Când o persoană își pierde un membru, cel mai importantvisul lui este să-și simtă din nou brațul sau piciorul. Și nu doar simțiți, ci efectuați toate mișcările cu membrul care au fost posibile înainte de accidentare sau boală: luați o ceașcă, încingeți-vă pantofii, mergeți cu sprijin pe ambele picioare. O proteză bionică sau un dispozitiv complex care captează impulsurile nervoase vă permite să recâștigați capacitățile pierdute.
Cum au apărut protezele „inteligente”?
A fost inventat și descris un prototip de protetică „vii”.scriitori de science fiction. În lucrările lor, brațele, picioarele, ochii și inimile pierdute în lupte au fost înlocuite cu asistenți mecanici care funcționau mai bine decât organele vii. Cel mai faimos exemplu este Terminator al lui Cameron, care și-a luat doar aspectul de la o persoană.
Puțini oameni știu că prototipul protezelor modernedatează din secolul al XIX-lea, când o bilă 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 acest sensîntrebare, dar faptele sunt că prima proteză de braț bionic funcțională a fost prezentată la o expoziție de ortopedie din orașul german Leipzig în 2010. În câțiva ani de la acest eveniment, în lume s-au dezvoltat 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 natura vie șiposibilitatea de a transfera principiile de funcționare ale ființelor vii către analogi industriali. Inginerii caută idei din natură și le implementează în dispozitivele și structurile lor. În acest sens, protezele bionice sunt doar o picătură în găleată. Astfel, binecunoscutele elemente de fixare Velcro doar copiază metoda de mișcare a semințelor de brusture. Venturile sunt împrumutate de la lipitori. La proiectarea submarinelor, au luat râmele ca model - toate „compartimentele” sale sunt autonome. Ajurat metalic incredibil de durabil al turnurilor Ostankino și Eiffel este o copie mărită de multe ori a unui os tubular uman. Întrețeserea metalului pe care toată lumea o admiră atât de mult este o copie a structurii țesutului osos, combinând rezistența și flexibilitatea.
Chiar și o clădire cu mai multe etaje, în care în același timptrăiesc familii atât de diferite, copiate dintr-un fagure. Ideea de oameni diferiți care trăiesc în „celule” sub un singur acoperiș, cu comunicații comune, copiază modul de viață al unei familii de albine.
Întruchipări bionice se găsesc în multe obiecte din jurul nostru: anvelope de mașină, avioane, camere de supraveghere, ambarcațiuni și cele mai comune articulații.
Cum funcționează cea mai simplă proteză bionică?
După o rănire sau în timpul unei boli, un membruamputat. Bontul rămas este format din mai multe țesuturi: 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 instalat pe proteză. Un program complex de calculator este implicat în procesul de percepere a unui impuls nervos.
Prin urmare, o proteză bionică poate funcționa doaracele acțiuni care sunt prescrise în acest program: luați o lingură, furculiță sau minge, apăsați o tastă etc. În comparație cu absența unui membru, posibilitatea chiar și a unei cantități limitate de mișcare 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.
Mișcări pe care le facem în mod repetatpe tot parcursul zilei sunt numite automate. Să te ridici, să mergi la toaletă, să te speli, să te speli pe dinți, să te îmbraci - toate acestea nu ne provoacă niciun gând. Corpul face tot ce-i trebuie ca de la sine. Dar de fapt, începutul oricărei mișcări este gândit. Adică, la început ne gândim: trebuie să ne spălăm pe dinți, să facem cafea, să ne îmbrăcăm. Creierul trimite semnale acelor mușchi care sunt implicați într-o anumită mișcare. Un mușchi se poate contracta sau relaxa doar pe baza unui semnal de la creier. Dar procesul decurge atât de repede și de lin, încât nu avem timp să ne dăm seama ce se întâmplă. În cazul unei proteze, totul este mai complicat: mai întâi, semnalul de mișcare este citit de un electrod situat lângă nervul conectat la mușchi, iar apoi trimis către procesorul din interiorul protezei. Acest proces este, de asemenea, destul de rapid, dar viteza de acțiune este încă inferioară unui membru viu.
„Piese de schimb” umane artificiale
De când a fost introdus primul bionicproteze, știința a mers mult înainte. Dacă primele modele erau voluminoase, necesitau întrerupătoare și puteau efectua doar cele mai simple mișcări, atunci modelele moderne cu greu pot fi numite protetice. Acestea sunt piese elegante de inginerie care arată ca și cum ar fi apărut direct dintr-un film futurist.
Proteza este absolut asemănătoare cu o mână sănătoasă, se poatescrieți, țineți în mână tacâmuri, un volan al mașinii sau un ou de găină. Pentru a îmbunătăți mișcările, uneori sunt folosite țesuturile unei persoane din alte părți ale corpului - de la picioare, de exemplu.
Idei din viitor
Inginerii și oamenii de știință sunt de necontrolat în fanteziile lor.Astfel, oamenii de știință au reușit chiar să „ocolească” retina deteriorată a ochiului, transmițând imaginea zonei înconjurătoare direct la nervul optic. O persoană care a devenit oarbă din cauza unei leziuni, cu nervul optic intact, poate conta că va vedea din nou fețe de familie sau un răsărit frumos.
Au apărut deja dispozitive care îmbunătățesc funcția creierului. Astfel, paralizia agitată sau boala Parkinson pot fi tratate cu un electrod implantat.
Pentru persoanele care au devenit imobili din cauza paraliziei,implantează electrozi direct în creier, astfel încât să poată controla brațele și picioarele artificiale. Pentru o persoană care este complet dependentă de ceilalți, posibilitatea de autoservire este o bucurie de nespus.
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 cunoscută companie producătoareproteze bionice în Rusia - acesta este Centrul de Reabilitare Protetică din Moscova. Aici, protezele sunt asamblate din module; se folosesc produse din Germania, Islanda și Rusia.
Proteza fiecărei persoane are individualparticularitatile. Aceasta include nivelul amputației, greutatea, înălțimea, ocupația, caracteristicile mersului și mișcările mici și vârsta. Sunt utilizate multe module de auto-învățare. Nu numai că persoana se adaptează la proteză, dar și proteza se adaptează la persoană. Un modul de auto-învățare echipat 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 găurilor de pe potecă. Modulele copiază acțiunile creierului care pregătește un pas sau o altă mișcare.
Cât costă o proteză „vie”?
Costul protezelor bionice este încă mareși poate ajunge la milioane de ruble în cazuri complexe. Cu toate acestea, o întoarcere la o viață plină este greu de evaluat din punct de vedere material. De fapt, instalarea de proteze bionice este singura oportunitate pentru o persoană cu dizabilități de a reveni la viața normală: să facă și să pună în aplicare planuri, să-și întrețină familia și să atingă culmi în carieră.
Cel mai important lucru este să te întorci în comunitateoameni sănătoși, cu încredere în sine. Oamenii cu proteze „vii” continuă să-și ducă stilul obișnuit de viață, 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.
Protetica: stadii de dezvoltare
Comparativ cu o proteză bionică convențională de mână -o adevărată descoperire. Mai recent, o persoană care și-a pierdut o mână putea conta doar pe două opțiuni: s-a format un lambou de piele între ulnă și osul radiusului, astfel încât persoana să poată apuca obiecte mari, sau un cârlig a fost atașat de ciot. Ambele erau incomode 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 selectarea celei mai bune combinații de părți. Bontul este format și antrenat, iar părțile viitoarei proteze sunt adaptate cât mai mult posibil la capacitățile 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. Scopul este de a maximiza restabilirea funcției.
Ajutor pentru persoanele cu handicap
O persoană care și-a pierdut un membru trebuieeste supus unui examen medical și social în ordine. Concomitent cu înființarea unui grup de dizabilități, se elaborează un program de reabilitare socială pentru fiecare persoană. Reabilitarea implică în primul rând utilizarea mijloacelor tehnice pentru a facilita întoarcerea la muncă a unei persoane. Toate membrele protetice bionice sunt incluse în lista obligatorie a unor astfel de mijloace tehnice. O persoană are de ales: să primească un produs finit ca parte a unui program de reabilitare sau să-l achiziționeze independent și, ulterior, să primească compensații bănești. Valoarea compensației este calculată pe baza costului mediu al produselor protetice similare.
La ce lucrează dezvoltatorii?
Mâinile protetice bionice moderne sunt excelenteefectuează mișcări subtile, dar persoana nu primește de la ele senzațiile cu care este obișnuit. Deci, puteți mângâia părul unei persoane cu o proteză, dar nu puteți simți căldura scalpului și moliciunea părului. Oamenii de știință lucrează acum pentru a elimina această deficiență. Experții au învățat deja cum să fuzioneze oasele cu titanul și să conecteze senzorii de mișcare și senzori 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. Legătura directă a nervilor și mușchilor cu un dispozitiv tehnic crește foarte mult viteza de mișcare, apropiindu-o de naturală.
Din ce părți este format un picior bionic?
O proteză bionică modernă de picior include mai multe elemente necesare, cum ar fi:
- manșetă din silicon cu senzori încorporați;
- suport – tija de titan, în formă de tibie;
- modul articulat cu micromotoare și procesor;
- o unitate de inteligență artificială care procesează toate semnalele primite.
Cele mai recente modele de proteze de la cei mai importanti producatori germanicompaniile au un strat special care este foarte asemănător cu pielea. Pielea sintetică are un dublu scop: protejează părțile protetice de umezeală și îndeplinește o funcție cosmetică. Puteți lăsa o proteză acoperită, puteți face un duș cu ea și puteți merge prin bălți.
Puțină imaginație
Astăzi există mai mulți oameni care trăiesc pe aceeași planetă ca noi.persoane care au 2 sau chiar 3 proteze bionice în același timp. S-a inventat pielea sintetică care își schimbă rigiditatea. Exoscheletele au fost inventate pentru a ajuta persoanele paralizate să meargă. Sunt dezvoltate produse controlate de puterea gândirii. Sunt efectuate experimente cu privire la creșterea nervilor în microcanale. Teoretic, nu este departe ziua în care va fi posibil să crească un nerv de lungimea necesară. Oamenii de știință încearcă să estompeze granița dintre natura vie și un dispozitiv tehnic. Numărul de mișcări efectuate de protezele bionice este în continuă creștere, iar complexitatea acestora crește și ea.
Toate acestea dau mare speranță că o persoană va deveni mai puternică decât boala.
Protezele membrelor devin o rutinăo procedură care readuce o persoană la cursul său obișnuit. Poate că va veni ziua în care orice parte a corpului uman poate fi înlocuită cu una artificială. Cel puțin, chiar vreau să cred.
