Med utvecklingen av teknologier har designare och läkares gemensamma insatser redan kunnat ge ett fullständigt liv till alla funktionshindrade personer och ersätta ett sjukt eller förlorat organ med en multifunktionell protes.
Biomekanik studerar rörelsen hos en levande organism, liksom mekaniska processer i system, organ och vävnader. Vetenskapens historia började i forntida tider - låt oss minnas åtminstone en välkänd italiensk läkare som heter Galen. Efterkommerna har haft fruktan av hans arbete i över tusen år.
Det antas att de första proteserna dök upp i antika Indien och Egypten. Naturligtvis var de extremt primitiva och ersatte inte det förlorade lemmet på bästa sätt. Liknande proteser inkluderar piratkrokar tillsammans med trästubbar.
I vissa fall var det olyckliga bara nöjd med en rent kosmetisk effekt, till exempel kan ett öga av glas maskera förlusten av nuet, men uppfyllde inte dess funktioner. Det var först på 1800-talet som lovande handproteser dök upp, där armbågefogen var böjd, fingrarna knutna och otäckta.
Genombrott inom biomekanik
Det tjugonde århundradet förde proteser till en högre utvecklingsnivå. Förra sekelets läkare hade möjlighet att ersätta inte bara lemmar utan även inre organ. Så 1937 implanterade pionjären för transplantation V. P. Demikhov ett artificiellt hjärta i en hund. Trots att djuret inte levde länge bekräftades själva idéns livskraft. Dessa dagar, artificiella artärer, ventiler och hjärtan finns i en mängd olika mönster.
Kampanjvideo:
Nu över hela världen utför läkare många operationer för att installera hörapparater och en konstgjord ögonlins, fusion av trasiga ben och utbyte av slitna leder. Mänskligheten är på väg att lösa sådana problem som skapandet av konstgjorda organ och lemmar som kan återställa alla tidigare förlorade funktioner.
Mekanisk lem
Under det senaste århundradet har vissa tekniker utvecklats så att manipulatorer har skapats, vars kapacitet överstiger den mänskliga handens fysiska kapacitet. De har använts i industrin under lång tid under kontroll av mikroprocessorer. Idén uppstod naturligtvis att skapa perfekta mekaniska armar och ben.
Idag kan vi säga med fullständigt förtroende att saker har rört sig från marken. Det brittiska företaget Touch Bionics anses med rätta vara pionjären i utvecklingen av unika bioniska proteser. Med statligt stöd gjorde hon proteser för veteraner, och sedan 2007 har företaget flyttat in i den kommersiella sektorn med sin märkeslinje av lemmar.
Proteser gjorda av Touch Bionics innehåller speciella sensorer. De registrerar den svagaste elektriska impulsen till följd av sammandragningen av musklerna i den del av lemmen som lyckades överleva. Protesen svarar på muskelarbete och utför programmerade rörelser. Efter lite träning rör sig patienten sina fingrar fritt, plockar upp föremål och justerar kompressionskraften.
Amerikanska forskare som arbetar vid Johns Hopkins University har också uppnått imponerande resultat. Deras patient, som tappade båda armarna för 40 år sedan, kunde utföra enkla rörelser med hjälp av proteser - ta en kopp eller en tidning, växla TV-kanaler på fjärrkontrollen.
Fortfarande har myoelektrisk teknik sin nackdel. Bristen på kommunikation med nervsystemet gör att du bara kan utföra programmerade åtgärder. Forskare från Sverige vid Chalmers tekniska universitet kämpar mot detta problem. Här skapas bioniska lemmar, som styrs av en blandad princip: dels med hjälp av myoelektrik, dels genom att fånga elektriska signaler från nervsystemet. Det senare uppnås med hjälp av elektroder som implanteras i kroppen. Denna teknik möjliggör intuitiv kontroll av protesen.
Samtidigt arbetar forskare runt om i världen med att skapa benproteser. Dessa konstgjorda extremiteter behöver inte mekanismer för finmotorik i rörelser, men det finns också några nyanser här: en person måste glömma att han har en protes. Detta resultat har ännu inte uppnåtts, men ändå görs det några framsteg. Med protesben har människor redan gjort många kilometer vandringar, gått till de övre våningarna i de högsta skyskraporna, med ett ord, de gjorde vad även vissa friska människor inte kunde göra.
Se världen igen
Att utveckla en enhet som kan ersätta människans syn är den svåraste uppgiften. Dagen är fortfarande avlägsen när en enhet kommer att dyka upp som helt kompenserar en person för synförlusten, men i denna riktning har några steg redan tagits. En konstgjord näthinna utvecklas aktivt. Sjukdomen i detta specifika organ blir orsaken till synförlust oftast.
Amerikanska forskare har redan presenterat en enhet som heter "Argus 2", som kan bli prototypen för det första bioniska ögat. Glasögon med inbyggd kamera skickar en signal till instrumentets dator. Där genomgår den bearbetning och överförs till mottagaren, där den omvandlas till ett kommando för elektroder implanterade i ögat. Elektroderna stimulerar celler i synsnerven och näthinnan, vilket gör det möjligt att återställa synen.
Moderna Argus-modeller har bara 60 elektroder, vilket är extremt litet. Men även en sådan anordning under kliniska prövningar gjorde det möjligt för helt blinda att navigera i rymden och läsa stora bokstäver. Amerikanska forskare kommer att öka upplösningen av den skapade apparaten och i slutändan uppnå återställande av visionen med 100 procent.
Nano Retina har sin egen strategi för att lösa detta problem. Dess specialister har utvecklat en typ av sensor med en upplösning på 24X24 pixlar, som är ansluten direkt till synsnerven. Implantatet drivs genom specialglasögon som projicerar infraröd strålning på det. Implantatet konverterar pixeldata till elektriska impulser, vilket gör att hjärnan kan analysera den.
Det beskrivna systemet har ännu inte genomgått kliniska prövningar, men enligt utvecklarnas beräkningar kommer det att visa goda resultat, och det kommer att vara mycket lättare att implementera det än Argus-modellen.
I god tid kommer bioniska proteser att förvandlas till en vardaglig verklighet, och detta är redan det första steget mot uppkomsten av cyborgs - en unik kombination av maskin och människa. Men det blir en helt annan historia.