Выбираем протез руки: виды и характеристики

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 кистей, рук, 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 шарнирных соединениях.

Как работает простейший бионический протез?

После травмы или в ходе болезни конечность ампутируют. 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 нервный импульс 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 удостоверение личности 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 группы инвалидности 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 тактильные ощущения, 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.

Виды зубных протезов — классификация, плюсы и минусы

Какие бывают зубные протезы?

Протезирование проводят для замены или восстановления зубов. Это самая популярная стоматологическая процедура.

Выбор конструкции зависит от типа нарушения. Производители предлагают разные виды зубных протезов.

У каждой модели есть плюсы и минусы. Цена зависит от материала изделия и количества утраченных зубов.

Это интересно:  Детская ортопедическая раскладушка с матрасом, американские кровати

Виды зубных протезов — классификация

Как выбрать подходящую конструкцию? Сначала врач определяет степень дефекта.

  1. Отсутствие одного, нескольких или всех зубов.
  2. Несовершенства альвеолярных отростков – анатомической части верхней челюсти, которая является опорой для коронок. Нарушения возникают при травмах.
  3. Патологии челюсти.

Выбор системы зависит от индивидуальных особенностей пациента.

  1. Количество деформированных или отсутствующих коронок.
  2. Протезное ложе – это ткани слизистой, с которыми будет взаимодействовать конструкция.
  3. Состояние десен.

По типу зубные изделия бывают 3 видов.

  1. Съемные системы. Такие модели используют, если все зубы утрачены. Они крепятся к челюсти специальными пластинами и присосками.
  2. Несъемные протезы. Модель устанавливают на несколько лет с последующей заменой. Есть модели с пожизненной гарантией. Протезы устанавливают при отсутствии нескольких коронок или для восстановления ткани поврежденного зуба.
  3. Импланты. Изделие закрепляют на штифт. Искусственный корень надежно фиксирует вставные коронки.

Какие бывают съемные зубные протезы?

Рассмотрим виды съемных зубных протезов. Если отсутствуют все или большинство живых коронок, используют съемные изделия. Такой вид приспособлений популярен у пожилых людей.

Иногда съемные протезы применяют, чтобы восполнить утраченные элементы без обточки соседних зубов. Пациент самостоятельно вставляет изделие при необходимости. Конструкции незаменимы, когда нет возможности установить постоянные системы.

Модели делятся на 2 типа.

  1. Полные съемные. Их носят при утрате всех зубов. Система состоит из пластинки, охватывающей нёбо и челюсть.
  2. Частично съемные. В теле изделия присутствуют металлические детали. Элементы используют в качестве креплений, когда отсутствует часть коронок. Модель устанавливают, если есть несколько зубов для ее закрепления. Если утрачены все живые коронки, такой тип не подойдет. Чаще всего конструкции устанавливают после разрушения жевательных зубов.

Полные съемные протезы

Материал – нейлон или пластик. Крепятся системы на присоски к челюсти. Прием пищи аппарат облегчает, но у него много недостатков.

  1. Плохая фиксация с челюстью.
  2. Длительная адаптация к протезу.
  3. Маленький срок службы.
  4. Дискомфорт при носке.
  5. Нарушение дикции.
  6. Иногда присутствует болезненность при носке. Это происходит из-за трения конструкции о ткани слизистой оболочки.
  7. Ограничения в продуктах питания.
  8. Постоянный уход за протезом.

Частично съемные системы

Опора для конструкции – целые коронки. Их вставляют временно, пока готовят постоянный протез или при потере жевательных зубов. Изготавливают протез из пластика или нейлона.

Аппарат прикрепляют к зубам металлическим элементом – кламмером. Если протез из нейлона, крепление делают из аналогичного материала. Конструкция легко трансформируется.

Есть несколько типов приспособлений.

  1. Пластинчатые. Конструкция такого вида – бюджетный вариант. Протез прост в использовании.
  2. Бюгельные. Отличается прочностью и большим сроком службы. Преимущество конструкции в надежном металлическом каркасе. Он распределяет равномерно нагрузку на челюсть. От этого живые зубы меньше изнашиваются. Конструкция не оказывает давление на мягкие ткани слизистой. Недостаток бюгельных протезов – высокая стоимость.
  3. Иммедиат-протезы (бабочка). Эта конструкция – временное приспособление. Ее используют при подготовке к основному протезированию. Главная функция «бабочки» — не допустить смещения зубов. Длительное использование изделия вызывает проседание десны. Главный недостаток – хрупкость.
  4. Съемные сектора (сегмент зубного ряда). Конструкцию используют при утрате жевательных зубов на одной из сторон. Протез опирается на десну. Плюс секторов и сегментов – низкая цена.

По материалам съемные и несъемные изделия делятся на 3 типа:

  1. Пластмасса. Самый доступный из всех видов конструкций.
  2. Акриловая пластмасса. Конструкция относится к бюджетным вариантам. Такие протезы легко устанавливать и чистить. Но материал может вызвать аллергическую реакцию.
  3. Нейлон (силикон). В отличие от пластиковых моделей, конструкции из этого материала разрешается не снимать на ночь. Главные минусы – вероятность натирания десен у краевых зубов, протез деформируется при жевании. Плюсы конструкции – не вызывает дискомфорта при носке, гибкость. Цены на силиконовые модели выше, чем у пластмассовых протезов.
  4. Металл. Из этого материала состоит дуга протеза. Плюсы – равномерно распределяют нагрузку на челюсть, прочность. У бюгельных протезов есть шинирующие модели. Их устанавливают при заболеваниях десен. Конструкции с металлической дугой надежнее акриловых и пластмассовых моделей.

Виды несъемных зубных протезов

Постоянные конструкции используют при кариесе, повреждениях эмали. Этот вид протезирования помогает придать зубам эстетичную форму и цвет. Для изделий используют прочные материалы – керамику, металл.

Несъемные протезы устанавливаются навсегда или на определенный срок. Внешний вид современных моделей не отличается от естественных коронок.

В каких случаях показаны несъемные конструкции:

  1. Для замены утраченных зубов, если отсутствуют 1-2 коронки.
  2. Запущенный кариес.
  3. Для устранения дефектов коронки: трещин, сколов.
  4. Повышенное стирание и чувствительность эмали.
  5. Придание нужной формы и цвета.

В зависимости от нарушения, специалист устанавливает подходящую модель протеза:

  1. Коронки. Конструкцией такого типа накрывают живые зубы или импланты. Их изготавливают из металла. Раньше коронки пользовались популярностью. В наше время их устанавливают, в основном, на жевательные зубы. Либо используют металлокерамику для эстетичного внешнего вида, если коронки прикрепляют к передним зубам. Керамические модели отличается разнообразием оттенков. Это позволяет подобрать подходящее изделие для естественной улыбки. Недостаток металлокерамических моделей в том, что для обтачки приходится снимать большой слой живого зуба. Керамические изделия хрупкие и дорогие.
  2. Мостовидные протезы. Конструкция состоит из нескольких коронок. Преимущество мостов – надежность и быстрое привыкание к протезу. Их устанавливают, если есть по бокам ряда — опорные зубы. На них и прикрепляют мост. Протез можно установить с опорой на импланты.
  3. Виниры (микропротезы) – пластинки, которые монтируют к зубам особым клеем. Их используют для устранения видимых дефектов: желтизна, потемнения эмали, исправление прикуса, сколы. Пластинки уменьшают чувствительность коронки. Микропротезы изготавливают из керамики, композита или более прочного материала – диоксида циркония. Модели отличаются безопасностью, т.к. выполнены из биосовместимых составов.
  4. Вкладки. С помощью протезирования корректируют нарушения: пломбирование, кариес, стертость. Вкладки в отличие от пломб долговечны и закрывают большие полости.
  5. Протезы на имплантах – имитация живого корня. Сначала в десну встраивают штифт – искусственный корень. На него монтируется коронка. После установки — штифт срастается с костью. Пока происходит естественное соединение, пациенту вставляют временный протез. Сращение происходит в течение 3-6 месяцев. Затем на специальный состав крепят постоянную коронку. Протез на имплантах – надежный и долговечный. Из минусов – длительная установка и сращение живого корня со штифтом, высокая цена.

Об особенностях протезирования верхней челюсти бюгельным протезом расскажем тут.

Обязательно ли перед протезированием депульпировать зуб? Ответ на этот вопрос вы найдете в статье.

Чудо протезирования: 8 самых необычных в мире протезов

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

i-Limb – протез руки под управлением смартфона

Смартфоны в наше время умеют совершать огромное количество разнообразных действий. С их помощью можно управлять вертолетами, домашним огородом и даже протезом потерянной руки.

i-Limb – это протез человеческой кисти. Как и многими другими подобными устройствами, им можно управлять при помощи мышц предплечья. Но куда большую функциональность ему придает мобильный телефон.

Смартфон позволяет i-Limb выполнять одно из нескольких десятков запрограммированных действий, к примеру, завязывать шнурки, брать и отпускать предметы, набирать текст на клавиатуре и даже писать при помощи ручки или карандаша.

Замена утерянному зрению от Second Sight

Компания Second Sight нашла собственный путь в протезировании. Она не обещает вернуть человеку утерянный глаз, но обещает возвратить ему зрение. Специалисты этой фирмы разработали инновационную технологию, позволяющую слепому человеку видеть изображение окружающей его действительности.

На данный момент, технология эта строится на создании очков со встроенной в них камерой. Изображение с этого устройства преобразуется в электрические сигналы и импульсы, которые мозг способен интерпретировать.

Первые опыты, проведенные на двадцать одном добровольце, показали, что каждый участник смог при помощи очков от Second Sight находить и идентифицировать предметы, а также читать короткие слова.

Вставная челюсть, напечатанная на принтере

Трехмерная печать с каждым днем открывает для себя все новые горизонты возможностей. Используют соответствующие технологии и медики для создания протезов сложных форм, которые очень трудно, а иногда вообще невозможно произвести другими способами.

В качестве примера можно привести вставную челюсть, напечатанную компанией Biomedical Research для 83-летней бельгийской женщины, потерявшей из-за возрастных болезней настоящую кость.

Разработка трехмерной модели и печать заняла всего два часа, в то время как использующиеся ранее методы потребовали бы в десять раз больше времени.

Bionic Ear – ухо, напечатанное на 3D-принтере

Bionic Ear – это еще один удачный пример использования трехмерной печати в протезировании. Речь идет об ухе, которое не только может заменить потерянный орган, то также вернуть человеку слух.

Ушной протез Bionic Ear разработан командой ученых из Принстонского университета. При создании этой искусственной части тела использовались гидрогель, наночастицы серебра, несколько проводов и живые клетки теленка. Последние при взаимодействии с человеческим телом превратились в натуральный хрящ, соединяющий череп человека с новым органом.

А для того, чтобы вернуть человеку слух, в искусственное ухо был встроен слуховой аппарат.

Стильные протезы от Bespoke Innovations

В калифорнийской компании Bespoke Innovations твердо уверены, что в человеке все должно быть прекрасно – и душа, и тело, и даже протез. И если существует стильная и модная одежда, то почему бы не перенести эти принципы на протезирование? Ведь инвалиды тоже хотят хорошо выглядеть.

В результате компания Bespoke Innovations начала выпускать стильные протезы по индивидуальным заказам. Человек, которому нужна искусственная нога или рука взамен утерянным, может подобрать для нее уникальный модный дизайн, на который приятно смотреть как окружающим, так и самому обладателю подобного протеза.

Модель стильного протеза создается на компьютере и распечатывается на трехмерном принтере. Цена на такой аксессуар колеблется от четырех до пяти тысяч американских долларов.

Open Hand Dextrus – самый дешевый электрический протез

Проект Open Hand Dextrus также видит будущее протезирования в трехмерной печати. Ведь при помощи подобных технологий можно максимально быстро и дешево делать даже самые сложные конструкции.

Open Hand Dextrus подразумевает создание напечатанных на 3D-принтере электрических протезов, которые будут стоить около 1000 долларов. При этом они могут быть вполне функциональными устройствами.

Искусственная рука сможет сжимать и разжимать пальцы, а также проворачиваться вокруг своей оси. Ее можно будет делать по уникальным чертежам с оригинальным дизайнером. В качестве примера создатели проекта Open Hand Dextrus распечатали протез в виде руки Железного Человека.

Все технические характеристики и чертежи Open Hand Dextrus будут выложены в Интернете, чтобы любой желающий в любой точке мира смог воспользоваться результатами этого благотворительного проекта.

Bionic Hand – протез руки с тактильными ощущениями

Современные протезы, несмотря на свою высокую функциональность, обладают серьезным технологическим недостатком – они не дают человеку тактильных ощущений, а выполняют только простые механические действия. Но в будущем это можно измениться. Ведь уже появился протез Bionic Hand с осязательными элементами.

Bionic Hand может дать человеку информацию о размерах и форме объекта, к которому он прикасается, а также представление об его текстуре. Происходит это благодаря подключению электродов данного устройства к нервной системе носителя.

Пока что данная технология находится лишь в зачаточном состоянии. Но это уже успех. И в дальнейшем он будет развиваться все сильнее.

Это интересно:  Детская ортопедическая подушка: полезные советы перед покупкой

Протез из конструктора, управляемый силой мысли

На Западе среди обладателей iPhone относительно популярен набор MindWave Mobile, представляющий собой конструктор для создания примитивных устройств под управлением смартфона или специального шлема, считывающего активность человеческого мозга. Вот из этого простого набора семнадцатилетний школьник Шива Натан и создал протез человеческой руки.

Шива Натан дополнил набор несколькими сторонними деталями и создал вполне функциональную искусственную руку, управлять которой можно при помощи силы мысли. Правда, для этого нужно быть полностью сосредоточенным – стоит только подумать о чем-то другом, и электронная конечность безжизненно обвисает.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Cовременные технологии протезирования: как ИТ помогает людям жить

Поделитесь в соцсетях:

Людям, как биологическому виду, у которого есть конечности, в результате несчастных случаев, катаклизмов, болезней и прочих жизненных ситуаций, к сожалению, иногда свойственно их терять. И, в отличие от некоторых животных, нам повезло меньше. Например, тритонов и ящериц природа одарила регенерацией потерянных частей тела, а вот человека (впрочем, как и большинство других видов) оставила наедине с собой в таких ситуациях. Но поскольку человек обладает интеллектом, а цивилизация следует по технологическому пути, то еще с древних времен утраченные конечности научились заменять протезами.

На нынешней стадии развития технического прогресса и научных достижений люди с физическими недостатками имеют большой выбор различных возможностей и ассортимент продукции протезной индустрии, а также полный ассортимент различного адаптивного оборудования. Сейчас в сфере протезирования, в основном благодаря развитию ИТ и синергии индустрий, наблюдается всплеск новых разработок и достижений. Основная цель, которую пытаются достичь ученые и инженеры всего мира — воплотить в искусственном изделии все функции живой руки или ноги.

Впрочем, все бионические устройства разных фирм, институтов и центров пока что не сильно похожи на свои естественные прототипы. Помимо прочих сложностей, основной элемент, которого не хватает всем разработкам – это похожая на настоящую кожа для наружного покрытия. Впрочем, вполне вероятно, что в скором времени эта проблема будет решена путем изготовления полноценной искусственной кожи – сейчас уже проводятся эксперименты по соединению в единое работающее целое нервной ткани и электронных устройств.

Практически до конца 20-го века все изобретения в области протезирования были механического характера, в некоторых случаях сгибание регулировалось вручную. Основными проблемами протезов тех времен (да и, собственно, разработанных ранее конструкций, применяющихся во многих случаях до сих пор) были отсутствие какой-либо связи с организмом, негибкость и недолговечность. Протезы, которые заменяли руку или ногу, не могли функционировать, как полноценный их прототип – это всего лишь суррогат, заменяющий активные части тела, но неспособный приблизиться по возможностям к естественному аналогу. Это и есть главный минус протезов – их «внешний» характер и низкая функциональность. Все, что остается делать их обладателю, это использовать их как элемент гардероба, который со временем изнашивается и становится непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Не столь давно в сфере протезирования появилось такое направление, как «биомехатроника», которое представляет собой соединение робототехники и нервных клеток человека. Задачей научных исследований в этом направлении является разработка искусственных конечностей, которыми можно будет управлять лишь силой мысли, а функциональность будет повторять оную у заменяемой конечности человека с максимальной точностью. Кроме создания роботизированных протезов, способных «вести диалог» с нервной системой, важным направлением является остеоинтеграция, то есть сращивание искусственного модуля и кости, что позволит обойтись без гильзы протеза. Эксперименты по сращиванию титановых имплантатов с кожей, мышцами и костной тканью проводятся регулярно, а некоторые компании (в частности, немецкая ESKA Implants с их технологией Endo-Exo) уже представили серийные разработки. Исходя из нынешнего уровня развития технологий, уже в скором времени человек, потерявший конечность, сможет почувствовать себя отчасти киборгом…

Протезы ног

Согласно статистическим данным, наиболее часто люди теряют ноги. В нынешнее время современные протезы ног стали достаточно сложными и на потребительском рынке давно присутствуют, хотя и не слишком доступны с финансовой точки зрения, модели со встроенными микропроцессорами, которые можно программировать для более естественной ходьбы и других движений. Если не касаться вопроса изготовления культеприемной гильзы (в этой области тоже есть свои достижения, вроде применения углеволокна и прочих композитных материалов, но собственно “высоких технологий” немного), то протез ноги состоит из двух ключевых элементов, на улучшение которых и направлены усилия разработчиков — коленного модуля и стопы.

Наиболее распространенными в реальной эксплуатации являются коленные модули C-Leg германской фирмы Otto Bock и Rheo Knee исландской компании Ossur. Эти протезы используют гидравлический привод с электромоторами, управляющие микропроцессоры, соответствующее программное обеспечение и батарею, питающую все компоненты протеза.

Коленный модуль C-Leg фирмы Otto Bock – самый известный широкой общественности продукт, чье название (сокращенное от «Computer Leg») иногда даже используется, как нарицательное, так как присутствует на рынке аж с 1997 года. Функционально он существенно отличается от традиционных механических протезов, обеспечивая значительную гибкость в эксплуатации. В частности, C-leg имеет три режима работы, переключение между которыми происходит с помощью пульта дистанционного управления. В моменты отдыха модуль может принимать вес с отклонением от 7 до 70 градусов. Управление алгоритмом гидравлической системы реализуется с помощью микропроцессора, 50 раз за минуту обрабатывающего входящую информацию от сенсора давления и изменяет параметры работы. По сообщениям на сайте производителя, пользователи C-Leg не только не задумываются о том, куда и как поставить искусственную ногу при ходьбе (и способны передвигаться со средней «прогулочной» скоростью здорового человека), но даже катаются на велосипедах. Впрочем, согласно другим отзывам, сам по себе C-leg, как и аналоги, способен помочь в первую очередь тем пользователям, которые уже хорошо освоили ходьбу на обычном протезе – то есть, использование C-leg не обязательно «творит чудеса».

Интеллектуальный электронный коленный шарнир Rheo Knee является совместной разработкой исландской компании Ossur и Массачусетского технологического института и появился в продаже в 2006 году. Сложная сеть датчиков, интегрированная в модуль, регистрирует изменения и позволяет искусственной ноге «на ходу» вносить коррективы в свою работу. Микропроцессор контролирует параметры ходьбы при каждом шаге, фиксирует нагрузку и положение со скоростью 1000 раз в секунду во время фазы стояния и затем в соотвествии с этим регулирует сопротивление движения в коленном шарнире путём нагнетания или откачивания из искуственного коленного сустава намагниченной жидкости.

В повседневной жизни для людей создается масса вещей, чья практическая полезность не столь важна, как дизайн. Поскольку для инвалидов таких проектов изобретается не так уж много, то стоит более подробно отметить и наработки в этом ключе: продукты, создатели которых позаботились и об определенной эстетике протеза.

Например, фирма TAG Heuer отличилась демонстрацией протеза в стиле хай-тек, автором которого является корейский дизайнер Гу Хо Син. При его производстве использовались материалы высшего качества: коленный модуль выполнен из углеродного волокна с применением также стали и титана. Стопа имеет противоскользящее резиновое покрытие, это позволяет использовать протез вообще без обуви, что очень удобно.

Еще один пример того, что можно назвать «модным протезом ноги» — концепт Nike Air Jordan, выполненный в духе марки спортивной обуви Nike. К сожалению, при всей привлекательности, это всего лишь виртуальный продукт, идею которого предложил дизайнер Колин Матско.

Другой подобный концептуальный дизайн разработала Джоанна Хоули – как и в предыдущем случае, задача стояла создать эстетически привлекательный внешний вид искусственной конечности, с применением современных материалов, но без попытки замаскировать результат под настоящую ногу.
Как ни странно может показаться, но наиболее сложной частью ноги для воспроизведения по функциональности является ступня. В основе современного протезирования ступней лежит сложная гидравлика, имитирующая основные положения, которые принимает стопа при ходьбе, стоянии, поворотах и даже танцевальных движениях.

Группа ученых-иследователей из Массачусетского технологического института и университета Брауна представила на всеобщее обозрение самую первую роботизированную ступню. Данная модель способна двигаться, используя сухожилиеподобную пружину и электрический двигатель.

Не столь давно студентом Мичиганского Университета (сейчас является ассоциированным научным сотрудником Технологического Университета Делфта (Нидерланды) был разработан протез ступни, экономящий силу при ходьбе. Этот протез отличается от других традиционных конструкций тем, что он более легкий и комфортный в эксплуатации, а от современных биомеханических протезов — отсутствием внешнего источника питания и каких-либо силовых приводов.

А первым в мире интеллектуальным протезом ступни, поступившим в розничную продажу, стал Proprio Foot — протез который способен «думать и действовать сам». Официальными разработчиками данного протеза являются компания из Исландии Össur и канадская фирма Dynastream Innovations. Стоимость Proprio Foot составляет примерно $9000. Данный протез способен на промежутке 15 шагов вычислить особенности походки и нагрузку его владельца, максимально точно запомнить «стиль хозяина» и в дальнейшем подстраиваться под него. Основное отличие данного протеза от других в том, что его разработчики не делали ставку на датчики, которые считывают сигналы мозга, а сконструировали удачный компьютер, отслеживающий фактические движения тела и предсказывающий дальнейшее поведение.

Протезы рук

Протезирование рук возможно с помощью двух принципиальных типов устройств: механических и биоэлектрических. Механические — протезы, как правило, максимально приближенные к внешнему виду руки, что позволяет человеку не выделяться из толпы. В некоторых случаях протез способен к захвату и удерживанию предметов с помощью бандажей, которые закрепляются к плечу, а при потребности кисть может заменяться на крюк (конечно, не такой, как в фильмах про пиратов, а более функциональный).

Несмотря на то, что механические протезы существуют уже не одно столетие, предел их функциональности, похоже, давно достигнут. Поэтому дальнейшее развитие связано с биоэлектрическими протезами. Такие механизмы имеют в своей конструкции электроды, считывающие ток, вырабатываемый мускулами при их сокращении. Затем эти данные передаются на микропроцессор, который посредством команд моторам приводит протез в действие. Протез выполняет функции вращения кистью, захвата и удержания предметов. При этом биоэлектрический протез позволяет пользоваться такими миниатюрными вещами, как шариковая ручка, ложка, вилка и т.д.

Протез руки i-LIMB Hand, созданный компанией Touch Bionics, является последним достижением в кибермедицине. Управление им осуществляется интуитивной системой, в основе которой лежит миоэлектрическая технология – сенсор в виде металлической пластинки, соприкасающейся с кожей, улавливает нервные импульсы от мышц. Благодаря встроенным миниатюрным электромоторам I-Limb способен имитировать множество функций, присущих человеческой руке.

В своих продуктах Touch Bionics не обделила и тех пользователей, которые не желают скрывать искусственную сущность конечности и выглядеть подобно Терминатору. Специально для таких желающих был разработан вариант протеза в «прозрачной упаковке», через которую видна вся начинка устройства. Спрос на такое исполнение обеспечивают, в основном, мужчины, причем в первую очередь – военные. В то же время и косметическое покрытие i-Limb впечатляет: попробуйте угадать по фото, какая из рук – искусственная.

В области технологии создания искуственных рук трудно не отметить и сверхсовременный протез Luke Arm, созданный Майклом Голдфарбом из Университета Вандербильта и компанией Deka Research. О нем можно почти буквально сказать: «Не протез, а бомба», так как в качестве привода для него используется компактный однокомпонентный … ракетный двигатель, аналогичный по конструкции ранее использовавшимся на космических шаттлах. В качестве топлива применяется перекись водорода: под воздействием катализатора топливо нагревается и выделяющийся в процессе пар открывает и закрывает клапаны, которые соединены с суставами протеза. Вся эта конструкция заменяет аккумуляторы и электромоторы. Название же Luke Arm было дано в честь Люка Скайуокера из «Звездных войн» (как известно, по сюжету Люк теряет руку в одном из фильмов серии).

Это интересно:  Желатин для суставов - миф или реальность, польза и вред от желатина

С точки зрения научно-технологического уровня бионической руке Luke Arm не уступает SmartHand, разработанный группой ученых из шести стран (Швеция, Дания, Италия, Исландия, Ирландия, Израиль). Как и в большинстве других конструкций, для управления SmartHand используются нервные окончаний в культе ампутированной руки. Однако, данный протез уникален тем, что способен имитировать не только движения руки человека, но и воспроизводить ощущения от прикосновения к обьекту. Все это реализуется с помощью четырех электродвигателей и 40 датчиков, которые активируются при прикосновенни искуственными пальцами к обьекту. Первая операция, позволившая пациенту не только пользоваться данным протезом, но и чувствовать кончиками пальцев, была проведена в 2009 году в Тель-Авивском университе.

Судя по всему, британских ученых на создание конструкции протеза также натолкнул фильм «Звездные войны». Они разработали технологию прикрепления к человеческому скелету металлических протезов (пальцы, руки, ноги). При этом им удалось срастить металлические структуры с живой материей с помощью специально выращенных человеческих тканей. Годовые испытания на людях-добровольцах показали, что протез данного вида хорошо приживается, не отторгается организмом, а очевидным преимуществом является то, что его не нужно снимать и он не нуждается в гильзе, таким образом будучи гораздо лучше связан с телом.

Одной из последних разработок стал миоэлектрический протез руки BeBionic, который способен вращаться на 135 градусов и производить сгибание до 35 градусов. Как и у большинства современных протезов, возможности BeBionic максимально приближаются к естественным движением руки человека. Управление осуществляется микропроцессором, преобразующим в команды для электродвигателя сигналы от датчиков, распознающих движения сохранившихся мышц культи. Еще один плюс BeBionic — специальное программное обеспечение позволяет осуществлять различные виды захватов предметов и регулировать степень сжатия пальцев.

Создатели роботизированных протезов конечностей, иногда задумываются и о дизайне продукции, который радикально ломает стереотипы. Как и прочие, этот концептуальный протез “Immaculate” авторства дизайнера Ганса Александра Хусклеппа (Hans Alexander Huseklepp) непосредственно связан с нервной системой пользователя. Суставы построены так, чтобы обеспечить максимальную степень свободы — шарнирные элементы позволяют с легкостью осуществлять движения даже в более широких пределах, чем здоровая рука. Но в первую очередь “Immaculate” выделяется достаточно странным видом и позиционируется скорее, как аксессуар для людей, которые хотят выделиться и не скрывают факт потери конечности. Определенная логика в этом есть, ведь, например, очки, также выполняя реабилитационную функцию и будучи весьма заметными (и тем самым очевидно информируя окружающих, что у их хозяина плохое зрение), при этом стараются сделать внешне максимально эстетичными и подходящими к стилю владельца. В таком случае и протез конечности вполне может стать «аксессуаром», раз уж его наличие необходимо.

В качестве отдельного примера, пожалуй, наивысшего достижения на сегодняшний день — один из самых дорогих протезов мира. Это бионический протез руки, стоимость которого составляет порядка 6 миллионов долларов. Владелец данного протеза при его использовании может вращать им на 360 градусов, поворачивать кисть, а также ощущать прикосновения, кончиками пальцев различать структуру поверхности и даже температуру объекта. Все это достигается с помощью нейроинтерфейса — этот метод дает значительно большую полноту ощущений и возможностей управления в сравнении с использованием датчиков в более доступных миоэлектрических протезах. Авторы проекта – лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса, а финансирование поступает от небезывестного агенства DARPA, научного подразделения Пентагона.

Технологии улучшают качество жизни

Много кто из нас смотрит фантастические фильмы, в которых оживляют мертвых, внедряют в организм инородные тела, восстанавливают конечности — и стоит признать, что все это начинает обретать реальные черты, уже на нынешнем этапе развития цивилизации мы приближаемся к реализации того, что еще недавно казалось просто авторским воображением писателя или сценариста.

Являясь непосредственным потребителем продукции данного направления, я могу сказать с уверенностью, что при наличии протезов описанного технологического уровня, можно практически забыть о своих недостатках; о том, чего уже нет… Более того, во многих случаях, используя протезы нового поколения, человек сможет получить даже более обширные возможности, нежели от своей естественной руки или ноги. Минус только в том, что приобрести их (как минимум на раннем этапе внедрения) могут только избранные, ведь далеко не каждый смертный может так просто оплатить подобное устройство. Скажем, с ценой в $10000 за стопу еще можно смириться, а вот протез руки со стоимостью, начинающейся от $100000, заставит задуматься о том, где найти на него средства, не только жителей развивающихся стран.

Проанализировав новые разработки в сфере производства протезов и узнав о том, какие буквально чудо-протезы уже создали ученые и инженеры из разных стран, можно сделать заключение, что человек уже не так и далек от киборгов из научной фантастики: недостает “деталей” в организме – достроим, а если еще “вставить в мозги электроды” – то будет даже лучше прежнего. По результатам социологического опроса в Германии, проведённого немецкой ассоциацией IT-компаний BITKOM, выяснилось, что каждый четвертый немец согласен на то, чтобы ему в организм внедрили микрочип (часть опрошенных готова пойти на такое, в случае, если внедренный чип помимо всего будет еще нести и информацию о здоровье и личных данных человека).

В свою очередь, с каждым новым достижением в этой отрасли, люди, лишившиеся конечностей, обретают новую надежду на возвращение к нормальной жизни. Жаль только, что пока большая часть этих изобретений существуют только в виде лабораторных образцов, а если и за пределами научных институтов, то далеко не всем по карману. Так что пока всё, что остается – это надеяться на то, что когда продукция нового поколения поступит в более массовое производство, то и цена не будет такой сногсшибательной. Ведь если рассмотреть вопрос ближе, то, по большому счету, комплектующие даже самого технологичного протеза не слишком дорогие, их себестоимость находится в пределах пары тысяч долларов – а заявленную высокую цену определяет в первую очередь интеллектуальная собственность: не каждому дано все это разработать, соединить вместе и «дать жизнь» искусственной конечности, близкой по функциональности к заменяемому органу.

Выбираем протез руки: виды и характеристики

Как выбрать протез руки?

Протезирование (с греч. prosthesis — присоединение) – это процесс восстановления функции утраченной или поврежденной конечности с помощью специальных механических приспособлений. Протезирование верхних конечностей наиболее часто проводится после перенесенных травм.

Причины нарушения анатомической целостности верхних конечностей

Нарушение функции верхних конечностей развивается в результате повреждения их анатомической целостности в таких случаях:

  • Нарушение кровообращения и питания тканей – из-за атеросклеротического повреждения артерий происходит сужение их просвета и уменьшению притока крови к конечности. Это приводит к гибели (некрозу) тканей и вынужденной ампутации.
  • Ампутация инфицированной конечности, когда инфекция является опасной для жизни (гангрена конечности).
  • Злокачественный опухолевый процесс в мышцах, костной ткани или нервах верхних конечностей – в этом случае радикальным лечением является ампутация с последующим протезированием.
  • Травмы руки со значительным нарушением анатомической структуры и целостности, когда их не удается восстановить хирургическим путем (выраженные переломы костей с большим количеством осколков, повреждением сосудов и нервных стволов).
  • Травматическая ампутация руки при бытовых или производственных несчастных случаях, дорожно транспортных происшествиях.

Виды протезов рук

На современном рынке протезирования есть значительное количество различных протезов, которые можно разделить на несколько групп:

  • Рабочие протезы рук – предназначены для восстановления элементарных функций руки, удержания инструментов, самообслуживания.
  • Активные функциональные протезы – представляют собой сложные механизмы, которые дополнительно приводят механизм в движение.
  • Функционально-косметические протезы – наиболее сложные современные устройства, которые совмещают в себе широкий функционал с высоким косметическим сходством с утраченной конечностью. Наиболее часто эти протезы устанавливаются при повреждениях или ампутации кистей рук.

В зависимости от того, на какую длительность времени устанавливаются протезы рук, их можно разделить на 2 вида:

  • Временные (госпитальные) – устанавливаются на небольшой промежуток времени, до момента установки индивидуально подобранного протеза.
  • Постоянные – их устанавливают на длительное время, человек ими пользуется постоянно в домашних условиях.

В зависимости от уровня повреждения верхней конечности различают несколько анатомических типов протезов рук:

  • Для кисти.
  • Для предплечья.
  • Для плеча.
  • Для всей руки.

Критерии выбора протеза для верхней конечности

Выбор протеза для руки осуществляется совместно с врачом ортопедом в зависимости от нескольких факторов:

  1. Выраженность и объем ампутации верхней конечности (кисть, предплечье или плечо).
  2. Состояние культи, послеоперационных швов.
  3. Вид и техника оперативного вмешательства.
  4. Сопутствующая патология, масса тела пациента, его общее состояние.
  5. Выбор пациентом типа протеза в зависимости от его сложности и косметического сходства – рабочий, активный функциональный или функционально-косметический протез.
  6. Возможность пациента в выборе ценовой категории – чем функционально и косметически сложней протез, тем он дороже.
  7. Выбор торговой марки протеза – в этом случае желательно выбирать брендовые марки, изделия которых отличаются длительным сроком службы, надежностью и функциональностью (ОТТО БОКК). Также немаловажно сотрудничество представителей компании с врачами ортопедами.

Возможности современного протезирования рук

Такие современные компании, как ОТТО БОКК, занимаются не только производством, но и разработкой все более сложных протезов, которые совмещают в себе высокую функциональность и косметическое сходство с конечностью. Особенно это касается кисти руки, которая является основным инструментом труда человека.

Сегодня активно развивается отрасль в разработке протезов – роботика. Созданные с ее помощью биомеханические протезы кистей являются активными механизмами, позволяющими выполнять даже сложные манипуляции. Также они обладают высоким сходством с рукой не только визуально, но и на ощупь.

Реабилитация после протезирования руки

Этот достаточно трудоемкий процесс, который подразумевает тесное сотрудничество представителя компании производителя протезов, доктора ортопеда и пациента. В этот период протез максимально подгоняется к культе, с учетом индивидуальных особенностей. Это позволяет избежать таких неприятных эффектов, как потертости, нарушение кровообращения в культе, ослабление незадействованных мышц.

Стоит помнить, что правильно подобранный протез позволяет забыть о чувстве дискомфорта и улучшить качество жизни.

Ортопедический концерн ОТТО БОКК в Германии

Немецкий концерн ОТТО БОКК в своем наличии насчитывает более 140 региональных представительств, которые также занимаются протезированием. Однако они не могут обеспечить весь спектр возможностей в сравнении с центральным отделом.

Протезы конечностей в Москве

НПФ «Орто-Космос» является одним из ведущих российских предприятий по производству ортезов, протезов верхних и нижних конечностей, оказанию ортопедических и реабилитационных услуг при потери конечностей.

Статья написана по материалам сайтов: fb.ru, zubki2.ru, novate.ru, itc.ua, xn—-7sbflcbakjcpj9aebddhddve0bgs0k.xn--p1ai.

»

Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий

Adblock detector