Когда появились первые протезы конечностей?
На этот вопрос невозможно ответить точно. Археологи с завидным постоянством редактируют даты появления первого протеза очередной находкой. Точно можно сказать только то, что испокон веков рождались дети с физическими недостатками, воины теряли конечности в сражениях, а лекари, знахари, шаманы пытались облегчить им жизнь, изобретая замену руке или ноге. Самые первые протезы могли не сохраниться до наших времен, поэтому никто их уже не увидит и не оценит мастерство древнего протезиста. Но именно они были прародителями современной механики и прогрессивной бионики.
История не умалчивает
Протезирование прошло долгий тернистый путь, улучшая комфортабельность и функциональность искусственной конечности. Во все века людям, оставшимся без ноги или руки, пытались помочь любым доступным способом: придумали приспособления из кожи, дерева, включили в деревянную конструкцию металлические детали, изобрели металлическую конечность, заставили ее двигаться, оснастив сложными механическими системами, компьютерными технологиями. Преображение протеза продолжается.
Современные механические устройства выполняют все функции ампутированной конечности. В мастерских собирают модульные протезы для пациентов разного возраста, любой высоты ампутации, уровня активности. Но прогресс не стоит на месте: механику уверенно вытесняет бионика, а через несколько десятков лет бионика тоже станет неактуальной. Первый бионический протез уже устарел. Современные искусственные конечности управляются силой мысли и могут выполнять все функции ноги или руки. Какими способностями будут наделены протезы будущего, сложно даже предположить.
Для людей с ампутацией протезирование – это возможность вернуться к нормальной жизни. У современного человека требования к искусственной ноге и руке достаточно высокие. Протез должен быть комфортным, легким, эстетичным, многофункциональным, простым в использовании. Первые протезы конечностей не отвечали ни одному из этих требований. Они использовались для маскировки увечья или в качестве приспособления для выполнения простейших операций. Но именно с них началась история протезирования.
Самый древний протез, найденный археологами
Историю каменного века изучают по наскальной живописи, археологическим находкам (орудия труда, бытовые приспособления, оружие). Археологические открытия позволяют воссоздать некоторые события тех времен, узнать об образе жизни неандертальцев. Подтверждение того, что древние люди заботились о своих соплеменниках: археологическое открытие 1957 года. На территории Ирана археологи нашли захоронение, которому больше 50 тысяч лет. По останкам неандертальца они определили: мужчине около 45 лет, в юности он потерял правую руку, ослеп и оглох. Без помощи соплеменников и специальных приспособлений он бы не выжил.
В тексте «Ригведа», написание которого датируется 1700-1100 годами до н.э., упоминается королева-воительница, потерявшая ногу в сражении. Ей подарили металлическую ногу, чтобы Вишпала могла и дальше участвовать в боях. Правда это или вымысел автора писания, неизвестно, т.к. искусственных конечностей тех времен не сохранились.
Как же выглядел самый первый протез? Возможно археологи когда-нибудь докопаются до истины и представят миру это уникальное приспособление. Сегодня начало истории протезирования изучают по протезам, обнаруженным во время археологических раскопок в Египте.
Именно в Древнем Египте появились первые тканевые конечности, выполнявшие единственную функцию: маскировка физического недостатка. Для представителей знати изготавливались деревянные протезы. На территории Египта обнаружили деревянный протез руки, которому больше четырех тысяч лет, первый в мире функциональный протез пальца ноги, разработанный искусным мастером ориентировочно три тысячи лет назад. Лучше остальных археологических находок сохранился эргономичный деревянный палец ноги, обнаруженный на мумии женщины из Фив.
Протез анатомической формы состоит из двух частей, соединенных кожаной нитью. Нити из телячьей кожи проходят через отверстия в древесине. К стопе деревянный палец крепился кожаным ремешком. По степени износа изделия понятно, что деревянный палец играл важную роль в жизни владельца. Он обеспечивал правильное распределение нагрузки при ходьбе, был необходим для фиксации традиционной египетской сандалии на ноге, скрывал отсутствие части нижней конечности. Мастер старался сделать искусственный палец максимально комфортным и функциональным: он сгибался и разгибался при ходьбе.
Античность и Средневековье
Научные открытия в области физики, химии, анатомии тут же внедрялись в конструкции протезов, поэтому о достижениях в разных сферах можно судить по материалу изготовления искусственных ног и рук, их функциональности. В эпоху античности появился первый металлический протез. Изделия из металла могли себе позволить далеко не все.
В истории Эллады Геродот рассказал о персидском предсказателе, попавшем в плен к спартанцам. Он отпилил себе ногу, чтобы освободиться от оков и бежать. Благодаря наскоро сделанному из палки протезу он преодолел около 50 километров до ближайшего населенного пункта.
В эпоху Гиппократа научились ампутировать конечности, безнадежно поврежденные в войнах, делать простейшие протезы для ветеранов, оставшихся без руки или ноги. Врачи Эллады старались следовать учениям «отца основателя медицины»: не ампутировать всю конечность, оставлять неповрежденную часть руки или ноги.
О самом первом металлическом протезе руки поведал в своих писаниях римский ученый Плиний Старший. Он описал случай протезирования полководца, потерявшего в сражении правую руку. Марк Сергий Сил, участвовавший в войне против Карфагена, использовал металлический протез для удержания щита, а орудовал мечом левой рукой. Полководцу дали прозвище «железный» и увековечили память о его подвигах на древнеримских динариях.
Первый протез ноги ниже колена, изготовленный из железа и бронзы с деревянным сердечником найден на территории Италии. Его сделали ориентировочно в 300 г до н.э. для представителя знати. Искусственная нижняя конечность до мельчайших подробностей передавала анатомические особенности здоровой ноги. В начале Второй Мировой войны древний протез был уничтожен во время бомбардировки Лондона. Сегодня можно увидеть только его копию.
Функциональность и эстетика искусственных конечностей в темные времена
Простые по конструкции приспособления (рука с железным крюком, деревянная нога, служившая опорой при ходьбе) в эпоху процветания пиратства использовали моряки, потерявшие конечности в сражениях. Простые люди не могли себе позволить искусственные конечности из-за высокой стоимости.
Для рыцарей оружейники изготавливали приспособления, которые крепились к стременам и позволяли уверенно себя чувствовать в седле. Воины, потерявшие часть руки, пользовались металлической рукой с закрепленным на ней щитом. Такие искусственные конечности позволяли рыцарям совершать ратные подвиги, участвуя в сражениях.
В темные времена искусственную ногу или руку могли себе позволить и представители знати, не участвующие в боях. Первые в мире функциональные протезы из металла изготавливались для тех, кто был в состоянии оплатить работу разработчика конструкции, часовщика (оснащение протеза сложными механизмами), мастера. Большая часть искусственных конечностей, изготовленных в период с 476 года по 1000 год использовалась в качестве маскировки физического недостатка и выполняла только эстетическую функцию.
Эпоха Возрождения
1400 год ознаменован началом эпохи Ренесанса. Произошли существенные перемены в области философии, культуры, науки, медицины. В сфере протезирования ничего нового не появлялось более ста лет с начала эпохи Возрождения. Первый протез конечности, наделенный способностью выполнять ее функции, изготовили в 1508 году для германского рыцаря и поэта Гетца фон Берлихингена.
Герцог участвовал в сражениях при Ландсхуте и потерял правую руку. Используя искусственный аналог, герцог мог держать предметы. В протезе, изготовленном в форме латной перчатки, при помощи пружин, зажимов, кожаных ремней регулировалось положение пальцев. Герцог настолько искустно управлял самым прогрессивным протезом того времени, что все, кто был этому свидетелем, приписывали изделию магические свойства.
Немногим позже прославленный армейский врач Амбруаза Парэ изобрел несколько модефикаций протезов, которые можно было закрепить на культе ниже коленного сустава. Чтобы усилить комфорт и безопасность пациентов, он оснастил конструкцию дополнительными креплениями (ремешки) и системой блокировки коленного сустава. Сделать ее легче помог слесарь Лоррен, который заменил некоторые металлические части бумажными.
Следующий шаг в направлении усовершенствования протезов для ног сделал Питер Вердайн. Он изобрел конструкцию, которая крепилась ниже колена и не нуждалась в дополнительной фиксации.
Первые искусственные конечности на шарнирах
Прорывом в области протезирования стало изобретение в 1800 году первого протеза бедра. Деревянная конструкция на шарнирах с металлическим коленным суставом крепилась к лодыжке и колену кетгутовыми нитями. У этого протеза два названия: «нога Англси», «нога Селфо». Изобретение Джеймса Поттса дорабатывалось в течение нескольких десятков лет. Бенджамин Палмер добавил в конструкцию пружину в ее передней части, чтобы сделать походку пациентов более естественной, улучшил ее внешний вид.
Дуглас Блай в 1858 году разработал еще одну искусственную конечность, которая стала существенным вкладом в историю протезирования. «Анатомическая нога доктора Блая» выполняла больше функций, чем предшественники. Но спустя несколько лет Дюбуа Пармли изобрел протез, оснащенный присосками, шарнирными соединениями, полицентрическим коленом.
Развитие протезирования в России
В 1876 году в России основано общество Красного Креста, которое спонсировало открытие приюта для военных, получивших тяжелые увечья. На базе этого приюта начало развиваться протезирование. Первые протезы в России изготавливались из дерева. Они служили опорой при ходьбе и косметическим элементом, скрывающим физический недостаток.
Механическую искусственную ногу изобрел Кулибин. Она изготавливалась из металла, пробкового дерева, замши, крепилась к телу кожаными ремнями. Для удобства ходьбы было предусмотрено дополнительное крепление: опорная пластина, которая проходила вдоль тела и заканчивалась закруглением под мышкой.
Во время ВОВ протезисты помогали солдатам с ампутацией восстановить подвижность, изготавливая для них искусственные конечности и приспособления для ходьбы. Более 200 разновидностей протезов изобрел сотрудник московского конструкторского бюро Л.С. Шульц. Виктор Кононов в 1944 году разработал механическую руку со сгибающимися пальцами.
Перспективы протезирования
С того времени, когда появились первые протезы, человечество пережило десятки войн, революций, стихийных бедствий. Появление новых разработок в сфере протезирования тесно связано с событиями, которые становятся причинами гибели, травмирования людей, ампутации конечностей. Открытия в разных научных сферах имеют важное значение в совершенствовании существующих и создании новых технических средств реабилитации.
Сегодня самые распространенные в мире протезы состоят из нескольких модулей. Количество модулей в протезе ноги зависит от высоты ампутации: бедра, с вычленением тазобедренного сустава, ниже колена, с вычленением коленного сустава, стопы и т.д… Несколько десятков лет назад у модульных протезов не было конкурентов, а сегодня их уверенно вытесняют биопротезы. Кто же придумал бионические протезы? Само слово «бионика» придумал военный врач Джек Стил в 1958 году. В этом же году советские конструкторы представили миру первую бионическую руку. Первые бионические протезы были тяжелые, имели массу противопоказаний и непривлекательный дизайн.
Подвижность компьютерных ног и рук обеспечивают пневматические, гидравлические и пружинные механизмы. Управляет работой механики микропроцессор, встроенный в коленный модуль.
Принцип работы современных биопротезов:
- Мио-датчики (чувствительные электроды) считывают биоэлектрический потенциал с мышц на культе, которые сокращаются при необходимости выполнить определенное движение отсутствующей конечностью;
- Сигналы, считанные с мышц, поступают в микропроцессор. Микропроцессор обрабатывает поступившую информацию, формирует команды для частей механизма, задействованных в выполнении нужного движения;
- Микропроцессор посылает команды двигателям активных частей протеза.
Весь этот процесс занимает доли секунды. Биопротезы позволяют быстро изменять направление и скорость перемещения, легко преодолевать препятствия. Походка выглядит естественной и непринужденной. Совершенствование кибернетических устройств продолжается. Прогрессивные разработки в области нейрофизиологии, микроэлектроники, робототехники используются при создании бионических протезов нового поколения.