Όταν ένας άνθρωπος χάνει ένα άκρο, το πιο σημαντικό όνειρό του είναι να νιώσει ξανά το χέρι ή το πόδι του. Και όχι μόνο για να αισθάνεστε, αλλά για να κάνετε με το άκρο όλες τις διαθέσιμες κινήσεις πριν από τραυματισμό ή ασθένεια: πάρτε ένα φλιτζάνι, δέστε παπούτσια, περπατήστε με στήριξη και στα δύο πόδια. Μια βιονική πρόθεση ή μια σύνθετη συσκευή που συλλαμβάνει νευρικές ώσεις, σας επιτρέπει να επιστρέψετε χαμένες ευκαιρίες.
Πώς προέκυψε η έξυπνη προσθετική;
Το πρωτότυπο των «ζωντανών» προθέσεων επινοήθηκε και περιγράφηκε από συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Ήταν στα έργα τους που τα χέρια, τα πόδια, τα μάτια και οι καρδιές που χάθηκαν στις μάχες αντικαταστάθηκαν από μηχανικούς βοηθούς που λειτουργούν καλύτερα από τα ζωντανά όργανα. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι ο Εξολοθρευτής του Κάμερον, ο οποίος είχε μόνο την εμφάνιση ενός ατόμου.
Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι το πρωτότυπο των σύγχρονων προθέσεων χρονολογείται από τον 19ο αιώνα, όταν μια μεταλλική σφαίρα εισήχθη σε ένα ξύλινο πόδι για να κάνει το κάτω μέρος κινητό. Όμως, τον 20ο αιώνα, αυτές οι πρωτόγονες συσκευές αντικαταστάθηκαν από μια βιονική πρόσθεση που δημιουργήθηκε στη διασταύρωση πολλών επιστημών: ιατρική, μηχανική, βιονική και ηλεκτρονική.
Επιστήμονες από διαφορετικές χώρες αμφισβητούν την πρωτοκαθεδρία σε αυτό το θέμα, αλλά τα γεγονότα είναι ότι το πρώτοΜια λειτουργική βιονική πρόσθεση βραχίονα παρουσιάστηκε σε μια έκθεση ορθοπεδικής στη γερμανική πόλη της Λειψίας το 2010. Στα χρόνια που πέρασαν από αυτό το γεγονός, ένας τεράστιος αριθμός προσθετικών χεριών, χεριών, ποδιών, ποδιών, ακόμη και πατούσες σκύλου έχει αναπτυχθεί στον κόσμο.
Τι είναι η βιονική;
Πρόκειται για μια ολόκληρη επιστήμη που μελετά την άγρια ζωή και τη δυνατότητα μεταφοράς των αρχών της εργασίας των έμβιων όντων σε βιομηχανικά ανάλογα. Οι μηχανικοί κοιτάζουν ιδέες από τη φύση και τις ενσωματώνουν στις συσκευές και τις δομές τους. Υπό αυτή την έννοια, οι βιονικές προσθέσεις είναι απλώς μια σταγόνα στον ωκεανό. Έτσι, οι γνωστοί σε όλους συνδετήρες Velcro απλώς αντιγράφουν τον τρόπο που κινούνται οι σπόροι της κολλιτσίδας. Τα κορόιδα δανείζονται από βδέλλες. Όταν σχεδίαζαν υποβρύχια, πήραν ως μοντέλο έναν γαιοσκώληκα - όλα τα "διαμερίσματά" του είναι αυτόνομα. Το απίστευτα ανθεκτικό μεταλλικό διάτρητο των πύργων Ostankino και Eiffel είναι ένα πολλαπλά μεγεθυμένο αντίγραφο ενός ανθρώπινου σωληνοειδούς οστού. Η ύφανση του μετάλλου που τόσο θαυμάζει όλους είναι ένα αντίγραφο της δομής του οστικού ιστού, που συνδυάζει δύναμη και ευκαμψία.
Ακόμη και ένα πολυώροφο κτίριο στο οποίο μένουν ταυτόχρονα τόσο διαφορετικές οικογένειες ξεγράφεται από μια κηρήθρα. Η ιδέα της ζωής διαφορετικών ανθρώπων σε «κελιά» κάτω από μια στέγη με κοινές επικοινωνίες αντιγράφει τον τρόπο ζωής μιας αποικίας μελισσών.
Βιονικές ενσαρκώσεις βρίσκονται σε πολλά αντικείμενα γύρω μας: ελαστικά αυτοκινήτων, αεροπλάνα, κάμερες παρακολούθησης, βάρκες και τις πιο κοινές αρθρώσεις.
Πώς λειτουργεί μια απλή βιονική πρόθεση;
Μετά από τραυματισμό ή κατά τη διάρκεια μιας ασθένειας, ένα άκρο ακρωτηριάζεται. Το υπόλοιπο κούτσουρο αποτελείται από πολλάιστοί: δέρμα, μύες, οστά, αιμοφόρα αγγεία και νεύρα. Κατά τη διάρκεια της επέμβασης, ο χειρουργός φέρνει το υπόλοιπο κινητικό νεύρο στον υπόλοιπο μεγάλο μυ. Μετά την επούλωση της χειρουργικής πληγής, το νεύρο μπορεί να μεταδώσει ένα κινητικό σήμα. Αυτό το σήμα λαμβάνεται από έναν αισθητήρα που είναι τοποθετημένος στην πρόσθεση. Ένα πολύπλοκο πρόγραμμα υπολογιστή εμπλέκεται στη διαδικασία της αντίληψης μιας νευρικής ώθησης.
Επομένως, η βιονική πρόσθεση μπορεί να εκτελέσει μόνο τις ενέργειες που προβλέπονται σε αυτό το πρόγραμμα: πάρτε ένα κουτάλι, ένα πιρούνι ή μια μπάλα, πατήστε ένα πλήκτρο και παρόμοια. Σε σύγκριση με την απουσία άκρου, η δυνατότητα έστω και περιορισμένου αριθμού κινήσεων είναι τεράστια βελτίωση. Ωστόσο, ακόμη και οι καλύτερες και πιο προηγμένες βιονικές προσθέσεις δεν μπορούν ακόμη να εκτελέσουν όλες εκείνες τις μικρές και ακριβείς κινήσεις που μπορεί να κάνει ένα ζωντανό μέλος.
Πώς ταξιδεύει μια νευρική ώθηση από τον εγκέφαλο στην πρόσθεση;
Για να κατανοήσετε πώς λειτουργούν οι βιονικές προθέσεις, πρέπει να θυμάστε τη φυσιολογική ανθρώπινη φυσιολογία.
Οι κινήσεις που κάνουμε επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της ημέρας ονομάζονται αυτόματες. Το να σηκωθούμε, να πηγαίνουμε στην τουαλέτα, να πλένουμε, να βουρτσίζουμε τα δόντια, να ντυθούμε - όλα αυτά δεν προκαλούν καμία σκέψη μέσα μας. Το σώμα κάνει ό,τι χρειάζεται σαν από μόνο του. Αλλά στην πραγματικότητα, η αρχή κάθε κίνησης είναι μια σκέψη. Δηλαδή, στην αρχή σκεφτόμαστε: πρέπει να βουρτσίσουμε τα δόντια μας, να φτιάξουμε καφέ, να ντυθούμε. Ο εγκέφαλος στέλνει σήματα στους μύες που εμπλέκονται σε αυτή την κίνηση. Ένας μυς μπορεί να συσπαστεί ή να χαλαρώσει μόνο με ένα σήμα από τον εγκέφαλο. Όμως η διαδικασία γίνεται τόσο γρήγορα και ομαλά που δεν έχουμε χρόνο να συνειδητοποιήσουμε τι συμβαίνει. ΣΤΟΣτην περίπτωση μιας πρόθεσης, όλα είναι πιο περίπλοκα: στην αρχή, το σήμα κίνησης διαβάζεται από ένα ηλεκτρόδιο που βρίσκεται δίπλα στο νεύρο που φέρεται στον μυ και στη συνέχεια στέλνεται στον επεξεργαστή μέσα στην πρόσθεση. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης αρκετά γρήγορη, αλλά η ταχύτητα εκτέλεσης ενεργειών εξακολουθεί να είναι κατώτερη από ένα ζωντανό μέλος.
Τεχνητά ανθρώπινα "μέρη"
Από τότε που παρουσιάστηκε η πρώτη βιονική πρόσθεση, η επιστήμη έχει προχωρήσει πολύ. Εάν τα πρώτα μοντέλα ήταν ογκώδη, απαιτούσαν διακόπτες και μπορούσαν να εκτελούν μόνο τις πιο απλές κινήσεις, τότε τα σύγχρονα μοντέλα δύσκολα μπορούν να ονομαστούν προσθετικά. Αυτά είναι κομψά κομμάτια μηχανικής που μοιάζουν σαν να έχουν βγει από μια φουτουριστική κινηματογραφική οθόνη.
Η πρόθεση μοιάζει απολύτως με ένα υγιές χέρι, μπορεί να γράψει, να κρατήσει μαχαιροπίρουνα, τιμόνι αυτοκινήτου ή αυγό κοτόπουλου. Για την τελειότητα των κινήσεων, οι ιστοί του ίδιου του ατόμου χρησιμοποιούνται μερικές φορές από άλλα μέρη του σώματος - από τα πόδια, για παράδειγμα.
Ιδέες από το μέλλον
Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες είναι ασταμάτητοι στις φαντασιώσεις τους. Έτσι, οι επιστήμονες μπόρεσαν ακόμη και να «παρακάμψουν» τον κατεστραμμένο αμφιβληστροειδή του ματιού, μεταδίδοντας την εικόνα του περιβάλλοντος απευθείας στο οπτικό νεύρο. Ένα άτομο που είναι τυφλό λόγω τραυματισμού, με τη διατήρηση του οπτικού νεύρου, μπορεί να υπολογίζει ότι θα δει ξανά οικεία πρόσωπα ή μια όμορφη ανατολή.
Υπάρχουν ήδη συσκευές που βελτιώνουν τη λειτουργία του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, η παράλυση τρόμου ή η νόσος του Πάρκινσον μπορούν να αντιμετωπιστούν με ένα εμφυτευμένο ηλεκτρόδιο.
Σε άτομα που έχουν μείνει ακίνητα λόγωπαράλυση εμφυτεύετε ηλεκτρόδια απευθείας στον εγκέφαλο, ώστε να μπορούν να ελέγχουν τεχνητά χέρια και πόδια. Για ένα άτομο που εξαρτάται πλήρως από τους άλλους, η δυνατότητα αυτοεξυπηρέτησης είναι μια απερίγραπτη χαρά.
Συζητείται το θέμα των τσιπ που εμφυτεύονται κάτω από το δέρμα που μπορούν να αντικαταστήσουν ταυτόχρονα κλειδιά, τραπεζική κάρτα και ταυτότητα.
Τι έχουμε;
Η πιο διάσημη επιχείρηση παραγωγής βιονικών προθέσεων στη Ρωσία είναι το Κέντρο Προσθετικής και Αποκατάστασης της Μόσχας. Εδώ, οι προθέσεις συναρμολογούνται από μονάδες, χρησιμοποιούνται προϊόντα από τη Γερμανία, την Ισλανδία και τη Ρωσία.
Η πρόθεση κάθε ατόμου έχει ατομικά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι το επίπεδο ακρωτηριασμού, και βάρος, και ύψος, και επάγγελμα, χαρακτηριστικά βάδισης και μικρές κινήσεις, ηλικία. Χρησιμοποιούνται πολλές ενότητες αυτομάθησης. Όχι μόνο ένα άτομο προσαρμόζεται σε μια πρόσθεση, αλλά και μια πρόσθεση σε ένα άτομο. Η μονάδα αυτομάθησης, εξοπλισμένη με ενσωματωμένη τεχνητή νοημοσύνη, θυμάται τα χαρακτηριστικά του βαδίσματος και τη διαδρομή κίνησης. Η μονάδα "μαθαίνει" όχι μόνο το πλάτος του σκαλοπατιού και το φορτίο στο άκρο, αλλά επίσης θυμάται τον αριθμό και το ύψος των βημάτων, τις λακκούβες και τα κοιλώματα στο δρόμο. Οι ενότητες αναπαράγουν τις ενέργειες του εγκεφάλου προετοιμάζοντας ένα βήμα ή άλλη κίνηση.
Πόσο κοστίζει μια "ζωντανή" πρόθεση;
Το κόστος των βιονικών προσθετικών εξακολουθεί να είναι υψηλό και μπορεί να φτάσει τα εκατομμύρια ρούβλια σε περίπλοκες περιπτώσεις. Ωστόσο, η επιστροφή σε μια γεμάτη ζωή είναι δύσκολο να αξιολογηθεί με υλικούς όρους. Μάλιστα, η τοποθέτηση βιονικών προθέσεων είναι ο μόνος τρόπος για να επιστρέψει ένα άτομο με αναπηρία στην κανονικότηταζωή: χτίστε και εφαρμόστε σχέδια, υποστηρίξτε μια οικογένεια, επιτύχετε ύψη σταδιοδρομίας.
Το πιο σημαντικό πράγμα είναι να επιστρέψετε στην κοινότητα των υγιών, αυτοδύναμων ανθρώπων. Τα άτομα με «ζωντανά» προσθετικά συνεχίζουν να κάνουν μια φυσιολογική ζωή, να χορεύουν ακόμη και να λαμβάνουν αθλητικά βραβεία. Δηλαδή, η πρόθεση γίνεται τόσο πολύ μέρος του ατόμου που είναι δύσκολο να διακρίνει κανείς τις ενέργειες των ζωντανών μυών από τους βιονικούς αντίστοιχους.
Προθετική: στάδια ανάπτυξης
Σε σύγκριση με το συμβατικό βιονικό προσθετικό χέρι - μια πραγματική ανακάλυψη. Πιο πρόσφατα, ένα άτομο που έχασε ένα χέρι μπορούσε να υπολογίζει μόνο σε δύο πιθανότητες: ένα δερματικό πτερύγιο σχηματίστηκε μεταξύ της ωλένης και της ακτίνας έτσι ώστε ένα άτομο να μπορεί να αρπάξει μεγάλα αντικείμενα ή ένα άγκιστρο ήταν συνδεδεμένο στο κολόβωμα. Και τα δύο ήταν άβολα και αντιαισθητικά. Σήμερα, ακόμη και ο σχηματισμός κολοβώματος για μελλοντική προσθετική αρχίζει στο χειρουργείο. Από τις πρώτες μέρες της μετεγχειρητικής περιόδου, ένας προσθετικός συνεργάζεται με το θύμα, βοηθώντας στην επιλογή του καλύτερου συνδυασμού εξαρτημάτων. Το κολόβωμα σχηματίζεται και εκπαιδεύεται και τα μέρη της μελλοντικής πρόσθεσης προσαρμόζονται στο μέγιστο στις υπόλοιπες δυνατότητες. Μια λεπτή μανσέτα σιλικόνης με ενσωματωμένα τσιπς έρχεται σε επαφή με το δέρμα. Δεν υπάρχουν γδαρσίματα από σύγχρονες προθέσεις. Το πρόγραμμα για κάθε προϊόν αναπτύσσεται ξεχωριστά, ανάλογα με το τι κάνει το άτομο. Ο στόχος είναι να επαναφέρετε τη λειτουργία όσο το δυνατόν περισσότερο.
Βοηθώντας τα άτομα με ειδικές ανάγκες
Ένα άτομο που έχει χάσει ένα άκρο πρέπει να υποβληθεί σε ιατρική και κοινωνική εξέταση χωρίς αποτυχία. Ταυτόχρονα με την ίδρυση της ομάδαςαναπηρίας, αναπτύσσεται πρόγραμμα κοινωνικής αποκατάστασης για όλους. Η αποκατάσταση περιλαμβάνει τη χρήση, πρώτα απ 'όλα, τεχνικών μέσων που συμβάλλουν στην επιστροφή ενός ατόμου στην εργασία. Όλες οι βιονικές προθέσεις άκρων περιλαμβάνονται στον υποχρεωτικό κατάλογο τέτοιων τεχνικών μέσων. Ένα άτομο έχει μια επιλογή: στο πλαίσιο του προγράμματος αποκατάστασης, να λάβει ένα τελικό προϊόν ή να το αγοράσει μόνο του με επακόλουθη λήψη χρηματικής αποζημίωσης. Το ποσό της αποζημίωσης υπολογίζεται με βάση το μέσο κόστος παρόμοιων προσθετικών προϊόντων.
Τι εργάζονται οι προγραμματιστές;
Τα σύγχρονα βιονικά προσθετικά χέρια εκτελούν τέλεια λεπτές κινήσεις, αλλά ένα άτομο δεν λαμβάνει από αυτές τις αισθήσεις που έχει συνηθίσει. Έτσι, μια πρόσθεση μπορεί να χαϊδέψει τα μαλλιά ενός ατόμου, αλλά δεν μπορείτε να νιώσετε τη ζεστασιά του τριχωτού της κεφαλής και την απαλότητα των μαλλιών. Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για την εξάλειψη αυτής της αδυναμίας. Οι ειδικοί έχουν ήδη μάθει πώς να συνδέουν τα οστά με τιτάνιο και να συνδέουν αισθητήρες κινήσεων και συναισθημάτων απευθείας με ένα ζωντανό νεύρο. Έτσι, ένα βιονικό χέρι αντικαθιστά εντελώς ένα ζωντανό και ένα άτομο λαμβάνει απτικές αισθήσεις, τις οποίες έχει στερηθεί για πολλά χρόνια. Η άμεση σύνδεση των νεύρων και των μυών με μια τεχνική συσκευή αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα της κίνησης, φέρνοντάς την πιο κοντά στο φυσικό.
Από ποια μέρη αποτελείται ένα βιονικό πόδι;
Η σύγχρονη βιονική πρόσθεση ποδιού περιλαμβάνει αρκετά υποχρεωτικά στοιχεία, όπως:
- μανσέτα σιλικόνης με ενσωματωμένους αισθητήρες;
- στήριγμα - μια ράβδος τιτανίου, σε σχήμαμπαστούνι;
- αρθρωτή μονάδα με μικροκινητήρες και επεξεργαστή;
- μονάδα τεχνητής νοημοσύνης που επεξεργάζεται όλα τα εισερχόμενα σήματα.
Τα τελευταία μοντέλα προθέσεων από κορυφαίες γερμανικές εταιρείες έχουν ειδική επίστρωση που μοιάζει πολύ με το δέρμα. Το συνθετικό δέρμα έχει διπλό σκοπό: προστατεύει τις λεπτομέρειες της πρόσθεσης από την υγρασία και εκτελεί μια αισθητική λειτουργία. Μπορείτε να αφήσετε την επικαλυμμένη πρόσθεσή σας, να κάνετε ντους με αυτήν και να περπατήσετε μέσα από λακκούβες.
Λίγη φαντασία
Σήμερα, αρκετοί άνθρωποι ζουν στον ίδιο πλανήτη μαζί μας, έχοντας ταυτόχρονα 2 και ακόμη και 3 βιονικές προσθέσεις. Εφευρέθηκε συνθετικό δέρμα που αλλάζει την ακαμψία. Οι εξωσκελετές έχουν εφευρεθεί για να βοηθούν τους παράλυτους να περπατούν. Ανεπτυγμένα προϊόντα που ελέγχονται από τη δύναμη της σκέψης. Γίνονται πειράματα για την ανάπτυξη νεύρων σε μικροκανάλια. Θεωρητικά, η μέρα που θα είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα νεύρο του απαιτούμενου μήκους δεν είναι μακριά. Οι επιστήμονες προσπαθούν να θολώσουν τη γραμμή μεταξύ άγριας ζωής και μιας τεχνικής συσκευής. Ο αριθμός των κινήσεων που εκτελούνται από βιονικές προθέσεις αυξάνεται συνεχώς, όπως και η πολυπλοκότητά τους.
Όλα αυτά δίνουν μεγάλη ελπίδα ότι ένα άτομο θα γίνει πιο δυνατό από την ασθένεια.
Οι προσθετικές άκρες γίνονται μια διαδικασία ρουτίνας που επαναφέρει ένα άτομο στο φυσιολογικό. Ίσως έρθει η μέρα που οποιοδήποτε μέρος του ανθρώπινου σώματος μπορεί να αντικατασταθεί με ένα τεχνητό. Τουλάχιστον θέλω πολύ να το πιστέψω.
