У большинства людей протезы конечностей вызывают смешанные чувства. Но мало у кого протезы ассоциируются с военным временем и с бесчисленными ампутированными конечностями того времени.
Сегодня инвалиды с двумя ампутированными конечностями регулярно выигрывают золотые медали на Параолимпийских играх, а компьютерные технологии позволяют протезированным конечностям принимать сигналы от мозга. Но были времена, когда инвалидам приходилось мучиться с деревянными протезами, терпеть безразличие, а иногда и презрение окружающих, а зачастую им суждено было умереть из-за недоступности медицинской помощи.
Вплоть до 19 века, функциональные протезы были доступны только для состоятельных пациентов. Например, эта железная рука была предназначена для немецкого имперского рыцаря Готфрида фон Берлингена (Gottfried von Berlichingen).
Это фотографии трех из 35000 ветеранов гражданской войны, которые выжили после ампутаций.
Хотя ампутация была одной из первых зарегистрированных операций, указанных в трактате Гиппократа «О Суставах» приблизительно в 4-ом веке до нашей эры, данная процедура стала практически осуществимой после капитального усовершенствования в области предотвращения потери крови в течение 15-го и 16-го веков. Врачи начали перевязывать отдельные кровеносные сосуды и использовали жесткие жгуты, чтобы замедлить приток крови.
Тем не менее, ампутацию делали только тем пациентам, чья жизнь и без того уже была под угрозой из-за тяжелой инфекции или травмы, так как операции часто имели смертельный исход. «Контроль над некоторыми факторами, такими как потеря крови, боль и профилактика инфекций, значительно улучшает шансы инвалида на выживание», — говорит Стюарт Имменс (Stewart Emmens), куратор кафедры общественного здоровья в Музее Науки в Лондоне.
Врач Амбруаз Паре (Ambroise Paré), официальный брадобрей королей Франции в 16 веке, отмечал смертельные последствия хирургических методов и искал более эффективные способы лечения пациентов. Паре особенно интересовался лечением боевых ран, а в его первой книге рассказывается о методах лечения огнестрельных ранений и проблемах, связанных с часто используемыми в то время методами прижигания.
Подборка протезов 19-го и 20-го веков хранящихся в архивах Музея науки в Лондоне. Фото Стюарта Имменса; изображение любезно предоставлено Музеем науки в Лондоне /
SSPL
.
Настоящий прорыв в механике протезирования конечностей совершил Джеймс Поттс своим дизайном протеза ноги «Англси» в 1800-х годах. Этот стиль протезов стал популярен благодаря маркизу Англси, после того, как он получил ранение в битве при Ватерлоо в 1815 году. Позже протез получил название «Хлопушка» из-за щелчка, который издавали двигающиеся части протеза, имитирующие движение ноги при ходьбе. Дизайн Поттса был позже улучшен Бенджамином Палмером (Benjamin Palmer), создатель так называемой «американской ноги» с пяткой с шарнирным механизмом (в 1846 году). Протез широко применялся во время первой мировой войны.
Слева, портрет эпохи гражданской войны, на котором изображен ветеран с типичным протезом ноги из дерева и кожи. Изображение предоставлено Национальным музеем медицины и здоровья. Эта деревянная нога в стиле Англси была произведена в Великобритании в 1901 году. Изображение предоставлено Музеем науки / SSPL .
Независимо от того могли ли инвалиды позволить себе «новомодную руку или ногу» или нет, они учились справляться со своими ограниченными возможностями и изобретать свои собственные решения. Некоторые настолько привыкали к временным заменам конечностей, что и не пытались найти функционирующие протезы. Другие создавали свои собственные «протезы» на основе имеющихся материалов.
Слева — деревянный протез ноги, который изначально был предназначен для использования в течение двух недель, но в итоге использовался и неоднократно ремонтировался своим владельцем-кровельщиком в течение 40 лет. Справа — отец смастерил эту конечность для 3 -летнего сына в 1903 году, возможно, из деревянной ножки стула. Изображения любезно предоставлены Музеем науки / SSPL .
Предприниматели, многие из которых сами были молодыми ветеранами, осознавали необходимость создания улучшенных механических устройств, которые позволили бы людям с ампутированными конечностями жить относительно нормальной жизнью.
Джеймс Эдвард Хангер (Edward Hanger) – один из таких молодых солдат, 18 -летний студент инженерного факультета Вашингтонского Колледжа. Он оставил школу, чтобы присоединиться к силам Конфедерации в маленьком городке в Западной Вирджинии. Хангер получил ранение в бою и ему ампутировали ногу выше колена. Эта была первая зарегистрированная ампутация во время гражданской войны.
Слева — один из ранних патентов Джеймса Хангера (James Hanger )от 1891 года, показывает его новый шарнирный механизм протеза. Изображение предоставлено Hanger . com . Справа — Самуэль Деккер (Samuel Decker ) еще один ветеран, который создал себе механические руки и впоследствии стал официальным швейцаром в Палате представителей США.
Во время реабилитации в родительском доме в Вирджинии, Хангер работал над улучшением «протеза» ноги, который ему предоставили в армии. Это был цельный кусок дерева, с которым ходить было ужасно трудно и шумно. В течение нескольких месяцев, он создал прототип, который позволял делать более плавные и тихие движения при ходьбе. Хотя первоначальный патент потерялся, разработки Хангера для протеза ног включали шарнирные механизмы и способности сгибания протеза, использование нержавеющих рычагов и резиновых прокладок.
Слева — этот протез руки был разработан для пианистки в 1895 году, которая играла в Альберт-Холле в Лондоне в 1906 году с помощью специально разработанной руки. Справа — это рука викторианской эпохи, представляет собой красивую металлическую конструкцию. Изображения любезно предоставлены Музеем науки / SSPL .
К концу Первой мировой войны, только в Великобритании насчитывалось около 41 000 человек с ампутированными конечностями. Несмотря на это, многие не использовали протезы из-за их неудобства.
Этот протез руки был разработан Томасом Опеншоу (Thomas Openshaw ) приблизительно в 1916 году, во время работы в качестве хирурга в больнице королевы Марии. Два пальца деревянной руки поддерживаются металлическими крючками, чтобы помочь с повседневными задачами. Изображение предоставлено Музеем науки / SSPL .
В 1929 в своей статье об эволюции протеза, американский врач Дж. Даффи Хэнкок (J. Duffy Hancock) написал, что «возвращение инвалидов к нормальной жизни и работе занимает второе место по важности, после спасения жизни».
Американский ветеран использует руку, оснащенную сварочным инструментом, в Армейском госпитале Walter Reed Army Hospital в 1919 году. Изображение предоставлено Национальным музеем здоровья и медицины.
«Между людьми и их протезами возникает невероятная связь», говорит Кэрролл. «Если я беру протезы в лабораторию для проверки, они смотрят так, словно я уношу часть их тела. И я стараюсь делать это осторожно и деликатно. И это заставляет осознать, насколько протезы важны для них. Это их жизнь».
Разбираемся в истории создания самого главного спасателя наших улыбок.
Сегодня несъемное протезирование — настоящая палочка-выручалочка для многих из тех, кто страдает отсутствием зубных рядов. Мы решили выяснить, как началась история одной из самых полезных разработок в мире стоматологии.
Привет из Рима
Как свидетельствует история, протезирование началось с Римской империи. По календарю — V век до нашей эры, в местных законодательных документах впервые упоминают про золотую проволоку для шинирования.
Выражаясь обычным языком, это процесс укрепления нестабильных, подвижных зубов. Так история зубных протезов началась в Риме с классических для того времени материалов. Золото, слоновая кость, дерево и даже зубы другого человека. Зачастую изготавливали протезы местные мастера, которые хоть сколько-нибудь понимали в аналогичных процессах установки. Вместо стоматологов тогда выступали… загибайте пальцы: ювелиры (золото же, оно и понятно), кузнецы, даже служители цирюльни и массажисты. Трудно представить, как проходила установка в случае с отдельными специалистами. Но при этом есть данные об их высокой квалификации и врачевальном мастерстве.
Первые зубные протезы
Восток — дело тонкое. И не только он
Дебютировал в той части земного шара по установке протеза Абуль-Касим — арабский хирург. Он декларировал: протезирование зубов — медицина, которая позволяет вылечить или исправить дефект в полости рта человека. Уверены, что на арабском звучало иначе.
При частичной адентии в древности зуб нещадно удаляли — это был единственный альтернативный способ лечения. Сомнительный, но все же. Заменить челюсть — прерогатива исключительно обеспеченных людей, по нашим меркам — весьма сомнительными методиками.
До 18 века зубные протезы ставят в полость рта на специальной проволоке из золота или серебра. Искусственные зубы изготавливаются из костей животных, иногда крупного рогатого скота.
Пример протеза одного из политических деятелей и вовсе устрашает. Джордж Вашингтон, тот самый первый президент Соединенных Штатов Америки, использовал довольно необычную конструкцию. Кость бегемота в качестве основы для протеза, на которой располагалось восемь зубов. Как свидетельствуют источники, они были человеческие.
Президент США и предположительно его вставная челюсть
Нечто посовременнее
Полноценная история зубных протезов начинается с времен Людовика XV и его придворного стоматолога Пьера Фошара. Он делал конструкции для протеза приближенным к королю людям, при дворе. Настоящий фанат своего дела, Пьер Фошар впервые сделал фиксирующие протез зуба утолщенные проволоки с пружинами. Тогда еще не изобрели оттиски, а вот пружины могли помочь в гибкой установке, исходя из индивидуальных особенностей пациентов.
Стоит также вспомнить профессионализм Пьера Фошара в разработке штифтовых зубов — прототипа будущих мостов. Ну и совсем хорошая новость: французский стоматолог впервые стал пытаться подобрать цвет протеза, подходящий к оттенку родных зубов.
Вспомним Россию
Некоторые знают про «Дентистику, или зубное искусство о лечении зубных болезней, с приложением детской гигиены» — первое и единственное пособие о том, как лечить зубы. В начале позапрошлого века лекарь Соболев и Петербургская медико-хирургическая академия, что называется, открыли Америку. Книга состояла из параграфов о правильном процессе установки протезов. Но в ней также отдельно было описание того, как делать искусственные зубы не стоит. До начала 20 века в России как таковое протезирование не являлось самостоятельным направлением в медицине и стоматологии. Конструкции изготавливали вручную, игнорируя особенности строения кости пациентов и их заболевания.
Современная ортопедия
История зубных протезов у современной стоматологии развилась более явно с конца 19 века. Именно тот период ознаменовал активное изучение ортопедических конструкций. Стоматология начинает свое развитие как наука, а история подкрепляет опыты и данные. Восстановление жевательной функции и более щадящее вживление протезов — основная задача стоматологов. Протезирование зубов набирает обороты, развивается среди специалистов каждой из стран. Спустя время переходит в разряд стандартной услуги клиник.
Несъемный протез, наши дни
Несъемное протезирование — инновационное направление стоматологии. Система All-on-4 учитывает все особенности пациента, подходит даже при наличии диабета и других заболеваний. А самое главное — изготавливается и устанавливается несъемный протез всего за 24 часа!
Сейчас одна из главных проблем стоматологии – это восстановление утерянных зубов . Ученые постоянно изобретают новые технологии, однако на самом деле люди с древних времен были обеспокоены этим вопросом и старались находить решения в меру сил и развития технологий.
Древнейшее протезирование
Археологи утверждают, что первая попытка протезирования зубов относится еще к VI веку до нашей эры . Ученым удалось раскопать череп с имплантатом в челюсти. Имплантат был изготовлен из панциря мидии. А вот протезирование без имплантации относится к гораздо более позднему периоду – первый зубной протез, замещающий сразу несколько зубов, был обнаружен в древнем городе Тарквиния . Это изделие закреплялось на здоровых зубах золотыми кольцами.
Ученым известны попытки восстановления зубов на Востоке и в Древнем Риме – там даже существовали целые труды по протезированию. Однако вплоть до XVIII века протезирование зубов было очень дорогим удовольствием . Кроме того, протезы изготавливались из весьма необычных материалов – костей скота, зубов моржей или лошадей, и даже человеческих зубов покойников или бедняков. Крепили такие протезы обычно с помощью золотой или серебряной проволоки к здоровым зубам.
Первые шаги к современному протезированию
Принято считать, что протезы в том виде, в котором привыкли их видеть мы, изобрел в XVIII веке дантист Людовика XV Пьер Фошар. Он описал многие собственные разработки, в том числе съемные протезы и зубные мосты . Также он первым стал укреплять искусственные коронки из кости слоем золота и применять керамику для придания протезам естественного вида. Однако доступность протезирования все равно оставалась под вопросом – сам Пьер Фошар делал протезы только для богатых и состоятельных аристократов.
Изготавливать искусственные зубы взамен потерянных люди пытались с древних времён.
В Египте найдены останки людей с зубами, связанными между собой золотой проволокой. Так они укрепляли шатающиеся зубы, но в некоторых случаях к своим зубам были привязаны зубы из слоновой кости, или человеческие зубы со спиленными корнями. Это были прообразы будущих мостовидных протезов .
Древнеегипетский "мост"
В 1951 году первый раз применили титан в травматологии, а через несколько лет шведский учёный Ингвар Бранемарк сформулировал принципы остеоинтеграции - взаимодействия поверхности металла с костью. Начал он заниматься этой темой почти случайно. Исследовал микроциркуляцию кости с помощь микроскопа в титановом корпусе, вставленного в кость живого кролика. Через некоторое время микроскоп практически "врос" в кость и Бранемарк стал изучать условия, при которых это происходит лучше всего.
Но что-то мы забежали далеко вперёд, вернёмся обратно, в средевековье.
Итальянский купец Марко Поло, побывавший в Китае в конце 13 века, рассказывал о людях, носивших на зубах золотые пластинки. Есть сведения, что в это время там уже делали и съёмные деревянные зубные протезы.
Деревянные протезы были и в средневековой Японии. Сначала изготавливали черновой вариант (слепков тогда ещё не делали), а потом подгоняли во рту, окрашивая специальной краской. Точно так же современные стоматологи подгоняют пломбы и протезы с использованием бумажной или аэрозольной копирки. Иногда в протезы вместо деревянных зубов ставили зубы из кости или мрамора, чтобы лучше жевали.
Такой же кустарщиной занимались и в средневековой Европе. Известный французский хирург Амбруаз Парэ в 16 веке делал блоки зубов из слоновой кости и крепил их к оставшимся зубам золотой проволокой.
Основателем современной стоматологии считают Пьера Фошара (не путать с Пьером Ришаром! ) - знаменитого французского врача. Начал он работать хирургом в 15 лет, после двухгодичного обучения в своём родном городе Анжер. Работал Фошар очень успешно, но через несколько лет решил покорить столицу в качестве стоматолога.
Пьер Фошар
Читал древние трактаты о зубах, написанные финикийцами, арабами и римлянами - врачами, цирюльниками и ювелирами. Изучал опыт своих европейских коллег.
В 1720 году Фошар переехал в Париж, где обзавёлся клиентурой из самых известных людей того времени и высшего света. Его пациентом был даже сам король Франции ЛюдовикⅩⅤ.
Фошар открыл клинику, похожую на современную. В приёмной сидели обученные администраторы, в кабинете стояло оборудование, сделанное по его чертежам. В протезной мастерской работали ремесленники, цирюльники и ювелиры, которых он сам набирал, обучал и только после сдачи экзаменов допускал к работе. Была там и лаборатория, где он проводил исследования.
У Фошара много заслуг в стоматологии. Что касается протезирования - он первый начал покрывать золотые колпачки фарфоровой массой. Это был прототип металлокерамических коронок. Стал изготавливать искусственные зубы на штифтах, укреплять на штифтах несколько зубов - это мостовидные протезы.
Мы уже говорили о том, что зубы вытачивали из слоновой кости, подгоняли зубы животных и людей. Для получения человеческих зубов во время войн за войсками следовали специалисты, удалявшие зубы у погибших солдат. Все это мародёрство ("зубодёрство"), к счастью, постепенно прекратилось.
В конце 18 века Мутон изобрёл металлические коронки , а аптекарь Дюшато и хирург Дюбуа де Шеман впервые поставили искусственные зубы из фарфора. Их фабричное производство было налажено только к середине 19 века, но уже не французами, погрязшими к тому времени в революциях и наполеоновских войнах.
В тридцатых годах прошлого века американский стоматолог Чарльз Пинкус придумал для исправления цвета и формы зубов голливудских актёров делать на них тонкие фарфоровые накладки - "Hollywood Laminates" (сейчас их называют виниры.) Тогда и появился термин "голливудская улыбка". Надолго приклеить винир к зубу в то время было ещё нечем, поэтому их ставили временно, для съёмок. И только больше чем через полвека, с изобретением надёжных средств фиксации (адгезивных систем), виниры стали широко применяться в стоматологии.
Слепки зубов начали снимать в середине 18 века, воском или сургучом, почти тогда же догадались отливать по ним гипсовые модели. Почти через сто лет стали снимать слепки и гипсом.
Слепочные материалы постоянно совершенствовались в течение двух с половиной веков, и вот сейчас наступило время, когда для самых современных технологий они стали не нужны.
Вместо этого сканируют зубы специальной аппаратурой, и 3D-принтер печатает точную копию зубов пациента (модель), или фрезерная машина вырезает сразу зубы. А из чего - об этом поговорим в разделе несъёмное протезирование .
Вадим Алямовский, 2017 г.
Начиная со времен Средневековья и до сегодняшнего дня человечество пытается создать такие протезы, которые были бы максимально похожи на утраченную конечность не только по своему внешнему виду, но и по функционалу. Облегчить жизнь больным, которым в прежние времена не давалось никаких шансов на реализацию в социуме и улучшение самочувствия, позволяет современная медицина и наука. Бурное развитие технического прогресса позволяет создавать удивительные вещи, которые делают жизнь больных более свободной, позитивной и насыщенной.
Наука будущего
В настоящее время возникла новая дисциплина, сочетающая в себе технику и биологию. Бионика - наука, занимающаяся исследованиями нервной системы, ее клеточек, а также изучением рецепторов. Цель подобной работы состоит в создании инновационных приборов.
Бионика является прикладной дисциплиной, и на сегодняшний день ее развитие происходит достаточно быстрыми темпами. Ведь человечество всегда стремилось обладать такими способностями, которые не были даны ему от природы. Конечно, живое тело может многое. Однако существуют вещи, которые человеку просто не под силу. Это, к примеру, отсутствие возможности разговаривать с людьми, находящимися вне пределов слышимости, а также способность летать. Но человек всегда стремился компенсировать свое несовершенство. Для этого он использовал самые различные внешние приспособления. Так, например, были изобретены телефон и самолет. Но что касается медицинской сферы, здесь все более сложно. При этом каждому из нас понятно, что доктора, в тех случаях, когда с телом пациента что-либо происходит, проводят его «ремонт», пользуясь самыми последними достижениями в этой области.
Бионика - это наука, которая смогла сложить вместе две эти, на первый взгляд, довольно простые концепции. Кроме того, она позволяет нам немного заглянуть в будущее. Ведь там, вполне возможно, врачи начнут активно улучшать своих пациентов, «меняя» им «непригодные», «износившиеся» органы и системы. Кроме того, велика вероятность, что бионика позволит сделать нас такими, какими не смогла создать природа, то есть более сильными и быстрыми. Именно в этом и заключается суть этой науки.
Необычные приспособления
Одно из основных направлений бионики рассматривает вопросы изготовления современных протезов и имплантов. Подобные технологические устройства размещают там, где ранее была утерянная конечность.
Свое название бионический протез получил от слова «бионика». Для создания своих изделий, помимо техники и биологии, данная дисциплина использует достижения электроники и кибернетики, физики и химии, навигации и т.д.
Установленный человеку бионический протез или имплант начинает взаимодействовать с клетками нервной системы. И, несмотря на то что подобные устройства изготавливаются из искусственных материалов, они позволяют пациенту контролировать свои движения. Это становится возможным благодаря методу мышечной реиннервации. Его основной принцип заключен в том, что нервы, когда-то отвечавшие за уже ампутированную ногу или руку, соединяются с оставшимися на конечности мышечными тканями. Они-то и передают сигналы на протезные электронные датчики.
После того как у человека удалили конечность, в его теле остаются нервы, отвечающие за двигательную активность. Врачи с помощью сложной хирургической операции соединяют их с зонами наиболее крупных мышц. Например, в случае ампутированной руки, с грудной.
Как работают бионические протезы? Когда у человека возникает желание пошевелить пальцами, его мозг направляет сигнал для грудной мышцы. Здесь в работу включаются электроды. Они принимают данный сигнал и передают импульс по проводам к процессору, находящемуся внутри бионической конечности. Это и позволяет протезу совершать задуманное движение.
Интересно, что искусственная конечность способна чувствовать даже тепло, давление и прикосновение. Ведь врачи производят соединение живого чувствительного нерва с участком кожи, расположенным на груди. Подобный метод назвали целевой сенсорной реиннервацией. Сенсоры, расположенные на искусственной конечности, направляют сигнал к участку кожи. Далее этот импульс передается в кору головного мозга, и человек, например, способен ощутить высокую температуру и одернуть руку.
На сегодняшний день можно говорить о том, что бионические протезы конечностей только внедряются в жизнь. И пока еще существует проблема качественного управления подобными устройствами.
Бионические руки
Создание подобного протеза заняло у ученых много времени. Конечно, задача перед исследователями стояла не из легких. Как создать настолько умный протез, чтобы он смог воссоздавать все движения своего хозяина, даже самые деликатные? Ведь кончики пальцев кистей человека природа снабдила самыми чувствительными нервными окончаниями, которые и обеспечивают точность при выполнении различных заданий.
Конечно, на сегодняшний день ученым пока не удалось повторить естественные возможности человеческой руки на все сто процентов. Однако имеется несколько довольно интересных попыток, которые позволили максимально точно приблизить искусственную конечность к естественной.
Какими бывают бионические протезы? История создания этих устройств насчитывает пока еще совсем немного времени. Это и становится основной причиной того, что их использование на данный момент не столь массовое. Первые бионические протезы были разработаны учеными, работающими в чикагском Институте реабилитации. Именно им удалось создать устройство, которое позволило пациенту управлять своей рукой и даже распознавать целый ряд ощущений. Первая бионическая рука была поставлена Клаудии Митчелл. Эта женщина, которая в прошлом служила в американском морском флоте, в 2005 г. попала в аварию. Для того чтобы спасти пациентке жизнь, хирургам пришлось провести ей операцию по ампутации левой руки. Причем по самое плечо. Искусственная рука была присоединена к нервам, которые остались без изменения.
Сегодня такой бионический протез выпускается разными производителями. Рассмотрим некоторые из них.
Протезы i-LIMB
Одной из компаний, выпускающей бионические руки, является Touch Bionics. Изначально она производила свои изделия для ветеранов войны. Такая рука-протез может не только брать, но и удерживать предметы. При этом ее пальцы способны двигаться по отдельности и воспроизводить несколько стандартных записанных движений. Интересно, что такой бионический протез может сжимать предметы с разной силой.
Что лежит в основе работы данного устройства? Это микроэлектрический аппарат, способный считывать биоэлектрический потенциал уцелевшей части руки. Далее следует передача информации на программное устройство. Оно и обеспечивает проведение дальнейшего функционирования бионической конечности. Компьютерная система, которой снабжена искусственная рука, содержит в себе определенный перечень стандартных захватов и движений.
Протезы Bebionic3
Эта бионическая рука аналогична описанной выше. С ее помощью человек способен выполнять четырнадцать различных движений и захватов, воспроизводя различные действия.
Данный миоэлектрический протез в настоящее время находится на стадии доработки, но в скором времени может стать полноценной заменой утраченной руки.
Биорука, созданная в Техническом университете Чалмерса
Ученые из этого учреждения создали уникальный протез. Частично он может работать от миоэлектрики, а частично - благодаря импульсам, передаваемым нервной системой инвалида. В руку человека имплантируются электроды, которые и считывают передаваемые мозгом сигналы. Далее эти импульсы поступают в компьютерное устройство, которое перераспределят их в управляемые моторикой. В результате рука-протез способна воспроизвести движения пальцами как одновременно, так и каждого по отдельности.
На сегодняшний день создателями данной модели проводятся работы по ее усовершенствованию. Они ставят перед собой задачу формирования такого протеза, который бы управлялся исключительно нервными импульсами, передаваемыми головным мозгом.
Устройство Эндрю Швартца
Изготовление протезов, выполненных по разработкам этого нейробиолога, позволило изменить жизнь парализованных людей. Первой пациенткой, которой была проведена операция по установке данной биоруки, была женщина, которая страдала от тяжелейшего нейродегенеративного заболевания. Именно этот недуг привел пациентку к потере двигательных функций во всем теле. В мозг женщины были имплантированы специальные электроды, с помощью которых и осуществлялось управление биорукой.
В прототипе нового протеза верхней конечности тактильные сигналы передаются при помощи сенсоров, встроенных в кончики искусственной ладони, запястья и пальцев. Подобное нововведение позволяет пациенту ощущать не только расположение самого протеза. Он чувствует и сжимаемые биорукой предметы.
Конечно, на сегодняшний день можно сказать о том, что подобные ощущения не могут сравниться с естественными, данными нам природой. К тому же материал, из которого выполнен имплантат, не должен находиться в живом организме более месяца. Но тем не менее можно с уверенностью говорить о том, что первые шаги по созданию «умного» протеза уже сделаны.
Бионические ноги
На первый взгляд создание искусственной нижней конечности нового поколения кажется задачей более легкой по сравнению с той, которая стояла перед учеными при создании «умной» руки.
Однако на сегодняшний день исследователям так и не удалось значительно приблизиться к ее решению. Изготовление протезов, способных заменить нижние конечности, конечно, ведется на протяжении уже нескольких лет. Причем исследователи представили уже целый ряд наиболее удачных моделей.
Испытания бионических ног
Учеными университета Вандербильта проводится усиленная работа по созданию двигателей для колена и ступни. Первый пациент, который испытал на себе возможности этой искусственной конечности, - двадцатитрехлетний парень Крейн Хатто. Свою ногу он потерял в схватке с акулой. Анализируя видеоматериалы о походке молодого человека, можно с уверенностью сделать вывод о том, что Крейн хорошо перемещается по разным поверхностям. Хромает он лишь слегка и самостоятельно может пройти расстояние до 14 км. Такой протез способен реагировать даже на самые незначительные изменения во время движения человека.
Еще одна удачная разработка, которую испытали ученые из Университета Вандербилта, а также исследователи Реабилитационного центра из чикагского института, - искусственная нога, установленная Заку Воутеру. Используя технические возможности данного протеза, этот пациент самостоятельно поднялся на 103 этаж небоскреба.
Принцип действия данной модели заключен в том, что протез управляется сигналами, посылаемыми головным мозгом. При этом устройство соединяют с нервными окончаниями, которые имеются в оставшемся участке конечности.
Бионога Tibion
Кроме вышеперечисленных разработок, существуют и другие, не менее достойные модели искусственных нижних конечностей. Одна из них - бионога Tibion. Конструкцию этого протеза исследователи максимально приблизили к тем параметрам, которые имеет скелет естественной ноги. Подобная разработка предназначается для пожилых пациентов, имеющих обездвиженные нижние конечности, например, после инсульта.
Требования к биопротезам
Для того чтобы искусственные конечности были достаточно эффективны в своей функциональности, они должны отвечать таким требованиям:
Иметь основу из легкого и прочного материала (обычно это титановые сплавы), что особенно важно при протезировании нижних конечностей;
Обладать надежной электроникой, что позволит с точностью передавать импульсы с мышц оставшегося участка;
Иметь автономное питание, которое позволит обеспечить работу микродвижка и процессора в течение длительного времени;
Обладать износоустойчивыми деталями, которые имитируют коленный или локтевой сустав;
Максимально быть приближенными по своему анатомическому сходству с ампутированной конечностью.
Установка искусственных конечностей в России
Где в нашей стране может быть поставлен бионический протез? Россия - страна, где подобные устройства не производятся. Однако тем, кто попал в беду и стал инвалидом, помогут в Реабилитационно-ортопедическом центре, который находится в Москве. В течение последних десяти лет специалисты данного учреждения занимаются вопросами протезирования нижних конечностей. В РОЦ изготавливаются современные модульные протезы с применением высокотехнологичных разработок немецкой компании Otto Bock и исландской фирмы Ossur. К таким искусственным конечностям относят современные биопротезы, которые оснащены микропроцессором.
Они способны обеспечить максимально естественную походку. Эти протезы используют такие модули:
1. Rheo Knee. Это коленный модуль самообучающегося типа. Он настолько «умный», что постоянно и непрерывно адаптируется к пациенту, а также к окружающей его среде. В этом модуле применяются самые передовые технологии в виде датчиков нагрузки, которые снимают измерения с частотой 1000 раз в течение секунды.
2. Proprio Foot. Это первая в мире стопа с искусственным интеллектом. Ее ставят пациентам, пережившим операцию по удалению голени. Модуль производит даже автоматическое сгибание щиколотки. Это означает, что по своей функциональности он близок к здоровой стопе.
3. Symbionic Leg. Это полностью бионическая нога. Для ее работы используется объединенное питание, а также управление от одного микропроцессора стопой и адаптивным суставом колена.
Весьма эффективным для инвалидов является бионический протез ноги. Цена на него в РОЦ вместе с установкой находится в пределах от 1 до 3 млн руб.
Конечно, бионические протезы малодоступны для обычных людей. Однако это легко объясняется их сложным устройством и большими функциональными возможностями. Например, бионический протез ноги, цена на который, конечно же, очень велика, позволяет не только нормально ходить, подниматься и спускаться по лестнице, но и заниматься спортом, не отказывая себе в ведении активной жизни.
Какие еще органы можно заменить электроникой?
Под бионическими протезами понимают и кохлеарные имплантаты, которые вживляются в органы слуха. Это особые устройства, представляющие собой систему, в которой находится микрофон, звуковой процессор, а также передатчик звукового сигнала. Последняя из этих деталей фиксируется либо на кожу, либо под волосами. Приемник, являющийся неотъемлемым элементом данного протеза, имплантируется в подкожные ткани пациента, а электроды вводятся внутрь слуховой улитки.
С 1950 года ученые проводят эксперименты, целью которых является создание искусственного сердца. Первая операция по имплантации такого протеза была проведена в 1982 г.
Самым удивительным изобретением по праву считается искусственный глаз. Это сложное устройство, способное частично заменить орган зрения. Оно начинает работать после установки антенны в районе глазного яблока. Изображение попадает на особые очки, которые снабжены камерой и соединены с компьютером, обрабатывающим картинку.
Loading...