv viu. Astfel, o mână bionică o înlocuiește complet pe una vie, iar o persoană primește senzații tactile, de care a fost lipsită de mulți ani. Conectarea directă a nervilor și mușchilor cu un dispozitiv tehnic mărește foarte mult viteza de mișcare, apropiindu-o de natural.
Din ce părți este format un picior bionic?
Proteza bionică modernă de picior include câteva elemente obligatorii, cum ar fi:
- manșetă din silicon cu senzori încorporați;
- Suport- o tijă de titan, în formă detobă;
- modul articulat cu micromotoare și procesor;
- unitate de inteligență artificială care procesează toate semnalele primite.
Cele mai recente modele de proteze de la companii germane de top au un strat special care este foarte asemănător cu pielea. Pielea sintetică are un dublu scop: protejează detaliile protezei de umezeală și îndeplinește o funcție cosmetică. Puteți lăsa proteza acoperită, puteți face duș cu ea și puteți merge prin bălți.
O mică fantezie
Astăzi, mai multe persoane trăiesc pe aceeași planetă cu noi, având 2 și chiar 3 proteze bionice în același timp. Piele sintetică inventată care schimbă rigiditatea. Exoscheletele au fost inventate pentru a ajuta persoanele paralizate să meargă. Produse dezvoltate controlate de puterea gândirii. Sunt în curs de desfășurare experimente pentru a crește nervii în microcanale. Teoretic, ziua în care va fi posibil să crească un nerv de lungimea necesară nu este departe. Oamenii de știință încearcă să estompeze linia dintre fauna sălbatică și un dispozitiv tehnic. Numărul de mișcări efectuate de protezele bionice este în continuă creștere, la fel și complexitatea acestora.
Toate acestea dau mare speranță că o persoană va deveni mai puternică decât boala.
Membrele protetice devin o procedură de rutină care readuce o persoană la normal. Poate că va veni ziua în care orice parte a corpului uman poate fi înlocuită cu una artificială. Cel puțin chiar vreau să cred.
