Kada osoba izgubi ud, njen najvažniji san je da ponovo osjeti ruku ili nogu. I ne samo da osjetite, već i da udovima izvedete sve pokrete koji su bili dostupni prije ozljede ili bolesti: uzmite čašu, zavežite cipele, hodajte s osloncem na obje noge. Bionička proteza, ili složeni uređaj koji hvata nervne impulse, omogućava vam da vratite izgubljene prilike.
Kako je nastala pametna protetika?
Prototip "živih" proteza izmislili su i opisali pisci naučne 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 uzeo samo izgled osobe.
Malo ljudi zna da prototip modernih proteza datira iz 19. vijeka, kada je metalna kugla umetnuta u drvenu nogu kako bi donji dio bio pokretljiv. Ali u 20. veku, ove primitivne naprave zamenile su bioničke proteze nastale na razmeđu nekoliko nauka: medicine, inženjerstva, bionike i elektronike.
Naučnici iz različitih zemalja osporavaju primat po ovom pitanju, ali činjenice su da je prviFunkcionalna bionička proteza za ruku predstavljena je na ortopedskoj izložbi u njemačkom gradu Lajpcigu 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.
Šta je bionika?
Ovo je čitava nauka koja proučava divlji život i mogućnost prenošenja principa rada živih bića u industrijske analoge. Inženjeri vire ideje iz prirode i utjelovljuju ih u svoje uređaje i strukture. U tom smislu, bioničke proteze su samo kap u moru. Dakle, čičak trake koje su svima poznate samo kopiraju način kretanja sjemenki čička. Odojci su posuđeni od pijavica. Prilikom dizajniranja podmornica za model su uzeli glista - svi njegovi "odjeljci" su autonomni. Nevjerovatno izdržljiv metalni ažur Ostankino i Ajfelove kule višestruko je uvećana kopija ljudske cjevaste kosti. Preplet metala koji se tako divi svima je kopija strukture koštanog tkiva, kombinujući snagu i fleksibilnost.
Čak i visoka zgrada u kojoj žive tako različite porodice istovremeno je otpisana iz saća. Ideja o životu različitih ljudi u "ćelijama" pod jednim krovom sa zajedničkim komunikacijama kopira način života pčelinjeg društva.
Bionske inkarnacije se nalaze u mnogim objektima oko nas: automobilskim gumama, avionima, nadzornim kamerama, čamcima i najčešćim artikulacijama.
Kako radi jednostavna bionička proteza?
Nakon povrede ili tokom bolesti, ud se amputira. Preostali panj se sastoji od mnogihtkiva: koža, mišići, kosti, krvni sudovi i nervi. Tokom operacije, hirurg dovodi preostali motorni nerv do preostalog velikog mišića. Nakon što hirurška rana zacijeli, živac može prenositi motorni signal. Ovaj signal prima senzor postavljen na protezu. U proces opažanja nervnog impulsa uključen je složen kompjuterski program.
Zbog toga, bionička proteza može obavljati samo one radnje koje su propisane u ovom programu: uzeti kašiku, viljušku ili loptu, pritisnuti taster i slično. U poređenju sa odsustvom ekstremiteta, mogućnost čak i ograničenog broja pokreta je ogroman napredak. 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 nervni impuls putuje od mozga do proteze?
Da biste razumjeli kako rade bioničke proteze, morate se sjetiti normalne ljudske fiziologije.
Pokreti koje radimo više puta tokom dana nazivaju se automatskim. Ustajanje, odlazak u toalet, pranje, pranje zuba, oblačenje - sve to ne izaziva nikakve misli u nama. Tijelo sve što mu treba čini kao samo. Ali u stvari, početak svakog pokreta je misao. Odnosno, prvo pomislimo: treba da operemo zube, skuvamo kafu, da se obučemo. 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 da shvatimo šta se dešava. ATU slučaju proteze, sve je složenije: najprije se signal pokreta očitava elektrodom 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"
Od kada je uvedena prva bionička proteza, nauka je prešla dug put. Ako su prvi modeli bili glomazni, zahtijevali su prekidače i mogli su izvoditi samo najjednostavnije pokrete, onda se moderni modeli teško mogu nazvati protezama. Ovo su elegantni komadi inženjeringa koji izgledaju kao da su izašli sa 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 iz drugih dijelova tijela - na primjer iz nogu.
Ideje iz budućnosti
Inženjeri i naučnici su nezaustavljivi u svojim fantazijama. Dakle, naučnici su čak uspjeli da "zaobiđu" oštećenu mrežnjaču oka, emitujući sliku okoline direktno na optički nerv. Osoba koja je slepa zbog povrede, uz očuvanje vidnog živca, može računati da će ponovo videti poznata lica ili prelep izlazak sunca.
Već postoje uređaji koji poboljšavaju funkciju mozga. Na primjer, paraliza tremora ili Parkinsonova bolest mogu se liječiti implantiranom elektrodom.
Ljudima koji su postali nepokretni zbogelektrode za paralizu implantiraju direktno u mozak tako da mogu kontrolirati umjetne ruke i noge. Za osobu koja je potpuno zavisna od drugih, mogućnost samoposluživanja predstavlja neopisivu radost.
Razgovara se o pitanju čipova ugrađenih pod kožu koji mogu zamijeniti ključeve, bankovnu karticu i ličnu kartu.
Šta imamo?
Najpoznatije preduzeće koje proizvodi bioničke proteze u Rusiji je Moskovski centar za protetiku i rehabilitaciju. Ovdje se proteze sklapaju od modula, koriste se proizvodi iz Njemačke, Islanda i Rusije.
Proteza svake osobe ima individualne karakteristike. Ovo je nivo amputacije, i težina, i visina, i zanimanje, karakteristike hoda i malih pokreta, starost. 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 karakteristike hoda i rute kretanja. Modul "uči" ne samo širinu stepenica i opterećenje na udovima, već i pamti 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 je još uvijek visoka i može doseći milione rubalja u složenim slučajevima. Međutim, povratak punom životu teško je procijeniti u materijalnom smislu. Zapravo, ugradnja bioničkih proteza je jedini način da se osoba s invaliditetom vrati u normaluživot: graditi i provoditi planove, podržavati porodicu, dostići visinu u karijeri.
Najvažnije je vratiti se zajednici zdravih, samopouzdanih ljudi. Ljudi sa "živim" protezama nastavljaju da vode normalan život, plešu i čak dobijaju sportska priznanja. To jest, proteza postaje toliko dio osobe da je teško razlikovati djelovanje živih mišića od njihovih bioničkih parnjaka.
Protetika: faze razvoja
U poređenju sa 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 mogao hvatati velike predmete ili je kuka bila pričvršćena za patrljak. Obje su bile neugodne i neestetske. Danas čak i formiranje patrljka za buduću protezu počinje u operacionoj sali. Od prvih dana postoperativnog perioda, protetičar radi sa žrtvom, pomažući u odabiru najbolje kombinacije dijelova. Patrljak se formira i trenira, a dijelovi buduće proteze maksimalno se prilagođavaju preostalim mogućnostima. Delikatna silikonska manžetna sa ugrađenim čipovima dolazi u kontakt sa kožom. Nema ogrebotina od modernih proteza. Program za svaki proizvod se razvija individualno, ovisno o tome čime se osoba bavi. Zadatak je vratiti funkciju što je više moguće.
Pomoć invalidima
Osoba koja je izgubila ud mora se obavezno podvrgnuti medicinskom i socijalnom pregledu. Istovremeno sa osnivanjem grupeinvalidnosti, razvija se program socijalne rehabilitacije za sve. Rehabilitacija podrazumijeva korištenje prije svega tehničkih sredstava koja doprinose povratku osobe na posao. Sve bioničke proteze udova su uključene u obaveznu listu takvih tehničkih sredstava. Osoba ima izbor: u okviru programa rehabilitacije dobiti gotov proizvod ili ga kupiti samostalno uz naknadno primanje novčane naknade. Iznos naknade se obračunava na osnovu prosječne cijene sličnih protetskih proizvoda.
Na čemu rade programeri?
Moderne bioničke protetske ruke savršeno izvode suptilne pokrete, ali osoba od njih ne dobija one senzacije na koje je navikla. Dakle, proteza može pogladiti kosu, ali ne možete osjetiti toplinu vlasišta i mekoću kose. Naučnici sada rade na otklanjanju ovog nedostatka. Stručnjaci su već naučili kako spojiti kosti titanijumom i povezati senzore pokreta i osjećaja direktno sa živim živcem. Dakle, bionička ruka u potpunosti zamjenjuje živu, a osoba dobiva taktilne senzacije, kojih je godinama lišena. Direktna veza živaca i mišića sa tehničkim uređajem uvelike povećava brzinu kretanja, približavajući je prirodnoj.
Od kojih dijelova se sastoji bionička noga?
Moderna bionička proteza nogu uključuje nekoliko obaveznih elemenata, kao što su:
- silikonska manžetna sa ugrađenim senzorima;
- nosač - titanijumska šipka, u oblikubatak;
- zglobni modul sa mikro-motorima i procesorom;
- jedinica umjetne inteligencije koja obrađuje sve dolazne signale.
Najnoviji modeli proteza vodećih njemačkih kompanija 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 sa nama, imaju 2, pa čak i 3 bioničke proteze u isto vrijeme. Izumljena sintetička koža koja mijenja krutost. Egzoskeleti su izmišljeni da pomognu paralizovanim ljudima da hodaju. Razvijeni proizvodi kontrolirani snagom misli. Eksperimenti su u toku za uzgoj nerava u mikrokanalima. Teoretski, dan kada će biti moguće izrasti živac potrebne dužine nije daleko. Naučnici pokušavaju da zabrišu granicu između divljih životinja i tehničkog uređaja. Broj pokreta koje obavljaju bioničke proteze se stalno povećava, a samim tim i njihova složenost.
Sve ovo daje veliku nadu da će osoba postati jača od bolesti.
Proteze udova postaju rutinska procedura koja osobu vraća u normalu. Možda će doći dan kada se bilo koji dio ljudskog tijela može zamijeniti umjetnim. Barem stvarno želim vjerovati.
