Благодаря современным технологиям потеря руки или ноги сегодня не означает полную беспомощность. Современные протезы стараются максимально передать функционал утерянной конечности. Рассказываем, как технологии улучшили работу протезов и во что они превратятся в будущем.
Какие бывают протезы?
- Косметические — выполняют только декоративную функцию.
- Функциональные — активные протезы, которые позволяют выполнять хват. Управляются посредством различных механизмов. Могут быть в косметической оболочке, имитирующей внешний вид руки, либо иметь современный технологический дизайн. Косметические — выполняют только декоративную функцию.
Функциональные протезы делятся еще на три вида: тяговые, рабочие и бионические. Они отличаются принципом работы, материалами, из которых производятся, ценой и временем, которое требуется организму, чтобы к ним адаптироваться.
- Тяговые (активные, механические). В таких движение осуществляется за счет пружин и тросов. Это менее функциональные, но дешевле по сравнению с бионическими протезами.
- Миоэлектрические (бионические). Они оснащены сенсорными датчиками, электрическими двигателями и аккумуляторными батареями.
- Рабочие. Они созданы специально, чтобы выполнять какие-то функции, например перемещать предметы или заниматься спортом.
Из чего делают протезы?
Производство протезных конечностей стремительно улучшается. В частности измения касаются выбора материалов. Протезное устройство должно быть более легким, следовательно, большая часть его сделана из пластика.
Розетка обычно изготавливается из полипропилена. Легкие металлы, такие как титан и алюминий, заменили большую часть стали в пилоне. Наиболее часто используются сплавы этих материалов. Новейшей разработкой в производстве протезов стало использование углеродного волокна для формирования легкого пилона.
Еще один новейший материал для протезов — углепластик. Протезы из него легкие и могут быть выполнены в различных вариациях, например, с пружинами из углеродного волокна, с длинными композитными дугами.
Современные технологии в протезировании
В России такие изделия на постоянной основе производят только две российские компании — «Моторика» и MaxBionic.
В мире же таких компаний намного больше: известными производителями бионических протезов в мире сейчас являются Ossur (Исландия), Ottobock (Германия), Vincent Systems (Германия), Taska (Новая Зеландия), Steeper (Великобритания).
Суть работы бионических протезов заключается в том, что электроды, установленные в культеприемную гильзу, считывают электрический потенциал с мышц культи. Датчики передают информацию на микропроцессор, а тот преобразует ее в двигательные команды. Обычно при напряжении мышц протез делает хватательные движения, при расслаблении происходит разжатие.
Например, российский бионический протез «Страдивари» внешне напоминает косметический протез, но он может хватать предметы, а еще в него можно встроить дополнительные функции: оплачивать покупки через PayPass. В бионическую руку также можно вмонтировать черно-белый дисплей для отслеживания уровня заряда, даты, времени и режима управления протезом. Такой протез стоит 390 тыс. рублей.
Протез MaxBionic — MeHandS — стоит 14 тыс. долларов. Компания производит именно кисти — гильзу собирают сторонние протезисты. Это многосхватовый протез — пальцы могут двигаться по отдельности и брать предметы несколькими способами.
На российском рынке есть и зарубежные протезы компаний i-Limb, Touch Bionics, Ottobock (наиболее известные модели — Michelangelo, Bebionic) и Vincent System (Vincent de). Выбор среди зарубежных моделей больше, но их цена выше в несколько раз, а то и в десятки. Для сравнения — немецкий бионический протез предплечья Bebionic стоит от 2 млн рублей, а бионическую кисть i-Limb продают на Ebay за 40 тыс. долларов.
В прошлом году сотрудники Университета Вандербильта показали, как работает прототип высокотехнологичной искусственной лодыжки. Благодаря наличию датчиков, моторов, сервоприводов и микрокомпьютера протез может без участия человека анализировать поверхность, по которой движется человек.
Большую роль в удешевлении производства бионических протезов играет 3D-печать. Она позволяет делать протезы максимально подходящими под каждую конкретную ситуацию, а также индивидуальный дизайн для протеза. К примеру, компания Open Bionics совместно с Disney выпускает легкие и функциональные протезы Hero Arm, которые изменили отношение к своему состоянию у множества детей.
Будущее протезирования
Grand View Research прогнозирует, что через семь лет объем рынка бионических протезов составит $2,1 млрд. Но когда-нибудь человечеству будут не нужны технологии протезирования: мы научимся восстанавливать утраченные органы, выращивая их. Впрочем, всерьез об этом говорить пока рано.
Еще одно перспективное направление — остеоинтеграция. Она позволит отказаться от гильзы и научит человечество сращивать кость и искусственный модуль напрямую. Работа над этой технологией ведется последние несколько лет.
Наконец, Илон Маск и Neuralink недавно заявили, что протезами можно будет управлять с помощью чипа в мозге.
Читать также
Годовая миссия в Арктике закончилась, и данные неутешительны. Что ждет человечество?
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Ученые выяснили, почему дети являются самыми опасными переносчиками COVID-19