Ko človek izgubi ud, so njegove najpomembnejše sanje ponovno začutiti roko ali nogo. In ne samo za občutenje, ampak za izvajanje vseh gibov, ki so na voljo pred poškodbo ali boleznijo, z udom: vzemite skodelico, zavežite čevlje, hodite z oporo na obeh nogah. Bionična proteza ali zapletena naprava, ki zajema živčne impulze, vam omogoča vrnitev izgubljenih priložnosti.
Kako je nastala pametna protetika?
Prototip "živih" protez so izumili in opisali pisci znanstvene fantastike. V njihovih delih so v bitkah izgubljene roke, noge, oči in srca nadomestili mehanski pomočniki, ki delujejo bolje kot živi organi. Najbolj znan primer je Cameronov Terminator, ki je vzel le videz osebe.
Le malokdo ve, da prototip sodobnih protez sega v 19. stoletje, ko so v leseno nogo vstavili kovinsko kroglo, da je spodnji del postal gibljiv. Toda v 20. stoletju je te primitivne naprave nadomestila bionična proteza, ustvarjena na stičišču več znanosti: medicine, inženiringa, bionike in elektronike.
Znanstveniki iz različnih držav oporekajo primatu v tej zadevi, a dejstva so, da je prviFunkcionalna bionična proteza za roko je bila predstavljena na ortopedski razstavi v nemškem mestu Leipzig leta 2010. V letih, ki so minila od tega dogodka, se je na svetu razvilo ogromno število protet za roke, roke, stopala, noge in celo pasje tace.
Kaj je bionika?
To je cela znanost, ki proučuje prostoživeče živali in možnost prenosa principov delovanja živih bitij v industrijske analoge. Inženirji pokukajo ideje iz narave in jih utelešajo v svojih napravah in strukturah. V tem smislu so bionične proteze le kaplja v morje. Torej, vsi znani Velcro pritrdilni elementi preprosto kopirajo način gibanja semena repinca. Sesalci so izposojeni od pijavk. Pri načrtovanju podmornic so za model vzeli deževnika - vsi njegovi "oddelki" so avtonomni. Neverjetno trpežna kovinska odprtina Ostankinskega in Eifflovega stolpa je večkrat povečana kopija človeške cevaste kosti. Pletenje kovine, ki tako občuduje vse, je kopija strukture kostnega tkiva, ki združuje moč in prožnost.
Tudi stolpnica, v kateri istočasno živijo tako različne družine, je odpisana iz satja. Ideja o življenju različnih ljudi v "celicah" pod eno streho s skupnimi komunikacijami kopira način življenja čebelje družine.
Bionske inkarnacije najdemo v številnih predmetih okoli nas: avtomobilske gume, letala, nadzorne kamere, čolni in najpogostejši artikulacije.
Kako deluje preprosta bionična proteza?
Po poškodbi ali med boleznijo se ud amputira. Preostali štor je sestavljen iz mnogihtkiva: koža, mišice, kosti, krvne žile in živci. Med operacijo kirurg pripelje preostali motorični živec v preostalo veliko mišico. Ko se kirurška rana zaceli, lahko živec oddaja motorični signal. Ta signal sprejme senzor, nameščen na protezi. V proces zaznavanja živčnega impulza je vključen kompleksen računalniški program.
Zato lahko bionična proteza izvaja le tista dejanja, ki so predpisana v tem programu: vzamete žlico, vilice ali kroglico, pritisnete tipko in podobno. V primerjavi z odsotnostjo okončine je možnost celo omejenega števila gibov velik napredek. Vendar pa tudi najboljše in najnaprednejše bionične proteze še ne morejo izvesti vseh tistih majhnih in natančnih gibov, ki jih je sposoben živ ud.
Kako potuje živčni impulz iz možganov do proteze?
Če želite razumeti, kako bionične proteze delujejo, se morate spomniti normalne človeške fiziologije.
Premiki, ki jih čez dan izvajamo večkrat, se imenujejo samodejni. Vstajanje, odhod na stranišče, umivanje, umivanje zob, oblačenje – vse to v nas ne zbuja nobenih misli. Telo naredi vse, kar potrebuje, kot da bi samo. Toda v resnici je začetek vsakega gibanja misel. Se pravi, sprva pomislimo: si moramo umiti zobe, skuhati kavo, se obleči. Možgani pošiljajo signale mišicam, ki so vključene v to gibanje. Mišica se lahko skrči ali sprosti le na signal iz možganov. Toda proces poteka tako hitro in gladko, da nimamo časa spoznati, kaj se dogaja. ATV primeru proteze je vse bolj zapleteno: sprva signal gibanja prebere elektroda, ki se nahaja ob živcu, ki se pripelje do mišice, nato pa se pošlje procesorju znotraj proteze. Ta proces je tudi precej hiter, vendar je hitrost izvajanja dejanj še vedno slabša od živega uda.
Umetni človeški "deli"
Odkar je bila uvedena prva bionična proteza, je znanost napredovala daleč. Če so bili prvi modeli obsežni, so zahtevali stikala in so lahko izvajali le najpreprostejše gibe, potem sodobnih modelov težko imenujemo proteze. To so elegantni kosi inženiringa, ki izgledajo, kot da so stopili s futurističnega filmskega platna.
Proteza je popolnoma podobna zdravi roki, lahko piše, drži jedilni pribor, avtomobilski volan ali piščančje jajce. Za popolnost gibov se včasih uporabijo lastna tkiva osebe z drugih delov telesa – na primer z nog.
Ideje iz prihodnosti
Inženirji in znanstveniki so neustavljivi v svojih fantazijah. Tako so znanstveniki lahko celo "obšli" poškodovano mrežnico očesa in oddajajo sliko okolja neposredno v vidni živec. Oseba, ki je zaradi poškodbe slepa, z ohranjenim vidnim živcem lahko računa, da bo spet videla znane obraze ali lep sončni vzhod.
Že obstajajo naprave, ki izboljšujejo delovanje možganov. Na primer, paralizo tremorja ali Parkinsonovo bolezen je mogoče zdraviti z implantirano elektrodo.
Ljudem, ki so zaradielektrode za paralizo vsadijo neposredno v možgane, da lahko nadzorujejo umetne roke in noge. Za človeka, ki je popolnoma odvisen od drugih, je možnost samopostrežbe nepopisno veselje.
Razpravlja se o vprašanju čipov, vstavljenih pod kožo, ki lahko hkrati nadomestijo ključe, bančno kartico in osebno izkaznico.
Kaj imamo?
Najbolj znano podjetje, ki proizvaja bionične proteze v Rusiji, je Moskovski protetični in rehabilitacijski center. Tu se sestavljajo proteze iz modulov, uporabljajo se izdelki iz Nemčije, Islandije in Rusije.
Proteza vsake osebe ima individualne značilnosti. To je stopnja amputacije, teža, višina in poklic, značilnosti hoje in majhnih gibov, starost. Uporablja se veliko modulov za samoučenje. Protezi se ne prilagaja samo človek, ampak tudi proteza človeku. Samoučni modul, opremljen z vgrajeno umetno inteligenco, si zapomni značilnosti hoje in poti gibanja. Modul se »uči« ne le širine koraka in obremenitve okončine, ampak si zapomni tudi število in višino stopnic, lukenj in jam na poti. Moduli posnemajo dejanja možganov, ki pripravljajo korak ali drugo gibanje.
Koliko stane "živa" proteza?
Stroški bionične protetike so še vedno visoki in lahko v zapletenih primerih dosežejo milijone rubljev. Vendar je vrnitev v polno življenje težko ovrednotiti v materialnem smislu. Pravzaprav je namestitev bioničnih protez edini način, da se invalidna oseba vrne v normalno stanježivljenje: gradite in izvajajte načrte, podpirajte družino, dosegajte karierne višine.
Najpomembnejša stvar je, da se vrnemo v skupnost zdravih, samozavestnih ljudi. Ljudje z "živimi" protezami še naprej živijo normalno življenje, plešejo in celo prejemajo športna priznanja. To pomeni, da proteza postane tako velik del človeka, da je težko ločiti delovanje živih mišic od njihovih bioničnih sorodnikov.
Protetika: stopnje razvoja
V primerjavi s konvencionalno bionično protezo roko - pravi preboj. V zadnjem času je oseba, ki je izgubila roko, lahko računala le na dve možnosti: med ulno in radiusom je nastala kožna loputa, da je človek lahko prijel velike predmete, ali pa je bil na štor pritrjen kavelj. Oboje je bilo neprijetno in neestetično. Danes se v operacijski sobi prične celo nastajanje škrbine za bodočo protezo. Od prvih dni pooperativnega obdobja z žrtvijo sodeluje protetist, ki pomaga izbrati najboljšo kombinacijo delov. Štor se oblikuje in trenira, deli bodoče proteze pa so maksimalno prilagojeni preostalim možnostim. Občutljiva silikonska manšeta z vgrajenimi čipi pride v stik s kožo. Pri sodobnih protezah ni odrgnin. Program za vsak izdelek se razvije individualno, odvisno od tega, kaj oseba počne. Naloga je čim bolj obnoviti funkcijo.
Pomoč invalidom
Oseba, ki je izgubila ud, mora nujno opraviti zdravniški in socialni pregled. Hkrati z ustanovitvijo skupineinvalidnosti, se razvija program socialne rehabilitacije za vse. Rehabilitacija vključuje uporabo predvsem tehničnih sredstev, ki prispevajo k vrnitvi osebe na delo. Vse bionične proteze okončin so vključene v obvezni seznam teh tehničnih sredstev. Oseba ima možnost izbire: v okviru rehabilitacijskega programa prejeti končni izdelek ali ga kupiti sam z naknadnim prejemom denarnega nadomestila. Znesek nadomestila se izračuna na podlagi povprečnih stroškov podobnih protetičnih izdelkov.
Na čem delajo razvijalci?
Sodobne bionične protetične roke odlično izvajajo subtilne gibe, vendar človek od njih ne dobi občutkov, kot jih je vajen. Torej, proteza lahko poboža človeka po laseh, vendar ne čutite topline lasišča in mehkobe las. Znanstveniki si zdaj prizadevajo za odpravo te pomanjkljivosti. Strokovnjaki so se že naučili spajati kosti s titanom in senzorje gibov in občutkov povezati neposredno z živim živcem. Tako bionična roka popolnoma nadomesti živo, človek pa prejme taktilne občutke, za katere je bil dolga leta prikrajšan. Neposredna povezava živcev in mišic s tehnično napravo močno poveča hitrost gibanja in jo približa naravnemu.
Iz katerih delov je sestavljena bionična noga?
Sodobna bionična proteza za noge vključuje več obveznih elementov, kot so:
- silikonska manšeta z vgrajenimi senzorji;
- podpora - titanova palica, oblikovana kotbobnič;
- zgibni modul z mikromotorji in procesorjem;
- enota za umetno inteligenco, ki obdeluje vse dohodne signale.
Najnovejši modeli protez vodilnih nemških podjetij imajo poseben premaz, ki je zelo podoben koži. Sintetična koža ima dvojni namen: ščiti podrobnosti proteze pred vlago in opravlja kozmetično funkcijo. Svojo prevlečeno protezo lahko pustite, se z njo tuširate in se sprehodite skozi luže.
Malo fantazije
Danes na istem planetu z nami živi več ljudi, ki imajo hkrati 2 in celo 3 bionične proteze. Izumljeno sintetično usnje, ki spreminja togost. Eksoskeleti so bili izumljeni za pomoč paraliziranim ljudem pri hoji. Razviti izdelki, ki jih nadzoruje moč misli. V teku so poskusi za rast živcev v mikrokanale. Teoretično dan, ko bo mogoče zrasti živec zahtevane dolžine, ni daleč. Znanstveniki poskušajo zabrisati mejo med prostoživečimi živalmi in tehnično napravo. Število gibov, ki jih izvajajo bionične proteze, se nenehno povečuje, prav tako pa tudi njihova kompleksnost.
Vse to daje veliko upanje, da bo človek postal močnejši od bolezni.
Protetični udi postajajo rutinski poseg, ki človeka vrne v normalno stanje. Morda bo prišel dan, ko bo mogoče kateri koli del človeškega telesa nadomestiti z umetnim. Vsaj res želim verjeti.
