Kapag ang isang tao ay nawalan ng paa, ang pinakamahalagang pangarap niya ay muling maramdaman ang kanyang braso o binti. At hindi lamang sa pakiramdam, ngunit upang isagawa gamit ang paa ang lahat ng mga paggalaw na magagamit bago ang pinsala o sakit: kumuha ng tasa, magtali ng sapatos, lumakad nang may suporta sa magkabilang binti. Ang bionic prosthesis, o isang kumplikadong device na kumukuha ng nerve impulses, ay nagbibigay-daan sa iyong ibalik ang mga nawalang pagkakataon.
Paano nagkaroon ng smart prosthetics?
Ang prototype ng "live" na prostheses ay naimbento at inilarawan ng mga manunulat ng science fiction. Ito ay sa kanilang mga gawa na ang mga braso, binti, mata at puso na nawala sa mga labanan ay pinalitan ng mga mekanikal na katulong na gumagana nang mas mahusay kaysa sa mga buhay na organo. Ang pinakatanyag na halimbawa ay ang Terminator ni Cameron, na nagmumukha lamang ng isang tao.
Ilang tao ang nakakaalam na ang prototype ng modernong prostheses ay itinayo noong ika-19 na siglo, nang ang isang metal na bola ay ipinasok sa isang kahoy na paa upang gawing magagalaw ang ibabang bahagi. Ngunit noong ika-20 siglo, ang mga primitive na device na ito ay pinalitan ng isang bionic prosthesis na nilikha sa intersection ng ilang mga agham: medisina, engineering, bionics at electronics.
Ang mga siyentipiko mula sa iba't ibang bansa ay pinagtatalunan ang kahalagahan sa bagay na ito, ngunit ang katotohanan ay ang unangIsang functional bionic arm prosthesis ang ipinakita sa isang orthopedic exhibition sa German city ng Leipzig noong 2010. Sa mga nakalipas na taon mula noong kaganapang ito, napakaraming prosthetic na mga kamay, braso, paa, binti at maging ang mga paa ng aso ang nabuo sa mundo.
Ano ang bionics?
Ito ay isang buong agham na nag-aaral ng wildlife at ang posibilidad na ilipat ang mga prinsipyo ng gawain ng mga nabubuhay na nilalang sa mga pang-industriyang analogue. Sinisilip ng mga inhinyero ang mga ideya mula sa kalikasan at inilalagay ang mga ito sa kanilang mga device at istruktura. Sa ganitong diwa, ang mga bionic prostheses ay isang patak lamang sa karagatan. Kaya, ang mga Velcro fasteners na kilala ng lahat ay kopyahin lamang ang paraan ng paggalaw ng mga buto ng burdock. Ang mga sucker ay hiniram mula sa mga linta. Kapag nagdidisenyo ng mga submarino, kinuha nila ang isang earthworm bilang isang modelo - lahat ng "compartment" nito ay nagsasarili. Ang hindi kapani-paniwalang matibay na metal na openwork ng Ostankino at Eiffel tower ay isang multiply enlarged na kopya ng tubular bone ng tao. Ang paghabi ng metal na labis na hinahangaan ng lahat ay isang kopya ng istraktura ng bone tissue, na pinagsasama ang lakas at flexibility.
Maging ang isang mataas na gusali kung saan magkakasabay na nakatira ang iba't ibang pamilya ay itinatanggal mula sa isang pulot-pukyutan. Ang ideya ng buhay ng iba't ibang tao sa "mga cell" sa ilalim ng isang bubong na may mga karaniwang komunikasyon ay kinokopya ang paraan ng pamumuhay ng isang kolonya ng bubuyog.
Ang mga bionik na pagkakatawang-tao ay matatagpuan sa maraming bagay sa paligid natin: mga gulong ng kotse, eroplano, surveillance camera, bangka at ang pinakakaraniwang articulation.
Paano gumagana ang isang simpleng bionic prosthesis?
Pagkatapos ng isang pinsala o sa panahon ng isang sakit, ang isang paa ay pinutol. Ang natitirang tuod ay binubuo ng maramimga tisyu: balat, kalamnan, buto, daluyan ng dugo at nerbiyos. Sa panahon ng operasyon, dinadala ng siruhano ang natitirang motor nerve sa natitirang malaking kalamnan. Matapos gumaling ang sugat sa operasyon, ang nerve ay maaaring magpadala ng signal ng motor. Ang signal na ito ay natatanggap ng isang sensor na naka-mount sa prosthesis. Ang isang kumplikadong computer program ay kasangkot sa proseso ng pagdama ng isang nerve impulse.
Samakatuwid, ang bionic prosthesis ay magagawa lamang ang mga pagkilos na inireseta sa programang ito: kumuha ng kutsara, tinidor o bola, pindutin ang isang key, at iba pa. Kung ikukumpara sa kawalan ng isang paa, ang posibilidad ng kahit na isang limitadong bilang ng paggalaw ay isang malaking pagpapabuti. Gayunpaman, kahit na ang pinakamahusay at pinaka-advanced na bionic prostheses ay hindi pa magagawa ang lahat ng maliliit at tumpak na paggalaw na kayang gawin ng isang buhay na paa.
Paano naglalakbay ang nerve impulse mula sa utak patungo sa prosthesis?
Para maunawaan kung paano gumagana ang bionic prostheses, kailangan mong tandaan ang normal na pisyolohiya ng tao.
Ang mga paggalaw na paulit-ulit nating ginagawa sa araw ay tinatawag na awtomatiko. Ang pagbangon, pagpunta sa banyo, paghuhugas, pagsipilyo ng ngipin, pagbibihis - lahat ng ito ay hindi nagiging sanhi ng anumang pag-iisip sa atin. Ginagawa ng katawan ang lahat ng kailangan nito na parang mag-isa. Ngunit sa katunayan, ang simula ng anumang paggalaw ay isang pag-iisip. Ibig sabihin, sa una ay iniisip natin: kailangan nating magsipilyo, magtimpla ng kape, magbihis. Ang utak ay nagpapadala ng mga signal sa mga kalamnan na kasangkot sa paggalaw na ito. Ang isang kalamnan ay maaaring magkontrata o magpahinga lamang sa isang senyas mula sa utak. Ngunit ang proseso ay nagaganap nang napakabilis at maayos na wala tayong oras upang mapagtanto kung ano ang nangyayari. ATSa kaso ng isang prosthesis, ang lahat ay mas kumplikado: sa una, ang signal ng paggalaw ay binabasa ng isang elektrod na matatagpuan sa tabi ng nerve na dinala sa kalamnan, at pagkatapos ay ipinadala sa processor sa loob ng prosthesis. Medyo mabilis din ang prosesong ito, ngunit ang bilis ng pagsasagawa ng mga aksyon ay mas mababa pa rin sa buhay na paa.
Artipisyal na "mga bahagi" ng tao
Mula nang ipakilala ang unang bionic prosthesis, malayo na ang narating ng agham. Kung ang mga unang modelo ay napakalaki, kinakailangang mga switch at maaaring gumanap lamang ng pinakasimpleng paggalaw, kung gayon ang mga modernong modelo ay halos hindi matatawag na prostheses. Ito ang mga eleganteng piraso ng engineering na mukhang lumabas na sila sa isang futuristic na screen ng pelikula.
Ang prosthesis ay ganap na katulad ng isang malusog na kamay, maaari itong magsulat, humawak ng mga kubyertos, manibela ng kotse o itlog ng manok. Para sa pagiging perpekto ng mga paggalaw, ang sariling mga tisyu ng tao ay minsan ay ginagamit mula sa ibang bahagi ng katawan - mula sa mga binti, halimbawa.
Mga ideya mula sa hinaharap
Hindi mapigilan ang mga inhinyero at siyentipiko sa kanilang mga pantasya. Kaya, nagawa pa ng mga siyentipiko na "bypass" ang nasirang retina ng mata, na direktang i-broadcast ang imahe ng kapaligiran sa optic nerve. Ang isang taong bulag dahil sa isang pinsala, na may pangangalaga sa optic nerve, ay makakaasa na makakita muli ng mga pamilyar na mukha o isang magandang pagsikat ng araw.
Mayroon nang mga device na nagpapahusay sa paggana ng utak. Halimbawa, maaaring gamutin ang tremor paralysis o Parkinson's disease gamit ang isang implanted electrode.
Sa mga taong naging hindi kumikibo dahil saAng paralisis ay naglalagay ng mga electrodes nang direkta sa utak upang makontrol nila ang mga artipisyal na braso at binti. Para sa isang taong lubos na umaasa sa iba, ang posibilidad ng paglilingkod sa sarili ay isang hindi maipaliwanag na kagalakan.
Ang isyu ng mga chips na itinanim sa ilalim ng balat na maaaring palitan ang mga susi, isang bank card at isang identity card nang sabay ay tinatalakay.
Ano ang mayroon tayo?
Ang pinakasikat na negosyong gumagawa ng bionic prostheses sa Russia ay ang Moscow Prosthetic and Rehabilitation Center. Dito, ang mga prosthesis ay binuo mula sa mga module, ang mga produkto mula sa Germany, Iceland at Russia ay ginagamit.
Ang prosthesis ng bawat tao ay may mga indibidwal na katangian. Ito ang antas ng pagputol, at timbang, at taas, at trabaho, mga tampok ng lakad at maliliit na paggalaw, edad. Maraming self-learning modules ang ginagamit. Hindi lamang isang tao ang umaangkop sa isang prosthesis, kundi pati na rin isang prosthesis sa isang tao. Ang self-learning module, na nilagyan ng built-in na artificial intelligence, ay naaalala ang mga tampok ng lakad at ang ruta ng paggalaw. Ang module ay "natututo" hindi lamang ang lapad ng hakbang at ang pagkarga sa paa, ngunit naaalala din ang bilang at taas ng mga hakbang, mga lubak at mga hukay sa daan. Ginagaya ng mga module ang mga aksyon ng utak na naghahanda ng isang hakbang o iba pang paggalaw.
Magkano ang halaga ng "live" na prosthesis?
Mataas pa rin ang halaga ng bionic prosthetics at maaaring umabot sa milyun-milyong rubles sa mga kumplikadong kaso. Gayunpaman, ang pagbabalik sa isang buong buhay ay mahirap suriin sa materyal na mga termino. Sa katunayan, ang pag-install ng bionic prostheses ay ang tanging paraan para bumalik sa normal ang isang taong may kapansananbuhay: bumuo at magpatupad ng mga plano, suportahan ang isang pamilya, makamit ang taas ng karera.
Ang pinakamahalagang bagay ay ang bumalik sa komunidad ng mga malulusog at umaasa sa sarili. Ang mga taong may "live" na prostheses ay patuloy na namumuhay ng normal, sumasayaw at nakakatanggap pa ng mga parangal sa palakasan. Ibig sabihin, ang prosthesis ay nagiging bahagi na ng tao kaya mahirap makilala ang mga pagkilos ng mga buhay na kalamnan mula sa kanilang mga bionic na katapat.
Prosthetics: mga yugto ng pag-unlad
Kumpara sa conventional bionic prosthetic hand - isang tunay na tagumpay. Kamakailan lamang, ang isang taong nawalan ng kamay ay maaaring umasa sa dalawang posibilidad lamang: isang balat ng balat ay nabuo sa pagitan ng ulna at radius upang ang isang tao ay makahawak ng malalaking bagay, o isang kawit ay nakakabit sa tuod. Parehong hindi komportable at unaesthetic. Ngayon, kahit na ang pagbuo ng isang tuod para sa isang hinaharap na prosthesis ay nagsisimula sa operating room. Mula sa mga unang araw ng postoperative period, ang isang prosthetist ay nakikipagtulungan sa biktima, na tumutulong sa pagpili ng pinakamahusay na kumbinasyon ng mga bahagi. Ang tuod ay nabuo at sinanay, at ang mga bahagi ng hinaharap na prosthesis ay lubos na inangkop sa natitirang mga posibilidad. Ang isang maselang silicone cuff na may naka-embed na chips ay lumalapit sa balat. Walang mga abrasion mula sa mga modernong prostheses. Ang programa para sa bawat produkto ay binuo nang paisa-isa, depende sa kung ano ang ginagawa ng tao. Ang gawain ay ibalik ang function hangga't maaari.
Pagtulong sa May Kapansanan
Ang taong nawalan ng paa ay kailangang sumailalim sa medikal at panlipunang pagsusuri nang walang bagsak. Kasabay ng pagkakatatag ng grupomay kapansanan, isang programa ng social rehabilitation ay binuo para sa lahat. Ang rehabilitasyon ay nagsasangkot ng paggamit, una sa lahat, ng mga teknikal na paraan na nakakatulong sa pagbabalik ng isang tao sa trabaho. Ang lahat ng bionic limb prostheses ay kasama sa mandatoryong listahan ng naturang mga teknikal na paraan. Ang isang tao ay may pagpipilian: sa loob ng balangkas ng programa ng rehabilitasyon, tumanggap ng isang tapos na produkto o bilhin ito sa kanilang sarili na may kasunod na pagtanggap ng kabayaran sa pera. Ang halaga ng kabayaran ay kinakalkula batay sa average na halaga ng mga katulad na prosthetic na produkto.
Ano ang ginagawa ng mga developer?
Modern bionic prosthetic na mga kamay ay perpektong gumaganap ng banayad na paggalaw, ngunit ang isang tao ay hindi nakakakuha ng mga sensasyon mula sa mga ito na nakasanayan na niya. Kaya, ang isang prosthesis ay maaaring humaplos sa buhok ng isang tao, ngunit hindi mo maramdaman ang init ng anit at ang lambot ng buhok. Sinisikap na ngayon ng mga siyentipiko na alisin ang pagkukulang na ito. Natutunan na ng mga espesyalista kung paano i-splice ang mga buto ng titanium, at direktang ikonekta ang mga sensor ng paggalaw at damdamin sa isang buhay na nerve. Kaya, ang isang bionic na kamay ay ganap na pinapalitan ang isang buhay, at ang isang tao ay tumatanggap ng mga pandamdam na sensasyon, na kung saan siya ay binawian ng maraming taon. Ang direktang koneksyon ng mga nerbiyos at kalamnan gamit ang isang teknikal na aparato ay lubos na nagpapataas ng bilis ng paggalaw, na inilalapit ito sa natural.
Anong bahagi ang binubuo ng bionic leg?
Ang modernong bionic leg prosthesis ay may kasamang ilang kinakailangang elemento, gaya ng:
- silicone cuff na may mga built-in na sensor;
- suporta - isang titanium rod, na may hugisdrumstick;
- articulated module na may mga micro-engine at processor;
- artificial intelligence unit na nagpoproseso ng lahat ng papasok na signal.
Ang pinakabagong mga modelo ng prostheses mula sa mga nangungunang kumpanyang German ay may espesyal na coating na halos kapareho ng balat. Ang sintetikong balat ay may dalawahang layunin: pinoprotektahan nito ang mga detalye ng prosthesis mula sa kahalumigmigan at gumaganap ng isang cosmetic function. Maaari mong iwanang naka-coat ang iyong prosthesis, maligo gamit ito, at maglakad sa mga puddles.
Munting pantasya
Ngayon, maraming tao ang nakatira sa iisang planeta kasama natin, na mayroong 2 at kahit 3 bionic prostheses sa parehong oras. Nag-imbento ng sintetikong katad na nagbabago sa higpit. Ang mga exoskeleton ay naimbento upang tulungan ang mga paralisadong makalakad. Mga binuong produkto na kinokontrol ng kapangyarihan ng pag-iisip. Ang mga eksperimento ay isinasagawa upang mapalago ang mga nerbiyos sa mga microchannel. Theoretically, ang araw kung kailan posible na lumaki ang isang nerve ng kinakailangang haba ay hindi malayo. Sinusubukan ng mga siyentipiko na palabuin ang linya sa pagitan ng wildlife at isang teknikal na aparato. Ang bilang ng mga paggalaw na ginagawa ng bionic prostheses ay patuloy na tumataas, at gayundin ang kanilang pagiging kumplikado.
Ang lahat ng ito ay nagbibigay ng malaking pag-asa na ang isang tao ay magiging mas malakas kaysa sa sakit.
Ang mga prosthetic na limbs ay nagiging isang nakagawiang pamamaraan na nagbabalik sa isang tao sa normal. Marahil ay darating ang araw na anumang bahagi ng katawan ng tao ay maaaring palitan ng isang artipisyal. Atleast gusto ko talagang maniwala.
