Бионические протезы уже давно не фантастика.

💖 Нравится? Поделись с друзьями ссылкой

Минувшие выходные 30-летний Мэттью Ньюберри провел, учась кататься на велосипеде. Для всех прочих людей это конечно же не такое уж важное событие, все мы учимся этому в свое время. Но для Мэттью это одна из важнейших вех жизни, ведь 15 лет в автомобильной аварии назад он искалечил ногу и с тех пор использует биопротез, полностью заменяющий конечность от бедра до стопы.



Мэттью первый британец, обладатель такого протеза, стоимостью 40 тысяч фунтов стерлингов и до недавнего времени только сумасшедший мог бы сказать, что он сможет свободно кататься на велосипеде как и все обычные люди. Однако, современный, моторизированный протез не только подарил ему езду на велосипеде. Мэттью теперь может так же успешно кататься на лыжах, ходить задом наперед и с легкостью подниматься и опускаться по лестнице - роскошь недоступная обладателям обычных ножных протезов.

Мэттью все еще в состоянии привыкания к необычному механизму Genium. На прошлой неделе, во время презентации чудо-протеза зрители могли видеть его неуверенность, когда он едва держался, не падая. Но уже сейчас он безупречно преодолевает лестничные пролеты, чтоб пожать руку журналисту, пришедшему взять у него интервью.

Чуть позже он с репортером едет в частный клуб на своем Бентли. Мэттью за рулем. Когда он садиться в машину, то закатывает штанину и показывает гладкую поверхность протеза. Как поклонник фильмов про Терминаторов, журналист находит все это довольно странным и очень знакомым.

С моим прошлым протезом я едва мог подниматься по лестнице,-рассказывает Мэттью,-я поднимал сначала правую здоровую ногу, а потом уже волочил протез. Это было очень неуклюже. А в эти выходные я катался на велосипеде. Правда пришлось закрепить протез на педали, так как было опасение, что он соскочит. Я еще не полностью чувствую себя с ним безопасно, пару раз я упал в траву, но я знаю, что постепенно привыкну к нему и освою по максимуму. С ним я чувствую уже практически те же ощущения, которые были у меня со старой ногой.

После своего несчастного случая, Мэттью шесть месяцев восстанавливался в клинике Кембриджа, а после вернувшись домой к родителям, впал в депрессию.

Я не мог даже выйти из своей комнаты, так как там был слишком высокий порог. Не мог даже принести сам себе стакан воды.

Однако это не помешало ему начать частный бизнес, вложив в фирму по делам частной собственности страховые 2 миллиона выплат от несчастного случая. Постепенно Мэттью привыкал к новым и новым протезам, но продолжал падать на них не реже 3-4 раз в неделю. Он панически боялся бордюров и неровных поверхностей.

Новый же протез Genium реагирует на движения пользователя и подстраивается под его походку, так что движения с ним кажутся почти естественными. Большинство протезов используют для области колена шарнирное соединение, а тут протез полностью сделан из углеродного волокна, алюминиевых сплавов и титанов и в коленной чашечке у него спрятан микропроцессор и четыре датчика.

Датчики посылают в процессор сведения о движении тела, распределении веса и угле наклона,-рассказывает разработчик Кен Херст,- Это значит, что конечность может предвидеть следующее движение владельца и среагировать на него. Аналогично, если человек не двигается, а стоит в одном положении, то датчики блокируют и фиксируют позу.

Но самым большим достижение нового протеза Кен Херст считает возможность просто идти по улице и не испытывать никакой боли от трения протеза с культей тела, что является постоянной проблемой старых протезов.

Протез Genium был объявлен прорывом в протезировании и вскоре уже 5 тысяч британцев смогут их воспользоваться. Люди, потерявшие конечности из-за сахарного диабета, менингита или аварий поменяют старые протеза на новые.

Термин "бионический" по отношению к человеку был впервые применен в 1958 году Джеком Стилом, отставным полковником ВВС США, который позже работал в области медицины. Популярным тема бионики человека стала после сериала The Six Million Dollar Man про астронавта, которому вживили кучу имплантантов, делающих его более сильным, ловким и выносливым. Однако, сейчас все идет к тому, что то, что раньше было сугубо фантастическим, становиться нашей реальностью.

По мимо протеза ноги Genium в мире существует бионический ручной протез i-LIMB , особенностью которого является облегчённый алюминиевый корпус и технология pulsing grip, позволяющая совершать более точные движения пальцами.



I-limb pulse позволяет выполнять искусственной рукой огромное количество заданий, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания ремня. Причём протез можно настраивать специально под свой организм и вид деятельности – для этого разработано специальное программное обеспечение, с которым i-limb pulse соединяется по bluetooth.

В прошлом году 13-летний Американский мальчик Патрик Кейн стал самым юным обладателем бионического протеза. Вопреки прогнозом скептиков адаптация прошла "на ура"

Сомнения разработчиков протеза были более чем обоснованы. Дело в том, что Патрик потерял левую руку еще в 9 месяцев, заболев менингитом, которым позже вызвал сепсис - заражение крови. Мальчик выжил, но в результате врачам пришлось ампутировать правую ногу и левую руку.

Все это значило, что Патрик не сможет создавать правильные команды сохранившимся нервам, ведь в сознательном возрасте он уже не мог владеть своей рукой! Однако юноша быстрее всех прежних пациентов освоил протез, причем он даже отказался от специального искусственного покрытия, имитирующего человеческую руку, чтоб его рука была как "у Арни". Сегодня он уже настолько свыкся с биорукой, что уже не представляет без нее жизни.

Похожий протез в апреле 2011 установили 5-летней Тилли Локи .

Девочка в состоянии контролировать каждый пальчик своей новой руки стоимостью в 39,000$. Управление кистью в бионическом протезе производится с помощью специальных датчиков, которые фиксируют электрические сигналы от оставшихся мышц плеча.


Бионическая рука позволяет намного лучше контролировать сжатие кисти, что позволило ребенку учиться писать и рисовать: «Так хорошо, что я могу сжимать пальцы… Теперь мне легче рисовать», - делится радостью Тилли.

Мать девочки, Сара: «Теперь она может схватить кисточку без помощи специальной губки, и ей намного легче держать в руках карандаш».

Руки Тилли были ампутированы в 2007 году вследствие заражения крови, вызванного менингитом. Тогда доктора сказали Саре и ее мужу Адаму, что Тилли, скорее всего, не выживет. К счастью, все обернулось по-другому.

Сейчас девочка храбро преодолевает все трудности. У Тилли протезирована левая рука. Протез был изготовлен специально для нее британской компанией Touch Bionics, и требует замены каждый год.

Однако, одним из самых важнейших достижений бионического протезирования скорее всего является протез Argus II , известный еще под названием Бионический глаз .


В 2007 году такой протез установили 75- летнему Рону Уайту, потерявшему зрение в 1979 году из-за естественных дегенеративных изменений. Рон был одним из первых людей, получивших такое устройство, стоимостью в 66 тысяч фунтов стерлингов. В ходе 4-часовой операции мужчине имплантировали в глаз 60 мельчайших электродов и микрочип. Протез работает через обнаружение света, далее импульсы через тончайшие электроды поступают на искусственную сетчатку глаза.

Картинка, которую получает Рон, все еще недостаточно детальна, чтоб заставить его отказаться от собаки-поводыря. Но он уже может самостоятельно отсортировать, к примеру, белье для стирки по цвету.

На молодых пациентах испытания показывают более успешные результаты. Дети могут видеть и различать буквы и цифры.

Наука не стоит на месте и сейчас новой задачей для изобретателей является создание биопротеза, который бы реагировал на сигналы из мозга инвалидов. Это для тех пациентов, которые полностью парализованы и не могут двигаться.

Мы уже почти сделали это,-говорит Кевин Уорвик , профессор кибернетики из университета в Рединге,- В 2009 успешно прошли испытания в Японии, когда ученые заставили инвалидную коляску двигаться под воздействием сигналов из мозга.

Ученые также работают над созданием искусственных внутренних органов, поджелудочной железы, сердца и бионических почек. Изобретение под названием Novalung, замена легких, сейчас находиться на стадии клинических испытаний.

Так значит практически полностью бионические люди это лишь дело времени?

Да, -соглашается профессор Уорвик, -но скорее всего он будет представлять собой смесь из живых биологических органов выращенных искусственно в лабораториях и электронных механизмов.

Посмотрите на Оскара Писториуса, чемпиона параолимпийских игр бегающего на двух ножных протезах. Он может быть феноменально быстрым. Но в конце гонки он скидывает свои протезы прочь, так как для обычной жизни они не пригодны и не обеспечивают всю свободу движений в быту. Ведь человек хочет и бегать и лазать по скалам и плавать и ходить.


Мы уже в полной мере можем почувствовать на себе все преимущества зубных , которые создаются при помощи 3d принтеров. Это конкурентоспособное решение во многих моментах выигрывает перед классическими заменителями. Но что говорить о других частях тела? Насколько возможно их успешное протезирование, а также как сильно эти изделия компенсируют нехватку того или иного органа?

Дениз Шиндлер (Denise Schindler) – участница параолимпийских игр, родом из Германии, с недостающей ногой. Она завоевала серебряную медаль на соревнованиях 2012 года, которые проходили в Лондоне. Дениз потеряла часть ноги, которая находилась ниже колена, в детстве, в результате аварии. В настоящий момент она использует специально разработанный для езды на велосипеде протез.

Дизайнер Пол Сохи (Paul Sohi) работает над 3d печатным протезом конечности, который покажет свои возможности на паралимпийских играх 2016 года в Рио.

«Это будет первый в мире, созданный на 3d принтере протез, который используется на параолимпийских играх. Наши технологии уже достаточно мощные и разумные, чтобы начать сдвигать парадигмы в этой отрасли», говорит Пол Сохи.

Первые протезы Шиндлер были изготовлены вручную. Изготовление протезов человеком – дорогостоящий и трудоемкий процесс, поэтому на 3d печать возлагаются особые надежды. Изделия, созданные при помощи 3d принтеров, хотя и стоят довольно дорого, но ни на йоту не уступают в надежности классическим протезам. Сохи, в работе над 3d протезом, тщательно изучал стандартную замену, которую использовала Дениз.

«Процесс ручного изготовления протезов в настоящий момент занимает довольно много времени. Но 3d принтеры способны в десятки раз ускорить процедуру их создания. В отличие от стандартных методов, в качестве основного материала может использоваться прочное углеродное волокно».

В своей работе Сохи использует программный пакет Fusion 360, в котором он может создавать трехмерные модели протезов на основе данных, полученных в процессе 3d сканирования остатков ноги.

«Fusion 360 – это программный пакет, который позволяет одновременно создавать модели, анимировать их и производить множество других операций. При помощи этого продукта, мы можем оперативно вносить корректировки в модель протеза, а также наблюдать за тем, как происходит процесс печати. Последний этап очень важен, так как мы наблюдаем за всеми изменениями материалов, которые происходят в процессе формирования объекта».

Сохи рассматривает этот проект не как возможность помочь человеку передвигаться пешком, а как возможность получить золотую медаль на параолимпийских играх. Это значит, что он должен рассматривать множество факторов, таких как эргономика и аэродинамика. Особенно важным является последний пункт, так как именно от этого показателя зависят скорость и стабильность велосипедиста на трассе.

«Возможность цифрового распространения протезов позволит демократизировать процесс производства, и уже совсем скоро, каждый желающий сможет получить свое изделие в любой точке мира. Это очень важный шаг в становлении будущего протезирования».

Шиндлер будет обучаться передвигаться с новым протезом на различных дорогах Рио-де-Жанейро. Ее искусственная нога была распечатана в нескольких вариациях, но в итоге, производитель решил сделать ее составной, а в качестве основного материала использовать поликарбонат.

Дениз в настоящий момент проходит обучение именно с последней версией, но у нее остается еще масса времени для того, чтобы дизайнер смог повысить аэродинамические характеристики.

Дениз Шиндлер – это не только классический представитель целеустремленного человека, но и образец для подражания для тех людей, у которых полностью или частично отсутствуют некоторые конечности.

«Новая технология меня полностью удовлетворяет, но моя основная цель – сделать спортивный мир открытым для всех, у кого отсутствуют конечности. Существует большая разница между людьми, у которых просто нет руки или ноги и теми, кто может позволить себе жить с этим полноценно».

Успех этого проекта будет зависеть от того, как участники и судьи отнесутся к протезу. Если он даст неоспоримое преимущество владельцу то, как это повлияет на результат? Будут ли судьи лояльными, или же сочтут это за махинацию? Остается только ждать результатов игр и надеяться на то, что Шиндлер получит свою золотую медаль хотя бы за свое упорство, целеустремленность и желание сделать жизнь многих людей в этом мире, лучше.

Протезирование конечностей Протезирование конечностей – Спортивные протезы

ПРОТЕЗИРОВАНИЕ КОНЕЧНОСТЕЙ - СПОРТИВНЫЕ ПРОТЕЗЫ

Ампутация конечности - это операция, при которой врач отсекает пораженную конечность, всю или часть ее, для спасения жизни человека.

Протезирование — замена утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными заменителями — протезами.

Физическая активность - это важный фактор, без которого невозможно оставаться здоровым и сохранять надлежащую форму в условиях современного мира.

Сегодня благодаря новейшим достижениям в области протезирования лицам, лишившимся той либо иной конечности уже нет необходимости полностью менять свою жизнь, ограничивая себя в движениях. При помощи протезов стало возможным не только чувствовать себя более-менее комфортно в быту, но и заниматься оздоровительными и даже профессиональными видами спорта.

Спортивные протезы как верхних, так и нижних конечностей изготавливаются сугубо индивидуально, с учётом особенностей культи, возраста, уровня активности и интересующего человека вида спорта. Это могут быть протезы для людей, которые занимаются бегом, увлекаются ездой на велосипеде, лыжным спортом, теннисом, гольфом, греблей, бейсболом, футболом, баскетболом, софтболом, хоккеем, лакроссом, плаванием, дайвингом, альпинизмом, тяжёлой атлетикой, фехтованием, боевыми искусствами, скачками и т.д.

На сегодняшний день уже многие спортсмены-инвалиды могут на равных конкурировать со своим здоровыми коллегами в таких видах спорта, как дорожные гонки, марафон, триатлон и др.

Производятся спортивные протезы из высокопрочных материалов полученных из сферы космических технологий с применением последних достижений нейробиологии, биомеханики, а также других инновационных областей знаний. К примеру, немецкая компания Отто Бокк разработала специальные карбоновые стопы C-Sprint и Sprinter, которые позволяют спортсменам-параолимпийцам показывать выдающиеся результаты в спринтерских забегах на сто, двести и четыреста метров, а также в прыжках в высоту, в длину. Протез C-Sprint был создан специально для спортивного бега. Его корпус изготавливается из углеволокна - гибкого, прочного и в то же время очень лёгкого материала, для остальных деталей используется алюминий, титановые сплавы и сталь. Вес такой искусственной ноги составляет всего около двухсот граммов. Состоит она из ста шестидесяти компонентов, работающих как единое целое.

Для передвижений в водоёмах и комфортного принятия душа и других водных процедур сейчас тоже существуют специальные протезы. Делаются они из слоистого пластика, благодаря чему обеспечивается их водонепроницаемость. Дополнительно в них могут быть просверлены кингстонные отверстия, уменьшающие плавучесть протезов в воде. Применяются здесь исключительно бесшарнирные стопы. Крепление происходит за счёт надмыщелкого захвата и особого резинового наколенника, кроме этого могут использоваться и замковые устройства для силикон-лайнеров. Протезы бедра крепятся на культю при помощи вакуумного крепления и имеют узел «колено-голень», также изготовленный из слоистого пластика.

Реалистично выполненная форма нижней конечности позволяет человеку безбоязненно ходить необутым по мокрому кафелю за счёт имеющегося специального рифления на поверхности стопы. Оно увеличивает надёжность сцепления протеза с полом и предохраняет пользователя от проскальзывания на скользкой и мокрой поверхности.

— соревнования, в рамках которых люди с ограниченными возможностями посредством специальных устройств соперничают друг с другом в выполнении повседневных задач — вроде подъёма по лестнице или передвижения на инвалидной коляске. Участники соревнований будут состязаться в шести дисциплинах. В них задействованы устройства для людей с ограниченной подвижностью, в том числе экзоскелеты и интерфейсы для контроля движений при помощи импульсов от головного мозга.

Apparat кратко рассказывает о том, что это за состязания и зачем они нужны.

Соревнования придумал Роберт Ринер, профессор сенсорно-моторных систем Швейцарского института технологий в Цюрихе. В своём тексте для издания The Conversation он объясняет, что такие соревнования нужны для дальнейшего развития технологий, помогающих людям с ограниченными возможностями. В определённой мере такие соревнования станут тестом для новейших приспособлений вроде бионических протезов. Первые тестовые соревнования прошли в июле 2015 года.

Протез ноги. Основная проблема таких протезов — их владельцам очень сложно подниматься по лестницам. У тех, у кого есть такая возможность, очень быстро садятся батареи. В рамках посвящённой этим протезам дисциплины участники соревнований будут пытаться подняться и спуститься по лестнице, встать из положения сидя и пробраться через «сложную среду».

Протезы рук. В рамках этой дисциплины участники состязаний будут при помощи искусственных рук выполнять задачи вроде открыть банку или перености крупный предмет. Людям с такими протезами сложно выполнять работу, в которой надо задействовать обе руки или где нужна мелкая моторика: например, при открытии банок. Опросы показывают , что примерно 60% людей с протезами рук не используют все их возможности.

Езда на велосипеде с поддержкой. Участники соревнований с параличом будут при помощи электростимуляции заставлять ноги крутить педали велосипедов. У людей, переживших паралич, есть проблемы с восстановлением функций мышц. Электростимуляция неэффективна: нужно время для привыкания, у неё ограниченный функционал, к тому же мышцы быстро устают. Куда лучше работают хирургически имплантированные системы, но они дорого стоят и несут владельцу больше риска.

Передвижение на креслах. Люди с нарушениями двигательных функций или параличом будут передвигаться на креслах по «пересечённой местности». У этих устройств есть две основных проблемы — они дорогие и на них не везде можно проехать. Причина этого — не только в несовершенстве конструкции, но и в отсутствии безбарьерной среды.

Гонки на экзоскелетах. Люди с ограниченными возможностями будут передвигаться наперегонки, используя компактный экзоскелет. При том что появляются относительные модели таких устройств, они работают недолго и весят слишком много.

Навигация силой мозга. Те, у кого парализованы все четыре конечности, могут использовать компьютерный интерфейс, работающий от импульсов головного мозга (BCI). На соревнованиях участники будут так управлять своим аватаром в компьютерных гонках. У BCI есть серьёзный недостаток: его сложно использовать за пределами лаборатории.

По словам Роберта Ринера, на Кибатлоне, в отличие от Паралимпийских игр, участники могут использовать любую техническую помощь, которая им понадобится. Таким образом в соревнованиях смогут принять участие люди с более тяжелыми повреждениями. «Цель соревнований не в том, чтобы быть самым быстрым или самым сильным, а скорее в том, чтобы быть наиболее умелым пилотом, который может использовать продвинутые технологии, чтобы справиться с вызовами ежедневной жизни», — объясняет Ринер.

Роберт Ринер, организатор первого Кибатлона

Кибатлон соберет вместе людей с ограниченными возможностями, исследователей и разработчиков, представители государства и других институций, финансирующих различные службы и исследования. Это покажет важность этой работы широкой публике. Мы надеемся, что со со временем эти устройства станут более доступными и более функциональными.

Найдите отличие. Сейчас владельцы искусственных конечностей могут получить индивидуальные протезы, как этот, например, полностью идентичный реальной ноге. Фото: The Artificial Limb Project.

После потери ноги в результате аварии на мотоцикле в 2009 году, спортсмен уже собрал настоящую коллекцию из 12 специализированных протезов, предназначенных для полноценных занятий спортом – от катания на горном велосипеде до сноубординга.

У Йозефа Metelka имеется сразу 12 ног — некоторые специально сделанные для занятий спортом. Фото: Huw Williams.

Первый протез был совершенно обычный, позволял стоять и ходить, в нем не было ничего особенного. Тогда же Йозеф познакомился со специалистами из центра реабилитации в Великобритании, и с того момента его коллекция «ног» начала расти.

Холодный дискомфорт. Оригинальная лыжный протез Йозефа Metelka был непригоден для использования в холоде, поэтому его необходимо переработать. Фото: Pace Rehabilitation.

В центре реабилитации приступили к проектированию набора конечностей, чтобы владельцы протезов смогли жить полноценной жизнью – активно отдыхать, кататься на лыжах, велосипедах, роликах и т.д. Каждый раз, когда Metelka хотел заняться каким-либо видом спорта, команда разрабатывала соответствующую «ногу».

Полезное погружение. Использование ласт позволяет тренировать другие мышцы ног, нежели те, которые получают нагрузку при ходьбе. Фото: Pace Rehabilitation.

Создание универсального протеза, который бы не ограничивал движений владельца ни в каких ситуациях и был бы по-настоящему гибким, как и настоящие человеческие конечности, не представляется пока возможным. Каждая из созданных ног спортсмена соответствует конкретной заданной цели. Такие характеристики, как вес, прочность и долговечность должны быть сбалансированы, а также необходимо и учесть воздействие окружающей среды: воды, грязи, льда.

В студии. Софи де Оливейра в процессе создания очередного шедевра альтернативных конечностей. Софи создает многофункциональные протезы. Фото: The Alternative Limb Project.

Для скоростного спуска на горных велосипедах инженеры разработали ногу, которая может поворачиваться на лодыжке и включает надежный амортизатор, способный выдержать нагрузку и падения вниз с крутых склонов.

Шасси. Протез для катания на горных велосипедах должен быть достаточно прочным, чтобы справиться с жесткими посадками. Фото: Pace Rehabilitation.

А вот для автомобильных гонок протезированная нога совсем другая – она сделана из углеводородного волокна, легкая и очень прочная.

Рука-гаджет. Рука оснащена лазером, увеличительным стеклом, прикуривателем и другими инструментами. Фото: Omkaar Kotedia / The Alternative Limb Project.

Metelka не единственный человек, пользующийся индивидуальными протезами. В последние годы появилось обилие специальных протезов, каждый из них индивидуален, как и сами люди, обращающиеся за их изготовлением. Например, Дэвид Блум заказал специальный съемный протез на ногу – для работы на ферме.

Спортсмен-экстремал Майк Шульц сконструировал для себя протез из велосипедных запчастей, когда стало ясно, что обычный протез просто не выстоит в суровой гонке.

Выйти из трудного положения

Пол Картер – еще один пользователь специализированных протезов, хотя его коллекция поскромнее. Родившись без рук и ног, имеет три пары искусственных ног, в том числе набор ходовых приспособлений. Лопасти этих приспособлений изготовлены из углеродного волокна и действуют как пружины. То есть невозможно устоять на месте во время их использования. Пол шутит на этот счет, говоря, что, когда он так пружинит с ноги на ногу, становится похоже, что ему нужно в туалет.

Высокая мода. Теперь можно выбрать не только, в чем выйти в свет, но и какого фасона надеть руку. Фото: The Alternative Limb Project.

Появление усовершенствованных материалов – титана, углеродного волокна, силиконового каучука – открыло для мира протезирования новые возможности и позволило протезам стать легче, прочнее и удобнее.

Протезирование, как искусство и самовыражение

Бесспорной королевой персонального протезирования является Софи де Оливейра Барата. У нее есть своя студия, которая выпускает самые уникальные и привлекательные протезы в мире. Каждое изделие студии – настоящее произведение искусства.

Sophie de Oliveira Barata. Nadav Kander / NYT Syndicate

Специализированные протезы облегчают жизнь и делают ее более полноценной и доступной людям, лишившимся конечности. Персональные протезы могут быть изготовлены настолько идентичными настоящим конечностям, что не отличить — повторяется не только цвет кожи, но даже веснушки с морщинами.

Ничего невозможного. Протез имитирует настоящую руку – вместе с веснушками и морщинами, если вы того пожелаете. Фото: The Alternative Limb Project.

Однако говорить о доступности цен на такие протезы еще рано. Разработчики так и говорят, что нынешняя стоимость чрезвычайно высока, и что такие протезы будут доступны только для немногих счастливчиков. Тем не менее, современные разработчики уверены, что их последователи найдут способ сделать проект дешевле и осчастливить гораздо большее количество людей.

Косметика под мышцы. Бывший солдат Райан Seary носит косметику, стилизованную под настоящие мышцы, которая надевается на его протез ноги. Фото: Omkaar Kotedia / The Alternative Limb Project.



Рассказать друзьям