Kun ihminen menettää raajan, hänen tärkein unelmansa on tuntea kätensä tai jalkansa uudelleen. Eikä vain tuntea, vaan tehdä raajalla kaikki mahdolliset liikkeet ennen loukkaantumista tai sairautta: ota kuppi, solmi kengät, kävele tuettuna molemmilla jaloilla. Bioninen proteesi tai monimutkainen laite, joka sieppaa hermoimpulsseja, antaa sinun palauttaa menetetyt mahdollisuudet.
Kuinka älykäs proteesi syntyi?
Scifi-kirjoittajat keksivät ja kuvasivat "elävien" proteesien prototyypin. Heidän työssään taisteluissa menetetyt kädet, jalat, silmät ja sydämet korvattiin mekaanisilla avustajilla, jotka toimivat paremmin kuin elävät elimet. Tunnetuin esimerkki on Cameronin terminaattori, joka otti vain ihmisen ulkonäön.
Harvat ihmiset tietävät, että nykyaikaisten proteesien prototyyppi on peräisin 1800-luvulta, jolloin puujalkaan työnnettiin metallipallo, jotta alaosasta tuli liikkuva. Mutta 1900-luvulla nämä primitiiviset laitteet korvattiin bionisella proteesilla, joka luotiin useiden tieteiden risteyksessä: lääketiede, tekniikka, bioniikka ja elektroniikka.
Tutkijat eri maista kiistävät ensisijaisuuden tässä asiassa, mutta tosiasiat ovat, että ensimmäinenToimiva bioninen käsivarsiproteesi esiteltiin ortopedinäyttelyssä Saksan Leipzigin kaupungissa vuonna 2010. Tapahtumasta kuluneiden vuosien aikana maailmassa on kehitetty v altava määrä proteeseja, käsivarsia, jalkoja, jalkoja ja jopa koiran tassuja.
Mitä bioniikka on?
Tämä on kokonainen tiede, joka tutkii villieläimiä ja mahdollisuutta siirtää elävien olentojen toiminnan periaatteet teollisiksi analogeiksi. Insinöörit kurkkivat ideoita luonnosta ja ilmentävät niitä laitteissaan ja rakenteissaan. Tässä mielessä bioniset proteesit ovat vain pisara meressä. Joten kaikkien tuntemat tarrakiinnitykset vain kopioivat takiaisen siemenet liikkuvat. Imejä on lainattu iilimatoilta. Sukellusveneitä suunniteltaessa he ottivat malliksi kastemato - kaikki sen "osastot" ovat itsenäisiä. Ostankinon ja Eiffel-tornin uskomattoman kestävä metallinen harjakatto on moninkertainen kopio ihmisen putkimaisesta luusta. Kaikkia niin ihaileva metallikudos on kopio luukudoksen rakenteesta, jossa yhdistyy vahvuus ja joustavuus.
Jos kerrostalo, jossa asuu yhtä aikaa niin erilaisia perheitä, on poistettu hunajakennosta. Ajatus eri ihmisten elämästä "soluissa" saman katon alla yhteisten yhteyksien kanssa kopioi mehiläisyhdyskunnan elämäntapaa.
Bionisia inkarnaatioita löytyy monista ympärillämme olevista esineistä: autonrenkaista, lentokoneista, valvontakameroista, veneistä ja yleisimmistä nivelistä.
Kuinka yksinkertainen bioninen proteesi toimii?
Vamman jälkeen tai sairauden aikana raaja amputoidaan. Jäljellä oleva kanto koostuu monistakudokset: iho, lihakset, luut, verisuonet ja hermot. Leikkauksen aikana kirurgi tuo jäljellä olevan motorisen hermon jäljellä olevaan suureen lihakseen. Kun leikkaushaava on parantunut, hermo voi lähettää motorisen signaalin. Tämän signaalin vastaanottaa proteesiin asennettu anturi. Monimutkainen tietokoneohjelma on mukana hermoimpulssin havaitsemisessa.
Siksi bioninen proteesi voi suorittaa vain ne toiminnot, jotka tässä ohjelmassa on määrätty: ota lusikka, haarukka tai pallo, paina näppäintä ja muuta vastaavaa. Verrattuna raajan puuttumiseen, mahdollisuus jopa rajoitettuun liikkeiden määrään on v altava parannus. Parhaat ja edistyneimmät bioniset proteesit eivät kuitenkaan vielä pysty suorittamaan kaikkia niitä pieniä ja tarkkoja liikkeitä, joihin elävä raaja pystyy.
Miten hermoimpulssi kulkee aivoista proteeseihin?
Ymmärtääksesi kuinka bioniset proteesit toimivat, sinun on muistettava normaali ihmisen fysiologia.
Liikkeitä, joita teemme toistuvasti päivän aikana, kutsutaan automaattisiksi. Nouseminen, wc:ssä käynti, pesu, hampaiden pesu, pukeutuminen - kaikki tämä ei aiheuta meissä ajatuksia. Keho tekee kaiken tarvitsemansa ikään kuin itsestään. Mutta itse asiassa minkä tahansa liikkeen alku on ajatus. Eli aluksi ajattelemme: meidän täytyy pestä hampaat, keittää kahvia, pukeutua. Aivot lähettävät signaaleja lihaksille, jotka ovat mukana tässä liikkeessä. Lihas voi supistua tai rentoutua vain aivojen signaalista. Mutta prosessi tapahtuu niin nopeasti ja sujuvasti, että meillä ei ole aikaa ymmärtää mitä tapahtuu. ATProteesin tapauksessa kaikki on monimutkaisempaa: aluksi liikesignaali luetaan elektrodilla, joka sijaitsee lihakseen tuodun hermon vieressä, ja lähetetään sitten proteesin sisällä olevaan prosessoriin. Tämä prosessi on myös melko nopea, mutta toimintojen suorittamisen nopeus on silti alhaisempi kuin elävän raajan.
Keinotekoiset ihmisen "osat"
Ensimmäisen bionisen proteesin käyttöönoton jälkeen tiede on edennyt pitkälle. Jos ensimmäiset mallit olivat isoja, vaativat kytkimiä ja pystyivät suorittamaan vain yksinkertaisimmat liikkeet, niin nykyaikaisia malleja voidaan tuskin kutsua proteesiksi. Nämä ovat tyylikkäitä insinööriteoksia, jotka näyttävät siltä kuin ne olisivat tulleet ulos futuristisesta elokuvaruudusta.
Proteesi on täysin samanlainen kuin terve käsi, sillä voi kirjoittaa, pitää aterimia, auton ohjauspyörää tai kananmunaa. Liikkeiden täydellisyyteen käytetään joskus ihmisen omia kudoksia muu alta kehosta - esimerkiksi jaloista.
Ideoita tulevaisuudesta
Insinöörit ja tiedemiehet ovat pysäyttämättömiä fantasioissaan. Joten tutkijat pystyivät jopa "ohittamaan" silmän vaurioituneen verkkokalvon lähettämällä kuvan ympäristöstä suoraan näköhermoon. Vamman vuoksi sokea ihminen voi näköhermonsa säilyttäen luottaa näkevänsä tutut kasvot uudelleen tai kauniin auringonnousun.
Aivojen toimintaa parantavia laitteita on jo olemassa. Esimerkiksi vapinahalvaus tai Parkinsonin tauti voidaan hoitaa implantoidulla elektrodilla.
Ihmisille, jotka ovat tulleet liikkumattomiksihalvaus istuttaa elektrodit suoraan aivoihin, jotta ne voivat hallita keinotekoisia käsiä ja jalkoja. Täysin muista riippuvaiselle henkilölle mahdollisuus itsepalveluun on sanoinkuvaamaton ilo.
Kysymystä ihon alle istutettavista siruista, joilla voidaan korvata avaimet, pankkikortti ja henkilökortti samaan aikaan, keskustellaan.
Mitä meillä on?
Venäjän tunnetuin bionisia proteeseja valmistava yritys on Moskovan proteesi- ja kuntoutuskeskus. Täällä proteesit kootaan moduuleista, käytetään Saksan, Islannin ja Venäjän tuotteita.
Jokaisen ihmisen proteesilla on yksilölliset ominaisuudet. Tämä on amputaation taso ja paino ja pituus ja ammatti, kävelyn ja pienten liikkeiden ominaisuudet, ikä. Käytössä on monia itseoppivia moduuleja. Ei vain ihminen sopeudu proteesiin, vaan myös proteesi henkilöön. Sisäänrakennetulla tekoälyllä varustettu itseoppiva moduuli muistaa kävelyn ja liikeradan ominaisuudet. Moduuli "oppii" paitsi askelman leveyden ja raajan kuormituksen, myös muistaa matkalla olevien askelmien, kuoppien ja kuoppien määrän ja korkeuden. Moduulit jäljittelevät aivojen toimintaa valmistelemassa askelta tai muuta liikettä.
Kuinka paljon "elävä" proteesi maksaa?
Bionisen proteesin kustannukset ovat edelleen korkeat ja voivat monimutkaisissa tapauksissa nousta miljooniin ruplaihin. Paluuta täyteen elämään on kuitenkin vaikea arvioida aineellisesti. Itse asiassa bionisten proteesien asentaminen on ainoa tapa vammaiselle palata normaaliin elämäänelämä: rakenna ja toteuta suunnitelmia, elä perhettä, saavuta urakorkeuksia.
Tärkeintä on palata terveiden, omavaraisten ihmisten yhteisöön. Ihmiset, joilla on "elävät" proteesit, jatkavat normaalia elämää, tanssivat ja jopa saavat urheilupalkintoja. Toisin sanoen proteesista tulee niin osa ihmistä, että elävien lihasten toimintaa on vaikea erottaa niiden bionisista vastineista.
Proteesit: kehitysvaiheet
Perinteiseen bioniseen käsiproteesiin verrattuna – todellinen läpimurto. Viime aikoina käden menettänyt henkilö saattoi luottaa vain kahteen mahdollisuuteen: kyynärluun ja säteen väliin muodostettiin iholäppä, jotta henkilö voisi tarttua suuriin esineisiin, tai kantoon kiinnitettiin koukku. Molemmat olivat epämukavia ja epäesteettisiä. Nykyään jopa tulevan proteesin kannon muodostus alkaa leikkaussalista. Leikkauksen ensimmäisistä päivistä lähtien proteesilääkäri työskentelee uhrin kanssa ja auttaa valitsemaan parhaan osien yhdistelmän. Kanto muodostetaan ja koulutetaan, ja tulevan proteesin osat mukautetaan maksimaalisesti jäljellä oleviin mahdollisuuksiin. Herkkä silikoniranneke, jossa on upotetut sirut, joutuu kosketuksiin ihon kanssa. Nykyaikaisissa proteeseissa ei ole hankausta. Jokaisen tuotteen ohjelma kehitetään yksilöllisesti riippuen siitä, mitä henkilö tekee. Tehtävänä on palauttaa toiminto mahdollisimman pitkälle.
Vammaisten auttaminen
Raajan menettäneen henkilön on ehdottomasti läpäistävä lääketieteellinen ja sosiaalinen tutkimus. Samaan aikaan ryhmän perustamisen kanssavammaisille, kaikille kehitetään sosiaalisen kuntoutuksen ohjelmaa. Kuntoutus tarkoittaa ennen kaikkea sellaisten teknisten keinojen käyttöä, jotka edistävät henkilön paluuta työhön. Kaikki bioniset raajaproteesit sisältyvät tällaisten teknisten välineiden pakolliseen luetteloon. Henkilöllä on mahdollisuus valita: saada kuntoutusohjelman puitteissa valmis tuote tai ostaa se itse ja saada rahallinen korvaus. Korvauksen määrä lasketaan vastaavien proteesituotteiden keskimääräisten kustannusten perusteella.
Mitä kehittäjät työskentelevät?
Modernit bioniset proteettiset kädet suorittavat täydellisesti hienovaraisia liikkeitä, mutta ihminen ei saa niistä tuntemuksia, joihin hän on tottunut. Proteesi voi siis silittää ihmisen hiuksia, mutta et voi tuntea päänahan lämpöä ja hiusten pehmeyttä. Tutkijat työskentelevät nyt tämän puutteen poistamiseksi. Asiantuntijat ovat jo oppineet liittämään luita titaanilla ja yhdistämään liike- ja tunneanturit suoraan elävään hermoon. Siten bioninen käsi korvaa täysin elävän käden, ja ihminen saa tuntoaistimuksia, jotka hän on ollut riistetty monta vuotta. Hermojen ja lihasten suora yhteys tekniseen laitteeseen lisää huomattavasti liikenopeutta ja tuo sen lähemmäksi luonnollista.
Mistä osista bioninen jalka koostuu?
Nykyaikainen bioninen jalkaproteesi sisältää useita pakollisia elementtejä, kuten:
- silikonimansetti sisäänrakennetuilla antureilla;
- tuki - titaanistanko, muotoilturumpu;
- nivelmoduuli mikromoottoreilla ja prosessorilla;
- tekoälyyksikkö, joka käsittelee kaikki saapuvat signaalit.
Johtavien saksalaisten yritysten uusimmissa proteesimalleissa on erityinen pinnoite, joka on hyvin samanlainen kuin iho. Synteettisellä iholla on kaksi tarkoitusta: se suojaa proteesin yksityiskohtia kosteudelta ja suorittaa kosmeettista tehtävää. Voit jättää päällystetyn proteesi päälle, suihkuttaa sen kanssa ja kävellä lätäköiden läpi.
Hieman fantasiaa
Tänä päivänä useita ihmisiä asuu samalla planeetalla kanssamme, heillä on 2 ja jopa 3 bionista proteesia samanaikaisesti. Keksitty synteettinen nahka, joka muuttaa jäykkyyttä. Eksoskeletonit on keksitty auttamaan halvaantuneita ihmisiä kävelemään. Ajatuksen voimalla ohjattuja tuotteita. Kokeita on meneillään hermojen kasvattamiseksi mikrokanavissa. Teoriassa päivä, jolloin on mahdollista kasvattaa tarvittavan pituinen hermo, ei ole kaukana. Tutkijat yrittävät hämärtää rajaa villieläinten ja teknisen laitteen välillä. Bionisten proteesien suorittamien liikkeiden määrä kasvaa jatkuvasti, samoin niiden monimutkaisuus.
Kaikki tämä antaa suurta toivoa, että ihmisestä tulee vahvempi kuin sairaus.
Raajojen proteeseista on tulossa rutiinitoimenpide, joka palauttaa ihmisen normaaliksi. Ehkä tulee päivä, jolloin mikä tahansa ihmiskehon osa voidaan korvata keinotekoisella. Minä ainakin haluan todella uskoa sen.
