История протезирования зубов. История протезирования История зубного протезирования

Введение

Первый протез

История протезов

Развитие протезирования в России

Основные компоненты протеза

Виды протезов верхних конечностей

Косметические протезы

Рабочие протезы

Функциональные протезы

7. Первый биоэлектрический протез

8. Инновационные и перспективные разработки протезирования

3D прототипирование и проект Open Hand Dextrus

Полимерные сухожилия

Протезы, управляемые силой мысли

Протезы с тактильными ощущениями

10. Список литературы

Лист ТММ 4009 3 № докум.

Изм Лист Подп. Дата

1. Введение Любой человек, который может пользоваться своим телом в полном объёме его возможностей, никогда не задумывался о том, какой может стать его жизнь, если он вдруг лишится своей руки или ноги. Потеря даже части конечности, не говоря уже о её полном отсутствии, в корне меняет всё – человек становится ограниченным в своих возможностях: он не может полноценно работать и с лёгкостью делать то, что ему удавалось раньше.

Такие обыденные, на первый взгляд, активности, как возможность одеться/раздеться, готовить и принимать пищу, управлять автомобилем или кататься на велосипеде для него уже не будут такими простыми задачами.

Благодаря нашему телу мы добились всего, что имеем на данный момент. Стоит только представить человека без рук или ног и их бесценность становится очевидной. Например, без рук мы бы не могли охотиться, мы бы даже не открыли для себя огонь, не могли бы создавать что-то новое, строить дома и, в конце концов, просто жить. С помощью рук человек может выполнять простую тяжёлую работу – например, поднимать груз; а может творить поистине потрясающие вещи такие, как игра на скрипке или пианино.

Казалось бы, нам несказанно повезло, но по состоянию на 2007 год насчитывается около 650 тыс. человек с ампутированными руками, а сейчас эта цифра становится все ближе к миллиону. Теряя руки, эти люди теряют их огромный потенциал. Поэтому искусственные конечности представляют огромную ценность для них. Протезы позволяют частично восстановить утраченные функции. Хотя современные протезы ещё не способны до конца восстановить функциональность потерянной конечности, те возможности, которые они могут предоставить, довольно значительны.

Протезы – устройства, заменяющие утраченные, необратимо повреждённые или отсутствующие части тела.

Лист ТММ 4009 4 № докум.

Изм Лист Подп. Дата Целью курсовой работы является рассмотрение истории появления и развития протезов верхних конечностей человека, а так же становления протезирования как отдельной отрасли в медицине и современной науки в целом.

Для достижения указанной цели определены следующие задачи:

исследовать историю развития протезирования верхних конечностей;

изучить вклад отечественных изобретателей в области протезирования;

рассмотреть виды протезов верхних человеческих конечностей;

изучить передовые технологии в области протезирования.

–  –  –

Со времён первого протеза никаких прорыв не случалось, прогресс начался лишь в Новое время. Мало у кого протезы ассоциируются с военным временем, но именно войны, а как следствие бесчисленное количество ампутированных конечностей, сделали протезы неотъемлемой частью жизни инвалидов.

В 1505 году известный в то время мастер изготовил железный протез руки (рис. 3.1), состоящий из 200 деталей (пружин, кнопок и рычажков), для рыцаря Геца фон Герлихингена, известного как Железная рука, в котором четыре пальца, кроме большого, были подвижны и позволяли взаимодействовать с предметами. А затем Железная рука ещё почти 60 лет с азартом занимался войной, не испытывая никаких неудобств от механической руки, даже наоборот, она казалась удобнее руки из плоти.

Эффективность протеза подтверждает и Максимилиан, который обратился к солдатам, не сумевшим победить Берлихингена и Селбица: «Господь всемогущий, о боже, что это? У этого всего одна рука, у другого только одна нога. А если бы у них обоих были по две руки и ноги, что бы вы тогда делали?».

–  –  –

Большинство искусственных конечностей оснащено этими тремя компонентами, но каждый протез по-своему уникален и разработан для различной степени ампутации. Например, в зависимости от того была ли ампутация выше или ниже крупных суставов, таких как локоть, будут использоваться разные протезы: с искусственным локтем (рис. 5.2) или более простой (рис. 5.3).

Рис. 5.2. Протез с искусственным локтем Рис. 5.3. Протез без искусственного локтя

–  –  –

Косметические протезы Служат для восполнения косметического дефекта, играет роль анатомически идентичного муляжа (рис. 6.1). Такой протез не позволяет выполнять даже простейших манипуляций. Обычно такое протезирование выполняется временно, до момента подбора и подгонки постоянного активного протеза.

–  –  –

Рабочие протезы предназначены для восстановления элементарных функций руки, необходимы для самообслуживания (например, кухонные приборы), выполнения производственных операций (например, сварка) и для занятий спортом. К протезу прилагается набор насадок в зависимости от профориентации инвалида (рис. 6.2, справа) и косметическая кисть.

Рис. 6.2. Рабочие протезы. Слева - Самюэль Деккер (Samuel Decker) еще один ветеран, который создал себе механические руки и впоследствии стал официальным швейцаром в Палате представителей США. Посередине - американский ветеран использует руку, оснащенную сварочным инструментом. Справа – французский набор для протеза руки Функциональные протезы Основной целью таких протезов является восстановление функций утраченной конечности.

В свою очередь такие протезы делятся на два вида:

тяговые (или механические) (рис. 6.3) и протезы с внешним источником энергии (рис. 6.4).

–  –  –

Протезы с внешним источником энергии наиболее распространены, это протезы с электрическим приводом, которые различаются по способу управления: биоэлектрические, миотонические и комбинированные. Они обладают высокой функциональностью, обеспечиваю возможность выполнения повседневных забот.

Рис. 6.4. Макет протеза плеча с биоэлектрическим управлением (механическая часть): 1 - кисть с электрическим приводом; 2 - гильза предплечья; 3 - электродвигатель механизма локтя; 4 - редуктор; 5 - фрикционная муфта; 6 - червячная передача; 7 - зубчатая муфта; 8 - гильза плеча; 9 - механизм пассивной ротации плеча.

–  –  –

Одним из важнейших результатов исследований биоэлектрических сигналов явилось открытие закона «все, или ничего». Он заключается в том, что раздражение, приложенное к нервной клетке, по меньшей мере, должно достигать определенного порогового значения, только тогда сигнал появляется; при этом по нервному волокну передаются дискретные импульсы, частота которых тем больше, чем выше уровень раздражения.

Следуя из исследований и целей, перед учеными были поставлены задачи:

–  –  –

Первые опыты показали, что использование биоэлектрических систем вносит новые возможности в протезирование. Биоэлектрический протез предплечья нисколько не связывает движения протезированной конечности.

–  –  –

3D прототипирование и проект Open Hand Dextrus Новейшая технология быстрого прототипирования – 3D печать, которая позволяет создать прототип любой степени сложности за сравнительно короткий промежуток времени и низкую стоимость.

Проект Open Hand Dextrus также видит будущее протезирования в трехмерной печати. Проект подразумевает создание напечатанных на 3Dпринтере функциональных протезов, которые могут сжимать и разжимать пальцы, а так же поворачиваться вокруг оси. Все технические характеристики и чертежи Open Hand Dextrus открыты в сети для общего доступа. Пример протеза изображен на рис. 8.1.

–  –  –

Рабочий протез представлен на рис. 8.4. Это не просто достижение. Это

– открытие новых границ.

Рис. 8.3. Рабочий протез, основанный на методе целевой реиннервации

–  –  –

Похожие работы:

«ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В КЛИНИЧЕСКУЮ ОРДИНАТУРУ по специальности «Неврология» Общая неврология...»

«РОССИЙСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСТОРИКОВ МЕДИЦИНЫ В. И. БОРОДУЛИН КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА 20-ГО ВЕКА ОТ ИСТОКОВ ДО Предисловие Вступительная лекция (лекция 1) История европейской клиники (лекции 2 10) Клиническая медицина в Российской импер...»

«52 Роман НАСОНОВ ДВА ВЗГЛЯДА НА МЛАДЕНЦА ХРИСТА (ИСТОРИЯ РОЖДЕСТВА В ИНТЕРПРЕТАЦИИ Х. ШЮТЦА И И. С. БАХА) Два взгляда на Младенца Христа II. «КАК МНЕ ПРИНЯТЬ ТЕБЯ?»1 Великую радость Рождества Христова что может выразить лучше, чем звучание множества голосов и музыкальных инструм...»

«Стрельцов Дмитрий Викторович д.ист.н., профессор Кафедра востоковедения, заведующий кафедрой Окончил аспирантуру Института востоковедения АН СССР (ноябрь 1989 г.) и – окончил Институт стран Азии и Африки при МГУ по специальности «История, японский язык» (июнь 1986 г.). Ученые степени: Доктор исторических наук (февраль...»

За последние несколько лет хирургия и, в частности, протезирование достигли невероятных высот. В Австралии, например, разрабатывают нейрокомпьютерный интерфейс, который позволит парализованным пациентам контролировать роботизированные протезы, а в Великобритании придумали искусственную руку, которая видит предметы перед собой.

Такие разработки, безусловно, облегчают жизнь людям, вынужденным носить искусственные конечности. Но когда же были изобретены первые протезы — 200 лет назад? В эпоху средневековья? На самом деле, намного раньше: история ампутации конечностей и последующего протезирования восходит к античности.

Первые пробы

Войны в Древней Греции не щадили солдат: около 80% раненых погибали в день сражения, а из оставшихся 20% - каждый третий умирал от полученных травм, уже вернувшись домой.

Конечно, замена потерянных конечностей становилась одной из самых важных задач медицины. В Древней Греции начали применять ампутацию еще в конце V — начале IV века до нашей эры. Судя по Гиппократовскому корпусу «О вправлении суставов», это были самые простые ампутации кистей рук, стоп и пальцев. Кроме того, в своем труде Гиппократ предостерегает от удаления всей руки или ноги.

Примерно в это же время начала развиваться ортопедическая хирургия, и у древних греков появились первые протезы, которые стали альтернативой костылям и палкам для опоры. Например, Геродот — древнегреческий «отец истории» — в своем труде рассказывает, как во время греко-персидской войны (499−449 гг. до н.э.) персидский гадатель Гегесистрат, заключенный спартанцами в тюрьму, ампутировал себе часть ноги и смастерил взамен деревянный аналог.

Древние египтяне использовали похожую технологию. Археологам удалось обнаружить в гробницах искусственные пальцы ног из дерева. Как говорят исследователи, признаки износа демонстрируют их жизненную необходимость, а не эстетическую функцию.

Хирургия как область медицины значительно продвинулась в эпоху Эллинизма (323−31 гг. до н.э.). Успехи были в значительной мере достигнуты благодаря практикующим врачам из Александрии, которые глубоко изучали анатомию человека и даже проводили вивисекцию преступников, приговоренных к смертной казни.

Это помогло древнегреческим медикам понять систему кровообращения, в частности — как остановить кровотечение. Они обнаружили, что ампутацию можно проводить медленнее и осторожнее, чем раньше. И это понижало риск смерти пациента на операционном столе.

Детали из железа и бронзы

На юге Италии, в городе Капуя, археологи нашли в гробнице искусственную ногу, датированную концом IV — началом III века до нашей эры. Она имела деревянную сердцевину, покрытую бронзой. Протез крепился на место при помощи кожаного пояса, который, как полагают исследователи, позволял легче двигаться.

Еще один пример — римский генерал Марк Сергий Сил. Он потерял правую руку во время Второй Пунической войны (218−201 гг. до н.э.). Вместо того, чтобы уйти в отставку генерал смог достать железную руку, которую впоследствии использовал, чтобы держать щит, научившись управлять мечом левой рукой.

Протезы, обнаруженные и изученные археологами, показывают, что, скорее всего, они были спроектированы и изготовлены с учетом индивидуальных особенностей и предпочтений человека. Вполне возможно, что их создавали те же ремесленники, которые делали для воинов оружие и доспехи.

Темные пятна истории

В истории протезирования есть еще загадки: в частности, исследователи до сих пор не знают, как искусственные конечности вживлялись солдатам — в медицинских трактатах нет упоминания об этих процедурах.

Кстати, после окончания эпохи и вплоть до XVI века протезы практически никак не модифицировались, пока французский королевский хирург Амбруаз Паре не придумал механическую версию искусственных конечностей, которые могли сгибаться как настоящие.

Эволюция протезирования представляет собой длительную и легендарную историю: от примитивных истоков до сложных современных конструкций. Как и в развитии любой другой области, некоторые идеи и изобретения работали и успешно развивались, в то время как другие остались на обочине истории и устарели.

Длинный и извилистый путь к компьютеризированным протезам начался около 1500 г. до н.э. Чтобы оценить, как далеко человечество зашло в области протезирования, для начала нам стоит посмотреть на опыт древних египтян.

Египтяне были пионерами ортопедической техники. Их «рудиментарные» протезы были сделаны из ткани, и считается, что их носили больше для чувства «цельности», чем ради их протезных функций. Первый функциональный протез большого пальца ноги, принадлежащей особе дворянского рода, был найден в Египте. Согласно данным ученых, он был создан в период 950-710 гг. до н.э. Протез состоял из двух деревянных частей, которые скреплялись кожаной нитью через отверстия, просверленные в древесине. Кожаный ремешок крепил палец к ноге с помощью кожаных нитей.

Сложно переоценить значение пальцев в жизни человека, но примечателен тот факт, что первый реальный пример протезирования относится именно к ним, а не к тем частям тела или конечностям, которые могут казаться более важными – например, рукам или ногам. Существует предположение, что на создание такого протеза египтян вынудила важность традиционных египетских сандалий в гардеробе знатной женщины, которые невозможно было носить, не имея большого пальца.

Это внимание к эстетической привлекательности протезов является довольно распространенным явлением среди древних устройств и даже может быть более важным, чем их функциональность.

424 г. до н.э. – 1 г. до н.э.

В результате раскопок в 1858 году в итальянском городе Капуя была найдена первая искусственная нога, которую сделали приблизительно в 300 г. до н.э. Она сделана из бронзы и железа, с деревянным сердечником, которую, по-видимому, носили ниже колена. Существует точная копия этого протеза, которую можно увидеть в Музее науки в Лондоне.

Самый известный случай в древнеримской истории протезирования описан римским ученым Плинием Старшим, и связан с генералом Марком Сергием, который считается первым документально подтвержденным носителем искусственной конечности. Во второй Пунической войне Сергий потерял правую руку и получил протез, сделанный из железа, чтобы тот мог держать свой щит и продолжать битву.

В истории Древней Греции также сохранились сведения об успешном протезировании. В 424 году до н.э. древнегреческий историк Геродот писал о персидском провидце, который был приговорен к смерти, но ампутировал себе ногу и сделал деревянный протез, чтобы пройти почти 50 километров пути до следующего города и таким образом скрыться от преследования.

Темные века (476-1000 гг.)

В этот период человечество продвинулось в протезировании и создавало более сложные устройства, чем ручной крюк или деревянная нога. Большинство протезов в то время выполняли больше эстетическую функцию и были сделаны для того, чтобы скрыть уродства или травмы, полученные в бою. У рыцарей были протезы для рук, которые позволяли держать щит и для ног, чтобы можно было закрепить ее в стремени, с небольшим вниманием к функциональности. В то время носить протезы вне битвы могли себе позволить только очень богатые люди.

Проектированием и созданием искусственных конечностей в темные века в основном занимались торговцы и оружейники. Но кроме них развитию протезирования способствовали и люди других профессий. Так, например, часовщики были особенно полезны для добавления сложных внутренних функций с помощью пружин и зубчатых колес.

Эпоха ренессанса (1400-1800 гг.)

Эпоха возрождения открыла новые перспективы для искусства, философии, науки и медицины. В это время произошло возрождение в истории протезирования зубов: их изготавливали преимущественно из железа, стали, меди и дерева.

В 1508 году у немецкого наемника Гетца фон Берлихингена была пара технологически продвинутых железных рук, сделанных после того, как он потерял правую руку в битве при Ландсхуте. Ими можно было управлять с помощью пружин, подвешенных на кожаных ремешках.

Около 1512 года итальянский хирург, путешествуя по Азии, обратил внимание на человека с двусторонней ампутацией рук, который мог снять шляпу, открыть свой кошелек и поставить свою подпись с помощью протеза. Еще одна история того времени связана с серебряной рукой, которая была сделана для турецкого адмирала Хайреддина Барбароссы, воевавшего с испанцами в Бужи.

С середины до конца 1500-х годов

Его работа продемонстрировала первое истинное понимание того, как должен работать протез. Коллега Паре – Лоррен, французский слесарь, сделал один из самых важных вкладов в этой области, используя в изготовлении протеза кожу, бумагу и клей вместо тяжелого железа.

Большая часть работы Паре отменила многие из широко распространенных медицинских верований того времени, часть из которых приносила больше вреда, чем пользы. Например, Паре установил, что если наносить масло к месту огнестрельного ранения или любой другой раны, то оно не приводит к исцелению, как считалось ранее, а на самом деле оказывает негативное воздействие. То же касается и прижигания – еще одного распространенного метода, который казался Паре неэффективным. Вместо этого Паре пользовался перевязкой артерий, и стал, возможно, первым врачом, который проводил эту операцию.

XVII-XIX вв.

В 1696 году Питер Вердайн разработал первый протез ноги ниже колена без дополнительной фиксации, который позже станет основой для современного протезирования суставов и корсетных устройств.

В 1800 году лондонец Джеймс Поттс разработал протез, изготовленный из деревянного стержня со стальным коленным суставом и шарнирной ногой, которая крепилась кетгутовыми нитями от колена до лодыжки. Впоследствии такой протез будут называть «ногой Англси» в честь Генри Уильяма Пэджета – первого человека, удостоенного титула маркиза Англси, который потерял ногу в битве при Ватерлоо и воспользовался изобретением Поттса. В 1839 году Уильям Селфо завез этот протез в США, где он стал известен как «нога Селфо».

В 1843 году сэр Джеймс Сайм открыл новый метод ампутации лодыжки, не приводящий к ампутации до бедра. Этот подход приветствовался в сообществе инвалидов-ампутантов, поскольку это означало, что появилась возможность ходить не с протезом, заменяющим всю ногу, а только лишь с искусственной ступней.

В 1846 году Бенджамин Палмер решил улучшить положение дел для пациентов с ампутацией нижней конечностей и доработал «ногу Селфо», добавив переднюю пружину, сгладив внешний вид и прикрыв сухожилия, чтобы имитировать естественные движения.

Дуглас Блай изобрел и запатентовал «анатомическую ногу доктора Блая» в 1858 году, которую он называл «наиболее полным и успешным изобретением из когда-либо созданных среди искусственных конечностей». А уже в 1863 году Дюбуа Пармли изобрел усовершенствованный протез с присоской, полицентрическим коленом и множеством шарниров.

Позже Густав Герман предложил использовать алюминий вместо стали, чтобы сделать протезы легче и функциональнее. Такое легкое устройство пришлось ждать до 1912 года, когда Марсель Дезуттер, известный английский летчик, потерявший ногу в авиакатастрофе, не сделал первый алюминиевый протез при помощи своего брата-инженера Чарльза.

Прогресс, которого достигли в своем развитии технологии протезирования за 300 лет, оказался незначительным. Однако достижения в хирургии и ампутации в середине XIX века позволили врачам сформировать культю таким образом, чтобы она была более восприимчива к присоединению протеза. Протезы не сильно улучшились, но жизнь становилась все более удобной для тех, кто носил их.

Переход к современности

По мере того, как продолжалась гражданская война в США, количество ампутаций росло катастрофически быстро, что заставляло американцев усиленно развиваться в области протезирования. Джеймс Хангер, один из первых ампутантов гражданской войны, разработал то, что он позже запатентовал как Hanger Limb – протез, изготовленный из бочарных клепок и металла, который имел шарнирные суставы в области колена и лодыжки. Hanger Limb оказалась на тот момент самой передовой технологией в истории протезирования, и основанная Хангером компания продолжает оставаться лидером в этой области.

В отличие от гражданской войны, Первая мировая не способствовала особенному прогрессу в этой области. Несмотря на отсутствие технических достижений хирурги и военные осознавали важность обсуждения технологии и разработки протезов. В конечном итоге это привело к формированию американской ассоциации протезирования и применения ортопедических изделий (AOPA).

После Второй мировой войны ветераны были недовольны отсутствием технологичных решений и требовали улучшения. Тогда правительство США заключило сделку с военными компаниями для улучшения протезов, а не оружия. Это соглашение открыло путь к разработке и производству современных протезов. Новые устройства намного легче – изготавливаются из пластика, алюминия и композитных материалов, чтобы обеспечить пациентов наиболее функциональными устройствами.

В 1970-х годах изобретатель Исидро М. Мартинес оказал огромное влияние на индустрию протезирования, когда разработал протез нижней конечности, который, вместо того, чтобы попытаться повторить движения природной конечности, был ориентирован на улучшение походки и уменьшение трения. Снижая давление и делая ходьбу более комфортной, Мартинес, который сам был инвалидом, улучшил жизнь многих будущих пациентов.

Наиболее резкое различие между современными искусственными конечностями и теми, что были сделаны в прошлом, находится на границе между протезом и той частью тела, к которой он будет крепиться. В прошлом система подвески для протезов конечностей была сделана из кожаных или тканных ремней, а паз был деревянным или металлическим, облицованным тканью. Большинство современных протезов сочетают в себе пластиковое гнездо и присоски. Они тщательно утепляются и предотвращают повреждение той части конечности, к которой крепится.

Современные разъемы также облегчают надевание и снимание протеза. Это особенно полезно, когда человек носит несколько протезов. Например, спортсмены могут иметь несколько протезов для бега, катания на лыжах, езды на велосипеде и другой физической деятельности. Чаще всего, они не похожи визуально на человеческие конечности. Это тщательно продуманная конструкция из пластика, резины и углеродного волокна, которые пропорционально приспособлены к телу. Они тщательно контролируются и проверяются во время соревнований, чтобы гарантировать, что не используются никакие дополнительные преимущества, например, более длинная конечность.

Существует множество ярких примеров, как наука помогает всему человечеству и конкретным группам людей. Один из них - это помощь людям с ограниченными возможностями. Эта тема очень обширная, в ней большое количество аспектов, а по всему миру живут тысячи людей, которые не сломались, не смотря на физические ограничения, и вдохновляют своим примером других.

В этой статье вы найдете краткий исторический экскурс в индустрию протезирования и рассказ о двух инженерах, которые внесли в нее огромный вклад.

Древние протезы

Упоминания о протезировании встречаются еще в древности. Например, древние египтяне были знакомы с протезированием, о чем свидетельствует мумия Нового Царства с деревянным пальцем. Также все мы с вами слышали и видели пиратские крюки и деревянные ноги, хоть все это и далеко от современных протезов для конечностей.

Протезирование в средние века

Также протезированием занимались в средневековье, протезы изготавливались из металла(оно и понятно - эпоха рыцарей и доспехов). Врачи старались копировать саму конечность и максимально подражать природе.

Развитие протезирование в конце XIX - начале XX веков

Бурное развитие протезирования началось в XX веке. Так, например, немецкий врач -Герман Крукенберг сразу после окончания Первой мировой разработал протез, напоминающий «клешню» . В основе протеза лежала конструкция, состоящая из концов лучевой и локтевой костей. Этот протез был предназначен для раненых с травматической ампутацией кисти.

Обувных дел мастер - гений протезов Джеймс Джиллингем

Теперь стоит отдельно поговорить про такого человека, как Джеймс Джиллингем родом из Англии. Он внес немалый вклад в индустрию протезирования конечностей. Его мастерством можно только восхищаться. Он притворял свои идеи в жизнь, начиная с середины XIX столетия, когда технологии находились в зачаточном состоянии, а медицина не могла предоставить обширный спектр услуг.

В то время, потеря конечности была трагедией для человека - он становился инвалидом без возможности на реабилитацию, но Джеймс Джиллингем давал людям второй шанс.

У Джеймса открылся талант, когда в 1866 году он, находясь в своей обувной мастерской, познакомился с человеком, потерявшем руку. Врачи оказались бессильны и пострадавшему оставалось только смириться с утратой и продолжать жизнь, однако Джеймс, не долго думая, решил помочь и создал протез для потерпевшего. Протез получился легким, прочным и совершенно не вызывал дискомфорта.

Слухи об этом случае разлетелись по всей Англии и официальная медицина обратила внимание на мастера.

Джиллингему за короткий период времени (1866−1910 гг.) удалось невозможное сделать возможным - он протезировал более 15 000 человек, вернув им не только возможность стать на ноги, но и восстановить подвижность рук. Многих пациентов он фотографировал, публикуя снимки в медицинских справочниках и журналах, при этом, давая врачам советы, как лучше проводить ампутации. Хоть Джеймс и говорил, что в его протезах не было ничего сложного и особенного, все же главный секрет, делающий эти конструкции столь уникальными, так и остался не разгадан.

Хью Герр - наступление трансгуманизма неизбежно

Хью Герр - одна из центральных личностей в сфере протезирования, американский альпинист, инженер-биофизик, доцент Массачусетского технологического института. Хью родился 25 октября 1964 года в США. Его хобби сделало его инвалидом: в возрасте 17 лет в 1982 году ему ампутировали обе голени, отмороженные во время альпинистского восхождения. Именно это несчастный случай мотивировал Хью начать работу в этой сфере.

С тех пор, Хью стал одержим идеей создания протезов нижних конечностей, превосходящих по параметрам обычные ноги. Герр имеет на вооружении большое количество« ног» собственной разработки. В течении дня он меняет протезы, например, для бега он использует длинные карбоновые дуги, а в повседневной жизни обычные протезы для ходьбы.

Инвалидность - не помеха любимому хобби!

Как упоминалось выше, Герр потерял свои конечности в результате несчастного случая, во время альпинистского восхождения, он отморозил ноги и их ампутировали. Однако это не помешало ему в «покорении вершин». Хью не потерял любовь к альпинизму. поэтому разработал несколько специальных протезов для скалолазания. В их числе: длинные алюминиевые протезы с небольшой резиновой стопой, которые увеличивают рост до 2.1 метра, протезы со стопой в виде алюминиевых когтей и клиновидные, из полиэтиленовые протезы-ледорубы.

Люди не ограниченны. Человек не может быть сломлен. Наша искусственная среда, наши технологии - вот, что может быть ограничено и сломлено. Мы, люди, не должны принимать наши ограничения, ведь мы можем превзойти инвалидность за счет технологических инноваций.

Выступление Хью на лекции TED

Запись лекции с русской озвучкой:

Такие личности как Хью Герр и Джеймс Джиллингем, не смотря на разницу во времени, сделали огромный вклад в борьбу инвалидов за полноценное существование. Их идеи дали толчок к развитию в этом направлении для того, чтобы в ближайшем будущем с развитием технологий такое понятие как« инвалидность» перестало существовать, а многие люди смогли жить полноценной жизнью. Упорством и силой духа таких людей можно только восхищаться!

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 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

Как работает простейший бионический протез?

После травмы или в ходе болезни 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 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 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 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 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. 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.