Met de ontwikkeling van technologieën zijn de gezamenlijke inspanningen van ontwerpers en artsen nu al in staat om elke gehandicapte een vol leven te geven door een ziek of verloren orgaan te vervangen door een multifunctionele prothese.
Biomechanica bestudeert de beweging van een levend organisme, evenals mechanische processen in systemen, organen en weefsels. De geschiedenis van deze wetenschap begon in de oudheid - laten we ons tenminste een bekende Italiaanse arts herinneren, Galenus genaamd. De nakomelingen hebben meer dan duizend jaar genoten van de vruchten van zijn werk.
Er wordt aangenomen dat de eerste prothesen in het oude India en Egypte verschenen. Ze waren natuurlijk extreem primitief en vervingen het verloren lichaamsdeel niet op de beste manier. Vergelijkbare prothesen zijn onder meer piratenhaken en houten stronken.
In sommige gevallen was de ongelukkige tevreden met alleen een puur cosmetisch effect, bijvoorbeeld een oog van glas kon het verlies van het heden maskeren, maar vervulde zijn functies niet. Pas in de 19e eeuw verschenen veelbelovende handprothesen, waarbij het ellebooggewricht gebogen was, de vingers geklemd en niet geklemd.
Doorbraak in biomechanica
De twintigste eeuw bracht protheses naar een hoger niveau. De doktoren van de vorige eeuw hadden de mogelijkheid om niet alleen ledematen te vervangen, maar ook inwendige organen. Dus in 1937 implanteerde de pionier op het gebied van transplantatie V. P. Demikhov een kunsthart bij een hond. Ondanks het feit dat het dier niet lang leefde, werd de levensvatbaarheid van het idee zelf bevestigd. Tegenwoordig zijn kunstmatige slagaders, kleppen en harten er in een grote verscheidenheid aan ontwerpen.
Promotie video:
Tegenwoordig voeren artsen over de hele wereld talloze operaties uit om gehoorapparaten en een kunstmatige ooglens te installeren, botbreuken samen te voegen en versleten gewrichten te vervangen. De mensheid staat op het punt problemen op te lossen, zoals het creëren van kunstmatige organen en ledematen die in staat zijn om alle voorheen verloren functies volledig te herstellen.
Mechanisch lidmaat
In de afgelopen eeuw zijn sommige technologieën zo ontwikkeld dat manipulatoren zijn gecreëerd, waarvan de mogelijkheden de fysieke mogelijkheden van de menselijke hand overstijgen. Ze worden al lange tijd in de industrie gebruikt onder besturing van microprocessors. Natuurlijk ontstond het idee om perfecte mechanische armen en benen te creëren.
Tegenwoordig kunnen we met het volste vertrouwen zeggen dat de zaken van de grond zijn gekomen. Het Britse bedrijf Touch Bionics wordt met recht beschouwd als de pionier in de ontwikkeling van unieke bionische prothesen. Met steun van de overheid maakte ze prothesen voor veteranen, en sinds 2007 is het bedrijf met zijn merk ledematen in de commerciële sector overgestapt.
Prothesen gemaakt door Touch Bionics bevatten speciale sensoren. Ze registreren de zwakste elektrische impuls die voortkomt uit de samentrekking van de spieren van dat deel van de ledemaat dat erin slaagde te overleven. De prothese reageert op spierarbeid en voert geprogrammeerde bewegingen uit. Na enige oefening beweegt de patiënt zijn vingers vrij, pakt voorwerpen op en past de compressiekracht aan.
Amerikaanse wetenschappers van de Johns Hopkins University hebben ook indrukwekkende resultaten behaald. Hun patiënt, die 40 jaar geleden beide armen verloor, was in staat om eenvoudige bewegingen uit te voeren met behulp van prothesen - neem een kopje of een krant, schakel tv-kanalen op de afstandsbediening.
Toch heeft myo-elektrische technologie zijn nadeel. Door het gebrek aan communicatie met het zenuwstelsel kunt u alleen geprogrammeerde acties uitvoeren. Wetenschappers uit Zweden van de Chalmers University of Technology bestrijden dit probleem. Hier worden bionische ledematen gecreëerd, die worden aangestuurd door een gemengd principe: gedeeltelijk met behulp van myo-elektrische methoden en gedeeltelijk door elektrische signalen van het zenuwstelsel op te vangen. Dit laatste wordt bereikt met behulp van elektroden die in het lichaam worden geïmplanteerd. Deze technologie zorgt voor een intuïtieve bediening van de prothese.
Tegelijkertijd werken wetenschappers over de hele wereld aan het maken van beenprothesen. Deze kunstmatige ledematen hebben geen mechanismen nodig voor de fijne motoriek van bewegingen, maar er zijn ook enkele nuances: een persoon moet vergeten dat hij een prothese heeft. Dit resultaat is nog niet behaald, maar er is toch enige vooruitgang. Met prothetische benen hebben mensen al vele kilometers wandelingen gemaakt, naar de bovenste verdiepingen van de hoogste wolkenkrabbers gelopen, kortom ze deden wat zelfs sommige gezonde mensen niet konden.
Zie de wereld opnieuw
Het ontwikkelen van een apparaat dat het menselijk gezichtsvermogen kan vervangen, is de moeilijkste taak. De dag is nog ver weg dat er een apparaat zal verschijnen dat een persoon volledig zal compenseren voor het verlies van het gezichtsvermogen, maar in deze richting zijn al enkele stappen gezet. Een kunstmatig netvlies wordt actief ontwikkeld. De ziekte van dit specifieke orgaan wordt meestal de oorzaak van verlies van gezichtsvermogen.
Amerikaanse onderzoekers hebben al een apparaat gepresenteerd met de naam "Argus 2", dat mogelijk het prototype van het eerste bionische oog wordt. Een bril met een ingebouwde camera stuurt een signaal naar de computer van het instrument. Daar wordt het verwerkt en overgebracht naar de ontvanger, waar het wordt omgezet in een commando voor elektroden die in het oog worden geïmplanteerd. De elektroden stimuleren cellen in de oogzenuw en het netvlies, waardoor het zicht kan worden hersteld.
Moderne Argus-modellen hebben slechts 60 elektroden, wat extreem klein is. Maar zelfs zo'n apparaat tijdens klinische onderzoeken maakte het voor volledig blinde mensen mogelijk om door de ruimte te navigeren en grote letters te lezen. Amerikaanse wetenschappers gaan de resolutie van het gecreëerde apparaat verhogen en uiteindelijk het herstel van het gezichtsvermogen met 100 procent bereiken.
Nano Retina heeft zijn eigen aanpak om dit probleem op te lossen. Zijn specialisten hebben een soort sensor ontwikkeld met een resolutie van 24x24 pixels, die rechtstreeks op de oogzenuw is aangesloten. Het implantaat wordt aangedreven door een speciale bril die infraroodstraling erop projecteert. Het implantaat zet de pixeldata om in elektrische impulsen, waardoor de hersenen deze kunnen analyseren.
Het beschreven systeem heeft nog geen klinische proeven ondergaan, maar volgens de berekeningen van de ontwikkelaars zal het goede resultaten laten zien, en zal het veel gemakkelijker zijn om het te implementeren dan het Argus-model.
Na verloop van tijd zullen bionische prothesen een dagelijkse realiteit worden, en dit is al de eerste stap naar de opkomst van cyborgs - een unieke combinatie van machine en mens. Maar dat wordt een heel ander verhaal.