Als iemand een ledemaat verliest, is zijn belangrijkste droom zijn arm of been weer te voelen. En niet alleen om te voelen, maar om met de ledemaat alle bewegingen uit te voeren die beschikbaar zijn vóór een blessure of ziekte: neem een beker, veter schoenen, loop met steun op beide benen. Een bionische prothese, of een complex apparaat dat zenuwimpulsen opvangt, stelt je in staat om gemiste kansen terug te winnen.
Hoe zijn slimme protheses ontstaan?
Het prototype van "levende" prothesen is uitgevonden en beschreven door sciencefictionschrijvers. Het was in hun werk dat de armen, benen, ogen en harten die verloren waren gegaan in gevechten werden vervangen door mechanische assistenten die beter werken dan levende organen. Het bekendste voorbeeld is Cameron's Terminator, die alleen het uiterlijk van een persoon aannam.
Weinig mensen weten dat het prototype van moderne prothesen dateert uit de 19e eeuw, toen een metalen bal in een houten been werd gestoken om het onderste deel beweegbaar te maken. Maar in de 20e eeuw werden deze primitieve apparaten vervangen door een bionische prothese die was gemaakt op het kruispunt van verschillende wetenschappen: geneeskunde, techniek, bionica en elektronica.
Wetenschappers uit verschillende landen betwisten het primaat in deze zaak, maar de feiten zijn dat de eersteEen functionele bionische armprothese werd in 2010 gepresenteerd op een orthopedische tentoonstelling in de Duitse stad Leipzig. In de jaren die zijn verstreken sinds dit evenement, is er een enorm aantal prothetische handen, armen, voeten, benen en zelfs hondenpoten ontwikkeld in de wereld.
Wat is bionica?
Dit is een hele wetenschap die dieren in het wild bestudeert en de mogelijkheid om de principes van het werk van levende wezens om te zetten in industriële analogen. Ingenieurs gluren ideeën uit de natuur en belichamen ze in hun apparaten en constructies. In die zin zijn bionische prothesen slechts een druppel op een gloeiende plaat. Dus klittenbandsluitingen die bij iedereen bekend zijn, kopiëren gewoon de manier waarop kliszaden bewegen. Suckers zijn geleend van bloedzuigers. Bij het ontwerpen van onderzeeërs namen ze een regenworm als model - al zijn "compartimenten" zijn autonoom. Het ongelooflijk sterke metalen opengewerkte van de Ostankino- en Eiffeltorens is een meervoudig vergrote kopie van een menselijk buisvormig bot. Het weefsel van metaal dat iedereen zo bewondert, is een kopie van de structuur van botweefsel, waarbij kracht en flexibiliteit worden gecombineerd.
Zelfs een hoogbouw waarin zulke verschillende families tegelijkertijd wonen, wordt afgeschreven van een honingraat. Het idee van het leven van verschillende mensen in "cellen" onder één dak met gemeenschappelijke communicatie kopieert de manier van leven van een bijenkolonie.
Bionische incarnaties zijn te vinden in veel objecten om ons heen: autobanden, vliegtuigen, bewakingscamera's, boten en de meest voorkomende articulaties.
Hoe werkt een eenvoudige bionische prothese?
Na een verwonding of tijdens een ziekte wordt een ledemaat geamputeerd. De resterende stronk bestaat uit veleweefsels: huid, spieren, botten, bloedvaten en zenuwen. Tijdens de operatie brengt de chirurg de resterende motorische zenuw naar de resterende grote spier. Nadat de operatiewond is genezen, kan de zenuw een motorisch signaal uitzenden. Dit signaal wordt opgevangen door een sensor die op de prothese is gemonteerd. Een complex computerprogramma is betrokken bij het proces van het waarnemen van een zenuwimpuls.
Daarom kan de bionische prothese alleen die acties uitvoeren die in dit programma zijn voorgeschreven: pak een lepel, vork of bal, druk op een toets en dergelijke. Vergeleken met de afwezigheid van een ledemaat is de mogelijkheid van zelfs een beperkt aantal bewegingen een enorme verbetering. Maar zelfs de beste en meest geavanceerde bionische prothesen kunnen nog niet al die kleine en precieze bewegingen uitvoeren waartoe een levend ledemaat in staat is.
Hoe gaat een zenuwimpuls van de hersenen naar de prothese?
Om te begrijpen hoe bionische prothesen werken, moet u de normale menselijke fysiologie onthouden.
Bewegingen die we gedurende de dag herhaaldelijk maken, worden automatisch genoemd. Opstaan, naar het toilet gaan, wassen, tanden poetsen, aankleden - dit alles roept bij ons geen gedachten op. Het lichaam doet alles wat het nodig heeft als vanzelf. Maar in feite is het begin van elke beweging een gedachte. Dat wil zeggen, we denken eerst: we moeten onze tanden poetsen, koffie zetten, ons aankleden. De hersenen sturen signalen naar de spieren die bij deze beweging betrokken zijn. Een spier kan alleen samentrekken of ontspannen op een signaal van de hersenen. Maar het proces verloopt zo snel en soepel dat we geen tijd hebben om te beseffen wat er gebeurt. BIJIn het geval van een prothese is alles ingewikkelder: eerst wordt het bewegingssignaal gelezen door een elektrode naast de zenuw die naar de spier wordt gebracht en vervolgens naar de processor in de prothese gestuurd. Dit proces is ook vrij snel, maar de snelheid van het uitvoeren van acties is nog steeds inferieur aan een levend ledemaat.
Kunstmatige menselijke "delen"
Sinds de introductie van de eerste bionische prothese heeft de wetenschap een lange weg afgelegd. Als de eerste modellen omvangrijk waren, schakelaars nodig hadden en alleen de meest eenvoudige bewegingen konden uitvoeren, dan kunnen moderne modellen nauwelijks prothesen worden genoemd. Dit zijn elegante stukjes techniek die eruitzien alsof ze uit een futuristisch filmscherm zijn gestapt.
De prothese is absoluut vergelijkbaar met een gezonde hand, hij kan schrijven, bestek vasthouden, een autostuur of een kippenei. Voor de perfectie van bewegingen worden soms de eigen weefsels van de persoon gebruikt van andere delen van het lichaam - bijvoorbeeld van de benen.
Ideeën uit de toekomst
Ingenieurs en wetenschappers zijn niet te stoppen in hun fantasieën. Dus wetenschappers waren zelfs in staat om het beschadigde netvlies van het oog te "omzeilen" en het beeld van de omgeving rechtstreeks naar de oogzenuw te sturen. Iemand die door een blessure blind is, kan met behoud van de oogzenuw rekenen op het terugzien van bekende gezichten of op een prachtige zonsopgang.
Er zijn al apparaten die de hersenfunctie verbeteren. Tremorverlamming of de ziekte van Parkinson kan bijvoorbeeld worden behandeld met een geïmplanteerde elektrode.
Aan mensen die immobiel zijn geworden doorverlamming implanteert elektroden rechtstreeks in de hersenen, zodat ze kunstmatige armen en benen kunnen besturen. Voor iemand die volledig afhankelijk is van anderen, is de mogelijkheid van zelfbediening een onbeschrijfelijke vreugde.
De kwestie van onderhuids geïmplanteerde chips die tegelijkertijd sleutels, een bankkaart en een identiteitskaart kunnen vervangen, wordt besproken.
Wat hebben we?
De meest bekende onderneming die bionische prothesen in Rusland produceert, is het Moskouse prothese- en revalidatiecentrum. Hier worden prothesen samengesteld uit modules, producten uit Duitsland, IJsland en Rusland worden gebruikt.
De prothese van elke persoon heeft individuele kenmerken. Dit is het niveau van amputatie en gewicht en lengte en beroep, kenmerken van het lopen en kleine bewegingen, leeftijd. Er worden veel zelflerende modules gebruikt. Niet alleen een mens past zich aan aan een prothese, maar ook een prothese aan een mens. De zelflerende module, uitgerust met ingebouwde kunstmatige intelligentie, onthoudt de kenmerken van het lopen en de bewegingsroute. De module "leert" niet alleen de breedte van de trede en de belasting op de ledemaat, maar onthoudt ook het aantal en de hoogte van treden, kuilen en kuilen onderweg. De modules repliceren de acties van de hersenen die een stap of andere beweging voorbereiden.
Hoeveel kost een "levende" prothese?
De kosten van bionische protheses zijn nog steeds hoog en kunnen in complexe gevallen oplopen tot miljoenen roebel. De terugkeer naar een volledig leven is echter moeilijk materieel te beoordelen. In feite is de installatie van bionische prothesen de enige manier voor een gehandicapte om weer normaal te wordenleven: plannen maken en uitvoeren, een gezin ondersteunen, carrièrehoogten bereiken.
Het belangrijkste is om terug te keren naar de gemeenschap van gezonde, zelfredzame mensen. Mensen met "levende" prothesen blijven een normaal leven leiden, dansen en ontvangen zelfs sportprijzen. Dat wil zeggen, de prothese wordt zozeer een deel van de persoon dat het moeilijk is om de acties van levende spieren te onderscheiden van hun bionische tegenhangers.
Prothetiek: ontwikkelingsstadia
Vergeleken met conventionele bionische handprothesen - een echte doorbraak. Meer recentelijk kon een persoon die een hand verloor op slechts twee mogelijkheden rekenen: er werd een huidflap gevormd tussen de ulna en de radius zodat een persoon grote voorwerpen kon pakken, of er werd een haak aan de stomp bevestigd. Beiden waren ongemakkelijk en onesthetisch. Tegenwoordig begint zelfs de vorming van een stomp voor een toekomstige prothese in de operatiekamer. Vanaf de eerste dagen van de postoperatieve periode werkt een prothesemaker met het slachtoffer samen om de beste combinatie van onderdelen te kiezen. De stomp wordt gevormd en gevormd en de onderdelen van de toekomstige prothese worden maximaal aangepast aan de resterende mogelijkheden. Een delicate siliconen manchet met ingebedde chips komt in contact met de huid. Er zijn geen schaafwonden van moderne prothesen. Het programma voor elk product wordt individueel ontwikkeld, afhankelijk van wat de persoon doet. De taak is om de functie zoveel mogelijk te herstellen.
De gehandicapten helpen
Iemand die een ledemaat heeft verloren, moet zonder mankeren een medisch en sociaal onderzoek ondergaan. Gelijktijdig met de oprichting van de groephandicap, wordt een programma van sociale rehabilitatie ontwikkeld voor iedereen. Bij rehabilitatie gaat het in de eerste plaats om het gebruik van technische middelen die bijdragen aan de terugkeer van een persoon naar werk. Alle bionische ledemaatprothesen zijn opgenomen in de verplichte lijst van dergelijke technische middelen. Een persoon heeft de keuze: in het kader van het revalidatieprogramma een afgewerkt product ontvangen of het zelf kopen met daaropvolgende ontvangst van een geldelijke vergoeding. Het bedrag van de vergoeding wordt berekend op basis van de gemiddelde kosten van vergelijkbare prothetische producten.
Waar werken de ontwikkelaars aan?
Moderne bionische prothetische handen voeren perfect subtiele bewegingen uit, maar een persoon krijgt niet de sensaties die hij gewend is. Een prothese kan dus iemands haar strelen, maar je voelt de warmte van de hoofdhuid en de zachtheid van het haar niet. Wetenschappers werken nu aan het wegwerken van deze tekortkoming. Specialisten hebben al geleerd hoe ze botten met titanium kunnen verbinden en sensoren van bewegingen en gevoelens rechtstreeks kunnen verbinden met een levende zenuw. Zo vervangt een bionische hand een levende volledig en ontvangt een persoon tactiele sensaties, waarvan hij jarenlang is beroofd. De directe verbinding van zenuwen en spieren met een technisch apparaat verhoogt de bewegingssnelheid aanzienlijk, waardoor het dichter bij het natuurlijke komt.
Uit welke onderdelen bestaat een bionische poot?
Moderne bionische beenprothese bevat verschillende verplichte elementen, zoals:
- siliconen manchet met ingebouwde sensoren;
- steun - een titanium staaf, in de vorm vandrumstick;
- gelede module met micro-engines en processor;
- kunstmatige intelligentie-eenheid die alle binnenkomende signalen verwerkt.
De nieuwste modellen prothesen van toonaangevende Duitse bedrijven hebben een speciale coating die erg op de huid lijkt. Synthetische huid heeft een tweeledig doel: het beschermt de details van de prothese tegen vocht en heeft een cosmetische functie. U kunt uw gecoate prothese aan laten, ermee douchen en door plassen lopen.
Een beetje fantasie
Vandaag de dag leven er meerdere mensen bij ons op dezelfde planeet, met 2 en zelfs 3 bionische prothesen tegelijk. Uitgevonden synthetisch leer dat de stijfheid verandert. Exoskeletten zijn uitgevonden om verlamde mensen te helpen lopen. Ontwikkelde producten gecontroleerd door de kracht van het denken. Er zijn experimenten aan de gang om zenuwen in microkanalen te laten groeien. Theoretisch is de dag dat het mogelijk zal zijn om een zenuw van de vereiste lengte te laten groeien niet ver weg. Wetenschappers proberen de grens tussen dieren in het wild en een technisch apparaat te vervagen. Het aantal bewegingen dat wordt uitgevoerd door bionische prothesen neemt voortdurend toe, net als hun complexiteit.
Dit alles geeft grote hoop dat een persoon sterker zal worden dan de ziekte.
Prothetische ledematen worden een routineprocedure die een persoon weer normaal maakt. Misschien komt er een dag dat elk deel van het menselijk lichaam kan worden vervangen door een kunstmatig deel. Ik wil het tenminste echt geloven.
