Bionická protéza: zařízení, instalace, princip činnosti. Bionické končetiny protézy

Když člověk ztratí končetinu, jeho nejdůležitějším snem je znovu cítit jeho ruku nebo nohu. A ne jen cítit, a provádět všechny pohyby končetin jsou k dispozici ke zranění nebo nemoci: vzít šálek, šněrovací boty, jít s podporou na obou nohou. Návrat ztracených příležitostí umožňuje bionickou protézu nebo komplexní zařízení, které zachycuje nervové impulsy.

Jak se objevily "inteligentní" protézy?

Prototyp "živých" protéz byl vynalezen a popsán spisovateli sci-fi. Bylo to ve svých pracích, že mechanickí asistenti, pracující lépe než živé orgány, přišli nahradit ruce, nohy, oči a srdce ztracené v bitvách. Nejslavnější příklad - Terminátor Cameron, který vzal od člověka pouze vnější vzhled.

Málokdo ví, že prototyp moderního protézy sahá až do 19. století, kdy dřevěná noha vložena do kovové misky, aby spodní část mobilu. Ale v 20. století, tyto primitivní zařízení nahrazena bionické protézy, vytvořenou na křižovatce několika věd: medicína, strojírenství, elektroniky a bionice.

Vědci z různých zemí zpochybnila prvenství v této věci, ale faktem je, že první funkční bionické ruky protéza byla prezentována na ortopedické výstavě v německém Lipsku v roce 2010. Během několika málo let, které uplynulo od této události, bylo na světě vyvinuto velké množství protéz štětce, ruce, nohy, nohy a dokonce i psí tlapky.

Co je to bionika?

Jedná se o celou vědu, která studuje živou povahu a možnost přenést zásady práce živých bytostí na průmyslové analogie. Inženýři nahlížejí nápady z přírody a ztělesňují je do svých zařízení a struktur. V tomto smyslu jsou bionické protézy jen kapkou v oceánu. Takže, známý všem suchým zipy jen kopírovat způsob pohybu osí bodlák. Suky jsou vypůjčeny z pijavice. Při stavbě ponorek si vzali model žížaly - všechny "oddíly" jsou autonomní. Neuvěřitelně odolné kovové otvory Ostankino a Eiffelovy věže jsou kopií zvětšené kopie mužské trubicovité kosti. Prokládání kovu, které se všichni obdivují - kopii struktury kostní tkáně, která spojuje sílu a pružnost.

Dokonce i vícepodlažní dům, ve kterém žijí různé rodiny, je odepsán z včelích plástů. Myšlenka života různých lidí v "buňkách" pod jednou střechou společnou komunikací kopíruje způsob života rodiny včel.

Bionické inkarnace jsou v mnoha oborech kolem nás: automobilové pneumatiky, letadla, kamery, vodní skútry a nejběžnější kloubové spoje.

Jak funguje nejjednodušší bionická protéza?

Po traumatu nebo při nemoci končetiny amputovány. Zbývající pařez se skládá z různých tkání: kůže, svalů, kostí, cév a nervů. Chirurg během operace odstraňuje zbývající motorický nerv k zbývajícímu hlavnímu svalu. Po uzdravení rány může nerv přenášet signál motoru. Tento signál je vnímán snímačem namontovaným na protézu. V procesu vnímání nervového impulsu se účastní složitý počítačový program.

Proto může bionická protéza provádět pouze ty akce, které jsou předepsány v tomto programu: vezměte lžíci, vidličku nebo míč, stiskněte tlačítko a podobně. Ve srovnání s nedostatkem končetiny je možnost dokonce omezeného počtu pohybů obrovský pokrok. Dokonce ani ty nejlepší a dokonalé bionické protézy ještě nemohou provést všechny ty malé a přesné pohyby, na které je schopná živá končetina.

Jaký je nervový impuls od mozku k protéze?

Chcete-li pochopit, jak bionické protézy fungují, musíte si vzpomenout na normální fyziologii člověka.

Pohyby, které děláme mnohokrát během dne, se nazývají automatické pohyby. Zvedání, jít na toaletu, mytí, čištění zubů, oblékání - to všechno nám nezpůsobuje žádné myšlenky. Tělo dělá vše, co je nezbytné, jako by bylo samo o sobě. Ale ve skutečnosti je začátek nějakého hnutí myšlenkou. To znamená, že na začátku si myslíme, že potřebujete zuby zubat, svařovat kávu, oblékat se. Mozek vysílá signály těm svalům, které se na tomto pohybu podílejí. Sval může smýlit nebo uvolnit jen při signálu mozku. Proces však prochází tak rychle a hladce, že nemáme čas si uvědomit, co se děje. V případě, že protézy obtížnější: za prvé, je signál z pohybového čtení elektrodou umístěnou vedle nervu o-svalu, a poté odeslána do procesoru uvnitř protézy. Tento proces je také poměrně rychlý, ale rychlost akce je stále horší než živá končetina.

Umělé lidské "náhradní díly"

Od doby, kdy byla zavedena první bionická protéza, se věda dostala daleko dopředu. Pokud by první modely byly těžkopádné, vyžadovaly spínače a mohly provádět jen ty nejjednodušší pohyby, pak jsou moderní modely obtížné volat protézy. Jedná se o elegantní strojírenské výrobky, jako by pocházely z obrazovky futuristických filmů.

Protéza je absolutně podobná zdravému rameni, může psát, ukládat příbory, volant do auta nebo kuřecí vejce. Pro perfektní pohyby se vlastní tkáně někdy používají z jiných částí těla - například od nohou.

Nápady z budoucnosti

Inženýři a vědci ve svých fantaziích jsou neodolatelní. Takže vědci by dokonce mohli "obejít" poškozenou sítnici oka, vysílat obraz obklopujícího rovnou do optického nervu. Osoba zaslepená traumatem, se zachováním optického nervu, může počítat s opětovným viděním domorodých obličejů nebo s krásným úsvitem.

Existují již zařízení, která zlepšují funkci mozku. Takže s třesavou paralýzou nebo Parkinsonovou chorobou se můžete vyrovnat s implantovanou elektrodou.

Lidé, kteří se stanou nehybnými v důsledku paralýzy, implantují elektrody přímo do mozku, aby mohli ovládat umělé ruce a nohy. Pro osobu zcela závislou na ostatních je možnost samoobsluhy nevýslovnou radostí.

Otázka implantovatelných kožních čipů, které mohou nahradit klíče, bankovní kartu a průkaz totožnosti Současně.

A co nás?

Nejslavnějším podnikem, který vyrábí bionické protézy v Rusku, je Mostenské protetické a rehabilitační centrum. Zde jsou protézy sestaveny z modulů, používají se produkty z Německa, Islandu a Ruska.

Protéza každé osoby má individuální charakteristiky. Jedná se o úroveň amputace, hmotnosti, výšky a zaměstnání, charakteristiky chůze a malých pohybů, věk. Používá se mnoho modulů pro samostatné učení. Nejen, že se člověk přizpůsobí protézám, ale také protézu člověku. Samočinný modul vybavený zabudovanou umělou inteligencí si pamatuje vlastnosti chůze a trasy. Modul "učí" nejen šířku kroku a zatížení končetiny, ale také si pamatuje počet a výšku kroků, výklenků a jám na cestě. Moduly kopírují činnost mozku a připravují krok nebo jiný pohyb.

Kolik stojí "živá" protéza?

Náklady na bionickou protetiku jsou stále vysoké a v obtížných případech mohou dosáhnout milionů rublů. Nicméně návrat k plnému životu je obtížné posoudit z hlediska významných pojmů. Ve skutečnosti je instalace bionických protéz jedinou cestou, jak se zdravotně postižená osoba vrátit do normálního života: stavět a realizovat plány, podporovat rodinu, hledat výšku kariéry.

Nejdůležitější je vrátit se ke komunitě zdravých a sebeobviňujících lidí. Lidé s "živými" protézy nadále vedou obvyklý způsob života, tančí a dokonce dostávají sportovní ceny. To znamená, že protéza se stává součástí člověka natolik, že je obtížné rozlišit účinky živých svalů od jejich bionických analogů.

Protetika: stadia vývoje

Ve srovnání s obvyklým bionickým protézovým kartáčem - skutečným průlomem. Více nedávno, člověk, který ztratil kartáč, mohl spoléhat pouze na dvou možnostech: mezi ulna a poloměrem tvořen klapkou, aby člověk mohl zachytit velké objekty nebo na pařezu připojil háček. Obě byly nepohodlné a trochu estetické. Dnes se v operačním sále začíná i tvorba pahýlu pro budoucí protézu. Od prvních dnů pooperačního období s poraněnou prosthetista pracuje a pomáhá vybrat nejlepší kombinaci detailů. Kult se vytváří a cvičí a části budoucí protézy se maximálně přizpůsobí zbývajícím možnostem. Kůže přichází do kontaktu s jemnou silikonovou manžetou s vestavěnými čipy. Neexistuje žádná ztráta z moderních protéz. Program pro každý produkt je vyvíjen individuálně, v závislosti na tom, co člověk dělá. Úkolem je maximální obnovení funkce.

Pomoc pro osoby se zdravotním postižením

Osoba, která ztratila končetinu, musí bezpodmínečně podstoupit lékařskou a sociální odbornost. Současně se založením společnosti skupiny zdravotně postižených osob pro každý z nich se rozvíjí program sociální rehabilitace. Rehabilitace zahrnuje především použití technických prostředků, které usnadňují návrat osoby do práce. Všechny bionické končetiny jsou uvedeny v povinném seznamu takových technických prostředků. Osoba má na výběr: v rámci rehabilitačního programu získáte hotový výrobek nebo si ho sami koupíte s následným přijetím peněžité kompenzace. Výše náhrady se vypočítá z průměrných nákladů na podobné protetické výrobky.

Na co pracují vývojáři?

Moderní bionické protézy rukou dokonale provádějí jemné pohyby, ale člověk od nich nedostává pocity, na které je zvyklý. Takže protéza může mít vlasy člověka, ale člověk nemůže cítit teplo pokožky hlavy a měkkost vlasů. Nyní vědci odstraňují tento nedostatek. Specialisté se již naučili, jak spojit kosti s titanem a spojit senzory pohybu a pocitů přímo s živým nervem. Takže bionická ruka zcela nahrazuje živou a člověk obdrží hmatové pocity, který byl mnoho let zbaven. Přímé propojení nervů a svalů s technickou adaptací výrazně zvyšuje rychlost pohybu a přibližuje ji přirozenému.

Které části tvoří bionická noha?

Moderní protéza bionické nohy zahrnuje několik povinných prvků, jako například:

• silikonová manžeta se zabudovanými senzory;
• podpora - titanová tyč, tvarovaná jako holena;
• kloubový modul s mikrodriverníkem a procesorem;
• jednotka umělé inteligence, která zpracovává všechny příchozí signály.

Nejnovější modely protéz od ​​předních německých firem mají speciální povlak, velmi podobný pokožce. Syntetická kůže má dvojí účel: chrání části protézy před vlhkostí a provádí kosmetickou funkci. Protézu s krytem nelze odstranit, sprchovat se a chodit po kalužích.

Trochu fantazie

Dnes žije několik lidí na stejné planetě jako my, která má současně 2 nebo dokonce 3 bionické protézy. Vymyšlená syntetická kůže, změna tuhosti. Vymyšlené exoskeletony, které pomáhají chodit paralyzovaní lidé. Vyvinuté produkty, řízené silou myšlení. Pokusy se provádějí na růstu nervů v mikrokanálech. Teoreticky není den daleko, kdy bude možné růst nervy požadované délky. Vědci se snaží vymazat hranici mezi živou přírodou a technickým zařízením. Počet pohybů vytvářených bionickými protézy se neustále zvyšuje a jejich složitost se také zvyšuje.

To vše dává velké naděje, že osoba bude silnější než onemocnění.

Protéza končetin se stává rutinním postupem, vrací člověka do obvyklého kurzu. Možná přijde den, kdy může být nějaká část lidského těla nahrazena umělým. Alespoň chci tomu věřit.