Сучасні протези. Друге життя втраченої кінцівки

Сучасні протези. Друге життя втраченої кінцівки
18 August, 2019

Ми звикли, що люди з протезами кінцівок виділяються серед інших. Їм важко ходити, підніматися по сходах, переступати природні перешкоди. Уявіть собі, що людей на протезах набагато більше, ніж вам здається, просто деякі зупинили свій вибір на біонічних конструкціях, які працюють як годинник, надаючи людині свободу дій.

Давайте розбиратися, в чому особливість сучасних протезів і чому їх називають аналогами здорових кінцівок.

Як працює тіло здорової людини?

Щоб зрозуміти принцип роботи біонічних протезів, не зайвим буде згадати, як функціонує наш організм.

Згадайте, як ми підіймаємо ногу для кроку або згинаємо в коліні, щоб сісти. Ці, та багато інших дій - це результат злагодженої роботи нервової і опорно-рухової системи, яка нагадує ієрархію у великій бізнес-компанії. Нижчі працівники виконують нескладні, іноді рутинні завдання, а ті, хто вище, зайняті творчою, більш складно роботою. Ось так ми оберігаємо нашу нервову систему від перенапруги, дозволяючи опорно-руховій виконувати прості завдання, наприклад, просто підняти ногу.

Не важливо звідки надійшла команда, м'язи зроблять свою справу - скоротяться. Ось так в нашому організмі відбувається передача сигналів.

Логічно, що пошкодження можуть зачіпати як одну систему, так і другу. Але протезування призначається лише при порушеннях в роботі опорно-рухового апарату. Наприклад, вважається, що навіть після найважчого інсульту людина може відновитися за рахунок заміщення функцій загиблих нейронів іншими ділянками мозку.

Тому завдання протезування - вирішити проблему травматичних ушкоджень - відривів кінцівок, ампутацій та інших. Це складне втручання в життя людини, часто працездатного віку - 60% ампутацій проводиться у людей у ​​віці від 24 до 54 років, понад 60% серед прооперованих - чоловіки, тому протезування є життєво необхідним.

Тільки сучасні протези працюють на основі прямого зв'язку з організмом і є результатом симбіозу нейрофізіології і механіки.

Як працює сучасний протез?

Біонічний протез функціонує подібно рухам здорової людини - м'язи скорочуються і розслабляються. Наприклад, особливістю гомілковостопного суглоба є його циклічні рухи при ходьбі. Основою цих рухів є послідовне скорочення і розслаблення груп, запрограмоване на певний вид дій, наприклад, на переміщення по рівній поверхні або підйом по сходах.

З чого складається такий протез?

Сучасний протез складається з фізичної моделі, що нагадує втрачену частину кінцівки, датчиків на культі і двох мікропроцесорів, які виконують по декілька десятків мільйонів операцій за секунду.

Робота протеза координується сигналами, які подаються м'язу. В результаті вивільняється кальцій, що викликає скорочення м'язів і в підсумку рух. Тобто сигнали зчитуються саме з м'язів, а не з нервів, як було раніше, тому що

  • це простіше з технічної точки зору

  • це найменш інвазивно

  • сигнал може зчитуватися з групи м'язів.

Наприклад, якщо протезується гомілковостопний суглоб, то сигнал надходить з внутрішнього боку стопи і м'язів, відповідальних за згинання кінцівки. Потім імпульс передається на комп'ютер, який підбирає для протеза потрібний рух.

До речі, у випадку з протезами верхніх кунцівок принцип роботи аналогічний, хіба що число датчиків потрібно більше, оскільки при функціонуванні задіюється набагато більше м'язів, ніж у нижніх кінцівках.

Процес створення сучасного протеза складний

Механізм виробництва біонічних конструкцій давно налагоджений до найменших нюансів, але все одно залишається складним. Як він виглядає з боку?

Спочатку вчені вивчають, як поводяться м'язи під час різного роду рухів - при ходьбі, підйомі по сходах, присіданні, бігу.

Потім отримані дані збираються і відбувається процес їх точного аналізу в залежності від рівня ампутації кінцівки.

Результати діагностики завантажуються в переносний пристрій, який кріпиться на тіло людини.

Коли м'язи здійснюють прописаний в алгоритмі рух, то вони змушують і протез рухатися також.

Проблеми при сучасному протезуванні

Головне завдання сучасної науки - створити повний аналог загубленої кінцівки з достатнім набором функцій, але все ще існує ряд моментів, які не так просто врахувати:

  • імплант повинен важити стільки, щоб не доставляти дискомфорту при його носінні, але поки вага залишається достатньо значною.

  • мікропроцессори, що відповідають за рух деталей протеза, працюють на акумуляторах, які часто потрібно заряджати. Іноді розрядка наступає під час руху.

  • двигуни протеза поки не можуть працювати безшумно, а значить прийняти аналогову кінцівку за справжню поки не представляється можливим.

І нарешті, при всій зручності та максимальній функціональності навіть сучасні протези не можуть забезпечити чутливість протезу. Вчені навчилися обладнувати датчики функцією зчитування тиску через що рухи виявляються чітко визначеними. І в найближчий час розробники обіцяють нам усе ж таки продемонструвати протези, котрі будуть обладнані чутливістю і вот тоді можна буде сказати, що проблема заміни ампутованих кінцівок на ідентичні за властивостями і функціональними штучними вирішена.

Разом з тим  вже зараз, ми можемо замовити високотехнологічний сучасний протез, який надасть можливість жити повноцінним життям. Лікар-протезист підбере необхідний розмір і навчить користуватися важкою на перший погляд електронікою, а також продемонструє комплекс вправ для адаптації до нового пристрою.