6 дивовижних сучасних технічних досягнень у медицині
Поділіться статтею:
Сучасна наука і медицина дозволяють істотно полегшити життя хворим, яким раніше не давалося жодних перспектив на поліпшення самопочуття і реалізацію в соціумі. У цій статті ми ознайомимо вас з 6 дивовижними технічними досягненнями сучасної медицини. Можливо, ця інформація буде корисна для вас, і ви зможете скористатися запропонованими новинками технічного прогресу, що роблять життя хворих більш насиченою, позитивної і вільної.
Зміст
Біонічні протези
Згадка про біонічних протезів викликає у багатьох асоціації з фільмом «Зоряні війни». Штучна рука може функціонувати як справжня, очей «бачить» і мозок «зчитує» отриману інформацію, вухо сприймає всі звуки – це далеко не весь перелік таких протезів.
Слово «біонічний» походить від слова «біоніка», і воно означає використання технічних пристроїв, здатних відтворювати структури живої природи. Одним з напрямів цієї галузі є створення протезів та імплантатів, створених на основі багатьох наук – хімії, фізики, біології, кібернетики, електроніки, навігації та ін. Вони здатні відтворювати функції втрачених органів і кінцівок.
Біонічні руки
Створення цих протезів зайняло багато часу і сил, оскільки при створенні штучної кінцівки важко відтворити такі делікатні руху, які здатна виконувати кисть людини. Це пояснюється тим, що на кінчиках пальців розташовані найбільш чутливі нервові закінчення, що забезпечують граничну точність рухів.
Поки вчені не змогли на всі 100% повторити природні можливості руки людини, але існує кілька цікавих спроб, максимально наближають функції протеза до звичайної верхньої кінцівки. Такі біонічні пристрої розробляються різними компаніями.
Протези i-LIMB
Ці біонічні руки випускаються компанією Touch Bionics і спочатку розроблялися для ветеранів війни. Вони здатні брати і утримувати предмети, пальці можуть рухатися по-окремо, відтворюючи кілька записаних стандартних рухів, сила стиснення предметів може бути різною.
Робота протеза заснована на властивостях микроэлектрического пристрою, що зчитує біоелектричні потенціали з вцілілої області руки і передає їх на програмне пристрій, що забезпечує подальше функціонування біонічної верхньої кінцівки. В комп’ютерній системі міститься цілий ряд стандартних рухів і захоплень.
Протези Bebionic3
Ця різновид миоэлектрического протеза аналогічна біонічної руці i-LIMB. Вона здатна виконувати 14 різних захоплень і рухів для відтворення різних дій. Як і протез i-LIMB, ця біонічна рука в процесі доопрацювань, і після них може стати повноцінною заміною справжніх верхніх кінцівок.
Проект биоруки науковців Технічного університету Чалмерса
Вченим вдалося створити біопротез, здатний працювати частково від миоэлектрики і частково від нервової системи інваліда. В руку пацієнта можуть імплантуватися електроди, здатні зчитувати виробляються головним мозком біоелектричні сигнали. Після цього сигнали надходять у комп’ютерний пристрій, і система перенаправляє їх в імпульси, що управляють моторами. В результаті володар биоруки може управляти і всіма пальцями одночасно, і рухати окремі пальці.
Розробники цієї моделі біонічних протезів проводять роботу над вдосконаленням цієї биоруки. Їх прагнення спрямовані на створення штучної верхньої кінцівки, яка буде управлятися виключно нервовими сигналами, що виробляються головним мозком.
Розробка нейробіолога Ендрю Швартца
Завдяки цій розробці вдалося провести операцію, яка була спрямована на відновлення рухів рукою паралізованої жінки, що страждає від важкого нейродегенератівного захворювання, що призвело у повної втрати рухів у всьому тілі. В її мозок були імплантовані електроди, здатні керувати биорукой.
Тактильні сигнали прототипу нового биопротеза руки передаються спеціальними сенсорами, вбудованими в кінчики штучних пальців, зап’ястя і долоні. Таке нововведення дозволяє людині відчувати не тільки розташування протеза, але і стискувані їм предмети. Поки що ці відчуття не можуть повною мірою порівнюватися з природними відчуттями людини, а матеріал імплантату може перебувати в організмі людини не більше місяця. Однак перші кроки до створення ідеальної біонічної руки вже зроблені.
Біонічні ноги
Незважаючи на той факт, що створення біонічної ноги більш легке завдання, ніж розробка штучної руки, поки вчені не змогли повністю наблизитися до природного аналогу. Такі роботи активно проводяться, і протягом декількох років вченим вдалося створити ряд вдалих біонічних протезів нижніх кінцівок.
Випробування біонічної ноги
Університет Вандербільта проводить посилену роботу над створенням двигунів для ступні і коліна. Першою людиною, спробувала можливості такої біонічної ноги, став 23-річний студент Крейг Хатто, який втратив кінцівки в результаті контакту з акулою. Аналіз відеоматеріалів про його ході дозволяє робити висновки, що молода людина може цілком добре пересуватися по різних поверхнях. Його кульгавість помітна лише злегка, і Крейг зміг пройти самостійно відстань 14 км. Протез може реагувати на найменші зміни в умовах руху, т. к. він оснащений великим комп’ютерним та програмним забезпеченням.
Ще однією вдалою розробкою учених з Університету Вандербілта і Реабілітаційного центру інституту Чикаго стала біонічна нога для Зака Воутера. Завдяки технічним можливостям він зміг самостійно піднятися на 103-поверховий хмарочос. Секрет характеристик цієї моделі біонічної ноги криється в тому, що протез може керуватися сигналами, що посилаються з головного мозку, і з’єднаний з нервовими закінченнями ноги.
Крім перерахованих вище біонічних протезів існують і інші гідні розробки штучних нижніх кінцівок. Однією з них є бионога Tibion. Її конструкція максимально наближена до параметрів скелету природної ноги. Ця розробка була створена для літніх хворих із знерухомленими нижніми кінцівками (наприклад, після крововиливу в мозок внаслідок інсульту).
Слухові апарати
Біонічними протезами можна вважати і кохлеарні імплантати, вживлюються в органи слуху. Вони являють собою пристрої, що складаються з мікрофона, звукового процесора і передавача звукового сигналу, який може фіксуватися шляхом прикріплення до волосся або на шкіру. Приймач, що входить до складу цього пристрою, імплантується під шкіру пацієнта, а ряд електродів вводиться під час хірургічної операції всередину слуховий равлики.
Апарати цього типу винайдені вже давно: вперше вони встановлювалися вже в 1951 році. Перший кохлеарний імплантат був встановлений в 1978 році. Він був розроблений в Мельбурні і встановлювався людям з важкими порушеннями слуху сенсоневрального походження. До 2000 року завдяки цій розробці вчених частково повернути слух вдалося тисячам хворих, в т. ч. і дітям до року. Зараз такі операції можуть проводитися в Росії.
Штучне серце
З 1950 року почали проводитися перші експерименти по створенню штучного серця. Перші імплантації такого біонічного протеза були проведені в 1982 році. Jarvik-7 – результат наукових досліджень доктора Ярвикова – був пересаджений двом пацієнтам. Тоді вони вважалися успішними, т. к. могли продовжувати життя хворих навіть на нетривалі терміни. Один з них зміг прожити після виконання пересадки 112 днів, а другий – 620 днів.
Безліч спроб замінити природне серце штучним привело вчених до того, що вони змогли створювати моделі, здатні стати тимчасовим варіантом для підтримання життя людей, які потребують пересадки серця від донора. Зараз до числа таких біонічних сердець відносять такі два пристрої: SynCardia temporary Total Artificial і AbioCor Replacement Heart. Лідером серед цих розробок стало штучне серце SynCardia temporary Total Artificial, т. к. перша імплантація другого варіанту зазнала фіаско.
При виконанні пересадки штучного серця можлива поява такого ризику для хворого як відторгнення пристрою. Воно викликається кардиопротезным психопатологічним синдромом і полягає в надмірній фіксації уваги хворого на роботі клапана, що супроводжується характерним чутним звуком. В результаті пацієнти лякаються такого поєднання звуку і усвідомлення того, що всередині них знаходиться сторонній механізм.
Біонічний очей
Одним з найдивовижніших біонічних протезів можна по праву вважати штучне око. Складність його роботи виправдовується тонким пристроєм природного органа зору.
Argus II
Принцип роботи такого пристрою як Argus II полягає в установці антени в область очного яблука і на спеціальні окуляри, забезпечені камерою і сполучені з комп’ютером. Отриманий візуальний сигнал фіксується камерою і надходить в обробку на комп’ютерний пристрій. Після обробки він переводиться на приймач і направляється до електродів, стимулюючим вцілілі клітини зорового нерва і сітківки.
Argus II включає в себе 60 електродів, і вони дозволяють хворому розрізняти форми, обрисів і колір предметів і сприймати шрифт великих розмірів. Повністю відновити зір такий пристрій поки не здатне, але його використання дозволяє людині отримувати орієнтацію в просторі і соціалізуватися у більш повній мірі.
Bio-Retina
Цей штучний очей включає в себе сенсор, роздільну здатність якого становить 576 пікселів, його імплантують в функціонуючу сітківку і з’єднують з очним нервом. Біонічний протез перетворює дані пікселів в електричні імпульси і головний мозок. Bio-Retina працює через спеціальні окуляри, проекцирующие інфрачервоне зображення на сенсорний пристрій, подпитывающееся від сонячної батареї.
Біонічний міокард
Цей біонічний протез створений ізраїльськими вченими, і він може допомогти безлічі людей, які страждають від серцевої недостатності, уникнути настання смерті в очікуванні трансплантації серця від донора. Розробникам вдалося возз’єднати тканина живого міокарда з наноелектронікою і полімерними матеріалами. В результаті отримані «заплатки для серця» дозволяють замінювати істотно пошкоджені ділянки цього життєво важливого органу. Вчені домоглися того, що такі биопротезы дозволяють не тільки готувати хворого до необхідної трансплантації, але і лікують серце.
Скорочувальна здатність штучного ділянки міокарда повністю збігається з живою тканиною серця, а наноелектроніка дозволяє посилати до «заплатке» імпульси, і при появі необхідності контролює її скорочення. Крім відновлення функцій міокарда біопротез дозволяє доставляти ліки в тканини, сканувати і надавати лікарям інформацію про роботу серця в режимі реального часу.
Надалі ізраїльські лікарі планують удосконалити біонічний міокард таким чином, щоб пацієнти могли самостійно стежити за показниками стану м’яза серця і надавати собі необхідну допомогу, беручи рекомендовані лікарями лікарські препарати.