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 заносимо 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-рухової виконання простих завдань, 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 показано 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 необхідною.

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 й ногам здорової людини – м’язи скорочуються і розслабляються. Наприклад, особливістю гомілковостопного суглоба є його циклічні руху при ходьбі. Основою цих рухів є послідовне скорочення і розслаблення груп, запрограмоване на певний вид дій, наприклад, на ходьбу 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 десятком мільйонів операцій за секунду.

Робота протеза координується сигналами, які подаються в м’язи. 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 инвазивно
  • сигнал може зчитуватися з групи м’язів.

Наприклад, якщо протезіруют голеностоний суглоб, то сигнал надходить з тильного боку стопи і м’язів, відповідальних за згинання кінцівки. Потім імпульс передається на комп’ютер, який вибирає для протеза потрібне рух.

До речі, у випадку з протезами рук 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 прописане 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 не малою.
  • мікропроцесори, що відповідають за рух деталей протеза, працюють на акумуляторах, які часто потрібно заряджати. Іноді розрядка наступає під час руху.
  • мотори протеза поки не можуть працювати безшумно, а значить прийняти аналогову кінцівку за справжню поки не представляється можливим.

І, нарешті, при всій зручності і максимальної функціональності навіть сучасні протези не можуть забезпечити чутливість протеза. Датчики навчилися оснащувати функцією зчитування тиску, тому рухи виявляються чітко вивіреними. І найближчим часом розробники обіцяють нам все-таки представити протези, які будуть володіти чутливістю і ось тоді можна буде сказати, що проблема заміни ампутованих кінцівок на ідентичні за властивостями і функцій штучні вирішена.

Разом з тим вже зараз у нас можна замовити високотехнологічний сучасний протез, який дасть можливість жити повноцінним життям. Лікар-протезист підбере потрібний розмір, здійснить підгонку і навчить користуватися складною на перший погляд електронікою, а також покаже комплекс вправ для адаптації до нового пристрою.