Бионический протез ноги

Бионические протезы: 5 органов, которые можно заменить на электронные (9 видео)

бионический протез ноги

«Звёздные войны» незабываемая эпопея галактического путешествия, большинство сцен первых трех фильмов сразу вошли в историю мирового кинематографа. Одна из таких — момент, когда Люка Скайуокера оснащают высокотехнологическим протезом руки, потерянной в ходе поединка с Дартом Вейдером.

Искусственная рука работает и выглядит, как настоящая к тому же, вероятно, передаёт тактильные ощущения. Практически является совершенным «бионическим», как принято называть сегодня такие вещи, протезом.

Однако земным ученым до тех технологий, которые использовались когда-то давно, в далёкой галактике, ещё работать и работать.

Название «бионический» произошло от слова «бионика», т.е. прикладное направление науки, изучающая использование в технических устройствах, а также в системах принципов организации, функций, структур и свойств живой природы. Бионика неразрывна и параллельна множествам наук, например, биология, химия, кибернетика, физика, электроника, связь, навигация, морское дело и др.

Одним из самых важных направлений исследования, связанной с бионикой, являются бионические протезы и импланты. особенность таких протезов заключается в их возможности воспроизводить функции утраченных конечностей и недостающих органов. Ниже приведены примеры относительных успехов из данной области.

Бионические протезы рук

В отличие от искусственных ног создание рук, выполняющих те же функции, что и природные, — чрезвычайно сложная задача. Трудно воспроизвести не только деликатные движения кисти, пальцев, но и способность осязания.

На кончиках пальцев у человека расположены осязательные органы, самые чувствительные нервные окончания (недаром в средние века одной из пыток было срывание ногтей).

Поэтому нет ничего удивительного в том, что к настоящему времени на сто процентов успешного проекта бионической руки не осуществлено. Однако есть интересные попытки.

Touch Bionics – компания, занимающаяся разработкой активных протезов i-LIMB, это проект в 2007 году стал коммерческим. Производимые компанией протезы являются миоэлектрическими устройствами, что означает «считывающие» биоэлектрические потенциалы, образующиеся в результате сокращения мышц на уцелевшей области конечности. i-Limb разработан таким образом, что на каждое сокращение разных мышц, он реагирует, осуществляя отдельные движения.

Пациент, обладающий данным протезом, может брать и удерживать любые предметы; серия i-LIMB Ultra делает возможным движение пальцев по отдельности; работа протеза основана на управляемом программном обеспечении, куда записан целый ряд стандартных движений и захватов, кроме того можно регулировать силу сжатия, что является просто незаменимым в определенных ситуациях.

Если i-LIMB находится в течение некоторого времени без действия, то протез возвращается в исходное положение. Изначально i-LIMB Pro разрабатывался для ветеранов боевых действий, которые утратили в бою свои конечности. Важно отметить, что эта разработка никак не связана с нервной системой человека.

Иными словами, можно научиться им пользоваться, но невозможно научить сам протез выполнять действия, не заложенные программой. Bebionic3 — аналогичная модель i-LIMB является проектом миоэлектрической бионической руки. В число функций входит 14 разных положений и захватов, выполнение разных действия, например, использование компьютерной мыши и нажатие на курок водного пистолета.

Не смотря на возможности i-Limb и Bebionic3 и дизайн, протез не может стать полноценной заменой настоящих рук, до этого еще далеко.

Ближе к настоящему предвещает стать проект ученых Технического университета Чалмерса.

Сотрудники университета в конце прошлого года сообщили о том, что им удалось создать протез, работающий частично методом миоэлектрики и частично с помощью нервной системы: поступающие из мозга биоэлектрические сигналы перехватываются имплантируемыми электродами, которые затем пересылают полученное во встроенный компьютер. Система декодирует их в команды управления моторами. Обладатель может управлять как всеми пальцами сразу, так и по отдельности.

Разработчики уверяют, что их творение, по уровню интуитивности управления превосходит имеющихся на рынке активных протезов. Естественно, высшим пилотажем будут, искусственные руки, управление которых будет зависеть исключительно от нервных сигналов.

Наряду с учеными из университета Чалмерса американский медицинский журнал Lancet опубликовал материал нейробиолога Эндрю Швартца. Парализованная 53-летняя женщина, в результате тяжелого нейродегенеративного заболевания не может двигать телом, начиная с шеи.

В ее мозг вживили крошечные электроды, благодаря которым теперь она может в полной мере управлять искусственной рукой. Теперь речь идёт уже о протезе, который управляется непосредственно мозгом.

Как поясняет сам Швартц, разработанная им система «воспроизводит двигательные намерения обладателя».

Финансирование ученый получил от агентства передовых оборонных исследований при DARPA.

Уже сегодня можно увидеть публикации нового прототипа бионического протеза, который передает в мозг тактильные сигналы, через специальные сенсоры, расположенные на кончиках искусственных пальцев, ладоней и запястья.

В результате человек в буквальном смысле может чувствовать расположение протеза и то, что он сжимает. Это примитивные ощущения, но все же первый шаг к реальным. Кроме того, протез имплантируется с помощью материала, который можно носить не дольше месяца.

Бионические ноги

Не смотря на то, что протез ноги не требует большого функционала, как руки, однако создать бионическое устройство, которое обладатель практически не будет чувствовать сложно. Сделать его по ощущениям как натуральный до сих пор никому не удалось. А ведь здесь также работы ведутся довольно активно.

На протяжении нескольких лет изучением разработок бионических протезов нижних конечностей занимается Университет Вандербильта. Их основной упор сосредоточен на создании коленного двигателя и двигателя около ступни. Первым носителем их устройства студент Крейг Хатто 23 лет. Несколько лет назад после нападения акулы он лишился ноги.

Исходя из видеоматериалов, он может вполне хорошо ходить и по ровным поверхностям, и по наклонным, а снаружи только небольшая хромота заметна.

Искусственная нога это автономное устройство, которое оснащено достаточно мощным компьютером и не менее мощным программным обеспечением. Протез самостоятельно реагирует на каждое малейшее изменение. Также известно, что Хатто с этой ногой прошел расстояние до 14 км.

Еще одним творением Университета Вандербилта, только на этот раз вместе с Реабилитационным институтом Чикаго, была нога инвалида Зака Воутера, который смог подняться на 103 этажную высотку Виллиса в Чикаго. Данный протез сходится с нервными волокнами ноги, поэтому, грубо говоря, управляется «силой мысли».

Кроме перечисленных есть еще множество других достойных разработок, причём не только протезов. К примеру, «бионическая нога» Tibion, которая практически является экзоскелетом для ног. Она рассчитана на пожилых людей с парализованными конечностями, к примеру, в результате инсульта.

Искусственное сердце

Затрагивая тему бионических протезов, нельзя обойти стороной искусственное сердце. Проекты этого направления ведутся в течение уже более полувека, первые эксперименты проводились в начале 1950 года. А первая успешная имплантация сердца была проведена в 1982 году: результат работы Роберта Ярвикова – устройство Jarvik-7, было встроено двум пациентам. Первый смог прожить после имплантации 112 дней, второй — до 620 дней.

В ходе множества попыток полностью заменить настоящее сердце, разработчикам удалось создать устройства, которые предназначены на временную замену до получения донорского. К числу таких «сердцезаменителей» относятся Phoenix-7, SynCardia, AbioCor.

На сегодня управлением по контролю за лекарствами и продуктами (США) одобрено только два устройства искусственного сердца: первая в 2004 году — SynCardia temporary Total Artificial ( в результате 10 лет испытаний), вторая в 2006 году – AbioCor Replacement Heart.

К сожалению, первый опыт вживления AbioCor в 2009 году трагично закончилась. Пациент скончался через два месяца. После этого разработчик AbioCor прекратил производство искусственного сердца. Поэтому SynCardia, сейчас является лидером в данной области.

У искусственного сердца наблюдаются две неприятности.

Часто организм отказывается принимать имплантируемое устройство и начинает активно его отторгать, также у пациентов, перенесших операцию по протезированию клапанных механизмов органа, наблюдается, как психологи его назвали, кардиопротезный психопатологический синдром.

Он заключается в фиксации внимания пациента на работе имплантированного клапана, так как его работа сопровождается характерными звуковыми явлениями. Если представить, что внутри вас действует инородное тело и производит непонятный шум, то чувства этих пациентов сразу станут понятны

Слуховые аппараты

В ряд бионических протезов также можно отнести и кохлеарные имплантаты, которые представляют собой медицинские устройства, включающие микрофон, звуковой процессор, а также передатчик, устанавливаемые снаружи, как на волосах, так и на коже больного, в состав устройства входит и приёмник, который имплантируется подкожно. Посредством хирургического вмешательства цепочки электродов вводятся внутрь слуховой улитки.

Основное предназначение кохлеарного имплантата состоит в стимуляции расположенного в улитке волокон слухового нерва посредством электрических импульсов. Аппараты выписываются людей с тяжёлым случаем потери слуха сенсоневральной этиологии. Импланты данного типа — это не ноу-хау. Методики стимуляции слухового нерва берут начало в 1950 годах, к началу 1951 относится первая попытка создания слухового устройства, которое предназначалось для использования в клинических условиях.

Первое «бионическое ухо», т.е. мультиэлектродный имплантат, пытались создать в 1978 году. Проект разрабатывался в Университете Мельбурна. В результате эксперимента разработчикам удалось реализовать коммерческий продукт, который ближе к 20 столетию частично вернул слух сотне тысячам больных всех возрастов (среди пациентов были и 6-месячные дети) со всего мира. Слуховой аппарат доступен среднему покупателю, вместе со всем процессом лечения обходился в 45-125 тысяч.

Устройства, впрочем, очень недёшевы: 45-125 тысяч за весь процесс лечения.

Искусственные глаза

Принцип работы Argus II заключается в следующем: специальная антенна, устанавливается на глазное яблоко (или около) и на специальные очки, которые оснащёны камерой и соединены с переносным компьютером. Сигнал поступает с камеры в компьютер, где проходит дальнейшую обработку, после чего переводится на приёмник и преобразуется в команду вживлённым электродам приступить к стимуляции уцелевших клеток сетчатки глаза, а также зрительного нерва.

Устройство содержит 60 электродов, что довольно не много, однако пациенты начинают различать формы предметов и читать буквы больших размеров. Не говоря о способности ориентироваться в пространстве, учитывая, что она сама по себе очень ценна. Сегодня существует множество компаний и научных учреждений, занимающихся разработкой аналогов данной системы, только с большим числом электродов, с помощью которых удастся слепым людям вернуть частично зрение.

Так еще одним имплантом стал Bio-Retina – это сенсор, разрешение которого 24х24 пиксель (в общем 576 пик.), его помещают на не функционирующую сетчатку и подключают напрямую к глазному нерву. Имплант переводит все данные от каждого пикселя в электрические импульсы так, что мозг смог вычленить оттенки серого цвета на получаемых изображениях.

Bio-Retina получает питание через специальные очки, которые проецировать на сенсор инфракрасное излучение. Устройство работает за счет получения трех милливатта энергии, вырабатываемых маленькой солнечной батареей. Этот проект новый и пока нет ни одного человека с имплантируемым Bio-Retina, однако первые пациенты намечаются уже в этом году.

Теперь ясно, что бионическое протезирование является процветающей быстроразвивающейся областью науки, к тому же в какой-то мере коммерциализованной. Не смотря на это, все бионические устройства, и могут имитировать работу «живых» органов, но не в силах заменить настоящие. И вряд это станет возможным в ближайшие десятилетия, так как слишком сложно устроен организм человека и слишком многое остается не разгаданным и непонятным.

Источник: http://www.osimira.com/?p=34994

Как живется девушке с бионическим протезом ноги

бионический протез ноги

Ирина Скачкова потеряла ногу в автоаварии. Выделения средств на современный бионический протез девушке пришлось добиваться год. Сегодня она не просто живет с ним, но и занимается спортом, и участвует в соревнованиях, а еще мечтает помогать другим.

«Киборг — отличное название, мне нравится, — улыбается Ирина Скачкова. — Да, я считаю себя киборгом, кажется, мне подходит. И это круто: то ты просто хромающий человек, а теперь киборг — есть же разница?»

Принять себя

Пережить то, что пережила Ирина Скачкова, врагу не пожелаешь. 12 лет назад её счастливый мир в одночасье рухнул.

«Мы с супругом возвращались из деревни в Липецк и попали в аварию, — рассказывая об этом, Ирина меняется в лице. — Дальше всё было как в плохом сне. Скорая, больница. Известие о смерти мужа Шестнадцать дней в реанимации. Периодически я приходила в себя, потом снова теряла сознание».

В одно из таких «просветлений» Ирина услышала страшное слово — ампутация. В правой ноге началась гангрена. Операция была неизбежна, иначе — смерть.

Ира вспоминает, как плакала, сопротивлялась, но в конце концов сама подписала согласие — не хотела взваливать такую ответственность на родных. Что творилось в этот момент в её душе, одному богу известно. В следующий раз девушка очнулась уже без ноги.

Принять себя новой, говорит, было очень сложно. Тем более, после выписки из больницы ей нельзя было даже сидеть — только лежать.

«Я чувствовала себя абсолютно беспомощной, временами такое отчаяние накатывало, что хотелось выть, — признаётся Ирина. — Помогли родные и друзья. Они ходили ко мне толпами, болтали по нескольку часов. В общем, отвлекали, как могли. А ещё придавала силы мысль о том, что у меня есть маленькая дочка — Кристине на тот момент было два годика, — и ей очень нужна мама».

Через полгода после автомобильной аварии Ирина начала ходить. Сначала осторожно передвигалась по квартире, потом вышла на улицу.

«Тут меня уже было не остановить, — и снова на лице девушки появляется улыбка. — Я вернулась на работу, до офиса шла пешком — без ноги, на костылях. Мне было всё равно, что подумают окружающие. Все преграды только у нас в голове, и я, как могу, пытаюсь с ними бороться». (Смеётся)

Прошла через ад

Но на костылях много не находишься. То ли дело протезы — тем более высокотехнологичные, бионические, которые позволяют их обладателю двигаться максимально свободно и естественно, как на собственных ногах. Ирина многое слышала о таких, но приобрести даже не мечтала. «Да они стоят как целая квартира!» — отвечала она на робкие предложения друзей. Только спустя много лет Ира узнала, что получить чудо-протез можно совершенно бесплатно: деньги на это выделяет государство.

«В 2015 году мне дали смешную сумму на обычный модульный протез — что-то в районе 50 тысяч рублей. На них мне могли сделать только одну стопу, — рассказывает Ирина. — Я смеюсь, что мой рабочий стол стоил столько же, и с таким же успехом я могла отпилить от него ножку и ходить как пират.

Когда я стала выяснять, что же мне делать, то узнала, что нескольким липчанам в этом же году выделили высокотехнологичные протезы с внешним источником энергии, которые стоят миллионы! Мне стало обидно, почему я не попала в их число.

К тому же, как выяснилось, некоторые ими даже не пользуются, в итоге они пылятся у них в шкафу».

Ирина решила во что бы то ни стало добыть суперпротез. Правда, для этого ей пришлось пройти семь кругов ада. Она обошла всех врачей, собрала кучу справок: каждая делалась вечность, а медики находили любую причину, чтобы отказать — плохой анализ мочи, частый пульс, даже желание бегать.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Защемило между лопаток что делать

«Я чувствовала себя попрошайкой. Мне приходилось доказывать, что я — молодая, активная, работающая женщина, одна воспитывающая ребёнка, а не алкоголичка или наркоманка», — говорит Ирина.

Год длились мытарства и хождения по кабинетам: из Липецка Скачкову направили на комиссию в Москву. Когда специалисты, наконец, вынесли положительное решение, Ира не смогла сдержать эмоций. Она буквально прыгала от радости. Ведь с новым протезом перед ней открывались новые возможности.

Сейчас Ирина спокойно ходит. Тот, кто не знает, вряд ли поймет, что у неё протез.

«Это совершенно другие ощущения, — делится девушка. — Я могу ходить попеременным шагом, а не переставным, как раньше, спускаться по склонам, переступать через бордюры. И это выглядит естественно. Всё равно, что с «шестёрки» пересесть на Mercedes (смеётся). Плюс у меня перестала болеть спина, я меньше устаю».

Как инвалиду получить бесплатный протез?

  1. Провести медико-техническую комиссию и получить медико-техническое заключение (МТЗ) с назначением рекомендованного изделия. 2. Обратиться в лечебное учреждение по месту жительства и оформите форму 088/у-06 «Направление на медико-социальную экспертизу организацией, оказывающей лечебно-профилактическую помощь». Помните, что форма действительна месяц с момента оформления. 3. Обратиться в службу медико-социальной экспертизы (бюро МСЭ) по месту жительства для установления группы инвалидности и разработки индивидуальной программы реабилитации (ИПР). 4. Обратиться к производителю протезно-ортопедических изделий за оказанием услуги. (В регионах необходимо предварительно получить направление от уполномоченного органа. В Москве направление не требуется).

Не инвалид, а киборг. Как живется девушке с бионическим протезом ноги

Помочь другим

Сама Ира шутливо называет себя киборгом. Это слово она подсмотрела в Instagram известного паралимпийца Дмитрия Игнатова: он призывал людей-киборгов поучаствовать в первой российской «Кибатлетике». Недолго думая, Ирина тоже подала заявку, хотя признаётся, что ещё и ходить-то на новом протезе толком не умела. А в июне уже поехала на соревнования.

«В последний момент хотела было отказаться, но потом взяла себя в руки и сказала: «Ира, ты не имеешь права, ты так тяжело доставала этот протез, что теперь просто обязана показать его людям», — продолжает наша героиня.

Вместе с другими участниками Ирине предстояло преодолеть полосу препятствий, имитирующих разные бытовые ситуации: где-то встать, где-то пригнуться, где-то перешагнуть. В своей дисциплине Ира была единственной девушкой. И занять второе место для неё особенно почётно.

«Но главное — я познакомилась с удивительными, интересными людьми, — делится Ирина. — Общение с ними меня и саму в какой-то степени изменило. Я стала более открытой, уже не стесняюсь носить короткие юбки (смеётся). А если серьёзно, участие в «Кибатлетике» многое мне дало, это стало попыткой выйти из зоны комфорта».

Теперь Ирина хочет помогать таким же, как она — людям с ограниченными возможностями, — делать их жизнь ярче и интереснее. Она уверена: каждый из них может стать «суперменом» и «человеком-киборгом», надо только показать пример.

«К сожалению, реабилитация инвалидов в нашей стране почти не развита. Как только тебя выписывают из больницы и отправляют домой, ты остаёшься один на один со своей проблемой, больше тобой не занимаются, — говорит Ирина. — Многие из-за этого закрываются, уходят в себя. А ведь могли бы жить полной жизнью, заниматься спортом. Современные средства реабилитации это позволяют. Только не все о них знают».

Снится, что бегу

Сегодня, если Ира и обращает на себя внимание чем-то на улице, то своей лучезарной улыбкой. От неё будто заряжаешься энергией и позитивом. А энергии в ней столько, что хватит на десятерых! Активная по натуре, она не сидит без дела: работает в страховой компании, общается с дочерью, встречается с друзьями, путешествует. Занимается своим здоровьем: ходит в тренажёрный зал, плавает, ездит на велосипеде, летает на параплане.

«Помню свой первый полёт — потрясающие ощущения, — улыбается Ирина. — Я всё переживала, как же я разгонюсь, ведь бегать на этом протезе нельзя, а оказалось всё просто: ребята взяли меня на руки и побежали вместе со мной. Они не видели никаких препятствий, их видела только я. Это ещё раз доказывает, что препятствия мы создаём себе сами».

Теперь Ирина мечтает спрыгнуть с парашютом, пойти в горы и научиться кататься на сноуборде. А ещё мечтает о спортивном протезе, на котором можно бегать. Раньше девушка занимался лёгкой атлетикой, выступала на соревнованиях.

«Мне часто снится, как я бегу, — признаётся героиня. — Понимаю, что это невозможно. По крайней мере, пока»

Справка

«Кибатлетика» — первые российские соревнования между людьми с протезами рук, ног и на электроколясках в мастерстве управления своими техническими средствами, теми, кого все привыкли называть инвалидами, но в видении организаторов мероприятия они — первые киборги.

Суть соревнований состоит в следующем: есть несколько категорий участников, и для каждой из них предусмотрена специальная трасса с препятствиями, которую они преодолевают. Препятствия носят бытовой характер: от сесть-встать с кресла для участников с протезами ног до закрутить лампочку для пользователей с протезами рук.

В соревнованиях, которые проходили в июне в Москве, участвовали 23 человека.

http://www.chr.aif.ru/

Источник: https://nnd.name/2017/09/kak-zhivetsya-devushke-s-bionicheskim-protezom-nogi/

Бионический протез: устройство, установка, принцип работы. Бионические протезы конечностей

бионический протез ноги

Когда человек теряет конечность, то самая главная его мечта – снова ощутить руку или ногу. И не просто ощутить, а выполнять конечностью все движения, доступные до травмы или болезни: взять чашку, зашнуровать ботинки, идти с опорой на обе ноги. Вернуть утраченные возможности позволяет бионический протез, или сложное устройство, улавливающее нервные импульсы.

Как появились «умные» протезы?

Прототип «живых» протезов придумали и описали фантасты. Это в их произведениях на смену утраченным в сражениях рукам, ногам, глазам и сердцам приходили механические помощники, работающие лучше живых органов. Самый известный пример – Терминатор Камерона, взявший от человека только внешний облик.

Мало кто знает, что прообраз современных протезов относится еще к 19-му веку, когда в деревянную ногу вставляли металлический шар, чтобы сделать нижнюю часть подвижной. Но в 20-м веке эти примитивные устройства заменил бионический протез, созданный на стыке нескольких наук: медицины, инженерии, бионики и электроники.

Ученые разных стран оспаривают первенство в этом вопросе, но факты таковы, что первый действующий бионический протез руки был представлен на ортопедической выставке в немецком городе Лейпциге в 2010 году. За несколько лет, прошедших с этого события, в мире было разработано огромное количество протезов кистей, рук, стоп, ног и даже собачьих лап.

Что такое бионика?

Это целая наука, изучающая живую природу и возможность перенесения принципов работы живых существ в промышленные аналоги. Инженеры подсматривают идеи у природы и воплощают их в своих устройствах и сооружениях. В этом смысле бионические протезы – только капля в море. Так, известные всем застежки-липучки всего лишь копируют способ передвижения семян репейника.

Присоски заимствованы у пиявок. При конструировании подводных лодок взяли за образец дождевого червя – у него все «отсеки» автономные. Невероятно выносливый металлический ажур Останкинской и Эйфелевой башен – это многократно увеличенная копия трубчатой кости человека.

Переплетения металла, которые всех так восхищают – копия строения костной ткани, сочетающей прочность и гибкость.

Даже многоэтажный дом, в котором одновременно живут такие разные семьи, списан с пчелиных сот. Идея жизни разных людей в «ячейках» под одной крышей с общими коммуникациями копирует уклад жизни пчелиной семьи.

Бионические воплощения есть во многих предметах, окружающих нас: автомобильных шинах, самолетах, камерах наблюдения, водных судах и самых обычных шарнирных соединениях.

Как работает простейший бионический протез?

После травмы или в ходе болезни конечность ампутируют. Оставшаяся культя состоит из множества тканей: кожи, мышц, костей, сосудов и нервов. Хирург во время операции выводит сохранившийся двигательный нерв на остающуюся крупную мышцу. После заживления операционной раны нерв может передавать двигательный сигнал. Этот сигнал воспринимает датчик, установленный на протезе. В процессе восприятия нервного импульса участвует сложная компьютерная программа.

Поэтому бионический протез может выполнять только те действия, которые в этой программе прописаны: взять ложку, вилку или шарик, нажать клавишу и тому подобное. По сравнению с отсутствием конечности возможность даже ограниченного числа движения – огромный прогресс. Однако даже самые лучшие и совершенные бионические протезы пока не могут выполнить всех тех мелких и точных движений, на которые способна живая конечность.

Как проходит нервный импульс от мозга к протезу?

Чтобы понять, как работают бионические протезы, нужно вспомнить нормальную физиологию человека.

Движения, которые мы совершаем многократно в течение дня, называются автоматическими. Подъем, поход в туалет, умывание, чистка зубов, одевание – все это никаких мыслей у нас не вызывает. Тело делает все что нужно как бы само собой. Но на самом деле начало любого движения – мысль. То есть вначале мы думаем: нужно почистить зубы, сварить кофе, одеться. Мозг посылает сигналы тем мышцам, которые в данном движении задействованы.

Мышца может сокращаться или расслабляться только по сигналу мозга. Но процесс проходит настолько быстро и слаженно, что мы не успеваем осознать происходящее. В случае с протезом все сложнее: вначале сигнал о движении считывается электродом, расположенным рядом с выведенным на мышцу нервом, а затем отправляется на процессор внутри протеза.

Этот процесс тоже достаточно быстрый, но скорость совершения действий все равно уступает живой конечности.

Искусственные человеческие «запчасти»

С тех пор как был представлен первый бионический протез, наука ушла далеко вперед. Если первые модели были громоздкими, требовали переключателей и могли выполнять только самые простые движения, то современные образцы трудно назвать протезами. Это элегантные инженерные изделия, словно сошедшие с экрана футуристических фильмов.

Протез абсолютно похож на здоровую руку, им можно писать, держать столовые приборы, руль автомобиля или куриное яйцо. Для совершенства движений иногда используются собственные ткани человека с других участков тела – с ног, например.

Идеи из будущего

Инженеры и ученые в своих фантазиях неудержимы. Так, ученые даже смогли «обойти» поврежденную сетчатку глаза, транслируя изображение окружающего прямиком на зрительный нерв. Человек, ослепший вследствие травмы, при сохранности зрительного нерва может рассчитывать на то, что снова увидит родные лица или прекрасный рассвет.

Уже появились устройства, улучшающие работу мозга. Так, с дрожательным параличом или болезнью Паркинсона можно справиться при помощи вживленного электрода.

Людям, ставшими неподвижными вследствие паралича, вживляют электроды прямо в мозг, чтобы они могли управлять искусственными руками и ногами. Для человека, полностью зависящего от окружающих, возможность самообслуживания – несказанная радость.

Обсуждается вопрос о вживляемых под кожу чипах, способных заменить ключи, банковскую карточку и удостоверение личности одновременно.

А что у нас?

Наиболее известное предприятие, выпускающее бионические протезы в России, – это Московский протезно-реабилитационный центр. Здесь собирают протезы из модулей, используется продукция Германии, Исландии и России.

Протез каждого человека имеет индивидуальные особенности. Это и уровень ампутации, и вес, и рост, и род занятий, особенности походки и мелких движений, возраст. Используется много самообучающихся модулей. Приспосабливается не только человек к протезу, но и протез к человеку.

Самообучающийся модуль, оснащенный встроенным искусственным интеллектом, запоминает особенности походки и маршрута движения. Модуль «учит» не только ширину шага и нагрузку на конечность, но и запоминает количество и высоту ступеней, выбоин и ямок на пути.

Модули копируют действия мозга, подготавливающего шаг или другое движение.

Сколько стоит «живой» протез?

Стоимость бионического протезирования пока высока и может достигать в сложных случаях миллионов рублей. Однако возврат к полноценной жизни трудно оценить в материальном исчислении. По сути, установка бионических протезов – единственная возможность для инвалида вернуться к нормальной жизни: строить и осуществлять планы, содержать семью, добиваться карьерных вершин.

Самое главное – это вернуться в сообщество здоровых, надеющихся на себя людей. Люди с «живыми» протезами продолжают вести привычный образ жизни, танцуют и даже получают спортивные награды. То есть протез становится частью человека настолько, что трудно отличить действия живых мышц от их бионических аналогов.

Протезирование: этапы развития

По сравнению с обычным бионический протез кисти – настоящий прорыв. Совсем недавно человек, потерявший кисть, мог рассчитывать только на две возможности: между локтевой и лучевой костью формировался кожный лоскут, чтобы человек мог захватывать крупные предметы, или к культе присоединялся крюк. И то, и другое было неудобно и малоэстетично. Сегодня даже формирование культи под будущий протез начинается еще в операционной.

С первых дней послеоперационного периода с пострадавшим работает протезист, помогая подобрать наилучшее сочетание деталей. Культю формируют и тренируют, а части будущего протеза максимально приспосабливают к оставшимся возможностям. С кожей соприкасается нежная манжета из силикона со встроенными чипами. Потертостей от современных протезов не бывает. Программа для каждого изделия разрабатывается индивидуально, в зависимости от того, чем человек занимается.

Задача – максимальное восстановление функции.

Помощь инвалидам

Человек, утративший конечность, в обязательном порядке проходит медико-социальную экспертизу. Одновременно с установлением группы инвалидности для каждого разрабатывается программа социальной реабилитации. Реабилитация предполагает использование в первую очередь технических средств, способствующих возвращению человека к труду.

Все бионические протезы конечностей входят в обязательный перечень таких технических средств. У человека есть выбор: в рамках программы реабилитации получить готовое изделие или приобрести его самостоятельно с последующим получением денежной компенсации. Размер компенсации рассчитывается по средней стоимости аналогичных протезных изделий.

Над чем трудятся разработчики?

Современные бионические протезы рук отлично выполняют тонкие движения, но человек не получает от них тех ощущений, к которым привык. Так, протезом можно погладить человека по волосам, но нельзя ощутить тепло кожи головы и мягкость волос. Устранением именно этого недостатка занимаются сейчас ученые.

Специалисты уже научились сращивать кости с титаном, а датчики движений и чувств соединять непосредственно с живым нервом. Так, бионическая рука полностью заменяет живую, и человек получает тактильные ощущения, которых был лишен много лет.

Непосредственное соединение нервов и мышц с техническим приспособлением намного увеличивает скорость движений, приближая ее к природной.

Из каких частей состоит бионическая нога?

Современный бионический протез ноги включает несколько обязательных элементов, таких как:

  • силиконовая манжета со встроенными датчиками;
  • опора – титановый стержень, формой напоминающий голень;
  • шарнирный модуль с микродвижками и процессором;
  • блок искусственного интеллекта, обрабатывающий все поступающие сигналы.

Последние модели протезов ведущих немецких компаний имеют особое покрытие, очень похожее на кожу. Синтетическая кожа имеет двойное назначение: защищает детали протеза от влаги и выполняет косметическую функцию. Протез с покрытием можно не снимать, принимать с ним душ и ходить по лужам.

Немного фантазии

Сегодня живут на одной с нами планете несколько человек, имеющих 2 и даже 3 бионических протеза одновременно. Изобретена синтетическая кожа, меняющая жесткость. Придуманы экзоскелеты, помогающие ходить парализованным людям. Разрабатываются изделия, управляемые силой мысли.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Боль в колене при сгибании и разгибании лечение воспаление сустава

Проводятся эксперименты по выращиванию нервов в микроканалах. Теоретически недалек тот день, когда можно будет вырастить нерв нужной длины. Ученые пытаются стереть грань между живой природой и техническим устройством.

Количество движений, совершаемых бионическими протезами, постоянно увеличивается, возрастает и их сложность.

Все это дает большие надежды на то, что человек станет сильнее болезни.

Протезирование конечностей становится рутинной процедурой, возвращающей человека в привычное русло. Возможно, наступит тот день, когда любую часть человеческого тела можно будет заменить искусственной. По крайней мере, очень хочется в это верить.

Источник: http://fb.ru/article/196231/bionicheskiy-protez-ustroystvo-ustanovka-printsip-rabotyi-bionicheskie-protezyi-konechnostey

Бионические протезы: история, принцип работы, современные модели

бионический протез ноги

Бионические протезы сегодня являются авангардом медицинской инженерии. Человеческий организм несовершенен, потеря конечности и органа, к сожалению, не является редкостью и составляет огромную социальную проблему.

Печальная статистика демонстрирует, что около 15% населения Земли имеют те или иные функциональные нарушения, мешающие нормальной жизнедеятельности, примерно 50 миллионов человек ежегодно становятся инвалидами. Вызванные этим финансовые потери составляют свыше 4 триллионов долларов – это огромная нагрузка на мировую экономику.

Поэтому создание протезов, хотя бы частично возвращающих человеку утраченную функцию, является Святым Граалем современной медицины.

История развития бионических протезов

Чтобы понять, как работают бионические протезы и проследить их эволюцию, необходимо определиться со значением этого термина.

Бионика (или биомиметика) – прикладная дисциплина, изучающая возможности применения принципов организации и функционирования живой материи при создании технических систем и устройств.

Говоря проще, это создание искусственных аналогов решений, «изобретенных» природой. Ярким примером такого подхода является застежка «велкро» (липуска), принцип действия которой был скопирован с репейника.

Итак, бионический протез (биопротез) – это искусственный аналог, структурно и функционально имитирующий работу утраченного органа. Хотя подобные устройства широко стали разрабатываться только сейчас, история их развития насчитывает уже несколько столетий.

 Одним из ранних примеров является «железная рука» немецкого рыцаря Готфрида Берлихенгена (16 век), имевшая подвижные пальцы, сгибание которых осуществлялось нажатием кнопки на тыльной стороне ладони.

Протез позволял осуществлять захват крупных предметов (например, рукояти оружия) и, по некоторым сведениям, даже держать перо.

Модели, получившие распространение в Викторианской Британии 18-19 столетия, также являлись сугубо механическими устройствами и приводились в действие с помощью жестких тяг или гибких тросиков. Однако степеней свободы у них становится больше за счет увеличения количества суставов.

В ладонях некоторых моделей того времени имеется отверстие, в которое вставляются различные функциональные насадки, например небольшой крюк для ношения сумок. Протезы становятся не только функциональными, но и эстетичными – их форма приближена к очертаниям настоящих конечностей, а сами изделия в некоторых случаях украшались чеканкой, резьбой и гравировкой.

Особых успехов в 19 веке достиг Джеймс Джиллингем, изготавливавший искусственные аналоги ног и рук не только для взрослых, но и для детей с врожденными или приобретенными дисфункциями.

Протезы 20 века также представляют собой тяговые устройства. Отличием стало использование современных материалов – прежде всего пластика и облегченных сплавов, которые пришли на смену более тяжелым и труднообрабатываемым стали и древесине.

Благодаря уменьшению массы был устранен один из главных недостатков протезов прошлого – повышенная нагрузка на одну из сторон тела и, как следствие, дисбаланс опорно-двигательного аппарата.

Пластиковые модели позволяли также более реалистично имитировать облик здоровой человеческой руки или ноги, что положительно сказывалось на социализации их владельцев.

Несмотря на очевидный прогресс в протезировании, который человечество совершило за несколько веков, долгое время протезы представляли собой неудобные, малофункциональные аналоги утраченных конечностей. Их движения были очень ограниченными и неточными, что существенно снижало возможности использования таких устройств в бытовой жизни.

Бионическое протезирование сегодня

Лишь в конце 20 и начале 21 веков развитие микроэлектроники, материаловедения, медицины, нейрофизиологии создало условия для появления устройств, максимально приближенных по своим функциям к человеческим конечностям.

Более того, нынешние технологии позволяют разрабатывать аналоги таких сложных органов, как ухо и глаз, что было недостижимо в предыдущие эпохи.

Современный бионический протез конечностей представляет собой электронно-механическое устройство, приводимое в движение нервными импульсами. Его конструкция состоит из следующих компонентов:

  • Каркас. Изготавливается из пластика и легких металлических сплавов, обеспечивает жесткость протезу и защищает электронную начинку от повреждения. Каркас имеет гильзу, с помощью которой устройство надевается на остаток конечности. Для повышения эстетических качеств протезов они покрываются силиконовой или резиновой оболочкой, имитирующей кожу.
  • Механика. Бионический протез имеет встроенные сервоприводы, шарниры и тяги, которые обеспечивают устройству подвижность. В искусственных ногах также применяются гидравлические, пружинные или пневматические амортизаторы, смягчающие и распределяющие ударную нагрузку при передвижении.
  • Система управления. Для контроля над протезом в нем предусмотрены датчики нервных сигналов и обрабатывающий процессор, управляющий приводами. В серийных миоэлектрических моделях датчики подсоединяются к остаткам мышц культи и фиксируют изменения их биопотенциала при сокращениях. В опытных энцефалографических устройствах сенсоры закрепляются на коже головы или вживляются под нее, снимая электрические потенциалы мозга. В некоторых моделях также предусмотрены датчики обратной связи, обеспечивающие пациентам возможность испытывать проприоцептарные и тактильные ощущения.

Нейрофизиологический принцип работы бионического протеза позволяет существенно упростить управление им, а также хотя бы частично вернуть пациенту ощущение обладания полноценной конечностью. Большинство имеющихся на рынке моделей обеспечивают выполнение достаточно широкого набора действий – держать посуду и столовые приборы, писать, печатать на клавиатуре, завязывать шнурки, подниматься по лестнице и даже заниматься спортом (бегом, ездой на лыжах).

Сложно сказать, когда и кем был изготовлен первый бионический протез, однако серийно такие устройства впервые стала выпускать британская компания TouchBionics в 2007 году. Сегодня на рынке представлено несколько производителей функциональных искусственных конечностей, среди которых также стоит отметить RSL Steeper (Великобритания), Ottobock (Германия), Osseur (Исландия).

Продукция этих компаний достаточно широко используется в медицине для помощи инвалидам, однако из-за небольшого спроса и малой конкуренции даже простой бионический протез стоит порядка 25 000 долларов (без учета установки и последующей реабилитации). Для решения этой проблемы в некоторых странах существуют программы поддержки, финансируемые за государственный счет.

В России бионические протезы практически не производятся – среди немногих примеров отечественных серийных разработок можно указать модель «Страдивари», выпускаемую компанией Motorica.

Отдельно стоит рассказать о бионических протезах глаз, первые модели которых появляются уже сегодня и используются для помощи людям с дистрофией сетчатки. Имеющиеся на данный момент устройства (например, Argus II от компании Second Sight) представляют собой массив электродов, вживляемый в сетчатку и подключаемый к внешней камере, установленной на очках.

Изображение с нее поступает на встроенный видеопроцессор, который обрабатывает сигнал и подает его на имплантат, стимулирующий оставшиеся здоровые клетки сетчатки. Этот протез позволяет частично вернуть зрение, обеспечивая восприятие очертаний крупных предметов и даже большого шрифта.

Хотя использование внешней камеры и недостаточная четкость изображения существенно ограничивают возможности и удобство Argus II, он уже используется в медицинской практике, в том числе в России. Схожий принцип работы и конструкции имеют протезы Alpha IMS и PRIMA.

Будущее бионического протезирования

При очевидном прогрессе в бионическом протезировании, наблюдаемом в последние 20 лет, создание искусственных органов и конечностей сталкивается с рядом проблем:

  • Несовершенство конструкции. Имеющиеся серийные и опытные модели рук и ног все еще работают все еще недостаточно свободно и точно из-за ограниченных возможностей сервоприводов. Решить эту проблему разработчики стремятся за счет технологии искусственных мышц – синтетических волокон, сокращаемых при подаче сигнала. Например, исследователи Массачусетского технологического института используют в качестве материала дешевый и доступный нейлон. По результатам исследований 2016 года, его волокна сопоставимы по прочности и эластичности биологическим мышцам, а по силе сокращений даже превосходят их.
  • Ограничения в передаче сигнала. В существующих миоэлектрических и энцефалографических протезах из-за опосредованности и «зашумленности» передаваемого сигнала наблюдается небольшая, но ощутимая задержка в их работе. Это ограничивает использование протезов в тех случаях, когда важна скорость реакции – например, при управлении транспортом. Для решения проблемы предлагается имплантировать датчики непосредственно в двигательные центры коры головного мозга.
  • Высокая цена. Большинство серийно выпускаемых моделей из-за сложности конструкции и производства стоят очень дорого, что ограничивает их массовое внедрение. В качестве дешевой альтернативы британский робототехник Джоэл Гибберт разработал бионическую руку, детали которой напечатаны на 3D-принтере, а в качестве контроллера использует открытую электронную платформу Arduino. Это позволило сократить стоимость устройства до 1000 долларов (при средней рыночной цене в 50-60 тысяч).

Несмотря на эти проблемы, тенденции в современном протезировании позволяют многим исследователям и футурологам прогнозировать широкое внедрение искусственных органов, конечностей и даже тел уже в ближайшие десятилетия.

В частности, получившая сегодня распространение философия трансгуманизма (ярким последователем которой является знаменитый Рэй Курцвейл) декларирует появление к 50-60-м годам этого столетия протезов, по своим возможностям намного превосходящих биологические аналоги.

Согласно этому течению, использование таких устройств – благо, позволяющее вывести человека на следующую ступень эволюции (постчеловечество) и преодолеть естественные ограничения природного тела. Однако здесь возникают новые вопросы не только технического, но и философского характера:

  • Как общество будет реагировать на технологию аугментации? Будут ли люди с бионическими протезами восприниматься остальными как инвалиды, полноценные члены социума или социальная угроза?
  • Кем будет ощущать себя сам аугментированный человек? Примет ли он свои искусственные, но более совершенные органы и конечности как благо или в нем разовьется комплекс неполноценности, отношение к себе как к суррогату человека, бездушной машине?
  • Как отразится использование более совершенных и многофункциональных протезов на нашем сознании? Оно миллионы лет эволюционировало с ощущением целостности и неделимости своей телесной оболочки. Как изменятся границы личности в условиях, когда любую конечность и даже все тело можно легко заменить?

Эти и другие вопросы уже сейчас активно задаются не только в философских или научных трудах, но и массовой культуре.

Тема биопротезирования и связанных с ним социальных проблем ярко выражены в серии игр Deus Ex, комиксе Transmetropolitan, романах Брюса Стерлинга, Питера Уоттса и других представителей литературы жанра «киберпанк».

Такой интерес демонстрирует, что общество активно готовится к внедрению искусственных органов и тел. И вопрос состоит уже не в том, произойдет ли это, а в том, готовы ли мы принять данную технологию и использовать ее для своей пользы.

Источник: https://robo-sapiens.ru/stati/bionicheskie-protezyi/

В первых трёх фильмах эпопеи “Звёздные войны” есть множество кадров и целых сцен, сразу же вошедших в историю мирового кинематографа. Одна из таких – момент, когда Люка Скайуокера оснащают высокотехнологическим протезом руки, потерянной в ходе поединка с Дартом Вейдером.

Кадр из фильма “Звёздные войны. Эпизод V: Империя наносит ответный удар”

Протез выглядит и функционирует неотличимо от натуральной руки и даже, похоже, передаёт тактильные ощущения. То есть является почти совершенным “бионическим”, как сегодня принято называть подобные вещи, протезом. К сожалению, земной науке до тех технологий, которые применялись давным-давно, в далёкой галактике, ещё идти и идти.

Термин “бионический” происходит от названия “бионика”: так именуется прикладное направление науки о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Бионика тесно (и даже неразрывно) связана с целым рядом других наук – биологией, физикой, химией, кибернетикой, а заодно с электроникой, навигацией, связью, морским делом и так далее.

Бионические протезы и импланты – лишь одно из направлений, в котором ведутся исследования, связанные с бионикой; и одно из самых важных. Основная особенность бионических протезов – это их способность брать на себя функции утраченных органов и конечностей.

Давайте посмотрим на примеры хотя бы относительных успехов в этой области.

Бионические руки

Создание искусственных рук, которые могли бы заменить людям их природные, – задача чрезвычайной сложности. Во-первых, из-за того, насколько деликатным является это “устройство”, сколько тончайших движений оно способно совершать. Это уж не говоря о том, что на кончиках пальцев у человека располагаются главные осязательные органы, имитировать которые – особо сложная задача.

Неудивительно, что к настоящему времени ни одного стопроцентно успешного проекта по созданию бионической руки не существует.

Но есть интересные.

i-LIMB – проект активных протезов компании Touch Bionics, ставший коммерческим в 2007 году. Эти протезы являются миоэлектрическими устройствами, “считывающими” биоэлектрические потенциалы, возникающие при сокращении мышц на уцелевшей части руки. i-Limb по-разному реагирует на сокращения разных мышц, осуществляя разные движения.

С помощью этого протеза можно брать и удерживать разные предметы; версия i-LIMB Ultra позволяет двигать пальцами по отдельности; в управляющее программное обеспечение (да-да, без него никак) вписан целый ряд стандартных жестов и захватов, а силу сжатия можно регулировать, что значительно помогает в некоторых ситуациях.

После непродолжительного периода отсутствия активности i-LIMB возвращается в исходное – “естественное” – положение.

i-LIMB Pro в основном рассчитан на ветеранов боевых действий, утративших в бою конечности. Необходимо отметить, что в данном случае о соединении протеза с нервами речи не идёт. Можно научиться ею пользоваться, но нельзя научить сам протез делать что-то, что не прописано в его программе.

Bebionic3 – аналогичный i-LIMB проект миоэлектрической бионической руки. 14 разных захватов и положений руки, возможность выполнять разные действия – в том числе использовать компьютерную мышь и нажимать на курок цветочного обрызгивателя.

И i-Limb, и Bebionic3 могут выглядеть достаточно натурально, однако опять же до полноценной замены рукам им очень далеко.

Куда ближе к успеху, например, проект Технического университета Чалмерса; его сотрудники в конце прошлого года объявили, что им удалось создать протез, который управляется частично тем же миоэлектрическим методом, а частично – нервной системой: имплантируемые электроды перехватывают биоэлектрические сигналы, поступающие по нервам из мозга, и встроенный в протез компьютер декодирует их в команды для управляющих моторов. Протез позволяет двигать как всеми пальцами сразу, так и каждым по отдельности.

Уровень интуитивности управления протезом, как уверяют разработчики, значительно превосходит другие активные протезы, представленные на рынке.

Ну а высший пилотаж – это, конечно, искусственные руки, управляемые исключительно нервными сигналами.

Опять же в конце декабря в американском медицинском журнале Lancet был опубликован материал о разработке нейробиолога Эндрю Швартца из Университета Питтсбурга: 53-летней женщине, парализованной от шеи и ниже в результате тяжёлого нейродегенеративного заболевания, вживили в мозг крошечные электроды, с помощью которых она смогла управлять полностью искусственной рукой. В данном случае речь идёт именно о протезе, управляемом непосредственно мозгом. По словам Швартца, его система “декодирует двигательные намерения пациента”.

Интересно, что проект финансировало Агентство передовых оборонных исследований при Минобороны США – DARPA.

И вот почти уже на днях появились публикации о новом прототипе бионического протеза, передающем в мозг в том числе и тактильные сигналы, – благодаря специальным сенсорам, расположенным на пальцах, в ладони, на запястье. Таким образом, человек в буквальном смысле чувствует, где располагается протез и что он сжимает.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой врач лечит позвоночник

Естественно, до реальных ощущений тут ещё далеко. Более того, использование протеза требует специального импланта, который нельзя носить дольше месяца. Прототип есть прототип.

Не покладая рук: как бионические протезы меняют жизнь инвалидов

бионический протез ноги

В отличие от косметического протеза, то есть имитации конечности, бионические протезы должны попытаться повторить ее функционал – для этого хирурги подводят к протезу нервные окончания. При этом их движение контролируется сигналами мозга и работает эта система в обоих направлениях, так как мозг получает обратные сигналы от протеза. Важно и то, что бионические протезы могут заменять уже не только конечности, но и (правда, пока с меньшим успехом) глаза.

От железной руки до бионического протеза

Первым протезом принято считать железный большой палец стопы египетской женщины, жившей более 3 тысяч лет назад. Ученые считают, что палец женщины был удален хирургическим путем, а на его место приладили металлический.

О соединении с нервными окончаниями тогда, конечно, не знали. В истории известен протез немецкого рыцаря Готфрида фон Берлихингена, которого прозвали Железной рукой.

Это был, вероятно, первый в истории механический протез, с его помощью рыцарь мог по крайней мере держать меч во время боя.

Современные бионические протезы дают человеку куда больше возможностей: с их помощью он вполне может себя обслуживать, делать самое необходимое. Каждый палец управляется отдельным мотором, сигнал которому идет через процессор от мозга.

Электрик Джесси Саливан из США первым получил возможность управлять бионической рукой. В 2002 году врачи пересадили четыре нервных окончания его плечевого сустава на поверхность грудной мышцы и надели корсет, к которому крепилась бионическая рука. С тех пор он может бриться, надевать носки или очки. «Я покрасил свое окно. На это ушел целый день, но я сделал это», – рассказал он в интервью BBC. Новая рука отлично соседствует с обычным протезом на правом плече.

Сейчас бионические протезы стали менее громоздкими и более эргономичными. Технологии 3D-печати упростили их изготовление: распечатать корпус можно даже у себя дома, но разработка начинки остается самым сложным и дорогим процессом.

Ученые также пытаются добиться обратного сигнала от протеза. Обладатели здоровых конечностей не задумываются об этом, но при выполнении любых действий руками мозг успевает проанализировать, насколько сильно, например, нужно сжать тот или иной предмет.

Взять ли молоток со стола и ударить по шляпке гвоздя или вынуть из коробки зефир и не раздавить его, пока донесешь до рта, – это совсем разные задачи.

Уже пять лет инженеры и протезисты нескольких стран разрабатывают сенсоры ладони протеза, которые позволили бы пациенту чувствовать с помощью пальцев.

Однако позволить себе бионическую руку могут далеко не все: например, ценник на самые простые протезы начинается с 15 тысяч долларов и доходит до 250 тысяч.

В ногах правда есть

Российский реселлер самого популярного в мире протеза американской компании на своем сайте заявляет, что «по своим функциям бионические протезы максимально восполняют движения человеческой ноги, обеспечивают безопасность во всех фазах шага, естественность и гармоничность движений, дают пациенту ощущение уверенности на любой поверхности».

Сначала, в 1997 году, ученым удалось разработать бионическое колено, потом – стопу, и только спустя почти 20 лет обе разработки удалось объединить в один бионический протез ноги.

Эти протезы также считывают сигналы нервных окончаний с культи ноги, они могут подстраиваться под движения человека. Например, пользователь может выбрать режим скорости хождения или даже бега.

При восхождении по лестнице колено и стопа автоматически подбирают нужный угол, чтобы движения человека были естественными.

Профессор Массачусетского технологического института (MIT) Хью Хэрр (Hugh Herr) стремится сделать протезы ног еще более совершенными. Он постоянно внедряет новшества в собственные протезы. В возрасте 17 лет Хэрр потерял обе голени во время восхождения в горы. Его компания сейчас разрабатывает самый совершенный протез стопы – PowerFoot One.

Такой бионический протез оснащен 12 сенсорами и тремя процессорами, которые 500 раз в секунду считывают информацию о положении пользователя и подстраиваются под поверхность и скорость человека.

Не на первый взгляд

Инженеры пытаются помочь и людям, потерявшим зрение, однако это порой оказывается еще более сложной задачей, поэтому на рынке бионических протезов глаз совсем немного игроков, а их изделия далеки от совершенства. Самый популярный протез американской компании Second Sight лишь частично помогает пациентам восстановить зрение, причем круг заболеваний, при которых можно использовать их протез, строго ограничен, есть и возрастные рамки – 25–65 лет.

Протез состоит из очков со встроенной камерой и импланта сетчатки, который хирургически вживляют в глаз пациента. Камера записывает изображение, далее процессор в очках его обрабатывает и передает информацию на сетчатку.

С помощью электродов импланта полученное изображение попадает на зрительный нерв и далее прямиком в мозг. Пациент получает возможность различать световые пятна, формы и движение.

При этом камере нужно некоторое время, чтобы обработать изображение, поэтому поворачивать голову приходится не торопясь.

Операция длится около двух-трех часов и, по мнению глазных хирургов, не слишком сложна. Проблема может возникнуть у пациента, когда он узнает стоимость протеза – около 140 тысяч долларов. За саму операцию придется заплатить значительно меньше, всего около 150 тысяч рублей.

В скором будущем компания планирует значительно модернизировать разработку. Она уже проводит эксперименты с вживлением электродов в поверхность зрительной коры головного мозга пациентов, чтобы напрямую передавать информацию, минуя сетчатку и зрительный нерв.

Ведь часто зрительный нерв пациента или сетчатка повреждены, что значительно снижает объем передаваемой процессором информации.

Правда, новая разработка неудобна тем, что врачам приходится проводить сложную операцию на мозге пациента и даже удалять небольшую часть черепной коробки.

Пока самыми технологичными разработками остаются бионические протезы рук, ног и глаз, однако инженеры, биологи и врачи продолжают работать над роботизированным сердцем и другими внутренними органами.

В 2018 году на экраны вышел популярный сериал «Видоизмененный углерод», действие которого разворачивается в XXVII веке. По идее сценаристов, тела людей к этому времени стали просто оболочками, в которые за большие деньги можно загрузить сознание другого пользователя.

Осталось еще VI веков, а потом можно будет проверить правильность догадок создателей сериала.

Источник: https://sn.ria.ru/20181211/1547622199.html

Обзор рынка бионических рук которые можно купить в России

бионический протез ноги

Более 15% людей на сегодняшний день страдают из-за нарушений в организме, которые не дают им полноценной физической активности и препятствуют нормализации социальной жизни. Сложно себе представить, но всего лишь за 12 месяцев свыше 50 миллионов людей получают инвалидность.

И все это ведет к огромным денежным расходам. Например, за 2015 год было потрачено практически четыре с половиной триллиона долларов. Эти расходы нельзя назвать потерями. Но можно сравнить с бедами мировой экономики – например, с ситуацией 2008 года, когда был провал в экономике.

Вышеназванная сумма значительно выше годового ВВП РФ.

Никто не говорит о том, что нужно экономить на здоровье, например, инвалидов. Дело в другом – эти расходы можно было бы уменьшить без потери оказания медицинской помощи нуждающимся. Например, если бы в массы поступили качественные и функциональные протезы, то экономия была бы колоссальной. И это не пустые слова, а исследования Высшей школы экономики.

Сейчас есть возможности и материалы для создания многофункциональных протезов, которые по функциям ничем не уступали бы обычным, грубо говоря, человеческим рукам. Протез позволяет сгибать даже кисть, о чем раньше даже боялись говорить в медицине. Сгиб в запястье – это огромные возможности для инвалида и возможность вести полноценную жизнь.

сегодня есть такие протезы, которые способны вращаться на 360 градусов, без какого-либо вреда человеку. Казалось бы, что мешает ученым наконец-то выпустить в медицину такие новшества? Все просто – для инвалидов модели станут непозволительной роскошью. То, что раньше казалось фантастикой, сейчас уже реализовано. Проблема в цене, которая по-прежнему фантастическая.

Бионический протез рук «BeBionic»

Сложно себе представить, но компания RSLSteeper посвятила области протезирования уже более 90 лет – и добилась в этой отрасли больших высот, начав производить целый ряд моделей бионических рук. Уже в 2010 году состоялась первая презентация технологии – она прошла в Германии. Один из протезов обладал четырьмя функциональными охватами, которые можно было переключить с помощью большого пальца, что достаточно удобно.

Дальше презентовали вторую модель протеза. У нее уже был прекрасный дизайн, причем вырос функционал охвата. Данный протез позволял работать даже с компьютерной мышью и делать быстрый двойной клик. С помощью сенсоров протез научился подстраиваться под габариты и формы объекта.

После вышла третья модель «BeBionic 3» — появилась она в 2012 году. Вы можете посмотреть видео ниже, чтобы посмотреть, на что способна данная технология.

Еще одна примечательная разработка – это «BeBionic Small». Это так называемый компактный протез, который отличается от третьей модели только размером. Также протез получил реалистичные подушечки на пальцах руки. Они нужны для комфортной и аккуратной работы с небольшими вещами.

Представители компании заявили, что проработать протез может весь день. Дальше его необходимо заряжать. Из минусов – нельзя ложиться спать с протезом. Так как покупка дорогостоящая, на нее идет гарантия на 12 месяцев.

При желании клиент может доплатить и увеличить гарантию даже сроком на 5 лет.

Каждый палец работает благодаря своему мотору. Причем он очень грамотно расположены, чтобы не возникало у модели проблем с равновесием. За положение пальца отвечает микропроцессор. Огромное количество дел можно переделать за счет 14 хватов – этого количества вполне достаточно.

Можно уменьшить силу хвата, скорость движения протеза. То есть, полноценная имитация настоящей руки. Если нужно что-то поднять, увеличиваешь силу, если просто берешь пластиковый стакан в руки, уменьшаешь ее. Что больше удивляет, автоматический захват.

Если система понимает, что предмет в руке человека начинает падать, она сразу же усиливает охват в пределах нормы.

Протез будет достаточно легким. Производитель решил использовать алюминий и углепластик. Причем, несмотря на свою легкость, протез способен справиться с нагрузкой вплоть до 45 килограмм. Вращение в 360 градусов – один из приятнейших бонусов представленной модели.

Touch Bionics установили первую в мире бионическую руку

Компания «BeBionics» не сидит где-то в тени, создавая новые проекты. Сотрудничество с СМИ дает свои плоды – бренд этой фирмы известен во многих странах. Вдобавок в 2007 году не было конкурентов у данной компании. Они первые выпустили на рынок бионическую руку, чем и завоевали славу. Даже на момент 2007 года производитель научил работать протезы таким образом, что они справлялись с различными охватами.

Наступает 2014 год. Выходит протез под названием «i-Limb Revolution». Эта модель позволяла людям с легкостью упаковывать вещи, работать с мелкими предметами, носить продукты в пакете, закрывать и открывать шкаф и даже завязывать шнурки обоими руками.

Вы может и не замечали, но без запястий многие бы действия мы совершать не могли. Поэтому производитель начал работать над запястьем протеза. И добился успеха – движение кистью возможно на 40 градусов, причем в обе стороны – это значительно расширяет возможности протеза.

Наступает 2015 год. Рождается еще одна модель – «i-Limb Quantum». Ее функционал кажется удивительным. 24 хвата, вдобавок еще 12 может настроить сам владелец протеза. Это был прорыв в данной сфере технологий.

Чтобы выбрать охват, владельцам протеза нужно работать с мобильным приложением – оно программирует искусственную руку. Больше всего данная модель впечатляет тем, что можно контролировать и регулировать охваты жестами. Жест в одно направление сменяет охват, в другое – укрепляет его.

Работает протез под четыре направления жестов – этого достаточно для комфортного и функционального управления искусственной рукой.

Компания «Touch Bionics» ведет активную деятельность на ютьюбе, постоянно публикуя интересные ролики, связанные с протезами.

Например, один ролик посвящен тому, как с помощью искусственных рук человек готовит блюдо.

Отметим, что компания была основана в 2003 году. Ее основание произошло в 2003 году. Всего за 2015 год фирма заработал свыше 15 млн. долларов. Больше всего покупателей пришло из Германии и Франции. В 2016 году компанию продали Исландии. Стоимость сделки составила 27 с половиной миллионов фунтов. Продать Touch Bionics решили ввиду неправильно построенной бизнес-модели, из-за которой компания теряла прибыль.

Новый владелец компании, «Ossur» — далеко не новичок на рынке бинических протезов. Фирма уже давно работает над технологиями нижних конечностей, причем работает с огромными объемами. А за счет Touch Bionics выйдет на новый уровень.

Бионическая рука имеет свой не достаток

Батарея

Все мы знаем, что день активного пользования смартфоном – это предел его возможностей батареи. Какими бы невероятными технологии протезов не казались, они также не живут без подзарядки больше суток точно. День человек поработал с протезом, ночью придется ставить его на зарядку через обычную розетку. А что если человек любит путешествовать, часто в дороге? Приходится тратиться на покупку дополнительных аккумуляторов – и стоят они не так дешево, как аккумуляторы для гаджетов.

Вода враг – протезов

К сожалению, покупаться в протезах не получится. Даже перед походом в душ придется снимать искусственную руку. Чтобы в устройство не попадала влага, да и не влияла агрессивная среда в целом, нужно надевать специальные перчатки. Конечно, сделать герметичный корпус для протезов – не так уже сложно. В будущем такие модели будут, и их не нужно будет постоянно снимать. Лишь для технического обслуживания.

Управление не всегда работает корректно

В плане скорости у протезов все нормально. Если покупать хорошую модель, то она будет способна справиться с теми нагрузками, с которыми настоящая рука просто не справиться. И вроде бы все замечательно, но миоэлектричесские датчики не всегда срабатывают грамотно.

Проблема в том, что первым делом мозг отправляет команду в мышцу у датчика, дальше в работу вступает датчик, который передает команду двигателю. И только после этого совершается жест.

К чему мы клоним? Протез работает быстро, но в плане скорости реакции все пока печально.

Кстати, в плане протезов для нижних конечностей уже с реакцией все хорошо. Опять же, это заслуга «Ossur». Всего лишь за 15 минут хирурги могут установить ступни. Поскольку их работа заключается в установке в остатке конечностей специальных сенсоров. А скорость реакции гарантирует мыслительное управление, а не механическое. То есть, не нужно соединять протез с мышцами или нервами. Сигнал будет идти конкретно на нервную систему, чем и достигается прекрасная скорость работы.

Стоимость

Как мы уже сказали, удовольствие за два миллиона рублей (а то и больше), позволить себе может не каждый инвалид. А когда ценовая политика станет более-менее приемлемой, сложно представить.

Источник: https://kiborg.pro/kibernetika/obzor-rynka-bionicheskih-ruk-kotorye-mozhno-kupit-v-rossii/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Отеки под глазами по утрам причины

Закрыть