Kui inimene kaotab jäseme, on tema kõige olulisem unistus taas tunda oma kätt või jalga. Ja mitte ainult tunnetada, vaid teha jäsemega kõiki enne vigastust või haigust saadaolevaid liigutusi: võtta tass, nöörida kingad, kõndida mõlemal jalal toega. Biooniline protees või keerukas seade, mis püüab kinni närviimpulsse, võimaldab teil kaotatud võimalused tagastada.
Kuidas nutikas proteesimine tekkis?
Elusate proteeside prototüübi leiutasid ja kirjeldasid ulmekirjanikud. Just nende töödes asendati lahingutes kaotatud käed, jalad, silmad ja südamed mehaaniliste abilistega, mis töötavad paremini kui elusorganid. Kõige kuulsam näide on Cameroni Terminaator, kes võttis ainult inimese välimuse.
Vähesed teavad, et tänapäevaste proteeside prototüüp pärineb 19. sajandist, mil puidust jalga sisestati metallkuul, et muuta alumine osa liikuvaks. Kuid 20. sajandil asendati need primitiivsed seadmed bioonilise proteesiga, mis loodi mitme teaduse ristumiskohas: meditsiin, tehnika, bioonika ja elektroonika.
Erinevate riikide teadlased vaidlevad vastu selle küsimuse ülimuslikkusele, kuid tõsiasi on see, et esimeneFunktsionaalne biooniline käeproteesi esitleti 2010. aastal Saksamaa linnas Leipzigis toimunud ortopeedianäitusel. Sellest sündmusest möödunud aastate jooksul on maailmas välja töötatud tohutul hulgal proteesikäsi, käsivarsi, jalgu, jalgu ja isegi koerakäppasid.
Mis on bioonika?
See on terve teadus, mis uurib elusloodust ja võimalust kanda üle elusolendite tööpõhimõtted tööstuslikesse analoogidesse. Insenerid piiluvad ideid loodusest ja kehastavad neid oma seadmetesse ja struktuuridesse. Selles mõttes on bioonilised proteesid vaid piisk meres. Niisiis, kõigile tuntud takjakinnitused kopeerivad lihts alt takjaseemnete liikumisviisi. Imikud on laenatud kaanidelt. Allveelaevade projekteerimisel võtsid nad mudeliks vihmaussi - kõik selle "sektsioonid" on autonoomsed. Ostankino ja Eiffeli torni uskumatult vastupidav metallist ažuur on inimese torukujulise luu mitmekordselt suurendatud koopia. Metallkude, mis imetleb kõiki, on luukoe struktuuri koopia, mis ühendab endas tugevuse ja painduvuse.
Isegi kõrghoone, kus elavad korraga nii erinevad pered, on kärjest maha kantud. Idee erinevate inimeste elust "kambrites" ühe katuse all koos ühiste sidevahenditega kopeerib mesilaspere eluviisi.
Bioonilisi kehastusi leidub paljudes meid ümbritsevates objektides: autorehvides, lennukites, valvekaamerates, paatides ja kõige levinumates liigendustes.
Kuidas lihtne biooniline protees töötab?
Pärast vigastust või haiguse ajal amputeeritakse jäse. Ülejäänud känd koosneb paljudestkuded: nahk, lihased, luud, veresooned ja närvid. Operatsiooni käigus viib kirurg järelejäänud motoorse närvi järelejäänud suurde lihasesse. Pärast kirurgilise haava paranemist saab närv edastada motoorset signaali. Selle signaali võtab vastu proteesile paigaldatud andur. Närviimpulsi tajumise protsessis osaleb keerukas arvutiprogramm.
Seetõttu saab biooniline protees teha ainult neid toiminguid, mis on selles programmis ette nähtud: võtke lusikas, kahvel või pall, vajutage klahvi jms. Võrreldes jäseme puudumisega on isegi piiratud arvu liigutuste võimalus tohutu edasiminek. Kuid isegi parimad ja arenenumad bioonilised proteesid ei suuda veel sooritada kõiki neid väikseid ja täpseid liigutusi, milleks elusjäsemed on võimelised.
Kuidas liigub närviimpulss ajust proteesini?
Bioniliste proteeside toimimise mõistmiseks peate meeles pidama normaalset inimese füsioloogiat.
Liikumisi, mida teeme päeva jooksul korduv alt, nimetatakse automaatseks. Tõusemine, tualetis käimine, pesemine, hammaste pesemine, riietumine – see kõik ei tekita meis mingeid mõtteid. Keha teeb kõik, mida ta vajab, justkui iseenesest. Kuid tegelikult on igasuguse liikumise algus mõte. See tähendab, et alguses mõtleme: peame hambaid pesema, kohvi tegema, riidesse panema. Aju saadab signaale lihastele, mis selles liikumises osalevad. Lihas võib kokku tõmbuda või lõdvestuda ainult aju signaalil. Kuid protsess toimub nii kiiresti ja sujuv alt, et meil pole aega toimuvast aru saada. ATProteesi puhul on kõik keerulisem: algul loeb liikumissignaali lihasesse toodud närvi kõrval paiknev elektrood, mis seejärel saadetakse proteesi sees olevasse protsessorisse. See protsess on samuti üsna kiire, kuid toimingute sooritamise kiirus jääb siiski alla elava jäseme oma.
Inimese kunstlikud "osad"
Alates esimese bioonilise proteesi kasutuselevõtust on teadus jõudnud kaugele. Kui esimesed mudelid olid mahukad, nõudsid lüliteid ja suutsid teha vaid kõige lihtsamaid liigutusi, siis tänapäevaseid mudeleid ei saa vaev alt proteesideks nimetada. Need on elegantsed inseneritööd, mis näevad välja nagu futuristlikult filmiekraanilt välja astunud.
Protees on täiesti sarnane terve käega, see võib kirjutada, hoida käes söögiriistu, auto rooli või kanamuna. Liikumiste täiuslikkuse saavutamiseks kasutatakse mõnikord inimese enda kudesid teistest kehaosadest – näiteks jalgadest.
Ideed tulevikust
Insenerid ja teadlased on oma fantaasiates pidurdamatud. Nii suutsid teadlased isegi kahjustatud silma võrkkesta "mööda minna", edastades keskkonna kujutise otse nägemisnärvi. Inimene, kes on vigastuse tõttu pime, võib nägemisnärvi säilimise korral loota tuttavate nägude taasnägemisele või kaunile päikesetõusule.
Seadmed, mis parandavad aju tööd, on juba olemas. Näiteks treemori halvatust või Parkinsoni tõbe saab ravida implanteeritud elektroodiga.
Inimestele, kes on muutunud liikumisvõimetukshalvatuse implantaadi elektroodid otse ajju, et nad saaksid kontrollida kunstlikke käsi ja jalgu. Inimesele, kes on täielikult teistest sõltuv, pakub eneseteeninduse võimalus kirjeldamatut rõõmu.
Arutluse all on naha alla siirdatavate kiipide küsimus, millega saab korraga asendada võtmeid, pangakaarti ja isikutunnistust.
Mis meil on?
Venemaa kuulsaim bioonseid proteese tootv ettevõte on Moskva proteesi- ja taastusravikeskus. Siin pannakse moodulitest kokku proteesid, kasutatakse Saksama alt, Islandilt ja Venema alt pärit tooteid.
Iga inimese proteesil on individuaalsed omadused. See on amputatsiooni tase ja kaal, pikkus ja amet, kõnnaku ja väikeste liigutuste tunnused, vanus. Kasutatakse palju iseõppivaid mooduleid. Proteesiga ei kohane mitte ainult inimene, vaid ka protees inimesega. Sisseehitatud tehisintellektiga varustatud iseõppimismoodul jätab meelde kõnnaku iseärasused ja liikumistee. Moodul "õpib" ära mitte ainult astme laiuse ja jäseme koormuse, vaid jätab meelde ka astmete arvu ja kõrguse, teel olevad augud ja lohud. Moodulid kordavad aju tegevusi, mis valmistavad ette sammu või muud liigutust.
Kui palju maksab "elus" protees?
Bioonilise proteesimise maksumus on endiselt kõrge ja võib keerulistel juhtudel ulatuda miljonite rubladeni. Täisväärtuslikku ellu naasmist on aga materiaalses plaanis raske hinnata. Tegelikult on biooniliste proteeside paigaldamine puudega inimese jaoks ainuke viis normaalseks naasmisekselu: koostage ja viige ellu plaane, toetage perekonda, saavutage karjäärikõrgusi.
Kõige tähtsam on naasta tervete, iseseisvate inimeste kogukonda. "Elusate" proteesidega inimesed jätkavad normaalset elu, tantsivad ja saavad isegi spordiauhindu. See tähendab, et protees muutub niivõrd inimese osaks, et elusate lihaste tegevust on raske eristada nende biooniliste kolleegidega.
Proteesimine: arenguetapid
Võrreldes tavapärase bioonilise käeproteesiga – tõeline läbimurre. Viimasel ajal võis käe kaotanud inimene arvestada vaid kahe võimalusega: küünarluu ja raadiuse vahele moodustati nahaklapp, et inimene saaks haarata suuri esemeid, või kinnitati kännu külge konks. Mõlemad olid ebamugavad ja ebaesteetilised. Tänapäeval algab isegi tulevase proteesi kännu moodustamine operatsioonitoas. Alates operatsioonijärgse perioodi esimestest päevadest töötab kannatanuga proteesiarst, kes aitab valida parima osade kombinatsiooni. Känd vormitakse ja treenitakse ning tulevase proteesi osad kohandatakse maksimaalselt allesjäänud võimalustele. Õrn silikoonmansett, millel on laastud, puutub kokku nahaga. Kaasaegsete proteeside marrastused puuduvad. Iga toote programm töötatakse välja individuaalselt, olenev alt inimese tegemistest. Ülesanne on taastada funktsioon nii palju kui võimalik.
Puuetega inimeste abistamine
Jäseme kaotanud inimene peab kindlasti läbima arstliku ja sotsiaalse läbivaatuse. Samaaegselt rühma loomisegapuuetega inimeste jaoks töötatakse välja sotsiaalse rehabilitatsiooni programm. Taastusravi hõlmab eelkõige tehniliste vahendite kasutamist, mis aitavad kaasa inimese tööle naasmisele. Kõik bioonilised jäsemeproteesid on kantud selliste tehniliste vahendite kohustuslikku loetellu. Inimesel on valida: rehabilitatsiooniprogrammi raames saada valmis toode või osta see iseseisv alt koos hilisema rahalise hüvitisega. Hüvitise suurus arvutatakse sarnaste proteeside keskmise maksumuse alusel.
Mille kallal arendajad töötavad?
Kaasaegsed bioonilised proteeskäed sooritavad suurepäraselt peeneid liigutusi, kuid inimene ei saa neist aistinguid, millega ta on harjunud. Seega võib protees silitada inimese juukseid, kuid peanaha soojust ja juuste pehmust pole tunda. Teadlased tegelevad praegu selle puuduse kõrvaldamisega. Spetsialistid on juba õppinud titaaniga luid splaissima ning liigutuste ja tunnete andureid otse elava närviga ühendama. Seega asendab biooniline käsi täielikult elava käe ja inimene saab puutetundlikud aistingud, millest ta on aastaid ilma jäänud. Närvide ja lihaste otsene ühendamine tehnilise seadmega suurendab oluliselt liikumiskiirust, tuues selle loomulikule lähemale.
Millistest osadest koosneb biooniline jalg?
Kaasaegne biooniline jalaprotees sisaldab mitmeid kohustuslikke elemente, näiteks:
- silikoonist mansett sisseehitatud anduritega;
- tugi - titaanist varras, kujugatrummipulk;
- liigendmoodul mikromootorite ja protsessoriga;
- tehisintellekti üksus, mis töötleb kõiki sissetulevaid signaale.
Saksamaa juhtivate ettevõtete uusimatel proteeside mudelitel on spetsiaalne kate, mis on väga sarnane nahaga. Sünteetilisel nahal on kaks eesmärki: see kaitseb proteesi detaile niiskuse eest ja täidab kosmeetilist funktsiooni. Võite jätta oma kaetud proteesi peale, sellega duši all käia ja läbi lompide kõndida.
Natuke fantaasiat
Täna elab meiega samal planeedil mitu inimest, kellel on korraga 2 ja isegi 3 bioonset proteesi. Leiutatud sünteetiline nahk, mis muudab jäikust. Eksoskeletid on leiutatud selleks, et aidata halvatud inimestel kõndida. Väljatöötatud tooted, mida juhib mõttejõud. Käimas on katsed närvide kasvatamiseks mikrokanalites. Teoreetiliselt pole enam kaugel päev, mil on võimalik kasvatada vajaliku pikkusega närv. Teadlased üritavad hägustada piiri eluslooduse ja tehnilise seadme vahel. Biooniliste proteesidega tehtavate liigutuste arv kasvab pidev alt ja suureneb ka nende keerukus.
See kõik annab suurt lootust, et inimene saab haigusest tugevamaks.
Jäsemete proteesimine on muutumas rutiinseks protseduuriks, mis taastab inimese normaalse eluviisi. Võib-olla saabub päev, mil inimkeha mis tahes osa saab asendada kunstlikuga. Vähem alt ma tõesti tahan seda uskuda.
