Attīstoties tehnoloģijām, dizaineru un ārstu kopējie centieni jau spēj dot pilnvērtīgu dzīvi jebkuram invalīdam, slimu vai pazaudētu orgānu aizstājot ar daudzfunkcionālu protēzi.
Biomehānika pēta dzīvā organisma kustību, kā arī mehāniskos procesus sistēmās, orgānos un audos. Šīs zinātnes vēsture sākās jau senatnē - atcerēsimies vismaz pazīstamo itāļu ārstu vārdā Galens. Pēcnācēji ir baudījuši viņa darba augļus vairāk nekā tūkstoš gadu.
Tiek uzskatīts, ka pirmās protēzes parādījās senajā Indijā un Ēģiptē. Protams, tie bija ārkārtīgi primitīvi un vislabākajā veidā neaizvietoja zaudēto ekstremitāti. Līdzīgās protēzēs ietilpst pirātu āķi kopā ar koka celmiem.
Dažos gadījumos neveiksmīgais bija tikai tīri kosmētiskais efekts, piemēram, no stikla izgatavota acs varēja maskēt tagadnes zaudēšanu, taču tā neizpildīja savas funkcijas. Tikai 19. gadsimtā parādījās daudzsološas roku protēzes, kurās elkoņa locītava bija saliekta, pirksti savelti un nesaspiesti.
Izrāviens biomehānikā
Divdesmitais gadsimts protezēšanu paaugstināja. Pagājušā gadsimta ārstiem bija iespēja nomainīt ne tikai ekstremitātes, bet arī iekšējos orgānus. Tātad 1937. gadā transplantācijas pionieris V. P. Demikhovs sunim implantēja mākslīgo sirdi. Neskatoties uz to, ka dzīvnieks ilgi nedzīvoja, tika apstiprināta pašas idejas dzīvotspēja. Mūsdienās mākslīgās artērijas, vārsti un sirdis ir ļoti dažādi.
Reklāmas video:
Tagad visā pasaulē ārsti veic daudzas operācijas, lai uzstādītu dzirdes aparātus un mākslīgo acs lēcu, salauztu kaulu saplūšanu un nolietotu locītavu nomaiņu. Cilvēce atrodas uz tādu problēmu risināšanas robežas kā mākslīgo orgānu un ekstremitāšu izveidošana, kas var pilnībā atjaunot visas iepriekš zaudētās funkcijas.
Mehāniska ekstremitāte
Pagājušajā gadsimtā dažas tehnoloģijas ir attīstījušās tā, ka ir izveidoti manipulatori, kuru iespējas pārsniedz cilvēka rokas fiziskās iespējas. Tos jau sen izmanto rūpniecībā mikroprocesoru kontrolē. Dabiski, ka ideja radās perfektu mehānisku roku un kāju izveidošana.
Šodien mēs ar pilnīgu pārliecību varam teikt, ka lietas ir mainījušās uz vietas. Lielbritānijas uzņēmums Touch Bionics pamatoti tiek uzskatīts par unikālu bionisko protēžu izstrādes pionieri. Izmantojot valdības atbalstu, viņa izgatavoja protēzes veterāniem, un kopš 2007. gada uzņēmums ir pārcēlies uz komerciālo nozari ar savu firmas locekļu līniju.
Touch Bionics izgatavotās protēzes satur īpašus sensorus. Viņi reģistrē vājāko elektrisko impulsu, kas rodas, saraujoties muskuļiem tajā ekstremitātes daļā, kurai izdevās izdzīvot. Protēze reaģē uz muskuļu darbu un veic ieprogrammētas kustības. Pēc neliela vingrinājuma veikšanas pacients brīvi kustina pirkstus, paceļ priekšmetus un pielāgo kompresijas spēku.
Arī Džons Hopkinsa universitātē strādājošie amerikāņu zinātnieki ir sasnieguši iespaidīgus rezultātus. Viņu pacients, kurš pirms 40 gadiem zaudēja abas rokas, ar protēžu palīdzību varēja veikt vienkāršas kustības - paņemt krūzi vai avīzi, pārslēgt TV kanālus uz tālvadības pults.
Tomēr mioelektriskajai tehnoloģijai ir savs trūkums. Komunikācijas trūkums ar nervu sistēmu ļauj veikt tikai ieprogrammētas darbības. Čalmersas Tehniskās universitātes Zviedrijas zinātnieki cīnās ar šo problēmu. Šeit tiek veidotas bioniskās ekstremitātes, kuras kontrolē ar jauktu principu: daļēji izmantojot mioelektriskās metodes un daļēji uztverot nervu sistēmas elektriskos signālus. Pēdējais tiek panākts, izmantojot elektrodus, kas tiek implantēti ķermenī. Šī tehnoloģija ļauj intuitīvi kontrolēt protēzi.
Tajā pašā laikā zinātnieki visā pasaulē strādā pie kāju protēžu izveides. Šīm mākslīgajām ekstremitātēm nav nepieciešami mehānismi kustību smalkajām motorika, taču šeit ir arī dažas nianses: cilvēkam ir jāaizmirst, ka viņam ir protēze. Šis rezultāts vēl nav sasniegts, bet tomēr ir vērojams zināms progress. Ar protezējošām kājām cilvēki jau ir veikuši daudzu kilometru pārgājienus, gājuši uz garāko debesskrāpju augšējiem stāviem, vārdu sakot, izdarījuši to, ko pat daži veseli cilvēki nespēj.
Redzēt pasauli vēlreiz
Ierīces izstrāde, kas var aizstāt cilvēka redzi, ir visgrūtākais uzdevums. Diena vēl ir tāla, kad parādīsies ierīce, kas cilvēkam pilnībā kompensēs redzes zudumu, taču šajā virzienā daži pasākumi jau ir veikti. Aktīvi tiek attīstīta mākslīgā tīklene. Šī konkrētā orgāna slimība visbiežāk kļūst par redzes zuduma cēloni.
Amerikāņu pētnieki jau ir prezentējuši ierīci ar nosaukumu "Argus 2", kas var kļūt par pirmās bioniskās acs prototipu. Brilles ar iebūvētu kameru nosūta signālu uz instrumenta datoru. Tur tas tiek apstrādāts un nodots uztvērējam, kur tas tiek pārveidots par komandu acīs implantētiem elektrodiem. Elektrodi stimulē redzes nerva un tīklenes šūnas, kas ļauj atjaunot redzi.
Mūsdienu Argus modeļiem ir tikai 60 elektrodi, kas ir ārkārtīgi mazs. Bet pat šāda ierīce klīnisko pētījumu laikā ļāva pilnīgi neredzīgiem cilvēkiem pārvietoties telpā un lasīt lielus burtus. Amerikāņu zinātnieki plāno palielināt izveidotā aparāta izšķirtspēju un galu galā panākt redzes atjaunošanu par 100 procentiem.
Nano Retina ir sava pieeja šīs problēmas risināšanai. Tās speciālisti ir izstrādājuši sava veida sensoru ar 24X24 pikseļu izšķirtspēju, kas ir tieši savienots ar redzes nervu. Implants tiek darbināts caur īpašām brillēm, kas uz to izstaro infrasarkano starojumu. Implants pārveido pikseļu datus elektriskos impulsos, kas smadzenēm ļauj tos parsēt.
Aprakstītā sistēma vēl nav bijusi pakļauta klīniskajiem izmēģinājumiem, taču saskaņā ar izstrādātāju aprēķiniem tā parādīs labus rezultātus, un to ieviest būs daudz vieglāk nekā Argus modelim.
Laika gaitā bioniskās protēzes pārvērtīsies ikdienas realitātē, un tas jau ir pirmais solis uz kiborgu parādīšanos - unikālu mašīnas un cilvēka kombināciju. Bet tas būs pavisam cits stāsts.