Quando uma pessoa perde um membro, seu sonho mais importante é sentir seu braço ou perna novamente. E não apenas para sentir, mas para realizar com o membro todos os movimentos disponíveis antes de uma lesão ou doença: pegar uma xícara, amarrar os sapatos, caminhar com apoio nas duas pernas. Uma prótese biônica, ou um dispositivo complexo que captura impulsos nervosos, permite que você retorne oportunidades perdidas.
Como surgiram as próteses inteligentes?
O protótipo das próteses "vivas" foi inventado e descrito por escritores de ficção científica. Foi em suas obras que os braços, pernas, olhos e corações perdidos em batalhas foram substituídos por assistentes mecânicos que funcionam melhor que órgãos vivos. O exemplo mais famoso é o Exterminador do Futuro de Cameron, que assumiu apenas a aparência de uma pessoa.
Poucas pessoas sabem que o protótipo das próteses modernas remonta ao século 19, quando uma bola de metal foi inserida em uma perna de madeira para tornar a parte inferior móvel. Mas no século 20, esses dispositivos primitivos foram substituídos por uma prótese biônica criada na intersecção de várias ciências: medicina, engenharia, biônica e eletrônica.
Cientistas de diversos países disputam a primazia nesta matéria, mas os fatos são que o primeiroUma prótese de braço biônico funcional foi apresentada em uma exposição ortopédica na cidade alemã de Leipzig em 2010. Nos anos que se passaram desde este evento, um grande número de próteses de mãos, braços, pés, pernas e até patas de cachorro foram desenvolvidos no mundo.
O que é biônica?
Esta é toda uma ciência que estuda a vida selvagem e a possibilidade de transferir os princípios do trabalho dos seres vivos para análogos industriais. Engenheiros espreitam ideias da natureza e as incorporam em seus dispositivos e estruturas. Nesse sentido, as próteses biônicas são apenas uma gota no oceano. Então, os fechos de velcro conhecidos por todos apenas copiam a maneira como as sementes de bardana se movem. Os otários são emprestados de sanguessugas. Ao projetar submarinos, eles tomaram uma minhoca como modelo - todos os seus “compartimentos” são autônomos. O trabalho a céu aberto de metal incrivelmente resistente das torres Ostankino e Eiffel é uma cópia ampliada de um osso tubular humano. A trama de metal que tanto admira a todos é uma cópia da estrutura do tecido ósseo, combinando força e flexibilidade.
Mesmo um arranha-céu em que famílias tão diferentes vivem ao mesmo tempo é descartado de um favo de mel. A ideia de vida de pessoas diferentes em "células" sob o mesmo teto com comunicações comuns copia o modo de vida de uma colônia de abelhas.
As encarnações biônicas são encontradas em muitos objetos ao nosso redor: pneus de carros, aviões, câmeras de vigilância, barcos e as articulações mais comuns.
Como funciona uma prótese biônica simples?
Após uma lesão ou durante uma doença, um membro é amputado. O toco restante consiste em muitostecidos: pele, músculos, ossos, vasos sanguíneos e nervos. Durante a operação, o cirurgião traz o nervo motor restante para o músculo grande restante. Após a cicatrização da ferida cirúrgica, o nervo pode transmitir um sinal motor. Este sinal é recebido por um sensor montado na prótese. Um complexo programa de computador está envolvido no processo de percepção de um impulso nervoso.
Portanto, a prótese biônica pode realizar apenas as ações prescritas neste programa: pegar uma colher, garfo ou bola, pressionar uma tecla e similares. Comparado com a ausência de um membro, a possibilidade de um número limitado de movimentos é uma grande melhoria. No entanto, mesmo as melhores e mais avançadas próteses biônicas ainda não conseguem realizar todos aqueles movimentos pequenos e precisos que um membro vivo é capaz.
Como um impulso nervoso viaja do cérebro para a prótese?
Para entender como as próteses biônicas funcionam, você precisa se lembrar da fisiologia humana normal.
Movimentos que fazemos repetidamente durante o dia são chamados de automáticos. Levantar-se, ir ao banheiro, lavar-se, escovar os dentes, vestir-se - tudo isso não causa nenhum pensamento em nós. O corpo faz tudo o que precisa como se estivesse sozinho. Mas, na verdade, o início de qualquer movimento é um pensamento. Ou seja, a princípio pensamos: precisamos escovar os dentes, fazer café, nos vestir. O cérebro envia sinais para os músculos envolvidos nesse movimento. Um músculo pode se contrair ou relaxar apenas com um sinal do cérebro. Mas o processo ocorre tão rápido e sem problemas que não temos tempo para perceber o que está acontecendo. NONo caso de uma prótese, tudo é mais complicado: a princípio, o sinal de movimento é lido por um eletrodo localizado próximo ao nervo levado ao músculo e, em seguida, enviado ao processador dentro da prótese. Este processo também é bastante rápido, mas a velocidade de execução das ações ainda é inferior a um membro vivo.
Peças humanas artificiais
Desde que a primeira prótese biônica foi introduzida, a ciência percorreu um longo caminho. Se os primeiros modelos eram volumosos, exigiam interruptores e podiam realizar apenas os movimentos mais simples, os modelos modernos dificilmente podem ser chamados de próteses. São peças de engenharia elegantes que parecem ter saído de uma tela de cinema futurista.
A prótese é absolutamente semelhante a uma mão saudável, pode escrever, segurar talheres, volante de carro ou ovo de galinha. Para a perfeição dos movimentos, às vezes são usados tecidos da própria pessoa de outras partes do corpo - das pernas, por exemplo.
Ideias do futuro
Engenheiros e cientistas são imparáveis em suas fantasias. Assim, os cientistas foram capazes de "contornar" a retina danificada do olho, transmitindo a imagem do ambiente diretamente para o nervo óptico. Uma pessoa cega devido a uma lesão, com a preservação do nervo óptico, pode contar com a visão de rostos familiares novamente ou um belo nascer do sol.
Já existem dispositivos que melhoram a função cerebral. Por exemplo, a paralisia do tremor ou a doença de Parkinson podem ser tratadas com um eletrodo implantado.
Para pessoas que ficaram imóveis devido aParalisia implante eletrodos diretamente no cérebro para que possam controlar braços e pernas artificiais. Para uma pessoa totalmente dependente dos outros, a possibilidade de autoatendimento é uma alegria indescritível.
Está sendo discutida a questão dos chips implantados sob a pele que podem substituir chaves, cartão bancário e carteira de identidade ao mesmo tempo.
O que temos?
A mais famosa empresa produtora de próteses biônicas na Rússia é o Centro de Próteses e Reabilitação de Moscou. Aqui, as próteses são montadas a partir de módulos, são usados produtos da Alemanha, Islândia e Rússia.
A prótese de cada pessoa tem características individuais. Este é o nível de amputação, peso, altura e ocupação, características da marcha e pequenos movimentos, idade. Muitos módulos de autoaprendizagem são usados. Não apenas uma pessoa se adapta a uma prótese, mas também uma prótese a uma pessoa. O módulo de autoaprendizagem, equipado com inteligência artificial integrada, lembra as características da marcha e da rota do movimento. O módulo "aprende" não apenas a largura do degrau e a carga no membro, mas também lembra o número e a altura dos degraus, buracos e buracos no caminho. Os módulos replicam as ações do cérebro preparando um passo ou outro movimento.
Quanto custa uma prótese "viva"?
O custo das próteses biônicas ainda é alto e pode chegar a milhões de rublos em casos complexos. No entanto, o retorno a uma vida plena é difícil de avaliar em termos materiais. Na verdade, a instalação de próteses biônicas é a única maneira de uma pessoa com deficiência voltar ao normalvida: construir e implementar planos, sustentar uma família, alcançar alturas na carreira.
O mais importante é retornar à comunidade de pessoas saudáveis e autossuficientes. Pessoas com próteses “vivas” continuam levando uma vida normal, dançando e até recebendo prêmios esportivos. Ou seja, a prótese torna-se tão parte da pessoa que é difícil distinguir as ações dos músculos vivos de suas contrapartes biônicas.
Próteses: etapas do desenvolvimento
Em comparação com a prótese de mão biônica convencional - um verdadeiro avanço. Mais recentemente, uma pessoa que perdeu a mão só podia contar com duas possibilidades: um retalho de pele era formado entre a ulna e o rádio para que uma pessoa pudesse pegar objetos grandes, ou um gancho era preso ao coto. Ambos eram desconfortáveis e antiestéticos. Hoje, até a formação de um coto para uma futura prótese começa na sala de cirurgia. Desde os primeiros dias do pós-operatório, um protesista trabalha com a vítima, auxiliando na escolha da melhor combinação de peças. O coto é formado e treinado, e as partes da futura prótese são adaptadas ao máximo às demais possibilidades. Um delicado manguito de silicone com chips embutidos entra em contato com a pele. Não há abrasões de próteses modernas. O programa para cada produto é desenvolvido individualmente, dependendo do que a pessoa está fazendo. A tarefa é restaurar a função o máximo possível.
Ajudando os Deficientes
Uma pessoa que perdeu um membro deve passar por um exame médico e social sem falhas. Simultaneamente com a criação do grupodeficiência, está sendo desenvolvido um programa de reabilitação social para todos. A reabilitação envolve, em primeiro lugar, a utilização de meios técnicos que contribuam para o regresso de uma pessoa ao trabalho. Todas as próteses de membros biônicos estão incluídas na lista obrigatória de tais meios técnicos. Uma pessoa tem uma escolha: no âmbito do programa de reabilitação, receber um produto acabado ou comprá-lo por conta própria com posterior recebimento de compensação monetária. O valor da compensação é calculado com base no custo médio de produtos protéticos semelhantes.
No que os desenvolvedores estão trabalhando?
Mãos protéticas biônicas modernas executam perfeitamente movimentos sutis, mas uma pessoa não obtém as sensações a que está acostumada. Assim, uma prótese pode acariciar o cabelo de uma pessoa, mas você não pode sentir o calor do couro cabeludo e a maciez do cabelo. Os cientistas estão agora trabalhando para eliminar essa deficiência. Especialistas já aprenderam a emendar ossos com titânio e conectar sensores de movimentos e sensações diretamente a um nervo vivo. Assim, uma mão biônica substitui completamente uma viva, e uma pessoa recebe sensações táteis, das quais foi privada por muitos anos. A conexão direta de nervos e músculos com um dispositivo técnico aumenta muito a velocidade do movimento, aproximando-o do natural.
De que partes consiste uma perna biônica?
A prótese de perna biônica moderna inclui vários elementos obrigatórios, como:
- manguito de silicone com sensores embutidos;
- suporte - uma haste de titânio, em forma debaqueta;
- módulo articulado com micromotores e processador;
- unidade de inteligência artificial que processa todos os sinais recebidos.
Os modelos mais recentes de próteses das principais empresas alemãs têm um revestimento especial que é muito semelhante à pele. A pele sintética tem um duplo propósito: protege os detalhes da prótese da umidade e desempenha uma função cosmética. Você pode deixar sua prótese revestida, tomar banho com ela e caminhar pelas poças.
Um pouco de fantasia
Hoje, várias pessoas vivem no mesmo planeta conosco, tendo 2 e até 3 próteses biônicas ao mesmo tempo. Pele sintética inventada que altera a rigidez. Os exoesqueletos foram inventados para ajudar pessoas paralisadas a andar. Produtos desenvolvidos controlados pelo poder do pensamento. Experimentos estão em andamento para desenvolver nervos em microcanais. Teoricamente, o dia em que será possível cultivar um nervo do comprimento necessário não está longe. Os cientistas estão tentando borrar a linha entre a vida selvagem e um dispositivo técnico. O número de movimentos realizados pelas próteses biônicas está em constante aumento, assim como sua complexidade.
Tudo isso dá uma grande esperança de que uma pessoa se torne mais forte do que a doença.
Os membros protéticos estão se tornando um procedimento de rotina que faz a pessoa voltar ao normal. Talvez chegue o dia em que qualquer parte do corpo humano possa ser substituída por uma artificial. Pelo menos eu realmente quero acreditar.
