Протезы конечностей

Они представляют собой сложную строительную задачу — из-за разнообразия, сложности и точности выполняемых руками действий, с которыми они должны уметь справляться. В следующей статье вы узнаете, как относились к 3000 г. до н.э., XNUMX веку и нашим дням.

3000 пен Самый старый найденный и идентифицированный протез принадлежит египетской мумии. Это большой палец ноги (1) и имеет более 5. годы. Древние египтяне были пионерами в этой области и первыми начали создавать протезы конечностей в больших масштабах. Тот, который сегодня известен как самый древний, имел не только эстетическую функцию, но и, по мнению ученых, улучшал баланс тела и она помогла пострадавшему идти.

300 пен Первый протез ногидошедшая до наших времен, находится в музее в Лондоне. Он был найден в могиле в Капуе и, вероятно, относится к периоду последней самнитской войны. Он сделан из дерева, кожи, бронзы и железа.

II впнэ В Римской империи также использовались протезы. Плиний Старший упоминает римского полководца Марка Сергия, который, потеряв во время битвы левую руку, решил сделать металлический протез, прикрепленный к доспеху. Ее задача состояла в том, чтобы держать щит, в то время как ее правая рука имела дело с мечом. Стоит отметить, что звание генерала с тех пор значительно возросло, так как протез вызывал страх у врагов и уважение у друзей.

1505 Готфрид «Гётц» фон Берлихинген, немецкий рыцарь, был ранен при осаде Ландсхута. Пуля попадает в меч, который отсекает держащую его руку, оставляя рыцаря калекой. Он, нерешённый судьбой, заказывает мастерам механическая рука (2). Новая конечность была настоящим чудом техники. Она могла держать меч и перо. Берлихинген сделал свой протез визитной карточкой, что видно на большинстве его изображений.

2. Реплика протеза «Götza» от Berlichingena

XVI с. Амбруаз Паре (1530-1590) (3) первым открыл более простой, чем ранее использовавшийся, способ остановки кровотока (связывание вен и артерий в узел), а затем разработал конструкцию механической руки. Он сделал это под влиянием волны самоубийств изувеченных солдат, которые не представляли дальнейшей жизни без потерянных конечностей. Он не только разработал механическую руку с анатомической картой, но и занимался ногами.

В одном из его проектов появляется первый пример блокировки колена (блокировка сустава в положении стоя). По его чертежам лучшие оружейники делали металлические протезы. Он также использовал характерные для своих пациентов деревянные ходули. Он изобрел механические петли и специальные ремни безопасности. Он разработал, среди прочего искусственная рука под названием le petit Lorrain. У нее был фиксированный большой палец и подвижные подпружиненные пальцы.

3. Намаловани Амбруаз Паре

1696 Голландец Питер Вердуйн разрабатывает первый съемный протез ниже колена, который впоследствии стал образцом для нынешних искусственный голеностопный сустав.

1800 Джеймс Потт конструирует протез, имеющий шарнирное соединение стопы с голенью, управляемое сухожилиями культи (между коленом и голеностопным суставом). Позже он был известен как «нога Англси» (в честь маркиза Англси, который потерял ногу в битве при Ватерлоо и использовал именно этот протез). Затем в США, в 1839 г., протез получил название «нога Сельфо» (4) — по имени Уильяма Сельфо, привезшего его из-за океана.

ок. 1812 Во время наполеоновских войн медицина сделала веху в модернизации протезов. Один из французских хирургов, Доминик-Жан Ларри, в тылу фронта ампутировал конечности (легенда гласит, что это заняло несколько минут) тяжелораненых солдат с поля боя. Затем к их культе ремнями прикрепили деревянный протез, посадили на лошадь и отправили подальше от линии фронта. Сегодня это звучит жестоко, но на практике оказалось, что эти молниеносные ампутации и протезы спасли жизнь многим воинам. В других случаях они умрут от инфекций и некроза. В 1812 году был разработан прототип протеза руки, которым можно было управлять противоположным плечом с прикрепленной лентой — аналогично велосипедным тормозам.

1818 Питер Баллиф, немецкий дантист, разработал протезы верхних конечностей и руккоторые позволяют пальцам сгибаться и разгибаться.

1846 Бенджамин Палмер исправляет «ногу Селфо», добавляя переднюю пружину и искусственные сухожилиядля лучшей имитации естественного движения.

1863 Dubois Parmlee строит протез с отсасывающим отверстием и креплением протезов для обеих рук и ног. Культя лунки теперь выталкивала воздух из одностороннего клапана, создавая разрежение, удерживающее протез на месте.

1865 Большим шагом в развитии широко понимаемой индустрии протезов стало решение, принятое американским правительством после гражданской войны (1861-1865 гг.). Огромное количество людей, которые требовали заявления, вынуждали затем обещать покрытие затрат на снабжение их такой техникой за счет государства. Большой объем средств, которые были выделены на эти цели, позволил открыть множество учреждений, занимающихся протезированием.

1868 Густав Херманн предлагает использовать алюминий вместо стали, чтобы сделать протезы более легкими и функциональными. Однако только в 1912 году Марсель Дезауттер сделал себе первый алюминиевый протез после того, как потерял ногу в авиакатастрофе. В том же году Дорранс сконструировал крюк — протез руки, который с модификациями используется до сих пор.

1898 Джулиано Вангетти открывает возможность передачи сокращений здоровых мышц на питание протеза. Протез руки с источником энергииоднако, управляемый биоэлектрическими потенциалами, не был построен до 1955 года в больнице Гая в Лондоне.

5. Современный микропроцессорный протез нижней конечности.

1946 Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разрабатывают присоски для протезов нижних конечностей. Такие решения используются до сих пор.

1970 Исидро М. Мартинес создает новаторский протез нижней конечности, который вместо того, чтобы сосредоточиться на воспроизведении естественных движений человека, уменьшает трение и улучшает походку. Мартинес, которому самому сделали ампутацию, значительно повысил удобство использования зубных протезов для многих пациентов.

1973 В Институте биоэлектрических исследований в Москве был сконструирован прототип руки, почти столь же эффективной, как человеческая рука. Произошло это в рамках продолжения исследований, проводившихся в Центральном институте протезов, в ходе которых уже в 1958 г. прототип человеческой руки, управляемой биотоками.

90-е годы. Первые конструкции протезов, управляемых микропроцессорные системы (5).

1993 Компания Час. A. Blatchford & Sons из Великобритании представляет т.н. адаптивные протезы с гидравлическим и пневматическим управлением. Микропроцессор регулировал реакцию протеза на скорость ходьбы (смотрите также: ).

2007 На рынок выводится i-лимб (6) — система, в которой конечность получает миоэлектрические сигналы от культи и на их основе двигает кистью и пальцами.

6. i-образный протез руки

15 лип 2007 г. На встрече ИААФ 7-летний Оскар Писториус стал первым бегуном-инвалидом, выступившим вместе со здоровыми спортсменами, используя специальные протезы из углеродного волокна. Ранее он был многократным призером Паралимпийских игр. Когда он начал соревноваться с профессиональными, совершенно здоровыми игроками, многие посчитали, что протезы дают ему преимущество перед ними.

Декабрь 2012 г. 52-летняя Ян Шойерманн, парализованная в течение десяти лет ниже шеи, благодаря ученым из Университета Питтсбурга, снова может двигать рукой. Не свой, а механический. Изначально врачи провели четырехчасовую операцию, в ходе которой в мозг Яна были вживлены сотни крохотных электродов — их поместили в область, контролирующую его правую руку. Затем часть черепа заменили пластиковым материалом — чтобы кабели можно было провести к специальным штекерам в голове пациента.

Затем врачи записали активность мозга Яна, когда она представила, как он двигает рукой. В то же время, чтобы сделать все более наводящим на размышления, она наблюдала, как те же самые действия совершали механическая рука. Всего через два дня после начала тренировок Ян смог двигать искусственной рукой вперед, назад, из стороны в сторону, вверх и вниз. В течение недели она научилась достаточно контролировать свою руку, чтобы брать предметы и безопасно убирать их. Ей даже удалось самостоятельно съесть плитку шоколада (8).

8. Парализованный Ян Шойерманн ест шоколад

Может 2012 32-летняя Бритыка Клэр Ломас, несколько лет парализованная ниже пояса, приняла участие в марафоне по бионическим протезам (9). Она преодолела маршрут за шестнадцать дней. Ходила по 3 км в день.

9. Клэр Ломас на маршруте Лондонского марафона

2013 Зак Воутер из Сиэтла, США, тестирует протез ноги, которым можно управлять силой мысли (10). Он получил его в реабилитационном институте в Чикаго. Протез соединяется проводами с бедренным сухожилием, где есть соединения с нервами. Импульсы передаются на бортовой компьютер протеза, который управляет механикой выпрямления или сгибания конечности.

10. Зак Вотер ходит с протезом ноги

Февраль 2014 г. Инженеры-бионики возвращают Деннису Аабо Соренсену не только его руку, но и «чувствовать» в ней. Так можно было бы вкратце описать протез, разработанный специалистами Политехнического университета Лозанны и итальянского Университета Св. Анны в Пизе. Его испытал датчанин, потерявший руку ниже локтя.

Ощущения относительно силы давления, формы и консистенции объектов, к которым прикасаются, передаются в этой структуре от датчиков в руке через передатчик к электродам, имплантированным в руку с протезом. Они соединяются с нервными окончаниями. Таким образом, электрические импульсы передаются в нервную систему и далее в мозг. Это заставляет человека «чувствовать», что у него под пальцами и как сильно он ими что-то трогает. После первоначальных испытаний были проведены клинические испытания путем ежедневного подключения пациента к протезу в течение семи дней, поручая ему выполнение различных задач. Получились удовлетворительно. Пациент мог следовать большинству инструкций, и во время тестов было видно, что он делает успехи.

Октябрь 2014 По сообщениям отраслевых СМИ, созданный в Технологическом университете Чалмерса в США нейропротез руки является первым в своем роде, «управляемым разумом», клинически протестированным. Управление возможно благодаря нервно-мышечному интерфейсу, который позволяет общаться с устройством посредством нервных импульсов.

Протез был впервые интегрирован в тело пациента после ампутации конечности в январе 2013 года. Чтобы установить это соединение, ученые использовали технику под названием «остеоинтеграция» (закрепление на кости). Тело пациента, мужчины из Швеции, было полностью интегрировано в протез посредством внутренних нервных связей с датчиками в протезе. Искусственную конечность осматривали с помощью выносных электродов. Используется двусторонняя связь — протез может посылать сигналы и стимулы в мозг.

2015 Лесли Бо (11 лет), бывший электрик, потерявший обе руки в результате несчастного случая сорок лет назад, становится первым человеком, который силой мысли управляет двумя протезами своих потерянных конечностей. Система, которая позволяет ему это сделать, — это работа физиков и инженеров Университета Джона Хопкинса в США. Протезы соединены с нервами рук и верхней части грудной клетки пациента. Создатели системы использовали нервы, которые раньше приводили в движение руки, но годами бездействовали. До создания протезов пациент практиковался в системе виртуальной реальности, благодаря чему программное обеспечение «выучило» закономерности движения конечностей. На этой основе создавалась вся система.

11. Лесли Боуг с протезами обеих рук

Виды и виды протезов конечностей

Протезы верхних конечностей

Они представляют собой сложную строительную задачу — из-за разнообразия, сложности и точности выполняемых руками действий, с которыми они должны уметь справляться. Трудности в создании эффективных моделей возникли на протяжении многих лет в связи с тем, что рука человека состоит из 18 членов и 17 подвижных соединений, имеет 22 степени свободы и 23 степени подвижности.

От старого протеза, который только заполнял пустой рукав, развитие технологий в медицине 35-го века привело к разработке оригинальных и точных конструкций, которые просты в использовании и позволяют выполнять основные действия. Только за последние XNUMX лет были разработаны полностью функциональные искусственные руки с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом.

Требования к протезам верхних конечностей:

• конструкция искусственной руки должна соответствовать весу и размерам настоящей руки;
• они должны быть легкоуправляемыми с низким расходом заряда батареи;
• не может издавать чрезмерный шум;
• система управления протезом должна обеспечивать возможность захвата любого объекта с высокой точностью, динамикой и соответствующей силой, синхронизированным образом, независимыми движениями пальцев и большого пальца.

В зависимости от объема ампутации различают протезы:

• кисть и отдельные пальцы;
• предплечье;
• при экссудации в локтевом суставе;
• рука с локтевым суставом;
• в случае эксфолиации в плечевом суставе.

Контроль зубных протезов можно разделить на активный и пассивный.

Последним обычно пользуются маленькие дети или пожилые люди, не умеющие пользоваться рулевой подвеской. Движение руки осуществляется с помощью другой здоровой конечности. Этот тип контроля в основном используется для маскировки инвалидности.

Активный контроль включает следующие методы:

1. контроль мышечной силы;
2. механическое управление группой мышц;
3. электромеханическое управление, при котором движение пальцев осуществляется от батарейки;
4. биоэлектрический контроль – осуществляется посредством миоэлектрических сигналов, генерируемых в мышцах в месте перелома руки; это один из наиболее часто используемых типов контроля;
5. управление мозговыми волнами — в последние годы проводились интенсивные исследования.

Протезы нижних конечностей

Их можно разделить на две группы:

• За пределами,
• внутри.

Внешний протез нижней конечности представляет собой искусственную конечность, которая заменяет недостающую часть естественной конечности как с точки зрения ее основных механических функций, так и с точки зрения ее внешней формы.

Внутренний протез, разные эндопротез, представляет собой активно-пассивный имплантат, то есть имплантат, который заменяет функцию коленного или тазобедренного сустава и взаимодействует с тканями реципиента. Как наружные, так и внутренние зубные протезы представляют собой механические элементы, имеющие различные типы соединений, представляющие собой узлы трения, заменяющие естественные соединения. Еще одно деление зубных протезов:

• с одним узлом трения,
• со многими узлами трения

К первой группе относятся протезы с одной, двумя и тремя степенями свободы. Во вторую не входят те, у которых только одна степень свободы.