Når en person mister et lem, er hans vigtigste drøm at mærke sin arm eller ben igen. Og ikke bare for at mærke, men at udføre med lemmen alle de bevægelser, der er tilgængelige før skade eller sygdom: Tag en kop, snør sko, gå med støtte på begge ben. En bionisk protese eller en kompleks enhed, der fanger nerveimpulser, giver dig mulighed for at returnere tabte muligheder.
Hvordan opstod smarte proteser?
Prototypen af "levende" proteser blev opfundet og beskrevet af science fiction-forfattere. Det var i deres værker, at arme, ben, øjne og hjerter tabt i kampe blev erstattet af mekaniske assistenter, der fungerer bedre end levende organer. Det mest berømte eksempel er Camerons Terminator, som kun så ud som en person.
De færreste ved, at prototypen på moderne proteser går tilbage til det 19. århundrede, hvor en metalkugle blev sat ind i et træben for at gøre den nederste del bevægelig. Men i det 20. århundrede blev disse primitive enheder erstattet af en bionisk protese skabt i skæringspunktet mellem flere videnskaber: medicin, teknik, bionik og elektronik.
Forskere fra forskellige lande bestrider forrangen i denne sag, men fakta er, at den førsteEn funktionel bionisk armprotese blev præsenteret på en ortopædisk udstilling i den tyske by Leipzig i 2010. I årene, der er gået siden denne begivenhed, er der udviklet et stort antal protesehænder, arme, fødder, ben og endda hundepoter i verden.
Hvad er bionik?
Dette er en hel videnskab, der studerer dyrelivet og muligheden for at overføre principperne for levende væseners arbejde til industrielle analoger. Ingeniører ser ideer fra naturen og legemliggør dem i deres enheder og strukturer. I denne forstand er bioniske proteser kun en dråbe i havet. Så velcrolukninger, som alle kender, kopierer bare den måde, burrefrø bevæger sig på. Suger er lånt fra igler. Ved design af ubåde tog de en regnorm som model - alle dens "rum" er autonome. Ostankino- og Eiffeltårnenes utroligt hårdføre metalgennembrud er en flerdobbelt forstørret kopi af en menneskelig rørknogle. Den vævning af metal, der så beundrer alle, er en kopi af knoglevævets struktur, der kombinerer styrke og fleksibilitet.
Selv et højhus, hvor så forskellige familier bor på samme tid, er afskrevet fra en honningkage. Ideen om forskellige menneskers liv i "celler" under ét tag med fælles kommunikation kopierer levevisen for en bikoloni.
Bioniske inkarnationer findes i mange genstande omkring os: bildæk, fly, overvågningskameraer, både og de mest almindelige artikulationer.
Hvordan fungerer en simpel bionisk protese?
Efter en skade eller under en sygdom amputeres et lem. Den resterende stub består af mangevæv: hud, muskler, knogler, blodkar og nerver. Under operationen bringer kirurgen den resterende motoriske nerve til den resterende store muskel. Efter operationssåret er helet, kan nerven sende et motorisk signal. Dette signal modtages af en sensor monteret på protesen. Et komplekst computerprogram er involveret i processen med at opfatte en nerveimpuls.
Derfor kan den bioniske protese kun udføre de handlinger, der er foreskrevet i dette program: Tag en ske, gaffel eller kugle, tryk på en tast og lignende. Sammenlignet med fraværet af et lem er muligheden for selv et begrænset antal bevægelser en enorm forbedring. Men selv de bedste og mest avancerede bioniske proteser kan endnu ikke udføre alle de små og præcise bevægelser, som et levende lem er i stand til.
Hvordan bevæger en nerveimpuls sig fra hjernen til protesen?
For at forstå, hvordan bioniske proteser fungerer, skal du huske normal menneskelig fysiologi.
Bevægelser, som vi foretager gentagne gange i løbet af dagen, kaldes automatiske. At stå op, gå på toilettet, vaske, børste tænder, klæde sig på – alt dette vækker ingen tanker i os. Kroppen gør alt, hvad den har brug for, som af sig selv. Men faktisk er begyndelsen på enhver bevægelse en tanke. Det vil sige, at vi først tænker: vi skal børste tænder, lave kaffe, klæde os på. Hjernen sender signaler til de muskler, der er involveret i denne bevægelse. En muskel kan kun trække sig sammen eller slappe af på et signal fra hjernen. Men processen foregår så hurtigt og gnidningsløst, at vi ikke når at indse, hvad der sker. PÅI tilfælde af en protese er alt mere kompliceret: Først aflæses bevægelsessignalet af en elektrode placeret ved siden af nerven bragt til musklen og derefter sendt til processoren inde i protesen. Denne proces er også ret hurtig, men hastigheden på at udføre handlinger er stadig ringere end et levende lem.
Kunstige menneskelige "dele"
Siden den første bioniske protese blev introduceret, er videnskaben nået langt. Hvis de første modeller var voluminøse, krævede kontakter og kun kunne udføre de mest enkle bevægelser, så kan moderne modeller næppe kaldes proteser. Disse er elegante stykker ingeniørkunst, der ser ud som om de er trådt ud af en futuristisk filmlærred.
Protesen ligner absolut en sund hånd, den kan skrive, holde på bestik, et bilrat eller et hønseæg. Til perfektion af bevægelser bruges personens eget væv nogle gange fra andre dele af kroppen - fra f.eks. benene.
Idéer fra fremtiden
Ingeniører og videnskabsmænd er ustoppelige i deres fantasier. Så forskerne var endda i stand til at "omgå" den beskadigede nethinde i øjet og udsende billedet af miljøet direkte til den optiske nerve. En person, der er blind på grund af en skade, med bevarelse af synsnerven, kan regne med at se kendte ansigter igen eller en smuk solopgang.
Der er allerede enheder, der forbedrer hjernens funktion. For eksempel kan tremorlammelse eller Parkinsons sygdom behandles med en implanteret elektrode.
Til folk der er blevet immobile pgalammelse implanterer elektroder direkte ind i hjernen, så de kan kontrollere kunstige arme og ben. For en person, der er fuldstændig afhængig af andre, er muligheden for selvbetjening en ubeskrivelig glæde.
Spørgsmålet om chips implanteret under huden, som kan erstatte nøgler, et bankkort og et identitetskort på samme tid, diskuteres.
Hvad har vi?
Den mest berømte virksomhed, der producerer bioniske proteser i Rusland, er Moskva Prosthetic and Rehabilitation Center. Her samles proteser af moduler, der bruges produkter fra Tyskland, Island og Rusland.
Protesen for hver person har individuelle egenskaber. Dette er niveauet af amputation og vægt, og højde og besættelse, træk ved gang og små bevægelser, alder. Der bruges mange selvlærende moduler. Ikke kun en person tilpasser sig en protese, men også en protese til en person. Selvlæringsmodulet, udstyret med indbygget kunstig intelligens, husker funktionerne i gangarten og bevægelsesruten. Modulet "lærer" ikke kun trinets bredde og belastningen på lemmen, men husker også antallet og højden af trin, huller og gruber på vejen. Modulerne kopierer hjernens handlinger, der forbereder et skridt eller anden bevægelse.
Hvor meget koster en "levende" protese?
Omkostningerne ved bioniske proteser er stadig høje og kan nå op på millioner af rubler i komplekse tilfælde. Men tilbagevenden til et fuldt liv er vanskelig at vurdere i materiel henseende. Faktisk er installationen af bioniske proteser den eneste måde for en handicappet person at vende tilbage til normalenliv: opbyg og implementer planer, støt en familie, opnå karrierehøjder.
Det vigtigste er at vende tilbage til fællesskabet af sunde, selvhjulpne mennesker. Mennesker med "levende" proteser fortsætter med at leve et norm alt liv, danser og modtager endda sportspriser. Det vil sige, at protesen bliver så meget en del af personen, at det er svært at skelne levende musklers handlinger fra deres bioniske modstykker.
Proteser: udviklingsstadier
Sammenlignet med konventionel bionisk håndprotese - et sandt gennembrud. For nylig kunne en person, der mistede en hånd, kun regne med to muligheder: en hudflig blev dannet mellem ulna og radius, så en person kunne få fat i store genstande, eller en krog blev fastgjort til stubben. Begge var ubehagelige og uæstetiske. I dag begynder selv dannelsen af en stump til en fremtidig protese på operationsstuen. Fra de første dage af den postoperative periode arbejder en proteselæge med offeret og hjælper med at vælge den bedste kombination af dele. Stumpen dannes og trænes, og dele af fremtidsprotesen er maksim alt tilpasset de resterende muligheder. En delikat silikonemanchet med indlejrede chips kommer i kontakt med huden. Der er ingen afskrabninger fra moderne proteser. Programmet for hvert produkt udvikles individuelt, alt efter hvad personen laver. Opgaven er at genoprette funktionen så meget som muligt.
Hjælp de handicappede
En person, der har mistet et lem, skal gennemgå en lægelig og social undersøgelse uden fejl. Samtidig med etableringen af gruppenhandicap, udvikles et program for social rehabilitering for alle. Rehabilitering involverer først og fremmest brug af tekniske midler, der bidrager til, at en person vender tilbage til arbejde. Alle bioniske lemmerproteser er inkluderet i den obligatoriske liste over sådanne tekniske midler. En person har et valg: inden for rammerne af rehabiliteringsprogrammet, modtage et færdigt produkt eller købe det på egen hånd med efterfølgende modtagelse af monetær kompensation. Kompensationsbeløbet beregnes ud fra den gennemsnitlige pris for lignende proteseprodukter.
Hvad arbejder udviklerne på?
Moderne bioniske protesehænder udfører perfekt subtile bevægelser, men en person får ikke de fornemmelser fra dem, som han er vant til. Så en protese kan stryge en persons hår, men du kan ikke mærke varmen fra hovedbunden og hårets blødhed. Forskere arbejder nu på at fjerne denne mangel. Specialister har allerede lært, hvordan man splejser knogler med titanium og forbinder sensorer af bevægelser og følelser direkte til en levende nerve. Således erstatter en bionisk hånd fuldstændig en levende, og en person modtager taktile fornemmelser, som han har været frataget i mange år. Den direkte forbindelse mellem nerver og muskler med et teknisk apparat øger bevægelseshastigheden i høj grad og bringer den tættere på det naturlige.
Hvilke dele består et bionisk ben af?
Moderne bioniske benproteser indeholder flere obligatoriske elementer, såsom:
- silikonemanchet med indbyggede sensorer;
- støtte - en titanium stang, formet somtrommestik;
- leddet modul med mikromotorer og processor;
- enhed med kunstig intelligens, der behandler alle indgående signaler.
De nyeste modeller af proteser fra førende tyske virksomheder har en speciel belægning, der minder meget om huden. Syntetisk hud har et dobbelt formål: det beskytter detaljerne i protesen mod fugt og udfører en kosmetisk funktion. Du kan lade din coatede protese sidde på, bruse med den og gå gennem vandpytter.
A little fantasy
I dag bor flere mennesker på den samme planet som os, og de har 2 og endda 3 bioniske proteser på samme tid. Opfundet syntetisk læder, der ændrer stivhed. Eksoskeletter er blevet opfundet for at hjælpe lammede mennesker med at gå. Udviklede produkter styret af tankens kraft. Eksperimenter er i gang for at dyrke nerver i mikrokanaler. Teoretisk set er dagen, hvor det vil være muligt at dyrke en nerve af den nødvendige længde, ikke langt væk. Forskere forsøger at udviske grænsen mellem dyreliv og en teknisk enhed. Antallet af bevægelser udført af bioniske proteser er konstant stigende, og det samme er deres kompleksitet.
Alt dette giver et stort håb om, at en person vil blive stærkere end sygdommen.
Prostetiske lemmer er ved at blive en rutineprocedure, der bringer en person tilbage til det normale. Måske kommer den dag, hvor enhver del af den menneskelige krop kan erstattes med en kunstig. Jeg vil i hvert fald virkelig tro på det.
