Wenn jemand ein Glied verliert, ist sein wichtigster Traum, seinen Arm oder sein Bein wieder zu spüren. Und nicht nur zu fühlen, sondern mit den Gliedmaßen alle Bewegungen auszuführen, die vor einer Verletzung oder Krankheit möglich sind: eine Tasse nehmen, Schuhe schnüren, mit Unterstützung auf beiden Beinen gehen. Eine bionische Prothese oder ein komplexes Gerät, das Nervenimpulse erfasst, ermöglicht es Ihnen, verpasste Gelegenheiten zurückzugeben.
Wie sind intelligente Prothesen entstanden?
Der Prototyp von "lebenden" Prothesen wurde von Science-Fiction-Autoren erfunden und beschrieben. In ihren Werken wurden die im Kampf verlorenen Arme, Beine, Augen und Herzen durch mechanische Assistenten ersetzt, die besser funktionieren als lebende Organe. Das berühmteste Beispiel ist Camerons Terminator, der nur das Aussehen einer Person annahm.
Die wenigsten wissen, dass der Prototyp moderner Prothesen aus dem 19. Jahrhundert stammt, als eine Metallkugel in ein Holzbein eingesetzt wurde, um den unteren Teil beweglich zu machen. Aber im 20. Jahrhundert wurden diese primitiven Geräte durch eine bionische Prothese ersetzt, die an der Schnittstelle mehrerer Wissenschaften geschaffen wurde: Medizin, Ingenieurwesen, Bionik und Elektronik.
Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern bestreiten den Vorrang in dieser Angelegenheit, aber die Fakten sind die erstenEine funktionale bionische Armprothese wurde 2010 auf einer Orthopädie-Ausstellung in Leipzig vorgestellt. In den Jahren, die seit diesem Ereignis vergangen sind, wurde weltweit eine große Anzahl von Prothesen für Hände, Arme, Füße, Beine und sogar Hundepfoten entwickelt.
Was ist Bionik?
Dies ist eine ganze Wissenschaft, die Wildtiere und die Möglichkeit untersucht, die Prinzipien der Arbeit von Lebewesen in industrielle Analoga zu übertragen. Ingenieure nehmen Ideen aus der Natur auf und verkörpern sie in ihren Geräten und Strukturen. In diesem Sinne sind bionische Prothesen nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Jedermann bekannte Klettverschlüsse kopieren also nur die Art und Weise, wie sich Klettensamen bewegen. Saugnäpfe werden von Blutegeln ausgeliehen. Bei der Konstruktion von U-Booten haben sie sich einen Regenwurm zum Vorbild genommen - alle seine „Fächer“sind autonom. Das unglaublich robuste durchbrochene Metall der Türme Ostankino und Eiffel ist eine mehrfach vergrößerte Kopie eines menschlichen Röhrenknochens. Das Metallgeflecht, das alle so bewundern, ist eine Kopie der Struktur des Knochengewebes und vereint Stärke und Flexibilität.
Auch ein Hochhaus, in dem so unterschiedliche Familien gleichzeitig leben, wird von einer Wabe abgeschrieben. Die Vorstellung vom Leben verschiedener Menschen in "Zellen" unter einem Dach mit gemeinsamer Kommunikation kopiert die Lebensweise eines Bienenvolkes.
Bionische Inkarnationen finden sich in vielen Objekten um uns herum: Autoreifen, Flugzeuge, Überwachungskameras, Boote und die gängigsten Gelenke.
Wie funktioniert eine einfache bionische Prothese?
Nach einer Verletzung oder während einer Krankheit wird ein Glied amputiert. Der verbleibende Stumpf besteht aus vielenGewebe: Haut, Muskeln, Knochen, Blutgefäße und Nerven. Während der Operation bringt der Chirurg den verbleibenden motorischen Nerv zum verbleibenden großen Muskel. Nach Abheilung der Operationswunde kann der Nerv ein motorisches Signal weiterleiten. Dieses Signal wird von einem an der Prothese angebrachten Sensor empfangen. An der Wahrnehmung eines Nervenimpulses ist ein komplexes Computerprogramm beteiligt.
Daher kann die bionische Prothese nur die Aktionen ausführen, die in diesem Programm vorgeschrieben sind: einen Löffel, eine Gabel oder einen Ball nehmen, eine Taste drücken und dergleichen. Verglichen mit dem Fehlen eines Gliedes ist die Möglichkeit selbst einer begrenzten Anzahl von Bewegungen eine enorme Verbesserung. Allerdings können selbst die besten und fortschrittlichsten bionischen Prothesen noch nicht all die kleinen und präzisen Bewegungen ausführen, zu denen ein lebendes Glied fähig ist.
Wie gelangt ein Nervenimpuls vom Gehirn zur Prothese?
Um zu verstehen, wie bionische Prothesen funktionieren, müssen Sie sich an die normale menschliche Physiologie erinnern.
Bewegungen, die wir im Laufe des Tages wiederholt ausführen, nennt man automatisch. Aufstehen, auf die Toilette gehen, waschen, Zähne putzen, anziehen – all das löst bei uns keine Gedanken aus. Der Körper erledigt alles, was er braucht, wie von selbst. Aber in Wirklichkeit ist der Anfang jeder Bewegung ein Gedanke. Das heißt, zuerst denken wir: Wir müssen uns die Zähne putzen, Kaffee kochen, uns anziehen. Das Gehirn sendet Signale an die Muskeln, die an dieser Bewegung beteiligt sind. Ein Muskel kann sich nur auf ein Signal vom Gehirn kontrahieren oder entspannen. Aber der Prozess verläuft so schnell und reibungslos, dass wir keine Zeit haben, zu realisieren, was passiert. BEIMBei einer Prothese ist alles komplizierter: Zunächst wird das Bewegungssignal von einer Elektrode neben dem zum Muskel geführten Nerv abgelesen und dann an den Prozessor im Inneren der Prothese gesendet. Dieser Prozess ist auch ziemlich schnell, aber die Geschwindigkeit der Ausführung von Aktionen ist immer noch geringer als bei einem lebenden Glied.
Künstliche menschliche "Teile"
Seit der Einführung der ersten bionischen Prothese hat die Wissenschaft einen langen Weg zurückgelegt. Wenn die ersten Modelle sperrig waren, Sch alter erforderten und nur die einfachsten Bewegungen ausführen konnten, können moderne Modelle kaum als Prothesen bezeichnet werden. Dies sind elegante technische Konstruktionen, die aussehen, als wären sie einer futuristischen Kinoleinwand entstiegen.
Die Prothese ist einer gesunden Hand absolut ähnlich, sie kann schreiben, Besteck, ein Autolenkrad oder ein Hühnerei h alten. Für die Perfektionierung der Bewegungen wird manchmal auch körpereigenes Gewebe aus anderen Körperteilen verwendet – zum Beispiel aus den Beinen.
Ideen aus der Zukunft
Ingenieure und Wissenschaftler sind in ihren Fantasien nicht zu bremsen. So konnten Wissenschaftler sogar die beschädigte Netzhaut des Auges „umgehen“und das Bild der Umgebung direkt an den Sehnerv senden. Ein durch eine Verletzung Blinder kann bei Erh alt des Sehnervs damit rechnen, bekannte Gesichter wiederzusehen oder einen schönen Sonnenaufgang.
Es gibt bereits Geräte, die die Gehirnfunktion verbessern. Mit einer implantierten Elektrode können beispielsweise Tremorlähmungen oder die Parkinson-Krankheit behandelt werden.
An Menschen, die aufgrund von bewegungsunfähig geworden sindLähmungen implantieren Elektroden direkt ins Gehirn, damit sie künstliche Arme und Beine steuern können. Für einen Menschen, der völlig auf andere angewiesen ist, ist die Möglichkeit der Selbstbedienung eine unbeschreibliche Freude.
Unter die Haut implantierte Chips, die gleichzeitig Schlüssel, Bankkarte und Personalausweis ersetzen können, werden diskutiert.
Was haben wir?
Das bekannteste Unternehmen, das bionische Prothesen in Russland herstellt, ist das Moskauer Prothetik- und Rehabilitationszentrum. Hier werden Prothesen aus Modulen zusammengesetzt, Produkte aus Deutschland, Island und Russland kommen zum Einsatz.
Die Prothese jedes Menschen hat individuelle Eigenschaften. Dies ist das Maß der Amputation, des Gewichts, der Größe und des Berufs, der Merkmale des Gangs und der kleinen Bewegungen, des Alters. Viele Selbstlernmodule werden verwendet. Nicht nur ein Mensch passt sich einer Prothese an, sondern auch eine Prothese einem Menschen. Das selbstlernende Modul, ausgestattet mit eingebauter künstlicher Intelligenz, merkt sich die Merkmale des Gangs und der Bewegungsroute. Das Modul „lernt“nicht nur die Stufenbreite und die Belastung des Astes, sondern merkt sich auch die Anzahl und Höhe von Stufen, Schlaglöchern und Gruben auf dem Weg. Die Module replizieren die Aktionen des Gehirns, die einen Schritt oder eine andere Bewegung vorbereiten.
Wie viel kostet eine "lebende" Prothese?
Die Kosten bionischer Prothetik sind immer noch hoch und können in komplexen Fällen Millionen von Rubel erreichen. Die Rückkehr in ein erfülltes Leben ist jedoch materiell schwer einzuschätzen. Tatsächlich ist der Einbau bionischer Prothesen die einzige Möglichkeit für einen behinderten Menschen, zur Normalität zurückzukehrenLeben: Pläne schmieden und umsetzen, eine Familie ernähren, Karrierehöhen erreichen.
Das Wichtigste ist die Rückkehr in die Gemeinschaft gesunder, selbstständiger Menschen. Menschen mit "lebenden" Prothesen führen weiterhin ein normales Leben, tanzen und erh alten sogar Sportpreise. Das heißt, die Prothese wird so sehr zu einem Teil der Person, dass es schwierig ist, die Aktionen lebender Muskeln von ihren bionischen Gegenstücken zu unterscheiden.
Prothetik: Entwicklungsstufen
Im Vergleich zur herkömmlichen bionischen Handprothese - ein echter Durchbruch. In jüngerer Zeit hatte eine Person, die eine Hand verloren hatte, nur zwei Möglichkeiten: Zwischen Elle und Speiche wurde ein Hautlappen gebildet, damit eine Person große Gegenstände greifen konnte, oder am Stumpf wurde ein Haken befestigt. Beide waren unbequem und unästhetisch. Schon die Stumpfbildung für eine spätere Prothese beginnt heute im Operationssaal. Ab den ersten Tagen der postoperativen Phase arbeitet ein Orthopädietechniker mit dem Opfer zusammen und hilft bei der Auswahl der besten Kombination der Teile. Der Stumpf wird geformt und trainiert, und die Teile der zukünftigen Prothese werden maximal an die verbleibenden Möglichkeiten angepasst. Eine zarte Silikonmanschette mit eingebetteten Chips kommt mit der Haut in Kontakt. Es gibt keine Abschürfungen durch moderne Prothesen. Das Programm für jedes Produkt wird individuell entwickelt, je nachdem, was die Person tut. Die Aufgabe besteht darin, die Funktion so weit wie möglich wiederherzustellen.
Behinderten helfen
Eine Person, die ein Glied verloren hat, muss sich unbedingt einer medizinischen und sozialen Untersuchung unterziehen. Gleichzeitig mit der Gründung der GruppeBehinderung wird ein Programm zur sozialen Rehabilitation für alle entwickelt. Die Rehabilitation beinh altet in erster Linie den Einsatz technischer Mittel, die zur Rückkehr einer Person an den Arbeitsplatz beitragen. Alle bionischen Gliedmaßenprothesen werden in die Pflichtliste dieser technischen Mittel aufgenommen. Eine Person hat die Wahl: Im Rahmen des Rehabilitationsprogramms erh alten Sie ein fertiges Produkt oder kaufen es selbst mit anschließendem Erh alt einer finanziellen Entschädigung. Die Höhe der Entschädigung wird auf der Grundlage der durchschnittlichen Kosten ähnlicher Prothesenprodukte berechnet.
Woran arbeiten die Entwickler?
Moderne bionische Handprothesen führen subtile Bewegungen perfekt aus, aber eine Person bekommt nicht die Empfindungen von ihnen, an die sie gewöhnt ist. Eine Prothese kann also das Haar einer Person streicheln, aber Sie können die Wärme der Kopfhaut und die Weichheit des Haares nicht spüren. Wissenschaftler arbeiten nun daran, diesen Mangel zu beseitigen. Spezialisten haben bereits gelernt, Knochen mit Titan zu spleißen und Bewegungs- und Gefühlssensoren direkt mit einem lebenden Nerv zu verbinden. So ersetzt eine bionische Hand eine lebende vollständig und ein Mensch erhält taktile Empfindungen, die ihm seit vielen Jahren vorenth alten sind. Die direkte Verbindung von Nerven und Muskeln mit einem technischen Gerät erhöht die Bewegungsgeschwindigkeit enorm und bringt sie dem Natürlichen näher.
Aus welchen Teilen besteht ein bionisches Bein?
Moderne bionische Beinprothesen enth alten mehrere obligatorische Elemente, wie zum Beispiel:
- Silikonmanschette mit eingebauten Sensoren;
- Stütze - ein Titanstab, geformt wieKeule;
- Gelenkmodul mit Mikromotoren und Prozessor;
- künstliche Intelligenzeinheit, die alle eingehenden Signale verarbeitet.
Die neuesten Prothesenmodelle führender deutscher Unternehmen haben eine spezielle Beschichtung, die der Haut sehr ähnlich ist. Kunsthaut hat einen doppelten Zweck: Sie schützt die Details der Prothese vor Feuchtigkeit und erfüllt eine kosmetische Funktion. Sie können Ihre beschichtete Prothese anlassen, damit duschen und durch Pfützen laufen.
Ein bisschen Fantasie
Heute leben mehrere Menschen mit uns auf demselben Planeten und haben gleichzeitig 2 oder sogar 3 bionische Prothesen. Erfundenes Kunstleder, das die Steifigkeit verändert. Exoskelette wurden erfunden, um gelähmten Menschen beim Gehen zu helfen. Entwickelte Produkte, gesteuert durch die Kraft der Gedanken. Experimente sind im Gange, um Nerven in Mikrokanälen wachsen zu lassen. Theoretisch ist der Tag, an dem es möglich sein wird, einen Nerv in der erforderlichen Länge zu züchten, nicht mehr fern. Wissenschaftler versuchen, die Grenze zwischen Wildtieren und einem technischen Gerät zu verwischen. Die Anzahl der Bewegungen, die bionische Prothesen ausführen, nimmt stetig zu und damit auch ihre Komplexität.
All dies gibt große Hoffnung, dass eine Person stärker wird als die Krankheit.
Prothesen werden zu einem Routineverfahren, das eine Person wieder normal macht. Vielleicht kommt der Tag, an dem jeder Teil des menschlichen Körpers durch einen künstlichen ersetzt werden kann. Zumindest will ich es wirklich glauben.
