Поговорим о протезировании и бионике

Поговорим о протезировании и бионике. Потеря конечности и органа, к сожалению, составляет огромную социальную проблему. Печальная статистика демонстрирует, что около 15% населения Земли имеют те или иные функциональные нарушения, мешающие нормальному образу жизни, примерно 50 миллионов человек ежегодно становятся инвалидами. Вызванные этим финансовые потери составляют свыше 4 триллионов долларов – это огромная нагрузка на мировую экономику. Поэтому создание протезов, хотя бы частично возвращающих человеку утраченную функцию, является одной из важнейших проблем современной медицины.

Бионический протез (биопротез) – это искусственный аналог, структурно и функционально имитирующий работу утраченного органа. Хотя подобные устройства широко стали разрабатываться только сейчас, история их развития насчитывает уже несколько столетий. Об одном раннем примере такого протеза мы Вам уже рассказывали раньше. «Железная рука» немецкого рыцаря Готфрида Берлихенгена (16 век), имела подвижные пальцы, сгибание которых осуществлялось нажатием кнопки на тыльной стороне ладони. Протез позволял осуществлять захват крупных предметов (например, рукояти оружия) и, по некоторым сведениям, даже держать перо.

В Англии 18 и 19 веков были распространены механические устройства, приводимые в движение при помощи тяг и тросов. Некоторые протезы того времени были оборудованы посадочными гнездами для сменных функциональных насадок, одной из самых полярных из которых стал крюк для переноса сумок.

Протезы становятся не только функциональными, но и эстетичными – их форма приближена к очертаниям настоящих конечностей, а сами изделия в некоторых случаях украшались чеканкой, резьбой и гравировкой.

Протезы изготавливали не только для взрослых, но и для детей. Особых успехов в этом деле в 19 веке достиг Джеймс Джиллингем.

Протезы 20 века все так же были тяговыми механическими устройствами, однако, их стали изготавливать из пластика. Это значительно уменьшило вес протеза, что устраняло дисбаланс нагрузки на опорно-двигательный аппарат владельца. Помимо этого, протезы были все больше похоже на настоящие конечности, что значительно помогало пациентам в социализации.

Несмотря на очевидный прогресс в протезировании, который человечество совершило за несколько веков, долгое время протезы представляли собой неудобные, малофункциональные аналоги утраченных конечностей. Их движения были очень ограниченными и неточными, что существенно снижало возможности использования таких устройств в бытовой жизни.

В конце 20 и начале 21 веков развитие микроэлектроники, материаловедения, медицины, нейрофизиологии создало условия для появления устройств, максимально приближенных по своим функциям к человеческим конечностям. Современный бионический протез конечностей представляет собой электронно-механическое устройство, приводимое в движение нервными импульсами. Современный протез состоит из следующий компонентов:

Каркас. Изготавливается из пластика и легких металлических сплавов, обеспечивает жесткость протезу и защищает электронную начинку от повреждения. Каркас имеет гильзу, с помощью которой устройство надевается на остаток конечности. Иногда протезы покрывают оболочкой, которая имитирует кожу.

Механика. Бионический протез имеет встроенные сервоприводы, шарниры и тяги, которые обеспечивают устройству подвижность.

Система управления. Для контроля над протезом в нем предусмотрены датчики нервных сигналов и обрабатывающий процессор, управляющий приводами. В серийных миоэлектрических моделях датчики подсоединяются к остаткам мышц культи и фиксируют изменения их биопотенциала при сокращениях. В опытных энцефалографических устройствах сенсоры закрепляются на коже головы или вживляются под нее, снимая электрические потенциалы мозга. В некоторых моделях также предусмотрены датчики обратной связи, обеспечивающие пациентам возможность испытывать проприоцептарные и тактильные ощущения.

Серийно такие устройства впервые стала выпускать британская компания TouchBionics в 2007 году. Сегодня на рынке представлено несколько производителей функциональных искусственных конечностей, среди которых также стоит отметить RSL Steeper (Великобритания), Ottobock (Германия), Osseur (Исландия).

Среди примеров отечественных серийных разработок можно указать модель «Страдивари», выпускаемую компанией Motorica.

Сегодня перед конструкторами протезов стоит ряд нерешенных задач:

• Имеющиеся серийные и опытные модели рук и ног все еще работают недостаточно свободно и точно из-за ограниченных возможностей сервоприводов.

• В существующих миоэлектрических и энцефалографических протезах из-за опосредованности и «зашумленности» передаваемого сигнала наблюдается небольшая, но ощутимая задержка в их работе.

• Большинство серийно выпускаемых моделей из-за сложности конструкции и производства стоят очень дорого, что ограничивает их массовое внедрение.

Источник: vk.com

Комментарии: