Искусственные трансплантаты, бионическая эрекция

Продление жизни: трансплантология

Искусственные трансплантаты, бионическая эрекция

Операция по пересадке органов может продлить жизнь человека, сделать ее вновь полноценной. После операции он может вернуться к нормальной жизни, работать, учиться, заниматься спортом…

Исследования в области трансплантологии должны стать одним из направлений национальной программы увеличения продолжительности жизни населения России. Поэтому так важно добиться государственного финансирования этих исследований.

Раздел медицины, изучающий проблемы трансплантации (transplanto – пересаживаю) органов и тканей, таких, как почки, печень, сердце, костный мозг, кожа и т.д. носит название трансплантология.

Трансплантология имеет несколько направлений:

1. Ксенотрансплантация – трансплантация органов и/или тканей от животного другого биологического вида, чем человек.
2. Аллотрансплантация – трансплантация, при которой донором трансплантата является генетически и иммунологически другой человеческий организм.
3.

Аутотрансплантация – реципиент трансплантата является его донором для самого себя. Например, трансплантация кожи человека при ожогах с неповрежденных участков на обожженные.4. Искусственные органы – заменители естественных органов.

5. Клонирование органов из стволовых клеток.

Как все начиналось

Родоначальником мировой трансплантологии считается советский ученый Владимир Петрович Демихов (1916-1998) – биолог, физиолог, хирург-экспериментатор. В 1937 году, будучи студентом-третьекурсником МГУ, он сконструировал и собственными руками изготовил первое в мире искусственное сердце и вживил его собаке.

В 1946 году впервые в мире Демихов пересаживает второе донорское сердце в грудную полость собаки. В том же году впервые в мире производит полную замену сердечно-легочного комплекса. В 1947 году также впервые в мире он осуществляет пересадку легкого без сердца. Через год делает пересадку печени.

В 1951 году впервые в мире заменяет сердце собаки на донорское и доказывает принципиальную возможность подобных операций.

Первую пересадку сердца животного человеку произвел в 1964 году Джеймс Харди (1919-2003); пациент жил полтора часа.

В 1965 г. Борис Петровский (1908-2004) выполнил первую успешную пересадку почки от родственного донора.

Кристиан Нетлинг Барнард (1922-2001) из Кейптауна, ученик доктора Демихова, 3 декабря 1967 года сделал первую в мире операцию по пересадке сердца от человека к человеку.

Сердце 25-летней Денизы Дарваль, погибшей в автокатастрофе, было пересажено 55-летнему Луису Вашканскому, который страдал неизлечимым сердечным заболеванием.

Несмотря на то, что операция была проведена безукоризненно, Вашканский прожил лишь 18 дней и умер от двусторонней пневмонии.

Первую пересадку сердца в СССР осуществил 12 марта 1987 года хирург Валерий Шумаков (1931-2008).

Мировой рекорд (на 2006 год) по продолжительности жизни с пересаженным сердцем держит Тони Хьюзман – 28 лет, сейчас ему 48 и чувствует он себя хорошо.

Искусственную почку как пригодный для клинического применения аппарат удалось создать в 1943 году голландскому врачу Виллему Йохану Кольфу (Willem Kolff). Результаты были убедительны: несколько человек, обреченных на смерть, выздоровели. В настоящее время в мире создано около 60 моделей аппаратов и сделано около 8000 операций с их применением.

В 2004 году в Университете Мичигана прошли успешные испытания новой искусственной почки, разработанной группой ученых под руководством профессора Дэвида Хьюмса (David Humes). Аппарат частично состоит из человеческих клеток.

Клиническая трансплантология бурно начала развиваться только в 80-х годах прошлого века. Сроки выживания пока прослежены около 20-25 лет. Есть отдельные сообщения о выживании пациентов с пересаженными органами более 30 лет.

Однако строгая статистика ведется только до 5 лет после операции. Надо сказать, что более 80% пациентов с пересаженными органами живут это время. Около 40% пациентов выживают в течение 20 лет.

Это очень хороший результат!

Крионика и трасплантология

При трансплантологии широко используется криоконсервация отдельных клеток и тканей. Охлаждение используют, чтобы как можно дольше сохранить жизнедеятельность клеток трансплантанта.
Чтобы сохранить живые клетки в течение нескольких месяцев, их хранят при температуре минус 72 градуса в твердой двуокиси углерода.

При этой температуре все химические реакции практически приостанавливаются. Для более длительного хранения используют более низкие температуры, вплоть до температуры жидкого азота (минус 196 градусов). Теоретически в таком холоде хранение возможно на тысячи и миллионы лет.

В последние годы в трансплантологии все больше практикуется использование заранее запасенного собственного (или ближайших родственников) костного мозга и стволовых клеток, которые выделяют из пуповинной крови новорожденных. Основной способ хранения здесь тот же – глубинное и длительное охлаждение.

Дальнейшее совершенствование методов консервации органов необходимо для того, чтобы добиться сохранения изолированных органов на неопределенно длительное время и создать банк органов.

Трансплантология сегодня

Достижения трансплантологии, наряду с достижениями космонавтики, ядерной физики и информатики стали знамением науки конца прошлого столетия. Это высокотехнологичная сфера, сравнимая по сложности с космическими технологиями, которая, разрабатывая свои методики, инструменты, материалы, движет вперед всю медицину.

Создаются искусственные органы

Пусть они и не полный аналог живых, но выполняют те же функции и помогают продлить человеку жизнь. Искусственные костиСтадия разработки: проводятся клинические исследования.

Ученые довольно давно занимаются проблемой создания искусственных костей.

Недавно было обнаружено, что лимонная кислота в сочетание с октандиолом (нетоксичным химикатом) создает вещество желтого цвета, похожее на резину, которому можно придать любую форму и заменить им поврежденную часть кости.

Полученный полимер, смешанный с гидроапатитовым порошком, в свою очередь в очень твердый материал, который можно использовать для восстановления сломанных костей.

Искусственная кожаСтадия разработки: исследователи на пороге создания настоящей кожи.

Созданная в 1996 году искусственная кожа используется для пересадки пациентам, чей кожных покров был сильно поврежден сильными ожогами.

Метод состоит в связывании коллагена, полученного из хрящей животных, с гликозаминогликаном (ГАГ) для развития модели внеклеточной матрицы, которая создает основание для новой кожи.

В 2001 году на основе этого метода была создана самовосстанавливающаяся искусственная кожа.

Еще одним прорывом в области создания искусственной кожи стала разработка английских ученых, которые открыли удивительный метод регенерации кожи. Созданные в лабораторных условиях клетки, генерирующие коллаген, воспроизводят реальные клетки человеческого организма, которые не дают коже стареть. С возрастом количество этих клеток уменьшается, и кожа начинает покрываться морщинами. Искусственные клетки, введенные непосредственно в морщины, начинают вырабатывать коллаген и кожа начинает восстанавливаться.

Искусственная сетчаткаСтадия разработки: создана и успешно прошла тестирования, находится на стадии промышленного производства.

Искусственная сетчатка Argus II в скором времени будет лечить людей, страдающих от различных форм слепоты, таких как дегенерация желтого пятна и пигментная дегенерация сетчатки.

Искусственные конечностиСтадия разработки: эксперименты.

Как известно, саламандры могут регенерировать оторванные конечности.

Почему бы людям не последовать их примеру? Недавно проведенные исследования подарили людям с ампутированными конечностями надежду на возможную регенерацию утраченных частей тела. Ученые успешно вырастили новые конечности на саламандре, используя экстракт из мочевого пузыря свиньи.

Исследователи находятся на самой ранней стадии развития новой технологии, которая только будет разработана – до ее применения на людях еще далеко.

Выращиваются органы из стволовых клеток

Прогрессивным направлением трансплантологии будущего становится выращивание органов для трансплантации из стволовых клеток человека. Это научное направление признано более перспективным, так как органы, созданные из стволовых клеток пациента, имеют гораздо больше шансов прижиться.

Если исследования ученых увенчаются успехом, то в будущем станет возможным заменить любой орган собственного тела на более молодой, здоровый и… свой собственный. Однако на данный момент ученые далеки от этой футуристической картины.

Одним из факторов, ограничивающих исследования, является этический вопрос использования эмбриональных стволовых клеток.

_________________________________________________________________________________________

В мире трансплантологической помощью уже воспользовались более миллиона человек.
Ежегодно в России около 5 тыс больных нуждаются в пересадке органов или тканей. По прогнозам аналитиков в нашем столетии 50% операций будут связаны с пересадкой органов.

Новости в области трансплантации органов и тканей

//transplantology.info/index2.php?option=com_rss&feed=RSS0.91&no_ht…Последнее обновление в 14:41, 8 апреля 2008 г.  Обновить 03:00, 1 января 1970 г. Продам почку, недорого. Говоря о том, что продажа органов запрещена во всем мире, Беккер забыл про Пакистан и Бангладеш. Там до сих пор…

Читать дальше

03:00, 1 января 1970 г. Если в мире существует глобальный черный рынок донорских органов, то не разумнее ли его легализовать Если в мире существует глобальный черный рынок донорских органов, то не разумнее ли его легализовать?Покупай или умирайИменно так зловеще была…

Читать дальше

03:00, 1 января 1970 г. The New York Times и The Wall Street Journal: дайте людям возможность продавать органы! The New York Times и The Wall Street Journal: дайте людям возможность продавать органы!”Американские вампиры” – под таким заголовком вышел…

Читать дальше

03:00, 1 января 1970 г. Британцам разрешат дарить свои органы незнакомым людям Британцам разрешат дарить свои органы незнакомым людямВласти Великобритании намерены упростить законодательство, регулирующее пересадку донорских тканей и органов.

Читать дальше

03:00, 1 января 1970 г. Четыре операции по трансплантации сердца, печени и почек выполнили болгарские хирурги

Четыре операции по трансплантации сердца, печени и почек выполнили болгарские хирурги

СОФИЯ, 23 апреля. /Корр. ИТАР-ТАСС Игорь Ленкин/. Четыре операции по…
Читать дальше

Книга на OZON.RU

  • Трансплантация сердца
  • Книга
  • Под редакцией В. И. Шумакова
  • Цена: 2511.60 руб.
  • Вес: 1100 г
  • Аннотация (развернуть)
  • В настоящей книге представлен анализ собственного опыта пересадки сердца. Освещен принцип отбора донора при констатации смерти мозга перед изъятием донорского сердца, отбора и подборки больных на трансплантацию сердца, предтрансплантационной медикаментозной терапии, включая использование вспомогательного кровообращения и искусственного сердца. Дан анализ альтернативных хирургических вмешательств, используемых в конечной стадии застойной сердечной недостаточности коронарогенной и некоронарогенной природы. Представлены особенности анестезиологического пособия, искусственного кровообращения, хирургической техники ортотопической и гетеротопической трансплантации сердца, интенсивной терапии в раннем посттрансплантационном периоде. Дан подробный анализ современного состояния иммунологических основ трансплантации сердца и иммуносупрессивных препаратов, используемых после пересадки сердца.В книге анализируются нормальная и патологическая физиология пересаженного сердца, кардиальные, экстракардиальные неинфекционные и инфекционные осложнения, принципы их профилактики и лечения. Представлен анализ выживаемости, реабилитации и летальности в раннем и отдаленном периодах после трансплантации сердца.
  • В настоящей книге представлен анализ собственного опыта пересадки сердца. Освещен принцип отбора донора при констатации смерти мозга перед изъятием донорского сердца, отбора и подборки больных на трансплантацию сердца, предтрансплантационной медикаментозной терапии, включая использование вспомогательного кров…

Что почитать о трансплантологии

Источник: //sciencevsaging.org/fr/content/%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9--36

Новый имплант члена. Ученые разработали бионический пенис

Искусственные трансплантаты, бионическая эрекция

27 июня 2018 года, 17:50
Комментировать

Читать еще:
бионические протезы, врожденные дефекты

Благодаря операции по фаллопластике, Эндрю сможет почувствовать себя таким же, как и любой другой человек.

В качестве эксперимента его имплантат, который оснащен насосом для создания искусственной эрекции, сейчас находится в состоянии эрекции в течение десяти дней, прежде чем будет спущен.

В настоящее время мистер Уордл оправляется от операции и должен подождать шесть недель, до того, как сможет провести половой акт со своей давней партнершей Федрой Фабиан.

Эндрю называет себя вместе с имплантатом «бионическим человеком» — «половина человека и половина робота». Он говорит, что имплантат, наконец, «позволит ему почувствовать себя частью общества», и шутит, что сможет «исполнить долг», даже когда пьян.

Он родился с экзострофией мочевого пузыря — редким врожденным дефектом, при котором мочевой пузырь сформировался вне тела. Такое состояние наблюдается в одном из 20 миллионов случаев живорожденных мальчиков. Кроме того, у него была эписпадия (расщепление стенки мочеиспускательного канала).

В детстве Эндрю провел много времени в больнице, гдеему пришлось пройти множество операций, в результате которых врачам удалось переместить мочевой пузырь внутрь его тела.

Вначале искусственно было открыто отверстие для мочеиспускания, затем последовала серия из 15 операций по созданию трубки, выходившей из мочевого пузыря.

Тем не менее, трудности с мочеиспусканием привели к тому, что развились проблемы с почками.

Эндрю Уордл дважды пытался покончить жизнь самоубийством, поскольку чувствовал себя отчужденным от общества. В 15 лет он попал в больницу из-за передозировки парацетамола.

Выйдя из больницы, Эндрю обратился к наркотикам, скрывая свою инвалидность от множества подруг. Со временем его проблемы вновь привели к депрессии и попытке совершить второе самоубийство в 2012 году.

«У меня были действительно темные годы. Только когда я нашел эту больницу в возрасте 39 лет, моя жизнь начала меняться», — рассказал Эндрю MailOnline.

Дэн Вуд (Dan Wood), консультант-уролог Лондонской университетской клиники, дал Эндрю надежду после первой операции в феврале 2014 года, во время которой был удален его уростомный мешок (съемное приспособление к мочеприемнику для обеспечения гигиены).

Мешок был снабжен искусственной трубкой, которая через связанное с мешком отверстие помогала моче вытекать наружу и собираться за пределами тела. После снятия мешка был поставлен катетер, с его помощью можно было мочиться.

В ноябре 2015 года из кожи, нервов и мышц с левой руки и вен с левой ноги Эндрю Уордла был создан искусственный пенис.

Бионический пенис, имплантированный на прошлой неделе, придумал и создал уролог Дэвид Ральф (David Ralph) вместе со своими коллегами.

Как живет мужчина с бионическим членом

Отрадно думать , что наука не стоит на месте: бионические руки , ноги и даже половые органы возвращают людям возможность жить полноценной жизнью. В 2015 году мужчина , потерявший член в 6 лет , впервые испытал эрекцию.

Мохаммед Абад ( Mohammed Abad) полностью лишился члена и одного яичка в результате автомобильной аварии , когда ему было всего шесть лет. Мистер Абад попал под машину , когда был совсем мальчишкой. Движущийся автомобиль протащил его больше 500 метров.

Но в 2015 году , всего через две недели после операции , он впервые в жизни испытал эрекцию. Врачи одарили мужчину 20-сантиметровым имплантатом. Им потребовалось 3 года для разработки девайса и процесса имплантации. Мохаммед прошел через 119 операций и последнюю процедуру по настройке системы подачи воздуха , которая длилась 11 часов.

:  А Вы готовы к операции на предстательной железе

Устройство оснащено кнопками « вкл» и «выкл», которые поднимают член и опускают его. Член полностью сделан из тканей , взятых из его руки. Медицинский подвиг совершили хирурги из Университета Лондона ( University College London).

« Я покинул больницу 10 июля и сел на поезд до Шотландии. Мне пришлось сохранять эрекцию в течении двух недель, — рассказал Мохаммед. — Это было необходимо для полного восстановления , так это работает. Я даже сумел сделать так , чтобы окружающие этого не заметили».

Мохаммед признавался , что до операции он был на грани нервного срыва.

« Я ни с кем не хотел разговаривать , хотел отгородиться от всех. Я все время был на грани слез , стоило мне заговорить о моем увечье. Это правда давит на нервы. Но сейчас я перешагнул через это , я чувствую себя совершенно комфортно — могу говорить об этом с любым».

Мохаммед не отрицает , что операция полностью изменила его жизнь.

Как это работает?

Сексуальный девайс оснащен двумя трубками , которые наполняются жидкостью из живота , позволяя таким образом поддерживать эрекцию. В яичке есть кнопка , которая с помощью подачи воздуха поднимает член и опускает его через выпускание жидкости.

Врачи пересадили ему кожу и жир с предплечья. Помимо того , что теперь пациенты с бионическими членами могут заниматься сексом , они также способны мочиться стоя.

Мохаммед надеется , наконец , потерять девственность.

Ничего лишнего

« Мой прежний пенис тоже не пропал понапрасну , хирург сделал из него мошонку». На вопрос , обладает ли бионический пенис той же чувствительностью , что и настоящий , Мохаммед ответил: «Он не ощущается , как пенис обычного мужчины , я совершенно другой. Это не значит , что я как будто сижу и смотрю , я чувствую».

Еще до того , как Мохаммед получил свой новый пенис , его бросила жена , устав ждать , когда у него « все заработает», и мужчина объявил , что теперь он одинок. Мохаммед признался , что он скрывал от своей жены то , что у него нет члена и яичка , до первой брачной ночи.

Позже Мохаммед признался , что лишился девственности — в 44 года мужчина , наконец , познал радости секса с работницей секс-индустрии.

Он также признался , что после того , как о нем написали в интернете , он получает множество сообщений от женщин с предложением заняться с ними сексом.

Проблема в том , что 14-часовые смены выматывают охранника так , что у него просто не остается сил на секс.

С кнопкой вкл. врачи впервые пересадили пациенту 20-сантиметровый бионический пенис

43-летний Муххамед Абад из Шотландии оказался первым в мире мужчиной, которому врачи вживили бионический имплантат пениса

Он лишился полового органа и одного из яичек в результате серьезной аварии в шестилетнем возрасте — Абад попал под колеса грузовика, который протащил его на расстоянии около 550 метров, пишет Live Science.

Врачи провели новаторскую операцию, чтобы пересадить мужчине полностью функционирующий бионический протез пениса. Он покрыт кожей, которую взяли из руки пациента. К пересадке Абада готовили на протяжении трех лет.

Устройство оснащено двумя трубами, которые выпускают жидкость, когда он нажимает кнопку на яичках.

«Когда понадобится немного действия, нужно нажать кнопку вкл, и когда закончите, нажимаете другую кнопку. Это занимает всего несколько секунд. Насос из яичек накачивает трубки жидкостью, давая эрекцию», — пояснил Абад.

Работающий охранником мечтает завести детей. Операцию он назвал «настоящим чудом в своей жизни».

Доктор-уролог Элизабет Кавалер пояснила, что называть пенис бионическим все же некорректно — «это имплантат члена. Мы такие делаем постоянно», — прокомментировала она.

Медик указала, что частично такие протезы могут помочь с импотенцией, вызывая эрекцию.

«Это полностью механический процесс, но он не способен вызвать эякуляцию», — указала она, пояснив, что способные на семязвержение мужчины не обязательно смогут выпустить достаточно спермы для оплодотворения женщины.

В марте врачи ЮАР впервые успешно провели операцию по пересадке пениса, пациентом выступил 22-летний житель страны, чье имя не разглашается.

Лекции Нового Времени возвращаются!

Мы собрали известных экономистов и бизнесменов, влиятельных историков и мыслителей, и задали им один вопрос: «Что ждёт страну?»

Источник: //forma-med.ru/drugoe/novyj-implant-chlena-uchenye-razrabotali-bionicheskij-penis.html

Бионические протезы: история, принцип работы, современные модели

Искусственные трансплантаты, бионическая эрекция

Бионические протезы сегодня являются авангардом медицинской инженерии. Человеческий организм несовершенен, потеря конечности и органа, к сожалению, не является редкостью и составляет огромную социальную проблему.

Печальная статистика демонстрирует, что около 15% населения Земли имеют те или иные функциональные нарушения, мешающие нормальной жизнедеятельности, примерно 50 миллионов человек ежегодно становятся инвалидами. Вызванные этим финансовые потери составляют свыше 4 триллионов долларов – это огромная нагрузка на мировую экономику.

Поэтому создание протезов, хотя бы частично возвращающих человеку утраченную функцию, является Святым Граалем современной медицины.

История развития бионических протезов

Чтобы понять, как работают бионические протезы и проследить их эволюцию, необходимо определиться со значением этого термина.

Бионика (или биомиметика) – прикладная дисциплина, изучающая возможности применения принципов организации и функционирования живой материи при создании технических систем и устройств.

Говоря проще, это создание искусственных аналогов решений, «изобретенных» природой. Ярким примером такого подхода является застежка «велкро» (липуска), принцип действия которой был скопирован с репейника.

Итак, бионический протез (биопротез) – это искусственный аналог, структурно и функционально имитирующий работу утраченного органа. Хотя подобные устройства широко стали разрабатываться только сейчас, история их развития насчитывает уже несколько столетий.

 Одним из ранних примеров является «железная рука» немецкого рыцаря Готфрида Берлихенгена (16 век), имевшая подвижные пальцы, сгибание которых осуществлялось нажатием кнопки на тыльной стороне ладони.

Протез позволял осуществлять захват крупных предметов (например, рукояти оружия) и, по некоторым сведениям, даже держать перо.

Модели, получившие распространение в Викторианской Британии 18-19 столетия, также являлись сугубо механическими устройствами и приводились в действие с помощью жестких тяг или гибких тросиков. Однако степеней свободы у них становится больше за счет увеличения количества суставов.

В ладонях некоторых моделей того времени имеется отверстие, в которое вставляются различные функциональные насадки, например небольшой крюк для ношения сумок.

Протезы становятся не только функциональными, но и эстетичными – их форма приближена к очертаниям настоящих конечностей, а сами изделия в некоторых случаях украшались чеканкой, резьбой и гравировкой.

Особых успехов в 19 веке достиг Джеймс Джиллингем, изготавливавший искусственные аналоги ног и рук не только для взрослых, но и для детей с врожденными или приобретенными дисфункциями.

Протезы 20 века также представляют собой тяговые устройства. Отличием стало использование современных материалов – прежде всего пластика и облегченных сплавов, которые пришли на смену более тяжелым и труднообрабатываемым стали и древесине.

Благодаря уменьшению массы был устранен один из главных недостатков протезов прошлого – повышенная нагрузка на одну из сторон тела и, как следствие, дисбаланс опорно-двигательного аппарата.

Пластиковые модели позволяли также более реалистично имитировать облик здоровой человеческой руки или ноги, что положительно сказывалось на социализации их владельцев.

Несмотря на очевидный прогресс в протезировании, который человечество совершило за несколько веков, долгое время протезы представляли собой неудобные, малофункциональные аналоги утраченных конечностей. Их движения были очень ограниченными и неточными, что существенно снижало возможности использования таких устройств в бытовой жизни.

Бионическое протезирование сегодня

Лишь в конце 20 и начале 21 веков развитие микроэлектроники, материаловедения, медицины, нейрофизиологии создало условия для появления устройств, максимально приближенных по своим функциям к человеческим конечностям.

Более того, нынешние технологии позволяют разрабатывать аналоги таких сложных органов, как ухо и глаз, что было недостижимо в предыдущие эпохи.

Современный бионический протез конечностей представляет собой электронно-механическое устройство, приводимое в движение нервными импульсами. Его конструкция состоит из следующих компонентов:

  • Каркас. Изготавливается из пластика и легких металлических сплавов, обеспечивает жесткость протезу и защищает электронную начинку от повреждения. Каркас имеет гильзу, с помощью которой устройство надевается на остаток конечности. Для повышения эстетических качеств протезов они покрываются силиконовой или резиновой оболочкой, имитирующей кожу.
  • Механика. Бионический протез имеет встроенные сервоприводы, шарниры и тяги, которые обеспечивают устройству подвижность. В искусственных ногах также применяются гидравлические, пружинные или пневматические амортизаторы, смягчающие и распределяющие ударную нагрузку при передвижении.
  • Система управления. Для контроля над протезом в нем предусмотрены датчики нервных сигналов и обрабатывающий процессор, управляющий приводами. В серийных миоэлектрических моделях датчики подсоединяются к остаткам мышц культи и фиксируют изменения их биопотенциала при сокращениях. В опытных энцефалографических устройствах сенсоры закрепляются на коже головы или вживляются под нее, снимая электрические потенциалы мозга. В некоторых моделях также предусмотрены датчики обратной связи, обеспечивающие пациентам возможность испытывать проприоцептарные и тактильные ощущения.

Нейрофизиологический принцип работы бионического протеза позволяет существенно упростить управление им, а также хотя бы частично вернуть пациенту ощущение обладания полноценной конечностью.

Большинство имеющихся на рынке моделей обеспечивают выполнение достаточно широкого набора действий – держать посуду и столовые приборы, писать, печатать на клавиатуре, завязывать шнурки, подниматься по лестнице и даже заниматься спортом (бегом, ездой на лыжах).

Сложно сказать, когда и кем был изготовлен первый бионический протез, однако серийно такие устройства впервые стала выпускать британская компания TouchBionics в 2007 году.

Сегодня на рынке представлено несколько производителей функциональных искусственных конечностей, среди которых также стоит отметить RSL Steeper (Великобритания), Ottobock (Германия), Osseur (Исландия).

Продукция этих компаний достаточно широко используется в медицине для помощи инвалидам, однако из-за небольшого спроса и малой конкуренции даже простой бионический протез стоит порядка 25 000 долларов (без учета установки и последующей реабилитации).

Для решения этой проблемы в некоторых странах существуют программы поддержки, финансируемые за государственный счет. В России бионические протезы практически не производятся – среди немногих примеров отечественных серийных разработок можно указать модель «Страдивари», выпускаемую компанией Motorica.

Отдельно стоит рассказать о бионических протезах глаз, первые модели которых появляются уже сегодня и используются для помощи людям с дистрофией сетчатки.

Имеющиеся на данный момент устройства (например, Argus II от компании Second Sight) представляют собой массив электродов, вживляемый в сетчатку и подключаемый к внешней камере, установленной на очках.

Изображение с нее поступает на встроенный видеопроцессор, который обрабатывает сигнал и подает его на имплантат, стимулирующий оставшиеся здоровые клетки сетчатки. Этот протез позволяет частично вернуть зрение, обеспечивая восприятие очертаний крупных предметов и даже большого шрифта.

Хотя использование внешней камеры и недостаточная четкость изображения существенно ограничивают возможности и удобство Argus II, он уже используется в медицинской практике, в том числе в России. Схожий принцип работы и конструкции имеют протезы Alpha IMS и PRIMA.

Будущее бионического протезирования

При очевидном прогрессе в бионическом протезировании, наблюдаемом в последние 20 лет, создание искусственных органов и конечностей сталкивается с рядом проблем:

  • Несовершенство конструкции. Имеющиеся серийные и опытные модели рук и ног все еще работают все еще недостаточно свободно и точно из-за ограниченных возможностей сервоприводов. Решить эту проблему разработчики стремятся за счет технологии искусственных мышц – синтетических волокон, сокращаемых при подаче сигнала. Например, исследователи Массачусетского технологического института используют в качестве материала дешевый и доступный нейлон. По результатам исследований 2016 года, его волокна сопоставимы по прочности и эластичности биологическим мышцам, а по силе сокращений даже превосходят их.
  • Ограничения в передаче сигнала. В существующих миоэлектрических и энцефалографических протезах из-за опосредованности и «зашумленности» передаваемого сигнала наблюдается небольшая, но ощутимая задержка в их работе. Это ограничивает использование протезов в тех случаях, когда важна скорость реакции – например, при управлении транспортом. Для решения проблемы предлагается имплантировать датчики непосредственно в двигательные центры коры головного мозга.
  • Высокая цена. Большинство серийно выпускаемых моделей из-за сложности конструкции и производства стоят очень дорого, что ограничивает их массовое внедрение. В качестве дешевой альтернативы британский робототехник Джоэл Гибберт разработал бионическую руку, детали которой напечатаны на 3D-принтере, а в качестве контроллера использует открытую электронную платформу Arduino. Это позволило сократить стоимость устройства до 1000 долларов (при средней рыночной цене в 50-60 тысяч).

Несмотря на эти проблемы, тенденции в современном протезировании позволяют многим исследователям и футурологам прогнозировать широкое внедрение искусственных органов, конечностей и даже тел уже в ближайшие десятилетия.

В частности, получившая сегодня распространение философия трансгуманизма (ярким последователем которой является знаменитый Рэй Курцвейл) декларирует появление к 50-60-м годам этого столетия протезов, по своим возможностям намного превосходящих биологические аналоги.

Согласно этому течению, использование таких устройств – благо, позволяющее вывести человека на следующую ступень эволюции (постчеловечество) и преодолеть естественные ограничения природного тела. Однако здесь возникают новые вопросы не только технического, но и философского характера:

  • Как общество будет реагировать на технологию аугментации? Будут ли люди с бионическими протезами восприниматься остальными как инвалиды, полноценные члены социума или социальная угроза?
  • Кем будет ощущать себя сам аугментированный человек? Примет ли он свои искусственные, но более совершенные органы и конечности как благо или в нем разовьется комплекс неполноценности, отношение к себе как к суррогату человека, бездушной машине?
  • Как отразится использование более совершенных и многофункциональных протезов на нашем сознании? Оно миллионы лет эволюционировало с ощущением целостности и неделимости своей телесной оболочки. Как изменятся границы личности в условиях, когда любую конечность и даже все тело можно легко заменить?

Эти и другие вопросы уже сейчас активно задаются не только в философских или научных трудах, но и массовой культуре.

Тема биопротезирования и связанных с ним социальных проблем ярко выражены в серии игр Deus Ex, комиксе Transmetropolitan, романах Брюса Стерлинга, Питера Уоттса и других представителей литературы жанра «киберпанк».

Такой интерес демонстрирует, что общество активно готовится к внедрению искусственных органов и тел. И вопрос состоит уже не в том, произойдет ли это, а в том, готовы ли мы принять данную технологию и использовать ее для своей пользы.

бионические протезы

Источник: //robo-sapiens.ru/stati/bionicheskie-protezyi/

В первых трёх фильмах эпопеи “Звёздные войны” есть множество кадров и целых сцен, сразу же вошедших в историю мирового кинематографа. Одна из таких – момент, когда Люка Скайуокера оснащают высокотехнологическим протезом руки, потерянной в ходе поединка с Дартом Вейдером.
Кадр из фильма “Звёздные войны. Эпизод V: Империя наносит ответный удар”

Протез выглядит и функционирует неотличимо от натуральной руки и даже, похоже, передаёт тактильные ощущения. То есть является почти совершенным “бионическим”, как сегодня принято называть подобные вещи, протезом. К сожалению, земной науке до тех технологий, которые применялись давным-давно, в далёкой галактике, ещё идти и идти.

Термин “бионический” происходит от названия “бионика”: так именуется прикладное направление науки о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Бионика тесно (и даже неразрывно) связана с целым рядом других наук – биологией, физикой, химией, кибернетикой, а заодно с электроникой, навигацией, связью, морским делом и так далее.

Бионические протезы и импланты – лишь одно из направлений, в котором ведутся исследования, связанные с бионикой; и одно из самых важных. Основная особенность бионических протезов – это их способность брать на себя функции утраченных органов и конечностей.

Давайте посмотрим на примеры хотя бы относительных успехов в этой области.

Бионические руки

Создание искусственных рук, которые могли бы заменить людям их природные, – задача чрезвычайной сложности. Во-первых, из-за того, насколько деликатным является это “устройство”, сколько тончайших движений оно способно совершать. Это уж не говоря о том, что на кончиках пальцев у человека располагаются главные осязательные органы, имитировать которые – особо сложная задача.

Неудивительно, что к настоящему времени ни одного стопроцентно успешного проекта по созданию бионической руки не существует.

Но есть интересные.

i-LIMB – проект активных протезов компании Touch Bionics, ставший коммерческим в 2007 году. Эти протезы являются миоэлектрическими устройствами, “считывающими” биоэлектрические потенциалы, возникающие при сокращении мышц на уцелевшей части руки. i-Limb по-разному реагирует на сокращения разных мышц, осуществляя разные движения.

С помощью этого протеза можно брать и удерживать разные предметы; версия i-LIMB Ultra позволяет двигать пальцами по отдельности; в управляющее программное обеспечение (да-да, без него никак) вписан целый ряд стандартных жестов и захватов, а силу сжатия можно регулировать, что значительно помогает в некоторых ситуациях.

После непродолжительного периода отсутствия активности i-LIMB возвращается в исходное – “естественное” – положение.

i-LIMB Pro в основном рассчитан на ветеранов боевых действий, утративших в бою конечности. Необходимо отметить, что в данном случае о соединении протеза с нервами речи не идёт. Можно научиться ею пользоваться, но нельзя научить сам протез делать что-то, что не прописано в его программе.

Bebionic3 – аналогичный i-LIMB проект миоэлектрической бионической руки. 14 разных захватов и положений руки, возможность выполнять разные действия – в том числе использовать компьютерную мышь и нажимать на курок цветочного обрызгивателя.

И i-Limb, и Bebionic3 могут выглядеть достаточно натурально, однако опять же до полноценной замены рукам им очень далеко.

Куда ближе к успеху, например, проект Технического университета Чалмерса; его сотрудники в конце прошлого года объявили, что им удалось создать протез, который управляется частично тем же миоэлектрическим методом, а частично – нервной системой: имплантируемые электроды перехватывают биоэлектрические сигналы, поступающие по нервам из мозга, и встроенный в протез компьютер декодирует их в команды для управляющих моторов. Протез позволяет двигать как всеми пальцами сразу, так и каждым по отдельности.

Уровень интуитивности управления протезом, как уверяют разработчики, значительно превосходит другие активные протезы, представленные на рынке.

Ну а высший пилотаж – это, конечно, искусственные руки, управляемые исключительно нервными сигналами.

Опять же в конце декабря в американском медицинском журнале Lancet был опубликован материал о разработке нейробиолога Эндрю Швартца из Университета Питтсбурга: 53-летней женщине, парализованной от шеи и ниже в результате тяжёлого нейродегенеративного заболевания, вживили в мозг крошечные электроды, с помощью которых она смогла управлять полностью искусственной рукой. В данном случае речь идёт именно о протезе, управляемом непосредственно мозгом. По словам Швартца, его система “декодирует двигательные намерения пациента”.

Интересно, что проект финансировало Агентство передовых оборонных исследований при Минобороны США – DARPA.

И вот почти уже на днях появились публикации о новом прототипе бионического протеза, передающем в мозг в том числе и тактильные сигналы, – благодаря специальным сенсорам, расположенным на пальцах, в ладони, на запястье. Таким образом, человек в буквальном смысле чувствует, где располагается протез и что он сжимает.

Естественно, до реальных ощущений тут ещё далеко. Более того, использование протеза требует специального импланта, который нельзя носить дольше месяца. Прототип есть прототип.

Бионические ноги

Нога – казалось бы, чуть менее сложное устройство, нежели рука. Тем не менее сымитировать её так, чтобы носитель бионического протеза почти забывал о том, что его конечность имеет ненатуральное происхождение, до сих пор никто не сподобился. Хотя и здесь работы ведутся весьма активно.

Университет Вандербильта уже несколько лет разрабатывает и испытывает бионический протез ноги с двигателями на колене и около ступни. Непосредственным носителем протеза стал 23-летний студент Крейг Хатто, несколько лет назад лишившийся ноги в результате нападения акулы.

Судя по видео, он вполне может сегодня ходить как по ровным поверхностям, так и по наклонным, и снаружи заметна лишь небольшая хромота:

Судя по описанию, нога представляет собой автономное устройство, оснащённое мощным компьютером (реализованным на одной схеме) и соответствующим ПО. Нога “сама знает”, как ей себя вести в каждый момент времени. Известно, что Хатто проходил с этой ногой расстояния до 13-14 км.

В конце ноября прошлого года много шума наделала история о том, как Зак Воутер, инвалид, лишившийся ноги несколько лет назад, смог подняться на вершину самого высокого в Западном Полушарии здания – 103-этажной Башни Виллиса в Чикаго.

Протез, которым пользуется Воутер, так же как и искусственная нога Хатто, разработан в Университете Вандербилта, на сей раз совместно с Реабилитационным институтом Чикаго. Протез подсоединяется к нервным волокнам в ноге, так что управляется эта искусственная нога “силой мысли”.

Существует и множество других сходных разработок, причём речь идёт не только о протезах. Например, “бионическая нога” Tibion – это фактически экзоскелет для ног, рассчитанный на пожилых людей с конечностями, парализованными, например, вследствие инсульта.

Искусственное сердце

Говоря о бионических протезах, нельзя обойти вниманием и искусственное сердце.

Разработки в этом направлении ведутся более полувека, первые эксперименты относятся к концу 1949 года. Первая успешная попытка имплантации искусственного сердца состоялась в 1982 году: устройство Jarvik-7, разработанное Робертом Ярвиком, было вживлено двум пациентам, один из которых прожил потом 112 дней, а второй – 620 дней.

Последнее поколение “сердцезаменителей” – таких, как Phoenix-7, AbioCor, SynCardia – преимущественно предназначены для временной замены главного насоса в человеческом теле. Расчёт идёт на то, что пациент в итоге получит донорское сердце, которым удастся заменить искусственное устройство.

Управление по контролю за продуктами и лекарствами (США) пока одобрило только два искусственных сердца – SynCardia temporary Total Artificial (одобрено в 2004 году после 10 лет испытаний) и AbioCor Replacement Heart (одобрено в 2006 году).

К несчастью, первая попытка вживить AbioCor в июне 2009 года закончилась малоудачно. Пациент умер в конце августа того же года. Впоследствии разработчик AbioCor – компания AbioMed прекратила маркетинг своего искусственного сердца.

Так что SynCardia, судя по всему, сейчас лидирует в этой области.

Кардиохирурги, однако, сталкиваются с двумя неприятностями.

Во-первых, часто случается, что организм начинает активно отторгать искусственный орган; во-вторых, у пациентов, перенесших операции по протезированию клапанных механизмов сердца, отмечается Кардиопротезный психопатологический синдром, заключающийся в фиксации внимания на работе имплантированного клапана, сопровождающейся характерными звуковыми явлениями.

Достаточно представить себе, что внутри у вас – шумящее инородное тело, и чувства таких пациентов станут понятны…

Слуховые аппараты

К бионическим протезам можно относить и так называемые кохлеарные имплантаты, представляющие собой медицинские устройства, состоящие из микрофона, звукового процессора и передатчика, которые устанавливаются снаружи, на волосах или коже больного, а также приёмника, имплантируемого подкожно, и цепочки электродов, введённых внутрь слуховой улитки посредством хирургической операции.

Функция кохлеарного имплантата заключается в стимуляции электрическими импульсами волокон слухового нерва в улитке.

Аппараты предназначены для людей с тяжёлой потерей слуха сенсоневральной этиологии.

Кохлеарные импланты – вещь далеко не новая. Методики стимуляции слухового нерва разрабатываются с 1950-х годов, к концу 1950-х относится первая попытка создания кохлеарного имплантата для использования в клинических условиях.

//www.youtube.com/watch?v=G5zhLH23BhE

Первые попытки создания “бионического уха” – мультиэлектродного имплантата – относятся к 1978 году. Эксперименты проводились в Университете Мельбурна. На основе этой разработки получился коммерческий продукт, который к концу 2000-х частично вернул слух более чем сотне тысяч человек всех возрастов (вплоть до 6-месячных детей) по всему миру.

Устройства, впрочем, очень недёшевы: 45-125 тысяч за весь процесс лечения.

Искусственные глаза

“Компьютерра” ещё в прошлом году писала про глазные имплантаты Argus II (разработан компанией Second Sight) и Bio-Retina.

Argus II состоит из специальной антенны, устанавливаемой на глазное яблоко (или рядом с ним) и специальных очков, оснащённых камерой и соединённых с носимым компьютером. Сигнал, полученный камерой, обрабатывается этим носимым компьютером, после чего передаётся на приёмник, который даёт команду вживлённым электродам начать стимуляцию уцелевших клеток сетчатки глаза и зрительного нерва.

60 электродов – это очень мало, но пациенты могут различать грубые формы предметов и даже читать крупные буквы. Это не говоря уже о возможности ориентироваться в пространстве, которая сама по себе очень ценна.

Сейчас разные компании и научные учреждения разрабатывают аналогичные системы с большим количеством электродов, которые позволят слепым людям видеть окружающее пространство куда лучше.

В свою очередь, Bio-Retina представляет собой сенсор с разрешением 24х24 пикселя (то есть всего 576 пикселей), который помещается на не функционирующую сетчатку и подключается прямо к глазному нерву. Встроенный обработчик изображения переводит данные от каждого из пикселей в электрические импульсы таким образом, чтобы мозг мог вычленять оттенки серого на получаемой картинке.

Питание Bio-Retina получает от специальных очков, которые способны проецировать на сенсор инфракрасное излучение. Крохотная солнечная батарея вырабатывает три милливатта, которых вполне достаточно для работы устройства. Пока что ни одного человека с Bio-Retina нет, но первые пациенты получат имплант уже в этом году.

Как видим, бионическое протезирование – вполне процветающая область науки, к тому же частично коммерциализованная. К сожалению, все эти бионические устройства, хоть и имитируют работу “живых” органов, не могут их заменить в полной мере.

И вряд ли смогут в ближайшие десятилетия – слишком уж тонкую материю из себя представляет человеческое тело и слишком многое с ним остаётся загадочным и непонятным.

Источник: //www.computerra.ru/184048/bionic/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.