Адам бір мүшесінен айырылған кезде оның ең басты арманы – қолын немесе аяғын қайтадан сезіну. Тек сезіну үшін ғана емес, жарақат немесе ауру алдында қол жетімді барлық қозғалыстарды аяқпен орындау керек: шыныаяқ алыңыз, аяқ киімді байлаңыз, екі аяқты тіреп жүру. Бионикалық протез немесе жүйке импульстарын ұстайтын күрделі құрылғы жоғалған мүмкіндіктерді қайтаруға мүмкіндік береді.
Ақылды протездеу қалай пайда болды?
«Тірі» протездердің прототипін фантаст жазушылар ойлап тауып, сипаттаған. Олардың еңбектерінде шайқаста жоғалған қолдар, аяқтар, көздер мен жүректер тірі органдарға қарағанда жақсы жұмыс істейтін механикалық көмекшілермен ауыстырылды. Ең танымал мысал - Кэмеронның Терминаторы, ол адамның сыртқы түрін ғана алды.
Заманауи протездердің прототипі 19-ғасырда, төменгі бөлігін жылжымалы етіп жасау үшін ағаш аяққа металл шар салынғанын білетіндер аз. Бірақ 20 ғасырда бұл қарапайым құрылғылар бірнеше ғылымдардың тоғысында жасалған бионикалық протезге ауыстырылды: медицина, техника, бионика және электроника.
Түрлі елдердің ғалымдары бұл мәселедегі біріншілік туралы дау айтады, бірақ фактілер біріншіҚолдың функционалды бионикалық протезі 2010 жылы Германияның Лейпциг қаласында өткен ортопедиялық көрмеде ұсынылды. Осы оқиғадан кейін өткен жылдар ішінде әлемде көптеген протездік қолдар, қолдар, аяқтар, аяқтар және тіпті иттердің табандары жасалды.
Бионика дегеніміз не?
Бұл жабайы табиғатты және тірі тіршілік иелерінің жұмыс істеу принциптерін өнеркәсіптік аналогтарға көшіру мүмкіндігін зерттейтін тұтас ғылым. Инженерлер табиғаттан алынған идеяларды зерттеп, оларды құрылғылары мен құрылымдарына енгізеді. Бұл тұрғыда бионикалық протездер – мұхиттағы тамшы ғана. Осылайша, барлығына белгілі Velcro бекіткіштері лопуха тұқымдарының қозғалу жолын көшіреді. Сорғыштар сүліктерден алынған. Сүңгуір қайықтарды жобалау кезінде олар үлгі ретінде жауын құртын алды - оның барлық «бөлімдері» автономды. Останкино мен Эйфель мұнараларының керемет төзімді металл ашық жұмысы адамның түтік тәрізді сүйегінің еселенген үлкейтілген көшірмесі болып табылады. Барлығын таң қалдыратын металл тоқыма - беріктік пен икемділікті біріктіретін сүйек тінінің құрылымының көшірмесі.
Осындай әр түрлі жанұялар бір мезгілде тұратын көпқабатты үйдің өзі балдан жазылады. Ортақ коммуникациялары бар бір шаңырақ астындағы «жасушаларда» әртүрлі адамдардың өмір сүру идеясы аралар колониясының өмір салтын көшіреді.
Биондық инкарнациялар айналамыздағы көптеген нысандарда кездеседі: автомобиль шиналарында, ұшақтарда, бақылау камераларында, қайықтарда және жиі кездесетін артикуляцияларда.
Қарапайым бионикалық протез қалай жұмыс істейді?
Жарақаттан кейін немесе ауру кезінде аяқ-қолды кесіп тастайды. Қалған діңгек көптен тұрадыұлпалар: тері, бұлшықеттер, сүйектер, қан тамырлары және нервтер. Операция кезінде хирург қалған қозғалтқыш нервін қалған үлкен бұлшықетке әкеледі. Хирургиялық жара жазылғаннан кейін жүйке қозғалтқыш сигналын бере алады. Бұл сигналды протезге орнатылған сенсор қабылдайды. Күрделі компьютерлік бағдарлама жүйке импульсін қабылдау процесіне қатысады.
Сондықтан, бионикалық протез осы бағдарламада көрсетілген әрекеттерді ғана орындай алады: қасық, шанышқы немесе шарды алыңыз, пернені басыңыз және т.б. Аяқтың жоқтығымен салыстырғанда, қозғалыстың шектеулі санының мүмкіндігі де үлкен жақсарту болып табылады. Дегенмен, тіпті ең жақсы және ең жетілдірілген бионикалық протездер тірі мүше жасай алатын барлық кішкентай және дәл қозғалыстарды әлі орындай алмайды.
Нерв импульсі мидан протезге қалай жетеді?
Бионикалық протездердің қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін адамның қалыпты физиологиясын есте сақтау керек.
Тәулік ішінде қайталап жасайтын қозғалыстар автоматты деп аталады. Тұру, дәретханаға бару, жуу, тіс тазалау, киіну - мұның бәрі бізде ешқандай ой тудырмайды. Дене өзіне қажет нәрсенің бәрін өздігінен жасайды. Бірақ шын мәнінде кез келген қозғалыстың басы ой болып табылады. Яғни, алдымен біз ойлаймыз: тісімізді тазалау, кофе қайнату, киіну керек. Ми бұл қозғалысқа қатысатын бұлшықеттерге сигналдар жібереді. Бұлшық ет мидың сигналы бойынша ғана жиырылуы немесе босаңсуы мүмкін. Бірақ процесс соншалықты тез және біркелкі өтеді, бізде не болып жатқанын түсінуге уақыт жоқ. ATПротездеу жағдайында бәрі күрделірек: алдымен қозғалыс сигналы бұлшықетке әкелінген нервтің жанында орналасқан электрод арқылы оқылады, содан кейін протез ішіндегі процессорға жіберіледі. Бұл процесс те айтарлықтай жылдам, бірақ әрекеттерді орындау жылдамдығы әлі де тірі мүшеден төмен.
Жасанды адамның "бөліктері"
Алғашқы бионикалық протез пайда болғаннан бері ғылым ұзақ жолдан өтті. Егер алғашқы модельдер көлемді болса, ажыратқыштарды қажет етсе және ең қарапайым қозғалыстарды ғана орындай алатын болса, онда заманауи үлгілерді протездер деп атауға болмайды. Бұл футуристік фильм экранынан шығып кеткендей көрінетін талғампаз инженерия туындылары.
Протез сау қолға мүлдем ұқсайды, ол жаза алады, ас құралдарын, көлік рульін немесе тауық жұмыртқасын ұстай алады. Қозғалыстарды жетілдіру үшін адамның өз тіндері кейде дененің басқа бөліктерінен - мысалы, аяқтардан қолданылады.
Болашақтың идеялары
Инженерлер мен ғалымдардың қиялдары тоқтаусыз. Сонымен, ғалымдар тіпті көздің зақымдалған тор қабығын «айнап өтіп», қоршаған ортаның бейнесін тікелей көру жүйкесіне жібере алды. Жарақат салдарынан соқыр адам көру жүйкесінің сақталуымен таныс жүздерді қайта көруге немесе әдемі күннің шығуына сене алады.
Ми қызметін жақсартатын құрылғылар қазірдің өзінде бар. Мысалы, тремор сал ауруын немесе Паркинсон ауруын имплантацияланған электродпен емдеуге болады.
Себебі қозғалмай қалған адамдарғапаралич электродтары жасанды қолдар мен аяқтарды басқара алатындай етіп миға тікелей имплантациялайды. Басқаларға толықтай тәуелді адам үшін өзіне-өзі қызмет көрсету мүмкіндігі сөзбен жеткізгісіз қуаныш.
Кілттерді, банк картасын және жеке куәлікті бір уақытта алмастыра алатын тері астына салынған чиптер мәселесі талқылануда.
Бізде не бар?
Ресейдегі бионикалық протездер шығаратын ең танымал кәсіпорын – Мәскеу протездеу және оңалту орталығы. Мұнда модульдерден протездер құрастырылады, Германия, Исландия және Ресей өнімдері пайдаланылады.
Әр адамның протезінің жеке ерекшеліктері болады. Бұл ампутация деңгейі, және салмағы, және бойы, және кәсібі, жүріс ерекшеліктері және шағын қозғалыстар, жас. Көптеген өздігінен білім алатын модульдер қолданылады. Протезге адам ғана бейімделіп қоймайды, протез де адамға. Кіріктірілген жасанды интеллектпен жабдықталған өзін-өзі оқыту модулі жүру ерекшеліктерін және қозғалыс бағытын есте сақтайды. Модуль тек қадамның енін және аяққа түсетін жүктемені «үйренеді», сонымен қатар жолдағы қадамдардың, шұңқырлар мен шұңқырлардың саны мен биіктігін есте сақтайды. Модульдер мидың қадамды немесе басқа қозғалысты дайындайтын әрекеттерін қайталайды.
"Тірі" протез қанша тұрады?
Бионикалық протездеу құны әлі де жоғары және күрделі жағдайларда миллиондаған рубльге жетуі мүмкін. Алайда толыққанды өмірге оралуды материалдық тұрғыдан бағалау қиын. Расында, бионикалық протездерді орнату – мүгедек адамның қалыпты жағдайға оралуының бірден-бір жолыөмір: жоспарлар құру және жүзеге асыру, отбасын асырау, мансаптық биіктерге жету.
Ең бастысы дені сау, өзіне сенімді адамдар қауымына оралу. «Тірі» протездері бар адамдар қалыпты өмір сүруді жалғастырады, билейді және тіпті спорттық марапаттарға ие болады. Яғни, протез адамның бір бөлігіне айналғаны сонша, тірі бұлшықеттердің әрекетін олардың бионикалық әріптестерінен ажырату қиынға соғады.
Протездеу: даму кезеңдері
Кәдімгі бионикалық протездік қолмен салыстырғанда – нағыз жетістік. Жақында қолынан айырылған адам тек екі мүмкіндікке сене алады: адам үлкен заттарды ұстап алу үшін шынтақ сүйегі мен радиус арасында тері жамылғысы пайда болды немесе діңгекке ілмек бекітілді. Екеуі де ыңғайсыз және эстетикалық емес еді. Бүгінгі күні тіпті болашақ протезге арналған діңгектің қалыптасуы операция бөлмесінде басталады. Операциядан кейінгі кезеңнің алғашқы күндерінен бастап протездеуші зардап шегушімен жұмыс істейді, бөліктердің ең жақсы комбинациясын таңдауға көмектеседі. Түтік қалыптасады және оқытылады, ал болашақ протездің бөліктері қалған мүмкіндіктерге барынша бейімделеді. Кірістірілген чиптері бар нәзік силикон манжет теріге тиеді. Заманауи протездерден сыдырылған жерлер жоқ. Әрбір өнімге арналған бағдарлама адамның не істеп жатқанына байланысты жеке жасалады. Тапсырма - функцияны мүмкіндігінше қалпына келтіру.
Мүгедектерге көмек
Бір мүшесінен айырылған адам міндетті түрде медициналық-әлеуметтік сараптамадан өтуі керек. Топтың құрылуымен бір мезгілдемүгедектік, әрбір адам үшін әлеуметтік оңалту бағдарламасы әзірленуде. Оңалту, ең алдымен, адамның еңбекке оралуына ықпал ететін техникалық құралдарды қолдануды білдіреді. Барлық бионикалық аяқ-қол протездері осындай техникалық құралдардың міндетті тізіміне енгізілген. Адамның таңдауы бар: оңалту бағдарламасы аясында дайын өнімді алу немесе кейіннен ақшалай өтемақы ала отырып, оны өз бетінше сатып алу. Өтемақы сомасы ұқсас протездік бұйымдардың орташа құны негізінде есептеледі.
Әзірлеушілер немен жұмыс істеп жатыр?
Қазіргі бионикалық протездік қолдар нәзік қозғалыстарды тамаша орындайды, бірақ адам олардан үйренген сезімдерді алмайды. Сонымен, протез адамның шашын сипайды, бірақ сіз бас терісінің жылуын және шаштың жұмсақтығын сезіне алмайсыз. Қазір ғалымдар бұл кемшілікті жоюмен айналысуда. Мамандар сүйектерді титанмен біріктіруді, қозғалыстар мен сезімдердің сенсорларын тірі жүйкеге тікелей қосуды үйренді. Осылайша, бионикалық қол тірі қолды толығымен ауыстырады, ал адам көптеген жылдар бойынан айырылған тактильді сезімдерді алады. Жүйкелер мен бұлшықеттердің техникалық құрылғымен тікелей байланысы қозғалыс жылдамдығын айтарлықтай арттырады, оны табиғиға жақындатады.
Бионикалық аяқ қандай бөліктерден тұрады?
Заманауи бионикалық аяқ протезі бірнеше міндетті элементтерді қамтиды, мысалы:
- кіріктірілген сенсорлары бар силикон манжет;
- тірек - пішінді титан таяқшасыбарабан;
- микроқозғалтқыштары мен процессоры бар буынды модуль;
- барлық кіріс сигналдарын өңдейтін жасанды интеллект блогы.
Алдыңғы қатарлы неміс компанияларының протездерінің соңғы үлгілерінің теріге өте ұқсас арнайы жабыны бар. Синтетикалық терінің қос мақсаты бар: ол протездің бөлшектерін ылғалдан қорғайды және косметикалық функцияны орындайды. Қабықпен қапталған протезді киіп, онымен душ қабылдауға және шалшықтармен жүруге болады.
Кішкене қиял
Бүгінгі күні бізбен бір планетада бірнеше адам өмір сүреді, оларда бір уақытта 2, тіпті 3 бионикалық протездер бар. Қаттылығын өзгертетін синтетикалық былғары ойлап тапты. Экзоскелеттер сал ауруына шалдыққан адамдарға жүруге көмектесу үшін ойлап табылған. Ойдың күшімен басқарылатын әзірленген өнімдер. Нервтерді микроарналарда өсіру бойынша эксперименттер жүргізілуде. Теориялық тұрғыдан алғанда, қажетті ұзындықтағы жүйкені өсіруге болатын күн алыс емес. Ғалымдар жабайы табиғат пен техникалық құрылғы арасындағы шекараны жоюға тырысуда. Бионикалық протездермен орындалатын қозғалыстардың саны және олардың күрделілігі де үнемі артып келеді.
Мұның бәрі адамның аурудан күшті болатынына үлкен үміт береді.
Аяқ-қолды протездеу адамды қалыпты жағдайға қайтаратын әдеттегі процедураға айналуда. Бәлкім, адам денесінің кез келген мүшесін жасандыға ауыстыратын күн туар. Кем дегенде, мен оған сенгім келеді.
