Kada osoba izgubi ud, njen najvažniji san je ponovno osjetiti ruku ili nogu. I ne samo osjetiti, već izvoditi udovima sve pokrete koji su bili dostupni prije ozljede ili bolesti: uzmite šalicu, zavežite cipele, hodajte s potporom na obje noge. Bionička proteza, ili složeni uređaj koji hvata živčane impulse, omogućuje vam vraćanje izgubljenih prilika.
Kako je nastala pametna protetika?
Prototip "živih" proteza izmislili su i opisali pisci znanstvene fantastike. U njihovim radovima izgubljene ruke, noge, oči i srca u bitkama zamijenili su mehanički pomoćnici koji rade bolje od živih organa. Najpoznatiji primjer je Cameronov Terminator, koji je preuzeo samo izgled osobe.
Malo ljudi zna da prototip modernih proteza datira iz 19. stoljeća, kada je metalna kugla umetnuta u drvenu nogu kako bi donji dio bio pomičan. Ali u 20. stoljeću, te primitivne naprave zamijenila je bionička proteza stvorena na raskrižju nekoliko znanosti: medicine, inženjerstva, bionike i elektronike.
Znanstvenici iz različitih zemalja osporavaju primat po ovom pitanju, no činjenice su da je prviFunkcionalna bionička proteza za ruku predstavljena je na ortopedskoj izložbi u njemačkom gradu Leipzigu 2010. godine. U godinama koje su prošle od ovog događaja, u svijetu je razvijen ogroman broj proteza šaka, ruku, stopala, nogu, pa čak i psećih šapa.
Što je bionika?
Ovo je cijela znanost koja proučava divlje životinje i mogućnost prenošenja principa rada živih bića u industrijske analoge. Inženjeri vire ideje iz prirode i utjelovljuju ih u svojim uređajima i strukturama. U tom smislu, bioničke proteze su samo kap u moru. Dakle, čičak pričvršćivači poznati svima samo kopiraju način na koji se kreću sjemenke čička. Odojci su posuđeni od pijavica. Prilikom projektiranja podmornica za model su uzeli glista - svi njegovi "odjeljci" su autonomni. Nevjerojatno izdržljiv metalni ažur Ostankino i Eiffelovog tornja višestruko je uvećana kopija ljudske cjevaste kosti. Pletenje metala koje se toliko divi svima je kopija strukture koštanog tkiva, kombinirajući snagu i fleksibilnost.
Čak i visoka zgrada u kojoj istovremeno žive tako različite obitelji otpisana je iz saća. Ideja o životu različitih ljudi u "ćelijama" pod jednim krovom sa zajedničkim komunikacijama kopira način života pčelinjeg društva.
Bionske inkarnacije nalaze se u mnogim objektima oko nas: automobilskim gumama, avionima, nadzornim kamerama, brodovima i najčešćim artikulacijama.
Kako radi jednostavna bionička proteza?
Nakon ozljede ili tijekom bolesti, ud se amputira. Preostali panj se sastoji od mnogihtkiva: koža, mišići, kosti, krvne žile i živci. Tijekom operacije kirurg dovodi preostali motorni živac do preostalog velikog mišića. Nakon što je kirurška rana zacijelila, živac može prenositi motorni signal. Taj signal prima senzor postavljen na protezu. U proces opažanja živčanog impulsa uključen je složen računalni program.
Stoga, bionička proteza može izvoditi samo one radnje koje su propisane u ovom programu: uzeti žlicu, vilicu ili loptu, pritisnuti tipku i slično. U usporedbi s odsutnošću uda, mogućnost čak i ograničenog broja pokreta je veliko poboljšanje. Međutim, čak ni najbolje i najnaprednije bioničke proteze još ne mogu izvesti sve one male i precizne pokrete za koje je sposoban živi ud.
Kako živčani impuls putuje od mozga do proteze?
Da biste razumjeli kako rade bioničke proteze, morate se sjetiti normalne ljudske fiziologije.
Pokreti koje činimo više puta tijekom dana nazivaju se automatskim. Ustajanje, odlazak na WC, pranje, pranje zuba, oblačenje – sve to u nama ne izaziva nikakva razmišljanja. Tijelo sve što mu treba čini kao samo. Ali zapravo, početak svakog pokreta je misao. Odnosno, isprva mislimo: trebamo oprati zube, skuhati kavu, obući se. Mozak šalje signale mišićima koji su uključeni u ovaj pokret. Mišić se može kontrahirati ili opustiti samo na signal iz mozga. Ali proces se odvija tako brzo i glatko da nemamo vremena shvatiti što se događa. NAU slučaju proteze, sve je kompliciranije: najprije se signal pokreta čita elektroda koja se nalazi uz živac doveden do mišića, a zatim se šalje procesoru unutar proteze. Ovaj proces je također prilično brz, ali je brzina izvođenja radnji još uvijek inferiornija od živog uda.
Umjetni ljudski "dijelovi"
Otkad je uvedena prva bionička proteza, znanost je prešla dug put. Ako su prvi modeli bili glomazni, zahtijevali su prekidače i mogli izvoditi samo najjednostavnije pokrete, onda se moderni modeli teško mogu nazvati protezama. Ovo su elegantni komadi inženjeringa koji izgledaju kao da su izašli s futurističkog filmskog platna.
Proteza je potpuno slična zdravoj ruci, može pisati, držati pribor za jelo, volan automobila ili kokošje jaje. Za savršenstvo pokreta ponekad se koriste vlastito tkivo osobe s drugih dijelova tijela - s nogu, na primjer.
Ideje iz budućnosti
Inženjeri i znanstvenici su nezaustavljivi u svojim fantazijama. Dakle, znanstvenici su čak uspjeli "zaobići" oštećenu mrežnicu oka, emitirajući sliku okoline izravno na optički živac. Osoba koja je slijepa zbog ozljede, uz očuvanje vidnog živca, može računati da će ponovno vidjeti poznata lica ili prekrasan izlazak sunca.
Već postoje uređaji koji poboljšavaju rad mozga. Na primjer, paraliza tremora ili Parkinsonova bolest mogu se liječiti implantiranom elektrodom.
Ljudima koji su postali nepokretni zbogelektrode za paralizu implantiraju izravno u mozak tako da mogu kontrolirati umjetne ruke i noge. Za osobu koja je potpuno ovisna o drugima, mogućnost samoposluživanja predstavlja neopisivu radost.
Razgovara se o pitanju čipova ugrađenih pod kožu koji mogu zamijeniti ključeve, bankovnu karticu i osobnu iskaznicu u isto vrijeme.
Što imamo?
Najpoznatije poduzeće koje proizvodi bioničke proteze u Rusiji je Moskovski centar za protetiku i rehabilitaciju. Ovdje se proteze sklapaju iz modula, koriste se proizvodi iz Njemačke, Islanda i Rusije.
Proteza svake osobe ima individualne karakteristike. Ovo je razina amputacije, i težina, i visina, i zanimanje, značajke hoda i malih pokreta, dob. Koriste se mnogi moduli za samoučenje. Ne samo da se osoba prilagođava protezi, već i proteza osobi. Modul za samoučenje, opremljen ugrađenom umjetnom inteligencijom, pamti značajke hoda i rute kretanja. Modul "uči" ne samo širinu stepenica i opterećenje udova, već pamti i broj i visinu stepenica, rupa i jama na putu. Moduli repliciraju radnje mozga pripremajući korak ili drugi pokret.
Koliko košta "živa" proteza?
Cijena bioničke protetike i dalje je visoka i može doseći milijune rubalja u složenim slučajevima. Međutim, povratak punom životu teško je procijeniti u materijalnom smislu. Zapravo, ugradnja bioničkih proteza jedini je način da se osoba s invaliditetom vrati u normaluživot: graditi i provoditi planove, uzdržavati obitelj, postići vrhunac u karijeri.
Najvažnije je vratiti se zajednici zdravih, samopouzdanih ljudi. Ljudi sa "živim" protezama i dalje vode normalan život, plešu i čak dobivaju sportska priznanja. Odnosno, proteza postaje toliko dio osobe da je teško razlikovati djelovanje živih mišića od njihovih bioničkih kolega.
Protetika: faze razvoja
U usporedbi s konvencionalnom bioničkom protezom ruke - pravi proboj. U novije vrijeme, osoba koja je izgubila ruku mogla je računati na samo dvije mogućnosti: između lakatne kosti i radijusa formiran je kožni režanj kako bi osoba mogla hvatati velike predmete ili je za patrljak pričvršćena udica. Obje su bile neugodne i neestetske. Danas u operacijskoj sali počinje čak i formiranje panja za buduću protezu. Od prvih dana postoperativnog razdoblja, protetičar radi sa žrtvom, pomažući u odabiru najbolje kombinacije dijelova. Patrljak se formira i trenira, a dijelovi buduće proteze maksimalno se prilagođavaju preostalim mogućnostima. Nježna silikonska manžeta s ugrađenim čipovima dolazi u dodir s kožom. Od modernih proteza nema ogrebotina. Program za svaki proizvod izrađuje se individualno, ovisno o tome što osoba radi. Zadatak je vratiti funkciju što je više moguće.
Pomoć invalidima
Osoba koja je izgubila ud mora se podvrgnuti medicinskom i socijalnom pregledu bez greške. Istodobno s osnivanjem grupeinvalidnosti, izrađuje se program socijalne rehabilitacije za sve. Rehabilitacija podrazumijeva korištenje, prije svega, tehničkih sredstava koja doprinose povratku osobe na posao. Sve bioničke proteze udova uključene su u obvezni popis takvih tehničkih sredstava. Osoba ima izbor: u okviru programa rehabilitacije dobiti gotov proizvod ili ga kupiti samostalno uz naknadno primanje novčane naknade. Iznos naknade izračunava se na temelju prosječne cijene sličnih protetskih proizvoda.
Na čemu rade programeri?
Moderne bioničke protetske ruke savršeno izvode suptilne pokrete, ali osoba od njih ne dobiva osjećaje na koje je navikla. Dakle, proteza može pogladiti osobu po kosi, ali ne možete osjetiti toplinu vlasišta i mekoću kose. Znanstvenici sada rade na otklanjanju ovog nedostatka. Stručnjaci su već naučili kako spojiti kosti s titanom i povezati senzore pokreta i osjećaja izravno na živi živac. Dakle, bionička ruka u potpunosti zamjenjuje živu, a osoba dobiva taktilne senzacije, kojih je godinama lišena. Izravna veza živaca i mišića s tehničkom napravom uvelike povećava brzinu kretanja, približavajući je prirodnoj.
Od kojih dijelova se sastoji bionička noga?
Moderna bionička proteza za noge uključuje nekoliko obveznih elemenata, kao što su:
- silikonska manžeta s ugrađenim senzorima;
- Nosač- titanska šipka, u oblikubatak;
- zglobni modul s mikro-motorima i procesorom;
- jedinica umjetne inteligencije koja obrađuje sve dolazne signale.
Najnoviji modeli proteza vodećih njemačkih tvrtki imaju poseban premaz koji je vrlo sličan koži. Sintetička koža ima dvostruku svrhu: štiti detalje proteze od vlage i obavlja kozmetičku funkciju. Možete ostaviti svoju obloženu protezu, istuširati se njome i hodati kroz lokve.
Malo fantazije
Danas nekoliko ljudi živi na istoj planeti s nama, imaju 2 pa čak i 3 bioničke proteze u isto vrijeme. Izumljena sintetička koža koja mijenja krutost. Egzoskeleti su izmišljeni kako bi pomogli paraliziranim ljudima da hodaju. Razvijeni proizvodi kontrolirani snagom misli. U tijeku su eksperimenti za uzgoj živaca u mikrokanalima. Teoretski, dan kada će biti moguće uzgojiti živac potrebne duljine nije daleko. Znanstvenici pokušavaju zabrisati granicu između divljih životinja i tehničkog uređaja. Broj pokreta koje obavljaju bioničke proteze stalno se povećava, a time i njihova složenost.
Sve to daje veliku nadu da će osoba postati jača od bolesti.
Proteze udova postaju rutinski zahvat koji osobu vraća u normalu. Možda će doći dan kada se bilo koji dio ljudskog tijela može zamijeniti umjetnim. Barem stvarno želim vjerovati.
