Когда говорят о будущем протезирования, часто вспоминают про очувствление протезов, их вес, верное считывание сигналов. Но есть один аспект, о котором забывают почти все — большой палец.
Он сделал нас теми, кто мы есть
Казалось бы: пальца устроены просто: три сустава, три фаланги, ноготь, сухожилие, которое подведено к мышцам предплечья, благодаря чему мы управляем пальцами, как марионетками. Движения незамысловаты: пальцы умеют сгибаться и разгибаться, благодаря чему мы удерживаем предметы. Что тут сложного?
Но большой палец — не просто один из пяти пальцев руки. Это был один из главных движителей эволюции рода человеческого. Он сыграл критическую роль в переходе наших древесных предков к цивилизации.
Что в нем особенного?
Во-первых, противопоставленность. Движение в направлении, отличном от других пальцев, позволяет брать и удерживать предметы. Но это не уникальная фича людей — большой палец противопоставлен также у некоторых видов человекообразных обезьян и других животных.
Отличие кроется в пропорции большого пальца остальным, а также в уникальном строении суставов и мышц.
Запястно-пястный сустав — эту чудо биомеханики. Он седловидный (то есть выпуклая часть вставлена в вогнутую) и контролируется уникальными мышцами, что позволяет ему не просто сгибаться и разгибаться, но совершать огромное множество движений с разной механикой:
- Сгибание-разгибание
- Отведение-приведение
- Внутреннее и внешнее вращение
- Трансляции (скольжение вперед-назад и из стороны в сторону)
У человекообразных обезьян, помимо сгибательных и разгибательных движений, большой палец двигается только вправо и влево. У нас — почти в полном трехмерном пространстве.
В человеческом большом пальце также есть несколько мышц, которые не встречаются ни у каких человекообразных обезьян и свойственны только роду Homo. Это позволяет нам очень четко контролировать силу щипкового движения и делают его намного сильнее, что открывает новые горизонты во взаимодействии с орудиями труда.
Большой палец в протезировании
На данный момент в мире не существует ни одного протеза, который бы в полной мере восполнял функцию большого пальца. Это такая же фантастика, как полностью осуществленный протез руки, который позволяет ощущать вообще все и мгновенно передавать информацию в мозг: что-то из разряда фантастики.
Почему его так сложно воссоздать?
Это не просто механический захватывающий орган. Большой палец — это высокоинтеллектуальная система, которая требует одновременной координации более 15 мышц, интегрированных почти в каждое движение, сложных суставов (особенно запястно-пястного), тонкой сенсорной обратной связи.
Как управлять 6 степенями свободы одного сустава, используя только несколько электрических сигналов от мышц? Если использовать один электромотор на каждое движение, то протез становится слишком тяжелым и сложным. А как осуществлять диагональные движения, к примеру?
Большой палец также может выдавать большие усилия — до 120 килограммов. Представьте себе, как сильно он нагружается, когда мы, к примеру, открываем плотно закрытую банку. Электрическое устройство с такими свойствами было бы очень тяжелым.
Воссоздадут ли функционал большого пальца?
В ближайшие 10 лет это маловероятно. Прогресс может дать исследование в области очувствления (Моторика проводит их совместно со Сколтехом и ДВФУ), развитие нейросетей (ИИ может позволить протезам автоматически адаптироваться к различным захватам).
Почему важно на этом фокусироваться?
Парадокс функциональности. кистевой хирург, врач травматолог-ортопед Российского геронтологического научно-клинического центра Пироговского Университета, доктор медицинских наук, профессор Ирина Чуловская напоминает: большой палец составляет ~15% от пяти пальцев, но отвечает за 50% функциональности кисти. Потеря большого пальца приводит к гораздо большей инвалидизации, чем потеря любого другого.
Вы можете сами внести вклад в развитие протезов нового поколения, которые, в перспективе, смогут взять на себя все больше новых функций большого пальца. Для этого записывайтесь на 5 этап клинических исследований. Специалисты Моторики ищут способы очувствления протезов рук и снижают фантомные боли после ампутаций.