Βιονική πρόθεση: συσκευή, εγκατάσταση, αρχή λειτουργίας. Προθέσεις από άκρα βιονικού άκρου

Όταν ένα άτομο χάνει ένα άκρο, το πιο σημαντικό όνειρό του είναι να νιώσει ξανά το χέρι ή το πόδι του. Και όχι μόνο να αισθάνεστε, αλλά να εκτελέσετε από το άκρο όλες τις διαθέσιμες κινήσεις πριν από τραυματισμό ή ασθένεια: πάρτε ένα φλιτζάνι, δαντέλα παπούτσια, πηγαίνετε με υποστήριξη και στα δύο πόδια. Η επιστροφή των χαμένων ευκαιριών επιτρέπει μια βιονική πρόσθεση ή μια περίπλοκη συσκευή που συλλαμβάνει τις νευρικές παλμώσεις.

Πώς εμφανίστηκαν οι "έξυπνες" προθέσεις;

Το πρωτότυπο των «ζωντανών» προσθέσεων εφευρέθηκε και περιγράφηκε από συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Στα έργα τους, μηχανικοί βοηθοί, που εργάζονται καλύτερα από τα ζώντα όργανα, ήρθαν να αντικαταστήσουν τα χέρια, τα πόδια, τα μάτια και τις καρδιές στα έργα τους. Το πιο διάσημο παράδειγμα - Ο Τερματίνος του Κάμερον, ο οποίος πήρε από τον άνδρα μόνο την εμφάνιση.

Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι το πρωτότυπο της σύγχρονης προθέσεως χρονολογείται από τον 19ο αιώνα, όταν μια μεταλλική σφαίρα εισήχθη στο ξύλινο πόδι για να καταστήσει το κάτω τμήμα κινητό. Αλλά στον 20ο αιώνα αυτές οι πρωτόγονες συσκευές αντικατέστησαν τη βιονική προθεση που δημιουργήθηκε στη συμβολή πολλών επιστημών: ιατρική, μηχανική, βιονική και ηλεκτρονική.

Οι επιστήμονες διαφόρων χωρών αμφισβητούν την προτεραιότητα σε αυτό το θέμα, αλλά τα γεγονότα είναι ότι η πρώτη οστέινη προσθετική δράση παρουσιάστηκε στην ορθοπεδική έκθεση στη γερμανική πόλη της Λειψίας το 2010. Στα λίγα χρόνια που έχουν περάσει από αυτό το γεγονός, έχουν αναπτυχθεί στον κόσμο ένας τεράστιος αριθμός προθέσεων βούρτσας, χεριών, ποδιών, ποδιών και ακόμη και των άκρων του σκύλου.

Τι είναι η βιολογία;

Πρόκειται για μια ολόκληρη επιστήμη που μελετά τη ζωή και τη δυνατότητα μεταφοράς των αρχών της εργασίας των ζωντανών όντων σε βιομηχανικά ανάλογα. Οι μηχανικοί αναζητούν τις ιδέες από τη φύση και τις ενσωματώνουν στις συσκευές και τις δομές τους. Με αυτή την έννοια, οι βιονικές προθέσεις είναι απλά μια σταγόνα στον ωκεανό. Έτσι, γνωστό σε όλους τους συνδετήρες Velcro απλά αντιγράψτε τον τρόπο μετακίνησης των σπόρων γαϊδουράγκαθο. Τα θηλαστικά δανείζονται από βδέλλες. Κατά την κατασκευή υποβρυχίων, πήραν ένα πρότυπο γαιοσκώληκα - όλα τα "διαμερίσματα" είναι αυτόνομα. Το απίστευτα ανθεκτικό μεταλλικό άνοιγμα των πύργων Ostankino και Eiffel είναι ένα πολλαπλά μεγεθυντικό αντίγραφο του σωληνοειδούς οστού ενός άνδρα. Η αλληλεπίδραση του μετάλλου που ο καθένας θαυμάζει τόσο πολύ είναι ένα αντίγραφο της δομής του οστικού ιστού που συνδυάζει τη δύναμη και την ευελιξία.

Ακόμη και ένα πολυώροφο σπίτι στο οποίο ζουν ταυτόχρονα τόσο διαφορετικές οικογένειες, διαγράφεται από τις κυψελίδες μελισσών. Η ιδέα της ζωής διαφορετικών ανθρώπων σε "κελιά" κάτω από μια στέγη με κοινές επικοινωνίες αντιγράφει τον τρόπο ζωής μιας οικογένειας μελισσών.

Βιονικές ενσαρκώσεις βρίσκονται σε πολλά θέματα που μας περιβάλλουν: ελαστικά αυτοκινήτων, αεροσκάφη, κάμερες παρακολούθησης, σκάφη και τις πιο κοινές αρθρωτές αρθρώσεις.

Πώς λειτουργεί η απλούστερη βιονική προθεση;

Μετά από τραυματισμό ή κατά τη διάρκεια ασθένειας, το ακρωτηριασμένο τμήμα ακρωτηριάζεται. Ο υπόλοιπος κορμός αποτελείται από μια ποικιλία ιστών: δέρμα, μύες, οστά, αγγεία και νεύρα. Ο χειρουργός κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης απομακρύνει το υπόλοιπο κινητικό νεύρο από τον υπόλοιπο κύριο μυ. Μετά την επουλωτική πληγή, το νεύρο μπορεί να μεταδώσει ένα σήμα κινητήρα. Αυτό το σήμα γίνεται αντιληπτό από έναν αισθητήρα τοποθετημένο στην πρόθεση. Στη διαδικασία της αντίληψης του νευρικού παλμού, συμμετέχει ένα πολύπλοκο πρόγραμμα ηλεκτρονικών υπολογιστών.

Ως εκ τούτου, η βιονική πρόσθεση μπορεί να εκτελέσει μόνο τις ενέργειες που προβλέπονται σε αυτό το πρόγραμμα: πάρτε ένα κουτάλι, πιρούνι ή μπάλα, πατήστε ένα κλειδί και τα παρόμοια. Σε σύγκριση με την έλλειψη ενός άκρου, η δυνατότητα ακόμη και ενός περιορισμένου αριθμού κινήσεων είναι μια τεράστια πρόοδος. Ωστόσο, ακόμη και οι καλύτερες και τέλειες βιονικές προθέσεις δεν μπορούν να εκτελέσουν ακόμα όλες αυτές τις μικρές και ακριβείς κινήσεις στις οποίες είναι ικανό ένα ζωντανό άκρο.

Πώς είναι η νευρική ώθηση από τον εγκέφαλο στην πρόθεση;

Για να καταλάβετε πώς λειτουργούν οι βιονικές προθέσεις, πρέπει να θυμηθείτε την κανονική φυσιολογία ενός ατόμου.

Οι κινήσεις που κάνουμε πολλές φορές κατά τη διάρκεια της ημέρας ονομάζονται αυτόματες κινήσεις. Ανυψώνοντας, πηγαίνοντας στην τουαλέτα, πλένοντας, βουτώντας τα δόντια, ντύνοντας - όλα αυτά δεν μας προκαλούν καμία σκέψη. Το σώμα κάνει ό, τι είναι απαραίτητο, όπως ήταν, από μόνο του. Αλλά στην πραγματικότητα η αρχή κάθε κίνησης είναι μια σκέψη. Δηλαδή, στην αρχή σκεφτόμαστε: πρέπει να βουρτσίζετε τα δόντια σας, να συγκρατείτε τον καφέ, να ντυθείτε. Ο εγκέφαλος στέλνει μηνύματα στους μυς που εμπλέκονται σε αυτή την κίνηση. Ο μυς μπορεί να συστέλλεται ή να χαλαρώνει μόνο με το σήμα του εγκεφάλου. Αλλά η διαδικασία περνά τόσο γρήγορα και ομαλά ότι δεν έχουμε χρόνο να συνειδητοποιήσουμε τι συμβαίνει. Στην περίπτωση μιας πρόθεσης, είναι όλο και πιο δύσκολο: πρώτα, το σήμα κίνησης διαβάζεται από το ηλεκτρόδιο που βρίσκεται δίπλα στο νεύρο που αφαιρείται στον μυ και στη συνέχεια αποστέλλεται στον επεξεργαστή μέσα στην πρόσθεση. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης αρκετά γρήγορη, αλλά η ταχύτητα της δράσης εξακολουθεί να είναι κατώτερη από ένα ζωντανό άκρο.

Τεχνητά ανθρώπινα "ανταλλακτικά"

Από τότε που εισήχθη η πρώτη βιονική πρόσθεση, η επιστήμη έχει προχωρήσει πολύ. Αν τα πρώτα μοντέλα ήταν περίπλοκα, απαιτούσαν διακόπτες και μπορούσαν να εκτελούν μόνο τις απλούστερες κινήσεις, τότε τα μοντέλα είναι δύσκολο να καλούν προθέσεις. Πρόκειται για κομψά προϊόντα μηχανικής, σαν να κατέβηκε από την οθόνη των φουτουριστικών ταινιών.

Η πρόθεση είναι απολύτως όμοια με ένα υγιές χέρι, μπορεί να γράψει, να κρατήσει μαχαιροπίρουνα, ένα τιμόνι αυτοκινήτου ή ένα αυγό κοτόπουλου. Για την τελειότητα των κινήσεων, μερικές φορές χρησιμοποιούν τα ίδια τα υφάσματα του ατόμου από άλλες θέσεις ενός σώματος - από τα πόδια ή τα πόδια, για παράδειγμα.

Ιδέες από το μέλλον

Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες στις φαντασιώσεις τους είναι ακαταμάχητοι. Έτσι, οι επιστήμονες θα μπορούσαν ακόμη και να «παρακάμψουν» τον κατεστραμμένο αμφιβληστροειδή οφθαλμό, μεταδίδοντας την εικόνα του περιβάλλοντος γύρω από το οπτικό νεύρο. Ένας άνθρωπος τυφλωμένος από το τραύμα, με τη συντήρηση του οπτικού νεύρου, μπορεί να υπολογίζει στη φυσική εμφάνιση ξανά ή σε μια όμορφη αυγή.

Υπάρχουν ήδη συσκευές που βελτιώνουν τη λειτουργία του εγκεφάλου. Έτσι, με μια τρέμουλο παράλυση ή ασθένεια του Parkinson, μπορείτε να αντιμετωπίσετε το εμφυτευμένο ηλεκτρόδιο.

Οι άνθρωποι που γίνονται ακινητοί λόγω παράλυσης εμφυτεύονται ηλεκτρόδια απευθείας στον εγκέφαλο έτσι ώστε να μπορούν να ελέγχουν τεχνητά χέρια και πόδια. Για ένα άτομο που εξαρτάται τελείως από τους άλλους, η δυνατότητα αυτοεξυπηρέτησης είναι μια απίστευτη χαρά.

Το θέμα των εμφυτευμάτων κάτω από το δέρμα των τσιπ, που μπορεί να αντικαταστήσει τα κλειδιά, μια τράπεζα και ταυτότητα ταυτόχρονα συζητείται.

Και τι γίνεται με εμάς;

Η πιο διάσημη επιχείρηση που παράγει βιονικά προθέσεις στη Ρωσία είναι το Κέντρο Προσθετικής και Αποκατάστασης της Μόσχας. Εδώ, συναρμολογούνται προθέσεις από δομοστοιχεία, χρησιμοποιούνται προϊόντα από τη Γερμανία, την Ισλανδία και τη Ρωσία.

Η πρόθεση κάθε ατόμου έχει μεμονωμένα χαρακτηριστικά. Αυτό είναι το επίπεδο του ακρωτηριασμού, του βάρους και του ύψους και της κατοχής, των χαρακτηριστικών του βάδισμα και των μικρών κινήσεων, της ηλικίας. Χρησιμοποιούνται πολλές μονάδες αυτοδιδασκαλίας. Όχι μόνο το άτομο προσαρμόζεται στην πρόθεση, αλλά και η πρόσθεση στο άτομο. Το module αυτοεκπαίδευσης, εξοπλισμένο με ενσωματωμένη τεχνητή νοημοσύνη, θυμάται τα χαρακτηριστικά του βάδιλου και της διαδρομής. Η ενότητα "μαθαίνει" όχι μόνο το πλάτος του βήματος και το φορτίο στο άκρο, αλλά επίσης θυμάται τον αριθμό και το ύψος των βημάτων, των λακκων και των κοιλωμάτων στο δρόμο. Οι ενότητες αντιγράφουν τις ενέργειες του εγκεφάλου προετοιμάζοντας ένα βήμα ή άλλη κίνηση.

Πόσο κοστίζει μια "ζωντανή" προθεση;

Το κόστος της βιονικής προσθετικής είναι ακόμα υψηλό και μπορεί να φτάσει σε εκατομμύρια ρούβλια σε δύσκολες περιπτώσεις. Ωστόσο, η επιστροφή σε μια πλήρη ζωή είναι δύσκολο να εκτιμηθεί από πλευράς ουσιαστικών όρων. Στην πραγματικότητα, η εγκατάσταση βιονικών προθέσεων είναι η μόνη ευκαιρία για ένα άτομο με αναπηρία να επιστρέψει στην κανονική ζωή: να χτίσει και να εφαρμόσει σχέδια, να στηρίξει την οικογένεια, να επιδιώξει τα ύψη σταδιοδρομίας.

Το πιο σημαντικό είναι να επιστρέψετε στην κοινότητα υγιούς, αυτοδύναμων ανθρώπων. Οι άνθρωποι με "ζωντανές" προσθέσεις συνεχίζουν να οδηγούν έναν συνήθη τρόπο ζωής, να χορεύουν και να λαμβάνουν αθλητικά βραβεία. Δηλαδή, η πρόθεση γίνεται μέρος ενός ατόμου τόσο πολύ που είναι δύσκολο να διακρίνει κανείς τις ενέργειες των ζωντανών μυών από τα βιολογικά ανάλογα τους.

Προσθετική: στάδια ανάπτυξης

Σε σύγκριση με τη συνηθισμένη βόεια βούρτσα προσθετικής - μια πραγματική ανακάλυψη. Πιο πρόσφατα, ένας άνθρωπος που έχασε ένα πινέλο μπορούσε να υπολογίσει μόνο δύο δυνατότητες: σχηματίστηκε ένα πτερύγιο του δέρματος μεταξύ του αγκώνα και της ακτίνας για να επιτρέψει στον άνθρωπο να αρπάξει μεγάλα αντικείμενα ή ένα γάντζο προσαρτήθηκε στη λατρεία. Και οι δύο ήταν άβολα και λίγο αισθητικά. Σήμερα, ακόμη και ο σχηματισμός ενός κορμού για μια μελλοντική πρόθεση ξεκινάει στο χειρουργείο. Από τις πρώτες ημέρες της μετεγχειρητικής περιόδου, ο προσθετιστής συνεργάζεται με το θύμα, βοηθώντας τον να επιλέξει τον καλύτερο συνδυασμό λεπτομερειών. Η λατρεία διαμορφώνεται και εκπαιδεύεται και τα τμήματα της μελλοντικής πρόθεσης προσαρμόζονται στο μέγιστο στις υπόλοιπες δυνατότητες. Το δέρμα έρχεται σε επαφή με μια ελαφριά σιλικόνη με ενσωματωμένα μάρκες. Δεν υπάρχει απώλεια από τις σύγχρονες προθέσεις. Το πρόγραμμα για κάθε προϊόν αναπτύσσεται ξεχωριστά, ανάλογα με το τι κάνει κάποιος. Η εργασία είναι η μέγιστη αποκατάσταση της λειτουργίας.

Βοήθεια για τα άτομα με ειδικές ανάγκες

Ένα πρόσωπο που έχει χάσει άκρων, χωρίς να περάσει από ιατρική και κοινωνική εμπειρία. Παράλληλα με την ίδρυση μιας ομάδας αναπηρίας, αναπτύσσεται ένα πρόγραμμα κοινωνικής αποκατάστασης για όλους. Η αποκατάσταση περιλαμβάνει τη χρήση, πρώτον, τεχνικών μέσων που διευκολύνουν την επιστροφή ενός ατόμου στην εργασία. Όλα τα βιονικά άκρα περιλαμβάνονται στον υποχρεωτικό κατάλογο τέτοιων τεχνικών μέσων. Το άτομο έχει την επιλογή: στο πλαίσιο του προγράμματος αποκατάστασης, να πάρει το τελικό προϊόν ή να το αγοράσει μόνοι σας με την επακόλουθη παραλαβή χρηματικής αποζημίωσης. Το ποσό της αποζημίωσης υπολογίζεται με βάση το μέσο κόστος παρόμοιων προσθετικών προϊόντων.

Ποιοι είναι οι προγραμματιστές που δουλεύουν;

Οι σύγχρονες βιονικές προθέσεις των χεριών εκτελούν τέλεια λεπτή κίνηση, αλλά το άτομο δεν λαμβάνει από αυτές τις αισθήσεις στις οποίες είναι συνηθισμένο. Έτσι, μια πρόθεση μπορεί να χτυπήσει τα μαλλιά ενός ατόμου, αλλά δεν μπορεί κανείς να αισθανθεί τη ζεστασιά του τριχωτού της κεφαλής και την απαλότητα της τρίχας. Τώρα οι επιστήμονες εξαλείφουν αυτό το κενό. Οι ειδικοί έχουν ήδη μάθει πώς να συγχωνεύουν τα οστά με τιτάνιο και να συνδέουν τους αισθητήρες των κινήσεων και των συναισθημάτων απευθείας στο ζωντανό νεύρο. Έτσι, το βιονικό χέρι αντικαθιστά εντελώς τον ζωντανό και το πρόσωπο λαμβάνει αίσθηση αίσθησης που έχει στερηθεί για πολλά χρόνια. Η άμεση σύνδεση των νεύρων και των μυών με την τεχνική προσαρμογή αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα της κίνησης, φέρνοντάς την πιο κοντά στη φυσική.

Ποια μέρη αποτελείται από το βιονικό πόδι;

Η σύγχρονη πρόθεση βιονικού ποδιού περιλαμβάνει διάφορα υποχρεωτικά στοιχεία, όπως:

• Μανσέτα από σιλικόνη με ενσωματωμένους αισθητήρες.
• Υποστήριξη - ράβδος τιτανίου, διαμορφωμένο σαν γόνατο.
• Μια αρθρωτή μονάδα με μικροδιακόπτη και επεξεργαστή.
• Μια μονάδα τεχνητής νοημοσύνης που επεξεργάζεται όλα τα εισερχόμενα σήματα.

Τα τελευταία μοντέλα προθέσεων από κορυφαίες γερμανικές εταιρείες έχουν ειδική επίστρωση, πολύ παρόμοια με την επιδερμίδα. Το συνθετικό δέρμα έχει διπλό σκοπό: προστατεύει τα μέρη της πρόθεσης από την υγρασία και εκτελεί μια καλλυντική λειτουργία. Η πρόθεση με κάλυμμα δεν μπορεί να αφαιρεθεί, να πάρει ντους και να περπατήσει στις λακκούβες.

Λίγη φαντασία

Σήμερα, πολλοί άνθρωποι ζουν στον ίδιο πλανήτη με εμάς, έχοντας ταυτόχρονα 2 ή και 3 βιονικές προθέσεις. Επινοημένο συνθετικό δέρμα, αλλάζοντας την ακαμψία. Επινοημένα εξωσκληρυντικά, βοηθώντας να περπατήσετε παράλυτους ανθρώπους. Αναπτυσσόμενα προϊόντα, με γνώμονα τη δύναμη της σκέψης. Πειράματα διεξάγονται στην ανάπτυξη νεύρων σε μικροδιαύτες. Θεωρητικά, η μέρα δεν είναι μακριά, όταν θα είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα νεύρο του απαιτούμενου μήκους. Οι επιστήμονες προσπαθούν να σβήσουν τη γραμμή μεταξύ της φύσης και μιας τεχνικής συσκευής. Ο αριθμός των κινήσεων που πραγματοποιούνται από τις βιονικές προθέσεις αυξάνεται διαρκώς και η πολυπλοκότητά τους επίσης αυξάνεται.

Όλα αυτά δίνουν μεγάλη ελπίδα ότι ένα άτομο θα γίνει ισχυρότερο από μια ασθένεια.

Η προσθετική των άκρων γίνεται μια διαδικασία ρουτίνας, επιστρέφοντας ένα άτομο στη συνήθη πορεία. Ίσως να έρθει η μέρα όταν οποιοδήποτε μέρος του ανθρώπινου σώματος μπορεί να αντικατασταθεί από ένα τεχνητό. Τουλάχιστον, θέλω πραγματικά να το πιστέψω.