Proteză bionică: dispozitiv, instalare, principiu de funcționare. Proteze ale membrelor bionice

Când o persoană își pierde un membru, cel mai important vis al său este să simtă din nou mâna sau piciorul. Și nu doar pentru a simți, ci pentru a efectua de către membre toate mișcările disponibile înainte de rănire sau boală: să ia o ceașcă, dantelă pantofi, du-te cu sprijin pe ambele picioare. Întoarcerea oportunităților pierdute permite o proteză bionică sau un dispozitiv complex care captează impulsurile nervoase.

Cum au apărut proteze "inteligente"?

Prototipul protezelor "vii" a fost inventat și descris de scriitori de science fiction. În lucrările lor asistenții mecanici, care lucrau mai bine decât organele vii, au venit să înlocuiască mâinile, picioarele, ochii și inimile pierdute în bătălii. Cel mai faimos exemplu - Terminatorul lui Cameron, care a luat de la persoană doar aspectul exterior.

Puțini oameni știu că prototipul protezei moderne datează din secolul al XIX-lea, când o minge de metal a fost introdusă în piciorul din lemn pentru a face partea inferioară mobilă. Dar, în secolul XX, aceste dispozitive primitive au înlocuit proteza bionică, creată la intersecția mai multor științe: medicină, inginerie, bionică și electronică.

Oamenii de știință din diferite țări contestă prioritatea în această chestiune, dar faptele sunt că prima proteză osoasă a fost prezentată la expoziția ortopedică din orașul german Leipzig în 2010. În câțiva ani care au trecut de la acest eveniment, în lume au fost dezvoltate un număr mare de proteze perii, mâini, picioarele, picioarele și chiar labele câinelui.

Ce este bionica?

Aceasta este o știință întreagă care studiază natura vie și posibilitatea de a transfera principiile muncii ființelor vii în analogii industriale. Inginerii se uită la ideile din natură și îi întruchipează în dispozitivele și structurile lor. În acest sens, protezele bionice sunt doar o picătură în ocean. Deci, cunoscute tuturor fasciculelor Velcro, copiați modul de mișcare a ciulinului de semințe. Suederele sunt împrumutate de pe lipitori. Când au construit submarine, au luat un model de râme - toate "compartimentele" sunt autonome. Clădirea metalică incredibil de rezistentă a turnurilor Ostankino și Eiffel este o copie multiplicată a osului tubular al bărbatului. Intercalarea metalului, pe care toată lumea o admiră atât de mult - o copie a structurii țesutului osos, combinând forța și flexibilitatea.

Chiar și o casă cu mai multe etaje, în care trăiesc simultan astfel de familii diferite, este retrasă din faguri de albine. Ideea vieții diferitelor persoane din "celule" sub un singur acoperiș, cu comunicații comune, copiază modul de viață al unei familii de albine.

Incarnările bionice se află în multe subiecte care ne înconjoară: anvelope auto, avioane, camere de supraveghere, ambarcațiuni și cele mai obișnuite articulații articulate.

Cum funcționează cea mai simplă proteză bionică?

După traume sau în timpul bolii limb amputat. Stumpul rămas constă dintr-o varietate de țesuturi: piele, mușchi, oase, vase și nervi. Chirurgul în timpul intervenției chirurgicale elimină nervul motor rămas la restul mușchilor majori. După vindecarea rănii, nervul poate transmite un semnal motor. Acest semnal este perceput de senzorul montat pe proteză. În procesul de percepție a impulsului nervos, participă un program informatic complex.

Prin urmare, proteza bionică poate efectua numai acele acțiuni care sunt prescrise în acest program: luați o lingură, o furculiță sau o minge, apăsați o cheie și altele asemenea. În comparație cu lipsa unui membru, posibilitatea unui număr limitat de mișcări este un progres imens. Cu toate acestea, chiar și cele mai bune și perfecte proteze bionice nu pot încă să efectueze toate acele mișcări mici și precise la care este capabil un membru viu.

Cum este impulsul nervos de la creier la proteză?

Pentru a înțelege cum funcționează protezele bionice, trebuie să vă amintiți fiziologia normală a unei persoane.

Mișcările pe care le facem de multe ori în timpul zilei se numesc mișcări automate. Ridicându-se, mergând la toaletă, spălat, periat dinți, dressing - toate acestea nu ne fac să ne gândim. Corpul face tot ce este necesar, așa cum a fost, de unul singur. Dar, de fapt, începutul oricărei mișcări este un gând. Adică, la început ne gândim: trebuie să vă spălați dinții, să vă adunați cafeaua, să vă îmbrăcați. Creierul trimite semnale acelor mușchi care sunt implicați în această mișcare. Muschiul se poate contracta sau se poate relaxa numai la semnalul creierului. Dar procesul trece atât de repede și fără probleme încât nu avem timp să realizăm ce se întâmplă. În cazul unei proteze, este din ce în ce mai dificilă: în primul rând, semnalul de mișcare este citit de către electrodul situat lângă nervul îndepărtat la mușchi și apoi trimis către procesor în interiorul protezei. Acest proces este, de asemenea, destul de rapid, dar viteza acțiunii este încă inferioară unui membru viu.

Piese "piese de schimb" umane "

De când a fost introdusă prima proteză bionică, știința a mers mult mai departe. Dacă primele modele au fost greoaie, au fost necesare comutatoare și s-ar putea efectua doar cele mai simple mișcări, atunci modelele moderne sunt greu de numit proteze. Acestea sunt produse de inginerie elegante, ca și cum ar fi coborât din ecranul filmelor futuriste.

Proteza este absolut similară cu cea a unui braț sănătos, poate scrie, păstra tacâmurile, un volan de mașină sau un ou de pui. Pentru mișcări perfecte, propriile țesuturi sunt uneori folosite din alte părți ale corpului - de la picioare, de exemplu.

Idei din viitor

Inginerii și oamenii de știință în fanteziile lor sunt irezistibili. Deci, oamenii de știință ar putea chiar "ocoli" retina deteriorată a ochiului, transmițând imaginea dreptului din jur spre nervul optic. O persoană orbită de traume, cu conservarea nervului optic, poate conta pe văzând din nou fețele native sau într-o zori frumoasă.

Există deja dispozitive care îmbunătățesc funcția creierului. Astfel, cu o paralizie tremurată sau cu boala Parkinson, puteți face față electrodului implantat.

Persoanele care devin imobilizate din cauza paraliziei implantează electrozii direct în creier astfel încât să poată controla brațele și picioarele artificiale. Pentru o persoană complet dependentă de ceilalți, posibilitatea de a se autoservi este o bucurie inexplicabilă.

Problema chipurilor implantabile ale pielii care pot înlocui cheile, o carte bancară și carte de identitate în același timp.

Și despre noi?

Cea mai faimoasă întreprindere care produce proteze bionice în Rusia este Centrul de Proteze și Reabilitare din Moscova. Aici, protezele sunt asamblate din module, se utilizează produse din Germania, Islanda și Rusia.

Proteza fiecărei persoane are caracteristici individuale. Acesta este nivelul de amputare, greutate, înălțime, ocupație, caracteristicile mersului și mișcărilor mici, vârsta. Multe module de auto-învățare sunt utilizate. Nu numai persoana se adaptează la proteză, ci și proteza persoanei. Modulul de auto-învățare, dotat cu inteligență artificială încorporată, își amintește caracteristicile mersului și ale traseului. Modulul "învață" nu numai lățimea treptei și încărcătura pe membre, ci și numărul și înălțimea treptelor, gropilor și gropilor pe drum. Modulele copiază acțiunile creierului care pregătesc un pas sau altă mișcare.

Cât costă o proteză "live"?

Costul protezelor bionice este încă ridicat și poate ajunge la milioane de ruble în cazuri dificile. Cu toate acestea, revenirea la o viață întreagă este dificil de evaluat din punct de vedere material. De fapt, instalarea protezelor bionice este singura modalitate de revenire a unei persoane cu handicap la viața normală: construirea și punerea în aplicare a planurilor, sprijinirea familiei, căutarea unor înălțimi de carieră.

Cel mai important lucru este să se întoarcă în comunitatea de oameni sănătoși și independenți. Persoanele cu proteze "vii" continuă să conducă un mod obișnuit de viață, să danseze și chiar să primească premii sportive. Adică proteza devine o parte a unei persoane atât de mult încât este dificil să se distingă acțiunile mușchilor vii de analogii lor bionici.

Proteze: etape de dezvoltare

În comparație cu pensula obișnuită de proteză bionică - o adevărată descoperire. Mai recent, o persoană care a pierdut o perie ar putea conta doar pe două posibilități: o cotă de piele a fost formată între cot și rază pentru a permite persoanei să prindă obiecte mari, sau un cârlig a fost atașat la cult. Ambele au fost incomod și puțin estetic. Astăzi, în sala de operații începe chiar formarea unui pumn pentru o proteză viitoare. Din primele zile ale perioadei postoperatorii cu cei răniți, lucrările de protezist ajută la alegerea celei mai bune combinații de detalii. Cultul este format și instruit, iar părțile viitoarei proteze se adaptează maxim la posibilitățile rămase. Pielea vine în contact cu o manșetă de silicon blând cu chips-uri încorporate. Nu există nici o pierdere din protezele moderne. Programul pentru fiecare produs este dezvoltat individual, în funcție de ceea ce face o persoană. Sarcina este restaurarea maximă a funcției.

Ajutor pentru persoanele cu handicap

O persoană care a pierdut un membru trebuie să se supună fără întârziere expertizei medicale și sociale. Simultan cu înființarea grupuri de handicap pentru fiecare dintre acestea se dezvoltă un program de reabilitare socială. Reabilitarea implică utilizarea, în primul rând, a mijloacelor tehnice care facilitează întoarcerea unei persoane la muncă. Toate membrele bionice sunt incluse în lista obligatorie a acestor mijloace tehnice. Persoana are de ales: în cadrul programului de reabilitare, obțineți produsul finit sau cumpărați-l singur cu primirea ulterioară a compensației monetare. Valoarea compensației se calculează prin costul mediu al produselor protetice similare.

La ce lucrează dezvoltatorii?

Prostezele bionice moderne ale mâinilor efectuează perfect mișcări subtile, dar o persoană nu primește de la ele acele senzații la care este obișnuit. Deci, o proteză poate păta un păr de om, dar nu se poate simți căldura scalpului și moaleța părului. Acum, oamenii de știință elimină acest neajuns. Specialiștii au învățat deja cum să se alăture oaselor cu titan și să conecteze senzorii mișcărilor și sentimentelor direct la nervul viu. Deci, bratul bionic înlocuiește complet cel viu, iar persoana primește senzații tactile, care a fost lipsită de mulți ani. Conectarea directă a nervilor și a mușchilor cu adaptarea tehnică marește viteza mișcării, apropiindu-se de cea naturală.

Care sunt componentele piciorului bionic?

Proteza modernă pentru picior bionic include mai multe elemente obligatorii, cum ar fi:

• manșetă din silicon cu senzori încorporați;
• sprijin - tija de titan, în formă de scut;
• un modul articulat cu un microdriver și un procesor;
• o unitate de inteligență artificială care procesează toate semnalele primite.

Cele mai recente modele de proteze din cele mai importante companii germane au o acoperire specială, foarte asemănătoare cu cea a pielii. Pielea sintetica are un scop dublu: protejeaza partile protezei de umiditate si efectueaza o functie cosmetica. Proteza cu o acoperire nu poate fi îndepărtată, luați un duș și umblați pe bălți.

O mică imaginație

Astăzi, mai multe persoane locuiesc pe aceeași planetă ca noi, avînd 2 sau chiar 3 proteze bionice în același timp. Piele sintetică inventată, schimbând rigiditatea. S-au inventat exoskeletoni, ajutând oamenii să paralizeze. Produse dezvoltate, conduse de puterea gândirii. Experimentele se desfășoară asupra creșterii nervului în micro-canale. Teoretic, ziua nu este departe când va fi posibil să crească un nerv de lungimea necesară. Oamenii de știință încearcă să ștergă linia dintre natura vie și un dispozitiv tehnic. Numărul de mișcări realizate de proteze bionice crește în mod constant, iar complexitatea acestora crește.

Toate acestea dau speranțe mari că o persoană va deveni mai puternică decât o boală.

Proteza membrelor devine o procedură de rutină, întorcând o persoană la cursul obișnuit. Poate că va veni ziua când o parte a corpului uman poate fi înlocuită cu una artificială. Cel puțin, chiar vreau să cred în asta.