Бионические
(кибернетические) протезы

Как это ни печально осознавать, но  огромный процент людей с ампутацией нижних конечностей, которые  приковали себя к инвалидному креслу без перспективы что-то поменять. Ужасно несправедливо, что они настолько привыкли к своей беспомощности, что иной жизни они даже не представляют. Некоторые до сих пор  не знают, что протез, как любое другое техническое средство реабилитации, можно получить за счет государства, воспользовавшись своим законным правом на получение ТСР через компенсацию или госконтракт. В итоге – одни не хотят, другие не знают, а третьи боятся.

А тем временем технологии протезирования развиваются: появляются протезы нового поколения,. В какой-то степени это направление только в начале своего развития, но модели с микропроцессорным управлением уже получили свое признание как среди протезистов, так и среди пользователей бионических протезов.

Почему их называют «бионическими»?

Слово «bionic» появилось в лексиконе в 1958 году из уст Джека Стила. Это прилагательное обозначает механизм, чей принцип работы основан на подражании живым существам. Исследования американского военного врача по кибернетике и бионике легли в основу полезных для человечества изобретений. Это одно из самых значимых изобретений человечества.

Бионические протезы отличаются от предшественников наличием микропроцессорного управления. Сенсорные датчики считывают информацию и передают ее в микропроцессор, который обрабатывает данные и управляет искусственной конечностью. Ученые верят, что прогресс в развитии кибернетики позволит создать протезы, которые превзойдут по функционалу собственные руки и ноги человека. Они будут воспроизводить естественные движения, улавливая датчиками мышечную и нервную активность человека.

Подробнее о работе протеза

Каждый элемент конструкции подчиняется центральному микропроцессору. О том, как работают бионические (кибернетические) протезы, написано много литературы, но оценить их функциональность по достоинству можно только после личного тестирования. Человек, который пользовался механическим протезом и решился на бионический, испытывает изумление. То, как искусственная конечность воспроизводит сложные движения, не требуя от пользователя никаких дополнительных действий, не может не удивлять.

Из каких же элементов создается бионический протез:

  1. Приемная гильза. Гильза для кибернетического протеза отличается от обычной. Она изготавливается из карбона или кевлара, обладающих выдающейся прочностью и легкостью. Гильза выдерживает серьезные нагрузки, возможные во время спортивных состязаний и активного отдыха. К ней предъявляются высокие требования: прочность, надежность, комфорт, полное соответствие формы культе пользователя, максимальный контакт гильзы и кожи культи. Она оснащена сенсорными датчиками, улавливающими малейшие импульсы по поверхности культи во время сокращения мышц. Информация передается в центральный мозг миоэлектрического протеза;
  2. Коленный модуль. Это центр двигательной системы. Производители предлагают коленные модули для разных уровней активности. От того, какой коленный модуль установлен в протез, зависит перечень возможностей пользователя протеза. В биопротезе в коленный модуль вмонтирован центральный микропроцессор, получающий информацию от сенсоров и передающий указания всем элементам системы;
  3. Стопа. Стопа у роботизированного протеза особенная. Интеллектуальный модуль позволяет передвигаться по лестнице, обходить любые препятствия.

Электроснабжение обеспечивает компактная литиевая батарея, которую нужно заряжать в среднем не реже одного раза в неделю. Все модули связаны в одну интеллектуальную систему, которая позволяет пользователю выполнять сложные движения, не задумываясь о переключении функций. Умный протез считывает всю информацию о наклоне культи, нагрузках на протез, скорости передвижения, частоте шага и возникновении препятствий по пути следования владельца.

Сенсорные датчики собирают информацию до 1000 раз в секунду и отправляют на обработку в центральный микропроцессор, который в режиме реального времени координирует работу системы. Пользователь может самостоятельно управлять протезом, настраивая систему на определенный темп ходьбы через личный гаджет. 

Популярные в России бионические системы

В России собираются кибернетические протезы из комплектующих ведущих мировых производителей. Протезисты разрабатывают схему протеза и заказывают модули у производителей.

Самые популярные системы, доступные для российских граждан:

  1. C-Leg 4. Проверена сотнями пользователей в мире. Обеспечивает безопасность и динамику передвижений. Она стабильна в состоянии опоры, координирует движения при преодолении лестничных пролетов, наклонной местности, песчаной дороги и поверхности с неоднородным покрытием. Работу гидравлической системы направляет микропроцессор. Позволяет бегать, ездить на велосипеде, выполнять физические упражнения;
  2. Rheo Knee XC. Самообучающаяся система. Фиксирует каждое движение, записывает в базу и приспосабливается к владельцу;
  3. Proprio Foot. Стопа, приближенная по функциональности к стопе здорового человека. Она позволяет безопасно перемещаться по лестницам, разгибаясь и сгибаясь;
  4. Стопа Meridium. Имеет четырехосную конструкцию, повышающую маневренность. Анатомически соответствует стопе здорового человека. Гарантирует естественную походку, подстраиваясь под неровности поверхности;
  5. Triton Smart Ankle. Стопа получает информацию с центрального микропроцессора и сгибает/разгибает голеностоп. Естественная походка и передвижение по лестнице и неровной дороге;
  6. Коленный модуль Genium. Под его управлением походка становится естественной и непринужденной. Позволяет подниматься и спускаться по лестнице переменным шагом. Одно из достоинств модели – водонепроницаемость. В таком протезе не страшно попасть под ливень, можно принять душ;
  7. Symbionic Leg. Это кибернетическая нога, которая подчиняется одному мощному микропроцессору. Система используется для одностороннего и двустороннего протезирования при короткой культе бедра. Она возвращает в социум сложных пациентов, позволяя им не только свободно передвигаться, но и заниматься спортом.

Производители предлагают специальные модули для занятий определенным видом спорта и трудовой деятельностью. Каждый комплект подбирается индивидуально. Система программируется под владельца. На тестирование протеза выделяется два-три месяца, после чего необходимо перепрограммировать систему. В памяти микропроцессора остается информация, которая улучшит комфорт пользователя после внесения изменений в систему управления биоэлектрическим протезом.

Особенности биопротезов

Современные технологии протезирования удивляют своими возможностями. Бионические технологии применяются во многих отраслях, но особого внимания они удостаиваются в протезировании и ортопедии.

Протезирование постоянно совершенствуется, функционал и удобство конструкции протеза улучшается.

Биологические исследования позволили создать протез , интегрирующийся со своим владельцем, отслеживающий мышечную и нервную активность пользователя.

Роботизированные  системы постепенно входят в обиход современного человека, облегчая быт и улучшая качество жизни. Люди привыкают к некоторым новинкам, не придавая значения технологии производства. Современные бионические протезы отличаются от своих предшественников:

  1. Естественностью в движении. Каждое движение максимально приближено к естественному. Если не знать, что человек идет напротезе, то сомнений в том, что идет человек, не возникает. Пользователь естественно ходит, бегает, поднимается и спускается по ступенькам, перешагивает через препятствия, сидит и стоит;
  2. Количеством функций. Возможности биомеханических протезов безграничны. Ни один современный протез не сможет с ними сравниться. Протезы работают без постоянного участия пользователя. Разрабатываются системы, которые будут работать, читая мысли владельца;
  3. Внешним видом. Если обычные протезы все стараются спрятать, поместить в оболочку, замаскировать, то биопротезы никто не прячет. Они демонстрируются без стеснения. Иногда биоэлектрические изделия украшают рисунками, декоративными элементами, которые привлекают внимание и смягчают серьезность сложного кибернетического устройства;
  4. Весом. Если человек решается на приобретение современного биопротеза, то он должен поднапрячься в восстановлении хорошей физической формы. Протез достаточно тяжелый и не каждый с ним справится, особенно если предстоит длительное путешествие. Но бионическое протезирование еще только набирает обороты. Придут времена, когда протез станет значительно легче;
  5. Ценой. Стоимость такого протеза высока. В России работает закон о бесплатном протезировании, но цена биопротеза настолько высока, что государство готово компенсировать только часть от всей суммы. Российские ученые достигли многого в разработке протеза будущего. Отечественные протезы будут дешевле, но придется подождать. 

Бионика – наука, изучающая свойства, функции и структуры живой природы, внедряющая полученные знания в технические устройства. Она подарила миру застежку-липучку и бионический протез. Какая пропасть между этими двумя изобретениями. То ли еще будет!

Прокрутить наверх