Teknologioiden kehittyessä suunnittelijoiden ja lääkäreiden yhteiset ponnistelut pystyvät jo antamaan jokaiselle vammaiselle täyden elämän korvaamalla sairaan tai kadonneen elimen monitoimiproteesilla.
Biomekaniikka tutkii elävän organismin liikettä sekä mekaanisia prosesseja järjestelmissä, elimissä ja kudoksissa. Tämän tieteen historia alkoi muinaisina aikoina - muistakaamme ainakin tunnettu italialainen lääkäri nimeltä Galen. Jälkeläiset ovat nauttineet hänen työnsä hedelmistä yli tuhat vuotta.
Uskotaan, että ensimmäiset proteesit ilmestyivät muinaiseen Intiaan ja Egyptiin. Ne olivat tietysti erittäin primitiivisiä ja eivät korvanneet kadonneita raajoja parhaalla tavalla. Samankaltaisia proteeseja ovat merirosvokoukut ja puiset kannot.
Joissakin tapauksissa valitettava tyytyi vain puhtaasti kosmeettiseen vaikutukseen, esimerkiksi lasista valmistettu silmä saattoi peittää nykyhetken menetyksen, mutta ei täyttänyt tehtäviään. Vasta 1800-luvulla ilmestyivät lupaavat käsiproteesit, joissa kyynärpään taivutettiin, sormet puristettiin ja puristettiin.
Läpimurto biomekaniikassa
1900-luku toi proteesin korkeammalle kehitystasolle. Viime vuosisadan lääkäreillä oli mahdollisuus korvata raajojen lisäksi myös sisäelimet. Joten vuonna 1937 siirron edelläkävijä V. P. Demikhov istutti keinotekoisen sydämen koiralle. Huolimatta siitä, että eläin ei elänyt pitkään, itse idean kannattavuus varmistettiin. Nykyään keinotekoisilla valtimoilla, venttiileillä ja sydämeillä on laaja valikoima malleja.
Mainosvideo:
Nyt kaikkialla maailmassa lääkärit suorittavat lukuisia toimenpiteitä kuulolaitteiden ja keinotekoisen silmälinssin asentamiseksi, murtuneiden luiden fuusioksi ja kuluneiden nivelten korvaamiseksi. Ihmiskunta on parhaillaan ratkaisemassa sellaisia ongelmia kuin keinotekoisten elinten ja raajojen luominen, jotka pystyvät palauttamaan kaikki aiemmin menettäneet toiminnot.
Mekaaninen raaja
Viime vuosisadalla jotkut tekniikat ovat kehittyneet siten, että on luotu manipulaattoreita, joiden kyvyt ylittävät ihmisen käden fyysiset kyvyt. Niitä on käytetty teollisuudessa pitkään mikroprosessorien valvonnassa. Luonnollisesti ajatus syntyi täydellisten mekaanisten käsivarsien ja jalkojen luomisesta.
Tänään voimme täysin varmuudella sanoa, että asiat ovat edenneet. Brittiläistä Touch Bionics -yritystä pidetään perustellusti edelläkävijänä ainutlaatuisten bionisten proteesien kehittämisessä. Valtion tuella hän valmisti proteesit veteraaneille, ja vuodesta 2007 lähtien yritys on siirtynyt kaupalliseen alaan merkkisillä raajoillaan.
Touch Bionicsin tekemät proteesit sisältävät erityisiä antureita. He kirjaavat heikoimman sähköisen impulssin, joka johtuu sellaisen raajan osan lihaksien supistumisesta, joka onnistui hengissä. Proteesi reagoi lihaksen työhön ja suorittaa ohjelmoidut liikkeet. Jonkin harjoituksen jälkeen potilas liikuttaa sormeaan vapaasti, poimii esineitä ja säätää puristusvoimaa.
Johns Hopkinsin yliopistossa työskentelevät amerikkalaiset tutkijat ovat myös saavuttaneet vaikuttavia tuloksia. Heidän potilaansa, joka menetti molemmat aseensa 40 vuotta sitten, pystyi suorittamaan yksinkertaisia liikkeitä proteesien avulla - ottamaan kupin tai sanomalehden, vaihtamaan TV-kanavia kaukosäätimestä.
Silti myoelektrisellä tekniikalla on haittansa. Kommunikaation puute hermoston kanssa antaa sinun suorittaa vain ohjelmoituja toimia. Chalmersin teknillisen yliopiston ruotsalaiset tutkijat taistelevat tähän ongelmaan. Täällä luodaan bionisia raajoja, joita ohjataan sekaperiaatteella: osittain käyttämällä myoelektriaa ja osittain sieppaamalla hermostojärjestelmän sähköisiä signaaleja. Jälkimmäinen saavutetaan käyttämällä elektrodeja, jotka on istutettu vartaloon. Tämä tekniikka mahdollistaa proteesin intuitiivisen hallinnan.
Samanaikaisesti tutkijat ympäri maailmaa pyrkivät luomaan jalkaproteeseja. Nämä keinotekoiset raajat eivät tarvitse mekanismeja liikkeiden hienoille motorisille taidoille, mutta tässä on myös joitain vivahteita: ihmisen on unohdettava proteesinsa. Tätä tulosta ei ole vielä saavutettu, mutta siitä huolimatta on tapahtunut jonkin verran edistystä. Proteesijaloilla ihmiset ovat jo tehneet useita kilometrejä vaelluksia, kävelleet korkeimpien pilvenpiirtäjien yläkerroksiin, sanalla sanoen he tekivät mitä jotkut terveet ihmiset eivät kykene.
Näe maailma uudelleen
Ihmisen näkökykyä korvaavan laitteen kehittäminen on vaikein tehtävä. Päivä on edelleen kaukana, kun ilmestyy laite, joka kompensoi ihmisen näköhäviöt kokonaan, mutta tähän suuntaan jotkut toimenpiteet on jo toteutettu. Keinotekoista verkkokalvoa kehitetään aktiivisesti. Tämän nimenomaisen elimen taudista tulee yleisimmin näköhäiriön syy.
Amerikkalaiset tutkijat ovat jo esittäneet "Argus 2" -nimisen laitteen, josta saattaa tulla ensimmäisen bionisen silmän prototyyppi. Lasit, joissa on sisäänrakennettu kamera, lähettävät signaalin instrumentin tietokoneelle. Siellä se prosessoidaan ja siirretään vastaanottimeen, missä se muunnetaan silmään implantoitujen elektrodien komentoksi. Elektrodit stimuloivat näköhermon ja verkkokalvon soluja, mikä mahdollistaa näkökyvyn palauttamisen.
Nykyaikaisissa Argus-malleissa on vain 60 elektrodia, mikä on erittäin pieni. Mutta jopa tällainen laite antoi kliinisissä tutkimuksissa mahdollisuuden täysin sokeille liikkua avaruudessa ja lukea suuria kirjaimia. Amerikkalaiset tutkijat lisäävät luodun laitteen resoluutiota ja viime kädessä saavuttavat näkökyvyn palautumisen 100 prosentilla.
Nano Retinalla on oma lähestymistapansa tämän ongelman ratkaisemiseksi. Sen asiantuntijat ovat kehittäneet eräänlaisen anturin, jonka resoluutio on 24X24 pikseliä ja joka on kytketty suoraan näköhermoon. Implantti saa virran erikoislasien kautta, jotka heijastavat infrapunasäteilyä siihen. Implantaatti muuntaa pikselitiedot sähköisiksi impulsseiksi, joiden avulla aivot voivat jäsentää ne.
Kuvattua järjestelmää ei ole vielä läpikäynyt kliinisiä kokeita, mutta kehittäjien laskelmien mukaan se näyttää hyviä tuloksia, ja sen toteuttaminen on paljon helpompaa kuin Argus-mallin.
Bioniset proteesit muuttuvat ajoissa arkipäivän todellisuudeksi, ja tämä on jo ensimmäinen askel kohti kyborgien syntymistä - ainutlaatuinen koneen ja ihmisen yhdistelmä. Mutta se on täysin erilainen tarina.