Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Каждый человек, как и любое другое существо, может потерять в результате несчастных случаев, болезней, войны и др. может потерять конечность. Но, благодаря интеллекту, только человек научился восстанавливать потери с помощью протезов.

Вики любезно подсказывает нам, что первое упоминание о протезировании в истории — это побег из плена грека Фемистокла. Его приковали цепями и, чтобы сбежать, он был вынужден отпилить себе ногу. Потом он попросил знакомого плотника сделать ему протез.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Джон Сильвер, герой книги "Остров Сокровищ". Иллюстрация 1911 года, художник Ньюэлл Конверс Уайет.

Многие из нас слышали о пиратах с деревянными ногами и крюками (их профессия не была самой безопасной), но эти протезы я бы не назвал высоким технологическим чудом.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протез XIX века

Но в этой статье я расскажу про современые технологии протезирования.

Одной из основных проблем протезов в XX веке (и раньше) были отсутствие какой-либо связи с организмом. Тоесть человек не мог управлять искусственной конечностью (или с помощью пульта, который надо держать в здоровой руке). Протезы, которые заменяли руку или ногу, не могли функционировать так, как настоящая рука или нога.

Не столь давно в сфере протезирования появилось такое направление, как "биомехатроника". Оно основано на связи робототехники и нервных клеток человека. Задачей научных исследований в этом направлении является разработка искусственных конечностей, которыми можно будет управлять лишь силой мысли, а функциональность будет повторять оную у заменяемой конечности человека с максимальной точностью.

---

Протезы ног

На данный момент, самыми распространенными в эксплуатации являются коленные модули C-Leg германской фирмы Otto Bock Healthcare.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Протез оснащён микропроцессором, расположеным в колене, который способен отслеживать походку человека 50 раз в секунду и самостоятельно подстраивать работу гидравлики для максимального комфорта. Вдобавок, в комплект «устройства» входит беспроводной пульт управления, с помощью которого можно переключать различные режимы работы. Но минус у этого чуда науки большой, это - цена. Стоимось такого протеза - от $40 000.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

_____________

Говоря о протезах ног, нельзя обойти это чудо стороной.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Это очень интересное решение для инвалидов от Nike. Работу с дизайном взял на себя Colin Matsco, и мы видим, что он прекрасно выполнил работу.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Хотя дизайн - не главное в протезе, но все-таки довольно важный элемент. Надеюсь, что здесь не забыли про удобство и функциональность, но узнать об этом невозможно - на данный момент это всего лишь концепт.

Еще одна картинка

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

---

Протезы рук

Все протезы, которые имитируют человеческую руку, можно поделить на 2 категории: механические и бионические. Механические протезы, я считаю, носят больше косметическую функцию и позволяют хозяину уверенно чувствовать себя среди других. Максимальное, что они могут - это схватить и удерживать какой-то предмет (например, кружку). Сейчас такие протезы не совершенствуют.

Биоэлектрический протез содержит электроды, которые считывают электрический ток, вырабатываемый мускулами при их сокращении, затем передают его на микропроцессор и приводят протез в действие. Протез выполняет функции вращения кистью, захвата и удержания предметов. При этом биоэлектрический протез позволяет пользоваться такими миниатюрными вещами, как шариковая ручка, ложка, вилка и т.д. Последние модификации биоэлектрических кистей имеют в пальцевой зоне специальные сенсорные датчики, контролирующие усилие захвата предмета. Это позволяет брать, не боясь сломать или раздавить, такие хрупкие предметы, как, например, куриное яйцо, бокал из тонкого стекла и т.д.

Проект протеза SmartHand, разработанный учеными TAU, является воплощением всех последних достижений в области протезирования, информационных технологий и нейробиологии. Каждый сустав протеза приводится в действие четырьмя сервоприводами и оборудован сорока датчиками, которые и дают пациенту возможность ощущений. Движения протеза полностью копируют движения человеческой руки. И, хотя, пока этот протез выглядит как рука Терминатора из одноименного фантастического фильма, ученые делают для него оболочку из искусственной кожи, после чего эту руку сможет отличить от настоящей только посвященный в это человек.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Ученые из Тель-Авивского университета (Tel-Aviv University, TAU) провели первую в мире успешную операцию, в результате которой искусственная рука-протез была подключена к живым нервным окончаниям пациента, что дало возможность пациенту не только управлять движениями протеза, но и чувствовать прикосновения к предметам. Благодаря этому, пациент, Робин Экенстам (Robin af Ekenstam) из Швеции, не только может выполнять протезом весьма сложные задачи, есть и писать, но и «чувствовать» своими искусственными пальцами.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

Робину Экенстаму потребовалось всего несколько занятий для обучения, после чего он стал владеть искусственной рукой как своей собственной. Он сам высказался по этому поводу весьма эмоционально: «Я двигаю мышцами, которых я не чувствовал и не использовал уже много лет. Я могу взять что угодно и почувствовать это кончиками пальцев, которых у меня нет. Это удивительно».

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

В частности, на Международном конгрессе по протезированию и ортопедии ISPO World Congress в Лейпциге (Германия) компания BeBionic показала собственную разработку - протез кисти руки, с помощью которого человек может выполнять даже сложные манипуляции. Устройство обладает миоэлектрической системой управления, когда на сохранившемся участке конечности считываются мышечные импульсы и преобразуются в соответствующие команды для исполнительных приводов протеза. Кроме того, аппарат содержит модуль беспроводной связи и обладает гибкой системой настройки пользователем, что еще больше расширяет его функциональность в сравнении с аналогичными решениями.Говоря о протезах рук, нельзя не отметить и этот проект:

Американские учёные из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса при поддержке Агентства перспективных оборонных исследований (DAPRA), финансируемого Пентагоном, вплотную подошли к созданию киборга - человека, некоторые части тела и органы которого заменены механизмами. Звучит пугающе, но это действительно так: на очередном этапе долгосрочной программы по высокотехнологичному протезированию в мозг человека будут встраиваться микросхемы, позволяющие управлять протезом - электромеханической рукой - силой мысли, то есть точно так же, как если бы это была обычная "живая" рука.

Это далеко не первый проект по созданию искусственных конечностей, максимально приближённых к настоящим. В частности, уже существуют протезы, команды на которые передаются электрическими сигналами через мышцы. Известен и опыт учёных Питтсбургского университета с макаками, посылавшими мысленные команды механической руке, которая очищала для них бананы.

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

В ходе программы, начавшейся под эгидой DAPRA в 2009 году, были разработаны два сложных прототипа, каждый из которых представлял собой протез, крепящийся к предплечью. Принципиальная новизна предстоящего эксперимента Университета Джона Хопкинса заключается в том, что впервые в мозг человека будет имплантирован нейронный интерфейс для управления искусственной конечностью.

На реализацию этой стадии проекта DARPA выделила Университету Джона Хопкинса 34,5 миллиона долларов. Пяти добровольцам предстоит испытать так называемый "Модульный протез конечности" (Modular Prosthetic Limb, MPL), весящий около 9 фунтов или 4 кг, то есть примерно столько же, сколько "настоящая" человеческая рука. Протез обладает 22 степенями свободы, включая независимые движения каждого пальца, и обратной связью, в частности, отдельными функциями осязания.

---

Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить Протезирование или как медицина с современными технологиями помогают людям жить

---

Мы смогли увидеть, что у протезирования большое будущее. С каждым днем технологии совершенствуются. То, что мы видели в кинолентах - внедрение микрочипов в мозг, киборги, уже не кажется таким фантастическим, как раньше.

Но с развитием новых технологий появилась новая и, я считаю, довольно большая проблема. И я говорю о цене. Современные разработки в этой сфере очень дорогие. Не все могут заплатить >$20'000 за кисть руки, тем более в странах СНГ.

Но уже многие люди смогли снова радоваться жизнью после того, когда получили эти искусственные конечности. Будем надеяться, что эти технологии будут и дальше совершенствоваться и когда-то пойдут в массовое производство, и станут по цене доступными каждому, кто в них нуждается.

Источники:

P.S. Если понравился пост - плюсуй и обязательно прокомментируй! Это поможет мне найти ошибки, минусы работы и впредь их не повторять.