Протезирование сегодня претерпевает бурный рост. Основной инженерной задачей в этой сфере является создание устройств и механизмов, способных наилучшим образом заменить утраченные части тела человека. Протезы должны восстанавливать их функциональные возможности, такие, как подвижность, управляемость и чувствительность. Появление титановых сплавов, композитных материалов и развитие сопутствующих технологий обработки в наши дни позволили создавать протезы, которые легче и прочнее протезируемых конечностей. Электрические моторы, используемые в любых электромеханических протезах, с каждым годом становятся мощнее, меньше и легче.
Микроэлектронные устройства в современных протезах решают задачи получения управляющей информации и её интерпретации в последовательность команд исполнительных механизмов. Управляющая информация является зашифрованным образом желаемого движения. Она может поступать как от внешних устройств, так и опосредованно – от организма человека. Внешние устройства обычно применяются на этапе отладки или как дополнение, позволяющее изменять реакцию систем управления протеза в зависимости от внешних условий. Если же управляющая информация поступает от тела человека, протезы называются биоуправляемыми. Сегодня это самый распространённый и перспективный тип подобного рода устройств.
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».
Главный минус таких протезов – они неизбежно изнашиваются и становятся очень неудобными. И тут предлагается выход – остеоинтеграцию: вживления протезов в кость. Основными преимуществами данной технологии является отсутствие риска натирания и травмирования культи, а также практически полный контроль над искусственной конечностью. В месте выхода наружу имплантируемые в кости фрагменты таких протезов покрывают специальным пористым материалом, не только имитирующим ткань, обеспечивающую соединение кости и мягких тканей, но и защищающим организм от проникновения инфекций. Однако, остеоинтеграция протезов на сегодняшний день все еще связана с высоким риском инфицирования и имеет статус экспериментальной.
Компания «Моторика», стартап Томского нанотехнологического центра РОСНАНО, выпускает игровых насадки для протезов, которые помогут детям, лишившимся руки, адаптироваться к жизни с протезом.
Таким образом, мы понимаем, что уже сегодня существуют все условия для создания биоуправляемых протезов, способных восстановить двигательную и сенсорную функцию утраченных частей тела. Учёные и конструкторы находятся в самом начале этого сложного пути, а сопутствующие и новые технологии продолжают стремительно развиваться. Наибольший интерес вызывают перспективы нанотехнологий, поскольку они тянут за собой изменения во всех сферах деятельности человека.
