«Мичман Куделка, облаченный в больничную пижаму, лежал на кровати и мерно помахивал рукой. Сначала Корделия приняла это за приветствие, но потом увидела, что рука движется механически и непрерывно, как маятник. Лицо молодого атлета утратило прежнее детское выражение; он казался повзрослевшим и даже постаревшим.
<…>
– Э-э… что у вас с рукой?
Куделка поморщился.
– Я сегодня упал. Что-то закоротило. Через несколько минут придет доктор и все наладит. Я легко отделался»
(Л. М. Буджолд. Осколки чести)
Мичман Куделка из цикла «Вселенная Майлза Форкосигана» перенёс сложнейшую операцию: имплантацию искусственных нервов взамен погибших от удара нейробластера. Нам до таких умений пока далеко. И всё же, когда я читала о достижениях бионики в области протезирования конечностей, я вспоминала именно этот отрывок. Ведь чтобы начать владеть искусственными руками и ногами, пациентам тоже приходится учиться, и протезы тоже необходимо настраивать и калибровать.
В 2010 году водитель грузовика голландец Йохан Баггерманпотерял конечность. С 2013 по 2016 годы он перенес три операции, подготавливавшие культю к установке протеза. В первой операции был установлен металлический стержень в сердцевину кости, во время второй был имплантирован компонент, предназначенный для подключения бионической руки. Третья операциявывела нервы, участвующие в управлении мышцами руки пациента, к культе плеча.
Лишь в апреле 2017-го пациент приступил к финальной стадии реабилитации. Баггерману установили искусственную конечность. Управлять ею можно благодаря тому, что нервные окончания соединяются со специальным разъёмом с блютуз-браслетом. Теперь предстояло научиться управлять новой рукой…
Бионические конечности между тем распространены гораздо шире, чем бионические глаза и уши. История их создания насчитывает уже не одно десятилетие. Ещё в 1956 году доктор биологических наук Яков Славуцкий описал физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами. А в 1961 году начался промышленный выпуск советских протезов предплечья с биоэлектрическим управлением.
В девяностые годы компания Blatchford начала производство микропроцессора для контроля протеза коленного сустава, а в 2005 году исландская компания Ossur сделала электронный коленный модуль. Стоимость его составляла примерно шестьдесят тысяч долларов.
В 2013 году появилась первая бионическая нога, которая полностью контролировалась мозгом.
Сейчас бионические протезы намного совершеннее тех, первых. И, несмотря на их высокую технологичность, параллельно с ростом сложности идёт и поиск путей повышения их доступности. Ведь потребности в протезировании только на территории нашей страны выражаются цифрами от 50 тысяч человек (оптимистично, ведь это только те, кто оформили заявку на бионический протез) до 200 и даже (по некоторым оценкам) 500 тысяч (а это уже число людей, перенесших ампутации руки или ноги). Надо думать и о перспективе. Потребности в протезировании могут и ещё возрасти (по крайней мере, до сих пор возрастали) в связи с ростом заболеваемости сахарным диабетом. О котором я уже неоднократно упоминала в прежних публикациях. Вот уж точно: проблемы порождают проблемы...
Хорошо, что для управления бионическими конечностями не нужно ставить чип в мозг. Всё-таки вмешательство в мозг - и сложное, и нежелательное действие. Вместо этого используют сигналы, поступающие от нервов либо мышц. Двигательные нервы, которые до ампутации «обслуживали» конечность, можно соединить с участками какой-либо крупной мышцы. Сигнал фиксируется электродами, которые отправляют импульс в процессор внутри протеза, и тот совершает движение.
А понижать стоимость вполне возможно. Так, отдельные компоненты можно получать с помощью 3D-печати. Кроме того, опять-таки с целью повышения доступности разрабатываются модульные конструкции, которые можно подогнать под нужды разных пациентов. В частности, этим занимается российская компания Техбионик.
Если думать об удешевлении и доступности, можно ограничиться выполнением относительно простых движений. Ведь большинство задач можно свести к двум действиям: хват позволяет взаимодействовать с крупными предметами, щуп – с мелкими, например застежкой «молния» или шнурками ботинок.
А вот если думать о качестве жизни и совершенстве имитации – тогда… о-о-о, чего только не придумали к настоящему времени! Конечности ведь нужны не только для ходьбы или захвата предметов, но и для осязания.
Так, чтобы человек мог чувствовать прикосновения, тепло и давление электронной конечностью, хирурги пришивают оставшийся чувствительный нерв к участку кожи. Сенсоры протеза передают сигнал этому участку, а оттуда он поступает в мозг, и пациент может, например, отдёрнуть руку, если чувствует тепло.
А бионическая рука Bebionic обрабатывает сигналы сама. Кончики пальцев протеза покрыты специальной электронной кожей, которая состоит из нескольких слоев датчиков: давления, прикосновения, температуры.
За доли секунды информация от датчиков передаётся на электроды, которые стимулируют нервы в плече человека. После этого протез автоматически разжимает пальцы, имитируя болевой рефлекс.
Исландская компания Össur в 2013 году представила протез Symbionic Leg , оснащённый коленом с микропроцессорным управлением. Оно автоматически подстраивается под особенности ходьбы владельца. Кроме того, бионические лодыжкиэтого протеза самостоятельно определяют поверхность и адаптируются к условиям местности.
Некоторые производители расширяют возможности бионических протезов, встраивая в них различные датчики и гаджеты, устройства оплаты, фонарики.
А если всё же человек полностью парализован, как мичман Куделка, но собственные руки и ноги у него сохранены?
Что ж, и в этой области наблюдаются поразительные результаты. Недавно новостная лента принесла сообщение о том, что голландец Герт-Ян Оскам, пролежавший с параличом после травмы спинного мозга двенадцать лет, снова ходит благодаря мозговым имплантатам, передающим сигнал на специальный шлем. Сигнал обрабатывается переносным компьютером и поступает на второй чип – тот вмонтирован уже в спинной мозг.
©Татьяна Виноградова для Синего Сайта
Не пропустите новые публикации, подписывайтесь на наш канал, оставляйте отзывы, ставьте палец вверх – вместе интереснее! Приносите своё творчество на Синий Сайт! Самые интересные работы познают Дзен!
#синий сайт #полезно для авторов #литература #биология
