Když člověk ztratí končetinu, jeho nejdůležitějším snem je znovu cítit ruku nebo nohu. A nejen cítit, ale provádět končetinou všechny dostupné pohyby před zraněním nebo nemocí: vzít si šálek, zašněrovat boty, chodit s oporou na obou nohách. Bionická protéza nebo komplexní zařízení, které zachycuje nervové impulsy, vám umožní vrátit ztracené příležitosti.
Jak vznikla chytrá protetika?
Prototyp „živých“protéz byl vynalezen a popsán autory sci-fi. Právě v jejich dílech byly ruce, nohy, oči a srdce ztracené v bitvách nahrazeny mechanickými pomocníky, kteří fungují lépe než živé orgány. Nejznámějším příkladem je Cameronův Terminátor, který vzal pouze vzhled osoby.
Málokdo ví, že prototyp moderních protéz pochází z 19. století, kdy se do dřevěné nohy vkládala kovová koule, aby byla spodní část pohyblivá. Ale ve 20. století byla tato primitivní zařízení nahrazena bionickou protézou vytvořenou na křižovatce několika věd: lékařství, inženýrství, bioniky a elektroniky.
Vědci z různých zemí zpochybňují prvenství v této záležitosti, ale fakta jsou taková, že prvníFunkční bionická protéza paže byla představena na ortopedické výstavě v německém městě Lipsko v roce 2010. V letech, které uplynuly od této události, bylo ve světě vyvinuto obrovské množství protetických rukou, paží, nohou, nohou a dokonce i psích tlapek.
Co je bionika?
Toto je celá věda, která studuje divokou přírodu a možnosti přenosu principů práce živých bytostí do průmyslových analogů. Inženýři nakukují nápady z přírody a ztělesňují je ve svých zařízeních a strukturách. V tomto smyslu jsou bionické protézy jen kapkou v moři. Takže všem známé suché zipy jen kopírují způsob pohybu semen lopuchu. Přísavky se půjčují od pijavic. Při navrhování ponorek si vzali za vzor žížalu - všechny její „oddělení“jsou autonomní. Neuvěřitelně odolné kovové prolamované věže Ostankino a Eiffelovy věže jsou mnohonásobně zvětšenou kopií lidské trubkovité kosti. Kovová tkanina, která tak obdivuje každého, je kopií struktury kostní tkáně, spojující sílu a pružnost.
Dokonce i výšková budova, ve které žijí tak různé rodiny současně, je na odpis z plástve. Myšlenka života různých lidí v „buňkách“pod jednou střechou se společnou komunikací kopíruje způsob života včelstva.
Bionické inkarnace se nacházejí v mnoha předmětech kolem nás: pneumatiky automobilů, letadla, bezpečnostní kamery, čluny a nejběžnější klouby.
Jak funguje jednoduchá bionická protéza?
Po úrazu nebo během nemoci je končetina amputována. Zbývající pahýl se skládá z mnohatkáně: kůže, svaly, kosti, cévy a nervy. Během operace chirurg přivede zbývající motorický nerv ke zbývajícímu velkému svalu. Po zhojení operační rány může nerv přenášet motorický signál. Tento signál přijímá senzor namontovaný na protéze. V procesu vnímání nervového impulsu je zapojen složitý počítačový program.
Bionická protéza tedy může provádět pouze ty činnosti, které jsou předepsány v tomto programu: vzít lžíci, vidličku nebo míček, stisknout klávesu a podobně. Ve srovnání s absencí končetiny je možnost i omezeného počtu pohybů obrovským zlepšením. Ani ty nejlepší a nejpokročilejší bionické protézy však ještě nedokážou provádět všechny ty malé a přesné pohyby, kterých je živá končetina schopna.
Jak se nervový impuls šíří z mozku do protézy?
Abyste pochopili, jak fungují bionické protézy, musíte si zapamatovat normální lidskou fyziologii.
Pohyby, které během dne děláme opakovaně, se nazývají automatické. Vstávání, chození na záchod, mytí, čištění zubů, oblékání – to vše v nás nevyvolává žádné myšlenky. Tělo dělá vše, co potřebuje, jakoby samo. Ale ve skutečnosti je počátkem jakéhokoli pohybu myšlenka. To znamená, že si nejprve myslíme: potřebujeme si vyčistit zuby, uvařit kávu, obléknout se. Mozek vysílá signály do svalů, které se tohoto pohybu účastní. Sval se může stáhnout nebo uvolnit pouze na signál z mozku. Proces ale probíhá tak rychle a hladce, že si nestíháme uvědomit, co se děje. VV případě protézy je vše složitější: pohybový signál je nejprve čten elektrodou umístěnou vedle nervu přivedeného ke svalu a poté odeslán do procesoru uvnitř protézy. Tento proces je také poměrně rychlý, ale rychlost provádění akcí je stále nižší než u živé končetiny.
Umělé lidské "části"
Od doby, kdy byla představena první bionická protéza, ušla věda dlouhou cestu. Pokud byly první modely objemné, vyžadovaly spínače a mohly provádět pouze ty nejjednodušší pohyby, pak lze moderní modely stěží nazývat protézy. Jedná se o elegantní kousky techniky, které vypadají, jako by vystoupily z futuristického filmového plátna.
Protéza je naprosto podobná zdravé ruce, umí psát, držet příbor, volant auta nebo slepičí vejce. K dokonalosti pohybů se někdy používají vlastní tkáně člověka z jiných částí těla - například z nohou.
Nápady z budoucnosti
Inženýři a vědci jsou ve svých fantaziích nezastavitelní. Vědci tak dokonce dokázali „obejít“poškozenou sítnici oka a vysílat obraz prostředí přímo do zrakového nervu. Osoba, která je slepá kvůli zranění, se zachováním zrakového nervu se může spolehnout, že znovu uvidí známé tváře nebo krásný východ slunce.
Již existují zařízení, která zlepšují mozkové funkce. Implantovanou elektrodou lze například léčit třesovou paralýzu nebo Parkinsonovu chorobu.
Lidem, kteří se stali imobilními kvůliparalýza implantují elektrody přímo do mozku, aby mohly ovládat umělé paže a nohy. Pro člověka zcela závislého na druhých je možnost sebeobsluhy nepopsatelnou radostí.
Projednává se otázka čipů implantovaných pod kůži, které mohou nahradit klíče, bankovní kartu a občanský průkaz zároveň.
Co máme?
Nejznámějším podnikem vyrábějícím bionické protézy v Rusku je Moskevské protetické a rehabilitační centrum. Zde se protézy sestavují z modulů, používají se výrobky z Německa, Islandu a Ruska.
Protéza každého člověka má individuální vlastnosti. Toto je úroveň amputace, hmotnost, výška a povolání, rysy chůze a malých pohybů, věk. Používá se mnoho samoučících modulů. Nejen člověk se přizpůsobí protéze, ale i protéza člověku. Samoučící se modul vybavený vestavěnou umělou inteligencí si pamatuje vlastnosti chůze a trasu pohybu. Modul se „učí“nejen na šířku kroku a zatížení končetiny, ale pamatuje si i počet a výšku schodů, výmolů a jam na cestě. Moduly replikují činnosti mozku při přípravě kroku nebo jiného pohybu.
Kolik stojí „živá“protéza?
Náklady na bionickou protetiku jsou stále vysoké a ve složitých případech mohou dosáhnout milionů rublů. Návrat do plnohodnotného života se však z materiálního hlediska těžko hodnotí. Ve skutečnosti je instalace bionických protéz jedinou možností, jak se handicapovaný vrátit do normáluživot: budovat a realizovat plány, podporovat rodinu, dosahovat kariérních výšin.
Nejdůležitější je vrátit se do komunity zdravých, soběstačných lidí. Lidé s „živými“protézami nadále vedou normální život, tančí a dokonce dostávají sportovní ocenění. To znamená, že protéza se stává natolik součástí člověka, že je obtížné odlišit činnost živých svalů od jejich bionických protějšků.
Protetika: fáze vývoje
Ve srovnání s konvenční bionickou protetickou rukou – skutečný průlom. V poslední době mohl člověk, který přišel o ruku, počítat pouze se dvěma možnostmi: mezi loketní kostí a radiem se vytvořila kožní chlopeň, aby člověk mohl uchopit velké předměty, nebo se na pahýl připevnil hák. Obojí bylo nepohodlné a neestetické. Dnes už i tvorba pahýlu pro budoucí protézu začíná na operačním sále. Od prvních dnů pooperačního období pracuje s obětí protetik, který pomáhá vybrat nejlepší kombinaci částí. Pahýl je vytvořen a vycvičen a části budoucí protézy jsou maximálně přizpůsobeny zbývajícím možnostem. Jemná silikonová manžeta se zapuštěnými čipy přichází do kontaktu s pokožkou. Nejsou žádné oděrky od moderních protéz. Program pro každý produkt je vyvíjen individuálně v závislosti na tom, co člověk dělá. Úkolem je obnovit funkci co nejvíce.
Pomáháme tělesně postiženým
Osoba, která přišla o končetinu, se musí bezpodmínečně podrobit lékařskému a sociálnímu vyšetření. Současně se založením skupinyzdravotním postižením je vyvíjen program sociální rehabilitace pro každého. Rehabilitace zahrnuje především použití technických prostředků, které přispívají k návratu člověka do práce. Všechny bionické protézy končetin jsou zařazeny v povinném seznamu takových technických prostředků. Člověk má na výběr: v rámci rehabilitačního programu obdrží hotový výrobek nebo si jej koupí sám s následným obdržením peněžní kompenzace. Výše kompenzace se vypočítá na základě průměrných nákladů na podobné protetické výrobky.
Na čem vývojáři pracují?
Moderní bionické protetické ruce dokonale provádějí jemné pohyby, ale člověk z nich nemá vjemy, na které je zvyklý. Protéza tedy může člověka pohladit po vlasech, ale necítíte teplo pokožky hlavy a hebkost vlasů. Vědci nyní pracují na odstranění tohoto nedostatku. Specialisté se již naučili spojovat kosti titanem a připojovat senzory pohybů a pocitů přímo k živému nervu. Bionická ruka tak zcela nahrazuje živou a člověk dostává hmatové vjemy, o které byl dlouhá léta ochuzen. Přímé spojení nervů a svalů s technickým zařízením výrazně zvyšuje rychlost pohybu a přibližuje jej přirozenému.
Z jakých částí se skládá bionická noha?
Moderní bionická protéza nohy obsahuje několik povinných prvků, jako například:
- silikonová manžeta se zabudovanými senzory;
- support - titanová tyč ve tvarupalička;
- kloubový modul s mikromotory a procesorem;
- jednotka umělé inteligence, která zpracovává všechny příchozí signály.
Nejnovější modely protéz od předních německých společností mají speciální povlak, který je velmi podobný kůži. Syntetická kůže má dvojí účel: chrání detaily protézy před vlhkostí a plní kosmetickou funkci. Svou potaženou protézu můžete nechat nasazenou, sprchovat se s ní a procházet se loužemi.
Trocha fantazie
Dnes s námi žije několik lidí na stejné planetě, kteří mají 2 a dokonce 3 bionické protézy současně. Vynalezená syntetická kůže, která mění tuhost. Exoskeletony byly vynalezeny, aby pomáhaly ochrnutým lidem chodit. Vyvinuté produkty ovládané silou myšlenky. Probíhají experimenty na růst nervů v mikrokanálech. Teoreticky není daleko den, kdy bude možné vypěstovat nerv požadované délky. Vědci se snaží smazat hranici mezi divokou přírodou a technickým zařízením. Počet pohybů prováděných bionickými protézami se neustále zvyšuje a tím roste i jejich složitost.
To vše dává velkou naději, že se člověk stane silnějším než nemoc.
Protetické končetiny se stávají rutinní procedurou, která vrací člověka zpět do normálu. Možná přijde den, kdy bude možné jakoukoli část lidského těla nahradit umělou. Alespoň tomu opravdu chci věřit.
