وقتی فردی عضوی از بدنش را از دست می دهد، مهمترین آرزویش این است که دوباره دست یا پایش را احساس کند. و نه فقط برای احساس کردن، بلکه برای انجام تمام حرکات موجود قبل از آسیب یا بیماری با اندام: یک فنجان بردارید، کفش‌ها را ببندید، با حمایت از هر دو پا راه بروید. یک پروتز بیونیک یا دستگاه پیچیده ای که تکانه های عصبی را جذب می کند، به شما امکان می دهد فرصت های از دست رفته را بازگردانید.
چگونه پروتزهای هوشمند به وجود آمدند؟
نمونه اولیه پروتزهای "زنده" توسط نویسندگان علمی تخیلی اختراع و توصیف شد. در آثار آنها بود که دست ها، پاها، چشم ها و قلب های از دست رفته در جنگ ها با دستیاران مکانیکی که بهتر از اندام های زنده کار می کنند جایگزین شدند. معروف ترین نمونه، ترمیناتور کامرون است که فقط ظاهر یک شخص را می گرفت.
تعداد کمی از مردم می دانند که نمونه اولیه پروتزهای مدرن به قرن نوزدهم باز می گردد، زمانی که یک توپ فلزی در یک پایه چوبی قرار داده شد تا قسمت پایینی آن متحرک باشد. اما در قرن بیستم، این دستگاه‌های بدوی با یک پروتز بیونیک که در تقاطع چندین علم ایجاد شد، جایگزین شد: پزشکی، مهندسی، بیونیک و الکترونیک.
دانشمندان کشورهای مختلف بر تقدم در این موضوع مناقشه دارند، اما واقعیت این است که اولینیک پروتز بازوی بیونیک عملکردی در یک نمایشگاه ارتوپدی در شهر لایپزیگ آلمان در سال 2010 ارائه شد. در سال‌هایی که از این رویداد می‌گذرد، تعداد زیادی دست، بازو، پا، پا و حتی پنجه‌های سگ مصنوعی در جهان ساخته شده است.
بیونیک چیست؟
این یک علم کامل است که حیات وحش و امکان انتقال اصول کار موجودات زنده را به آنالوگ های صنعتی مطالعه می کند. مهندسان ایده هایی را از طبیعت نگاه می کنند و آنها را در دستگاه ها و ساختارهای خود تجسم می بخشند. از این نظر، پروتزهای بیونیک فقط یک قطره در اقیانوس هستند. بنابراین، بست های Velcro که برای همه شناخته شده اند، فقط از روش حرکت دانه های باباآدم کپی می کنند. مکنده ها از زالو قرض گرفته شده اند. هنگام طراحی زیردریایی ها، آنها یک کرم خاکی را به عنوان مدل انتخاب کردند - همه "محفظه" آن مستقل هستند. روکش فلزی فوق‌العاده مقاوم برج‌های اوستانکینو و ایفل کپی بزرگ‌شده‌ای از استخوان لوله‌ای انسان است. بافت فلزی که همه را تحسین می کند، کپی برداری از ساختار بافت استخوانی است که قدرت و انعطاف پذیری را با هم ترکیب می کند.
حتی یک ساختمان مرتفع که در آن خانواده های مختلف در آن زندگی می کنند، از لانه زنبوری نوشته شده است. ایده زندگی افراد مختلف در «سلول‌ها» زیر یک سقف با ارتباطات مشترک، از شیوه زندگی یک کلونی زنبور عسل کپی می‌کند.
تجسم های بیونیک در بسیاری از اشیاء اطراف ما یافت می شود: لاستیک های اتومبیل، هواپیما، دوربین های نظارتی، قایق ها و رایج ترین مفصل ها.
یک پروتز ساده بیونیک چگونه کار می کند؟
پس از آسیب یا در حین بیماری، یک عضو قطع می شود. کنده باقی مانده از تعداد زیادی تشکیل شده استبافت ها: پوست، ماهیچه ها، استخوان ها، عروق خونی و اعصاب. در حین عمل، جراح عصب حرکتی باقی مانده را به عضله بزرگ باقی مانده می آورد. پس از بهبود زخم جراحی، عصب می تواند سیگنال حرکتی را منتقل کند. این سیگنال توسط حسگر نصب شده روی پروتز دریافت می شود. یک برنامه کامپیوتری پیچیده در فرآیند درک یک تکانه عصبی دخالت دارد.
بنابراین، پروتز بیونیک فقط می تواند کارهایی را انجام دهد که در این برنامه تجویز شده است: گرفتن قاشق، چنگال یا توپ، فشار دادن یک کلید و موارد مشابه. در مقایسه با عدم وجود یک اندام، امکان حتی تعداد محدودی حرکت پیشرفت بزرگی است. با این حال، حتی بهترین و پیشرفته ترین پروتزهای بیونیک هنوز نمی توانند تمام آن حرکات کوچک و دقیقی را که یک اندام زنده قادر به انجام آن است، انجام دهند.
چگونه یک تکانه عصبی از مغز به پروتز می رود؟
برای درک نحوه عملکرد پروتزهای بیونیک، باید فیزیولوژی طبیعی انسان را به خاطر بسپارید.
حرکاتی که در طول روز به طور مکرر انجام می دهیم، خودکار نامیده می شوند. بلند شدن، رفتن به توالت، شستن، مسواک زدن، لباس پوشیدن - همه اینها هیچ فکری در ما ایجاد نمی کند. بدن هر کاری را که نیاز دارد به تنهایی انجام می دهد. اما در واقع آغاز هر حرکتی یک فکر است. یعنی در ابتدا فکر می کنیم: باید دندان هایمان را مسواک بزنیم، قهوه درست کنیم، لباس بپوشیم. مغز سیگنال هایی را به ماهیچه هایی که در این حرکت درگیر هستند می فرستد. یک عضله فقط بر اساس سیگنالی از مغز می تواند منقبض یا شل شود. اما این روند آنقدر سریع و روان اتفاق می افتد که ما فرصتی برای درک آنچه در حال رخ دادن است نداریم. ATدر مورد پروتز، همه چیز پیچیده تر است: ابتدا سیگنال حرکت توسط یک الکترود واقع در کنار عصب وارد شده به عضله خوانده می شود و سپس به پردازنده داخل پروتز ارسال می شود. این فرآیند نیز بسیار سریع است، اما سرعت انجام اعمال هنوز کمتر از یک عضو زنده است.
"قطعات" انسان مصنوعی
از زمان معرفی اولین پروتز بیونیک، علم راه درازی را پیموده است. اگر مدل های اول حجیم بودند، نیاز به سوئیچ داشتند و فقط می توانستند ساده ترین حرکات را انجام دهند، مدل های مدرن را به سختی می توان پروتز نامید. اینها قطعات مهندسی ظریفی هستند که به نظر می رسد از یک فیلم آینده نگرانه خارج شده اند.
این پروتز کاملاً شبیه دست سالم است، می تواند کارد و چنگال، فرمان ماشین یا تخم مرغ را بنویسد، نگه دارد. برای کمال حرکات، گاهی اوقات از بافت های خود شخص از سایر قسمت های بدن - مثلاً از پاها استفاده می شود.
ایده هایی از آینده
مهندسان و دانشمندان در خیال پردازی های خود توقف ناپذیرند. بنابراین، دانشمندان حتی توانستند شبکیه آسیب دیده چشم را دور بزنند و تصویر محیط را مستقیماً به عصب بینایی پخش کنند. فردی که به دلیل آسیب دیدگی نابینا است، با حفظ عصب بینایی، می تواند روی دیدن دوباره چهره های آشنا یا طلوع زیبای خورشید حساب کند.
در حال حاضر دستگاه هایی وجود دارند که عملکرد مغز را بهبود می بخشند. به عنوان مثال، فلج لرزش یا بیماری پارکینسون را می توان با یک الکترود کاشته شده درمان کرد.
به افرادی که به دلیل بی حرکتیفلج الکترودها را مستقیماً در مغز کاشت تا بتوانند بازوها و پاهای مصنوعی را کنترل کنند. برای فردی که کاملاً به دیگران وابسته است، امکان سلف سرویس لذتی وصف ناپذیر است.
موضوع تراشه های کاشته شده در زیر پوست که می تواند همزمان کلید، کارت بانکی و کارت شناسایی را جایگزین کند، در حال بحث است.
چی داریم؟
مشهورترین شرکت تولید کننده پروتزهای بیونیک در روسیه، مرکز پروتز و توانبخشی مسکو است. در اینجا، پروتزها از ماژول ها مونتاژ می شوند، محصولات آلمان، ایسلند و روسیه استفاده می شوند.
پروتز هر فرد دارای ویژگی های فردی است. این سطح قطع عضو، وزن، و قد، و شغل، ویژگی های راه رفتن و حرکات کوچک، سن است. بسیاری از ماژول های خودآموز استفاده می شود. نه تنها یک فرد با یک پروتز سازگار می شود، بلکه یک پروتز نیز با یک فرد سازگار می شود. ماژول خودآموز، مجهز به هوش مصنوعی داخلی، ویژگی های راه رفتن و مسیر حرکت را به خاطر می آورد. ماژول نه تنها عرض پله و بار روی اندام را یاد می گیرد، بلکه تعداد و ارتفاع پله ها، چاله ها و گودال ها را نیز در راه به یاد می آورد. ماژول ها اعمال مغز را برای آماده سازی یک گام یا حرکت دیگر تکرار می کنند.
هزینه پروتز "زنده" چقدر است؟
هزینه پروتزهای بیونیک هنوز بالاست و در موارد پیچیده می تواند به میلیون ها روبل برسد. با این حال، ارزیابی بازگشت به زندگی کامل از نظر مادی دشوار است. در واقع نصب پروتزهای بیونیک تنها راه بازگشت یک فرد معلول به حالت عادی استزندگی: برنامه ریزی کنید و اجرا کنید، از خانواده حمایت کنید، به ارتفاعات شغلی برسید.
مهمترین چیز بازگشت به جامعه افراد سالم و متکی به خود است. افرادی که پروتزهای "زنده" دارند به زندگی عادی ادامه می دهند، می رقصند و حتی جوایز ورزشی دریافت می کنند. به این معنا که پروتز آنقدر بخشی از شخص می شود که تشخیص عملکرد ماهیچه های زنده از همتایان بیونیک آنها دشوار است.
پروتز: مراحل توسعه
در مقایسه با دست مصنوعی بیونیک معمولی - یک پیشرفت واقعی. اخیراً، شخصی که دست خود را از دست داده است، تنها می تواند روی دو احتمال حساب کند: یک فلپ پوستی بین استخوان زند و رادیوس ایجاد می شود تا شخص بتواند اشیاء بزرگ را بگیرد، یا قلابی به کنده وصل شده است. هر دو ناخوشایند و غیر زیبا بودند. امروزه حتی تشکیل یک کنده برای پروتز آینده در اتاق عمل آغاز می شود. از روزهای اول دوره بعد از عمل، یک متخصص پروتز با قربانی کار می کند و به انتخاب بهترین ترکیب از قطعات کمک می کند. استامپ شکل می گیرد و آموزش می بیند و قسمت های پروتز آینده حداکثر با احتمالات باقی مانده سازگار است. یک کاف سیلیکونی ظریف با تراشه های تعبیه شده با پوست تماس پیدا می کند. هیچ سایشی از پروتزهای مدرن وجود ندارد. بسته به کاری که فرد انجام می دهد، برنامه برای هر محصول به صورت جداگانه توسعه می یابد. وظیفه بازیابی عملکرد تا حد امکان است.
کمک به معلولان
کسی که یک عضو خود را از دست داده است باید بدون شکست تحت معاینه پزشکی و اجتماعی قرار گیرد. همزمان با تأسیس گروهمعلولیت، یک برنامه توانبخشی اجتماعی برای همه در حال توسعه است. توانبخشی اول از همه شامل استفاده از وسایل فنی است که به بازگشت فرد به کار کمک می کند. تمام پروتزهای اندام بیونیک در فهرست اجباری چنین وسایل فنی گنجانده شده است. فرد یک انتخاب دارد: در چارچوب برنامه توانبخشی، محصول نهایی را دریافت کند یا آن را به تنهایی با دریافت غرامت پولی بعدی خریداری کند. مبلغ غرامت بر اساس میانگین هزینه محصولات مصنوعی مشابه محاسبه می شود.
توسعه دهندگان روی چه چیزی کار می کنند؟
دست‌های مصنوعی بیونیک مدرن حرکات ظریفی را به خوبی انجام می‌دهند، اما فرد حسی را که به آن عادت کرده است، از آنها دریافت نمی‌کند. بنابراین، پروتز می تواند موهای فرد را نوازش کند، اما شما نمی توانید گرمای پوست سر و نرمی مو را احساس کنید. اکنون دانشمندان بر روی رفع این نقص کار می کنند. متخصصان قبلاً یاد گرفته‌اند که چگونه استخوان‌ها را با تیتانیوم پیوند دهند و حسگرهای حرکات و احساسات را مستقیماً به یک عصب زنده متصل کنند. بنابراین، یک دست بیونیک به طور کامل جایگزین یک دست زنده می شود و فرد احساسات لامسه ای را دریافت می کند که سال ها از آن محروم بوده است. اتصال مستقیم اعصاب و ماهیچه ها با یک وسیله فنی سرعت حرکت را به شدت افزایش می دهد و آن را به حالت طبیعی نزدیک می کند.
پای بیونیک از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟
پروتز پای بیونیک مدرن شامل چندین عنصر اجباری است، مانند:
- دستبند سیلیکونی با سنسورهای داخلی؛
- ساپورت- یک میله تیتانیوم، به شکلچوب طبل؛
- ماژول مفصلی با موتورهای میکرو و پردازنده؛
- واحد هوش مصنوعی که تمام سیگنال های دریافتی را پردازش می کند.
آخرین مدل های پروتز از شرکت های مطرح آلمانی دارای روکش خاصی است که بسیار شبیه به پوست است. پوست مصنوعی دارای هدف دوگانه است: از جزئیات پروتز در برابر رطوبت محافظت می کند و عملکرد زیبایی را انجام می دهد. می توانید پروتز روکش دار خود را بگذارید، با آن دوش بگیرید و از میان گودال ها راه بروید.
کمی فانتزی
امروزه چندین نفر با ما در یک سیاره زندگی می کنند و همزمان ۲ و حتی ۳ پروتز بیونیک دارند. اختراع چرم مصنوعی که سفتی را تغییر می دهد. اسکلت های بیرونی برای کمک به راه رفتن افراد فلج اختراع شده اند. محصولات توسعه یافته با قدرت فکر کنترل می شود. آزمایش‌هایی برای رشد اعصاب در میکروکانال‌ها در حال انجام است. از نظر تئوری، روزی که امکان رشد عصب به طول لازم وجود داشته باشد، دور نیست. دانشمندان در تلاشند تا مرز بین حیات وحش و یک وسیله فنی را محو کنند. تعداد حرکات انجام شده توسط پروتزهای بیونیک به طور مداوم در حال افزایش است و همچنین پیچیدگی آنها نیز افزایش می یابد.
همه اینها امید زیادی به فرد می دهد که از بیماری قوی تر شود.
اندام مصنوعی در حال تبدیل شدن به یک روش روتین است که فرد را به حالت عادی باز می گرداند. شاید روزی برسد که بتوان هر قسمت از بدن انسان را با یک قطعه مصنوعی جایگزین کرد. حداقل من واقعاً می خواهم آن را باور کنم.
