Бионический протез руки своими руками

Рука помощи: как устроен бионический протез

Фото: A.R.M. Project Titanium

В следующем году холдинг «Технодинамика» Госкорпорации Ростех начнет серийное производство бионических протезов руки. Разработчики ставят перед собой амбициозную задачу – создать собственный «автомат Калашникова» в сфере бионического протезирования. Кроме того, разработки в этой тематике ведут холдинги «Швабе» и КРЭТ.

Для людей, лишившихся руки, бионический протез – это возможность почувствовать себя не инвалидом, а супергероем. Как отмечают создатели, такие протезы могут быть адаптированы и для использования на сложных и опасных производствах. Например, при дистанционной работе с огне- и взрывоопасными составами или в агрессивной среде.

О том, какие новые возможности предоставляет современная бионика и как устроен новейший бионический протез – в нашем материале.

Запчасти для человека

О замене утраченных органов человечество задумывалось с древних времен, постепенно совершенствуя эту область знаний и сами протезы. Если первые протезы в основном имели эстетическое предназначение и визуально скрывали ущербность, лишь в редких случаях выполняя функции недостающих органов, то современные устройства в недалеком будущем смогут даже расширить возможности человека, сделав из него кибернетический организм, или киборга.

Несмотря на то что киборгизация человечества все еще выглядит сюжетом из фантастики, киборги уже живут среди нас, ведь так можно назвать любого человека, который использует механический или электронный протез или имплант. Сегодня одним из самых совершенных и при этом доступных видов протезирования верхних конечностей являются бионические протезы.

Бионика – наука, изучающая возможности применения свойств живой природы в технике. Впервые это слово употребил в 1958 году американский военный врач Джек Стил, который исследовал природные процессы и явления, чтобы применить эти знания в разработках для армии США. Одним из результатов развития бионики стало появление электронных протезов, которые могут взаимодействовать с нервными клетками человека.

Примечательно, что в СССР подобные разработки начались еще в 1956 году, когда доктор биологических наук Яков Славуцкий описал физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами. А уже в 1961 году начался промышленный выпуск советских протезов предплечья с биоэлектрическим управлением.

Стать киборгом за счет государства

В России около 200 тысяч человек нуждаются в протезировании рук или ног. Государство декларирует помощь в приобретении протеза, но на практике это часто оказывается проблематичным – либо очень сложно пройти через бюрократические препоны и получить компенсацию стоимости купленного за свои деньги протеза, либо выделяемые бесплатно протезы оказываются устаревших моделей и низкого качества. Еще одна проблема – сами инвалиды мало знают о современных протезах и о своих возможностях в получении технических средств реабилитации.

Но ситуация постепенно выравнивается. В рамках нацпроекта «Здоровье» увеличивается финансирование направления. В России за последние несколько лет появились свои стартапы разработчиков перспективных типов протезов, которые могут конкурировать с западными монополистами, по меньшей мере, на российском рынке. К теме проявляют интерес СМИ, шаг за шагом создается инфополе, у проектов появляются частные и государственные инвесторы, готовые поддержать деньгами и производственными возможностями.

Важным стимулом к развитию функциональных протезов стало развитие технологий. Практически все современные промышленные тренды нашли отражение в протезировании конечностей – роботизация, искусственный интеллект, создание материалов нового поколения, увеличение емкости и снижение веса аккумуляторных устройств, 3D-печать и другие.

Как работает бионическая рука

Бионический или биоэлектрический протез рождается на стыке наук – биологии, медицины, инженерии. Дизайн тоже играет немаловажную роль. Сегодня и производители, и будущие пользователи протезов не ограничивают себя в визуальном копировании природной конечности – протез может выглядеть футуристичной рукой робота или быть раскрашенным яркими принтами.

Работает бионический протез так. На культю руки крепится гильза, которая в каждом случае изготавливается врачом-протезистом под индивидуальные параметры. В гильзе размещаются датчики мышечной активности, взаимодействующие уже непосредственно с роботизированной рукой.

Фото: «Концерн Радиоэлектронные технологии»

Управление бионической рукой осуществляется через электроды с помощью биоэлектрических потенциалов мышц. Другими словами, протез «улавливает» мышечные импульсы и реагирует на них определенными движениями. Большинство задач решается двумя действиями протеза – хватом и щупом. Первое позволяет взаимодействовать с крупными предметами, второе – с мелкими, например застегнуть молнию или завязать шнурки.

Некоторые производители расширяют возможности бионических протезов, встраивая в них различные датчики и гаджеты, устройства оплаты, фонарики. Уже сегодня понятно, что в обозримом будущем возможности протезов превысят возможности природных органов тела, и это откроет совершенно новые перспективы их применения.

Кибер-руки Ростеха

В России наблюдается постепенный переход от косметического протезирования к функциональному, а рынок бионических протезов с каждым годом растет. По словам экспертов, в данный момент около 50 тыс. россиян стоят в очереди на протезирование рук. Сегодня благодаря участию госсектора молодые ученые и бизнесмены готовы вкладывать свои силы и знания в бионику. Невысокая цена – основное конкурентное преимущество отечественных разработок: базовые модели разрабатываются с учетом полного покрытия стоимости протеза субсидией Фонда социального страхования. Второй плюс для тех, кто выберет российский протез – более оперативная замена или ремонт в случае неполадок.

Перспективным направлением занимается сразу несколько предприятий Ростеха. Например, холдинг «Технодинамика» в следующем году начнет серийное производство бионических протезов руки под маркой A.R.M., выполненных полностью из отечественных компонентов. Протез создан совместно с командой изобретателей из Ленинградской области. Искусственная рука из металла и полиуретана воспроизводит основные движения кисти, не боится пыли и влаги и работает до трех дней без подзарядки. С помощью протеза можно поднимать до 10 кг и захватывать предметы диаметром до 10 см. Производить протезы A.R.M. будет НПП «Краснознаменец».

Холдинг «Швабе» уже выпускает высокотехнологичные протезы рук в сотрудничестве с резидентом «Сколково» – компанией «Моторика». Специалисты Вологодского оптико-механического завода собирают механическую часть протеза и внутренний остов кисти. Устройства «Моторики» отличаются чуткой системой управления, позволяющей работать с хрупкими предметами, различным дополнительным функционалом и длительным временем работы. Компания «Моторика» занимается просветительской деятельностью, помогает с получением протезов за счет государства и поддерживает сообщество владельцев бионики.

В рамках холдинга КРЭТ производство бионических протезов осваивает НПО «Квант» . Предприятие готовится к выпуску протезов SmartLi, разработанных новгородской компанией «Техбионик». Важное преимущество разработки – модульная конструкция протезов. Она открывает широкие возможности для адаптации устройств под конкретных пациентов и снижает стоимость протеза. Проект предусматривает выпуск целой линейки протезов: от облегченных моделей для маленьких детей до многофункциональных искусственных кистей.

События, связанные с этим

Путешествия с Ростехом: Самара

Дезинфекционный удар: технологии профилактики коронавируса

Источник

Бионические протезы: на что они способны, и когда мы станем киборгами?

Бионические протезы позволяют людям, оставшимся без ноги или руки, жить полноценной жизнью. Но по факту ими пользуются лишь 10% людей, лишившихся конечностей. Могут ли бионические протезы в будущем сделать из нас киборгов? И почему этого еще не произошло?

Как устроены бионические протезы?

Бионическим считается протез, который частично или полностью заменяет утраченный орган и выполняет его функции. Важно: к бионическим не относят косметические протезы, которые просто создают видимость руки или ноги. Например, рука, которая не двигается, а просто висит — это косметический протез. А если она может сгибаться и двигать пальцами — бионический.

Самые простые бионические протезы — механические: они сгибаются и разгибаются за счет оставшихся мышц. В более сложных используют датчики, которые реагируют на нервные импульсы и воспроизводят более сложные движения — даже мелкую моторику. Наконец, сейчас появились протезы, которые соединены с мозгом, и отвечают на его сигналы напрямую, минуя мышцы.

Но обо всем по порядку.

Эволюция бионических протезов

Первые протезы появились более 3 тыс. лет назад, в Древнем Египте. Это были деревянные пальцы, которые защищали от мозолей при ходьбе в сандалиях.

В XVI веке немецкий рыцарь Готфрид носил железную руку, чьи пальцы сгибались при нажатии кнопки на ладони. Пишут, что с ее помощью он мог даже писать пером.

В XVIII—XIX веках в Викторианской Англии носили механические устройства, которые приводились в движение с помощью рычагов и гибких тросов. Протезы становились более функциональными — у них больше подвижных суставов — и эстетичными: их форма все больше похожа на настоящие конечности. Некоторые даже украшали чеканкой или гравировкой.

В XX веке протезы делают тяговыми: чтобы согнуть или разогнуть конечность, нужно потянуть за рычаг. На смену дереву и железу приходят облегченные металлы и пластик. В итоге протезы становятся легкими — исчезает дисбаланс между травмированной частью тела и здоровой. Пластиковые модели еще и выглядели максимально реалистично, помогая обладателю справляться со стеснением при ношении протеза.

Наконец, в 1958 году впервые прозвучал термин «бионический»: его придумал военный врач Джек Стил, занимавшийся медицинскими и аэрокосмическими исследованиями. Он исследовал природные процессы и структуры, а затем использовал их для военных разработок. В том же году в СССР разработали первую микроэлектрическую руку.

Вдохновленный исследованиями Стила, американский писатель-фантаст и авиационный эксперт Мартин Кейдин выпустил в 1972 году книгу «Киборг», где впервые описал «бионических людей».

Первую бионическую руку в современном понимании этого слова сделали в 1993 году для Джона Кэмпбелла. Она приводилась в движение за счет датчиков, подсоединенных к мозгу и спрятанных под кепкой.

В 2007-м канадская Touch Bionics представила i-limb — первый широко доступный бионический протез. Эта рука весила всего 25 кг, обладала тонкими пальцами и открывала больше возможностей для мелкой моторики: от работы с мышкой до завязывания шнурков. Протез крепится на гильзе, легко закручивается и откручивается.

В 2010-м компания BeBionic представила на Международном конгрессе по протезированию и ортопедии в Лейпциге первый серийный протез. А первый широко доступный — Symbionic Leg — выпустила в 2011-м исландская Össur. В 2013 году она дополнила модель микропроцессорным управлением: теперь протез подстраивался под походку своего владельца.

Основанная в 1971 году, Össur стала одним из лидеров рынка, скупив с 2000 года 16 крупнейших производителей и стартапов. В 2019-м ее капитализация составила более $450 млн.

Следующим этапом стали протезы, управляемые при помощи мозга. В 2015 году Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны США (DARPA) испытала такой во время полета на авиасимуляторе F-35: им управляла парализованная женщина с помощью механических рук.

В 2018 году появились первые протезы для глаза — Argus II. Он помогает частично восстановить зрение за счет электростимуляции оставшихся клеток.

Современные протезы используют разработки робототехники, умеют имитировать индивидуальные жесты, передавать тактильные ощущения. Наконец, экзоскелеты — это переходный этап: они не заменяют утраченные органы, а дополняют, расширяя возможности человека. С их помощью люди без физподготовки могут поднимать тяжести, а парализованные — двигаться.

Сколько стоят бионические протезы (и почему так дорого)

По данным исследовательской компании Grand View Research, объём мирового рынка роботизированных протезов в 2016 году составлял $790,8 млн. Прогноз на 2025-й — до $1,75 млрд. Рынок растет вслед за развитием технологий, а также — количеством ампутаций и их спонсированием за счет НКО.

По данным американской аналитической компании Frost & Sullivan, средняя цена современных усовершенствованных протезов варьируется от $5 тыс. до $50 тыс.

Протез Bebionic стоит более $10 тыс., i-limb — от $60 тыс. до $120 тыс., бионический глаз Argus II — около $150 тыс.

В России бионическая рука обойдется от 100 тыс. до 1,5 млн руб.

Пока протезы так и не стали массовыми, а их разработки обходятся достаточно дорого, объединяя инженеров, биологов, медиков. При этом создаются протезы каждый раз индивидуально: гильза, к которой крепится бионическая рука или нога должна идеально подходить по форме и размеру. Иногда для этого приходится делать несколько моделей, а на тренировки и реабилитацию уходят недели.

В большинстве случаев протезы оплачивает страховая компания или государство — как в России. Но для этого нужно пройти много инстанций и медкомиссию, и выбор моделей будет очень узким.

Возможно, ситуацию сможет исправить 3D-печать: с ее помощью создают недорогие протезы, с учетом всех индивидуальных особенностей, и украшать на свой вкус. Кроме того, они еще и очень легкие. Такой протез стоит до $10 тыс.

Самые-самые: руки из Lego, ноги для спортсменов и супермоделей

В последние годы бионические протезы выполняют не только свою основную функцию — они стали чем-то большим: образом жизни, увлечением и даже модным аксессуаром.

Источник

Бионический протез руки своими руками

В современном мире идет активное развитие технологий и роботизации производств, однако уровень травматизма сохраняется. Согласно статистике около 12% людей на планете [1] имеют нарушения структур организма, снижающие его функциональность, что в свою очередь отражается на уровне физической и социальной активности человека, снижает качество жизни и становится препятствием при реализации профессиональной деятельности. Более 50 миллионов человек каждый год приобретают инвалидность [2] по тем или иным причинам, около 300 000 теряют ноги [3], а 390 тысяч – руки [4]. Утрата конечности не только приводит к физическим ограничениям, но также несет в себе и социальные проблемы для пострадавшего. Это все влияет на качество жизни человека.

Пытаясь уменьшить негативное влияние травмы, человечество изменяет инфраструктуру городов, адаптирует окружающую среду для лиц с ограниченными возможностями, а также прибегает к помощи искусственных конечностей – протезов. С развитием современных технологий выбором все чаще становятся биопротезы [5].

Биопротезы – это протезы конечностей, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые способны реагировать на биотоки, возникающие в организме человека. Именно благодаря созданию биопротезов появилась возможность вернуть утраченные функции организма, будь то конечность или внутренний орган, и возвратить человека к полноценной социальной жизни.

Целью нашего исследования было оценить качество и возможный функционал современных биопротезов, а также оценить перспективы их использования в существующих условиях.

Материалы и методы исследования. Для компиляции основных фактов применялся классический метод анализа литературы. Изучался материал из актуальных публикаций, содержащих информацию по современным бионическим протезам и истории их создания, реализации таких устройств в настоящие дни, подробному внутреннему строению высокотехнологичных протезов, а также информацию об успешных применениях таких протезов. Поиск осуществлялся не только среди печатных источников, но также и в Интернете.

Результаты исследования и их обсуждение. История протезирования. Развитие протезирования имеет длинную историю – от примитивных механизмов до сложных современных конструкций. И для того, чтобы углубиться в изучение современных технологий, необходимо проследить их изменения в ходе истории человечества.

Истоки ортопедической техники идут из Древнего Египта. Древнеегипетские протезы производились из ткани и дерева, их главным предназначением было вовсе не заменить утраченную конечность, но своим видом создать у человека чувство цельности, полноценного вида в обществе. Это стремление позволило выполнить первый функциональный протез большого пальца ноги еще в период 950–710 гг. до н.э. Данное изобретение было обнаружено в 2001 г. на раскопках в Саккаре [6]. Протез состоял из двух деревянных частей, соединенных кожаной нитью через отверстия, просверленные в древесине. Палец закреплялся с помощью ремешка.

Однако деревянные протезы имели множество недостатков, поэтому мастера начали поиск новых материалов. Так, в 1858 г. при раскопках в Италии был обнаружен первый металлический протез ноги, создание которого датируется 300 г. до н.э. Он был выполнен из бронзы и железа, с деревянным сердечником, располагающимся ниже колена. Такие протезы создавали лишь иллюзию новой конечности и по своей функциональности не позволяли вернуться к полноценной жизнедеятельности. Но на Апеннинском полуострове во времена Древнего Рима произошел один из известнейших случаев протезирования в Древнем мире. Ученым Плинием Старшим был описан уникальный железный протез правой руки, используемый генералом Марком Сергием [7]. Как командир он должен был держать свой щит и иметь возможность принимать участие в битвах, используя для этого железную руку.

Человечество развивалось, вместе с ним прогрессировало протезирование, давая начало все более сложным и модернизированным устройствам, поэтому в Средние века созданием искусственных конечностей занимались не только кузнецы, торговцы и оружейники как люди, преимущественно работавшие с металлами и деревом. Кроме них, развитию протезирования способствовали представители других профессий. Так, например, часовщики были особенно полезны для добавления сложных внутренних механических функций с помощью пружин и зубчатых колес. Тем не менее базовой функцией протезов оставалась эстетическая замена, служащая человеку сокрытием уродства или травмы.

Активному развитию протезов способствовала начавшаяся эпоха Ренессанса, когда открылись новые перспективы для искусства и философии и произошел резкий скачок развития в науке и медицине. В это время широкое распространение получило забытое, но ныне широко используемое протезирование зубов, а именно в отличие от более ранних приемов применения человеческих зубов их изготовление, которое осуществлялось преимущественно из таких материалов, как железо, сталь, медь и дерево.

Из этих материалов также изготавливались не только зубы, но и протезы других частей тела. В летописях находятся упоминания, датирующиеся 1508 г., о немецком наемнике Гетца фон Берлихингена, применяющем для жизни усовершенствованные железные руки, которые управлялись с помощью пружин, подвешенных на кожаных ремнях [8].

С развитием технологий и представления людей о должном внешнем виде протезы претерпевали множество изменений в своей эстетической и механической части. Несмотря на это, особенности их крепления и фиксации длительное время оставались без изменений, оставляя желать лучшего. Благодаря Питеру Вердайну в 1696 г. был разработан первый протез ноги ниже колена, не требующий дополнительной фиксации [7]. Именно эта модификация протеза голени позже станет основой для современных протезов. Кроме того, существующие протезы из железа и меди Густав Герман предложил заменить на алюминиевые с целью сделать протез легче и функциональнее.

Но одного освоения технологий протезирования было недостаточно. Развитие медицины, а именно внедрение новых методов в область хирургии, позволило реализовать стремление максимально сохранить конечность, а также использовать меньший по размерам и весу протез, что привело к модернизации ампутации. Так, в 1843 г. Сэр Джеймс Сайм разработал способ ампутации лодыжки, не приводящий к удалению конечности до бедра [7]. Указанный подход приветствовался в сообществе инвалидов-ампутантов, так как это позволило ходить с протезом ступни, а не использовать целую искусственную ногу.

Таким образом, подводя итог развитию протезов в мировой истории, можно сказать, что они претерпевали существенные изменения. Искусственные конечности, от деревянных пальцев до механизированных устройств, дали возможность своим хозяевам не только чувствовать себя полноценными в обществе, но и частично позволили вернуть функции утраченного органа. Следует отметить, что некоторые протезы, созданные в прошлых веках, и по сей день являются основой для создания высокотехнологичных бионических протезов.

Современный этап. Дальнейший прогресс в протезировании произошел в конце XX и начале XXI вв. Создание новых классов биопротезов напрямую связано с развитием микроэлектроники, медицины, нейрофизиологии, в настоящее время является одной из приоритетных задач модернизации отечественного здравоохранения. На сегодняшний день современный бионический протез представляет собой электронно-механическое устройство, большая часть которого создается из пластика [9, 10]. Основными компонентами конструкции таких протезов являются каркас, механика и система управления.

Для создания каркаса широко используются поливинилхлориды, стеклопластики, жесткие и эластичные пенопласты [11], а также легкие металлические сплавы, благодаря чему обеспечиваются прочность и долговечность протеза. Существует множество видов пластика, которые обладают различной температурой плавления, повышенной прочностью или эластичностью и другими важными в протезировании факторами [12]. Другая функция каркаса – защита электронных систем от различных повреждений. Под каркасом находится аккумулятор, в зависимости от емкости которого заряда хватает на период от 3 до 7 дней. Протезы покрывают силиконовой или резиновой оболочкой для повышения эстетических качеств.

Для повышения удобства использования протеза и улучшения его мобильности применяют механические системы. Бионический протез имеет встроенные механизмы, которые делают устройство подвижным. Например, в искусственных ногах используются гидравлические, пружинные или даже пневматические амортизаторы, обеспечивающие смягчение и распределение ударной нагрузки при движении [8].

Для контроля над протезом в нем устанавливают датчики нервных сигналов [13] и обрабатывающий процессор, который осуществляет управление приводами. Такая сложная сеть датчиков, интегрированная в модуль, регистрирует изменения и позволяет вносить коррективы в свою работу, составляя систему управления протезом. Сегодня искусственные конечности уже имеют возможность программироваться так, чтобы принимать собственные решения с использованием камер и алгоритмов, однако о широком применении заявлять пока рано.

Для некоторых моделей ученые смогли разработать искусственный заменитель кожи, снабженный подобием рецепторов, благодаря которым протез способен «ощущать» прикосновения, определять их силу и передавать информацию к нервной системе [14, 15]. Такое усовершенствование позволило пациентам вновь испытывать проприоцептивные и тактильные ощущения.

До недавнего времени протезы крепились к телу пациента механически и не имели никакой связи с нервной системой. Любое движение в шарнирах-суставах требовало больших усилий, так как для его выполнения владельцу нужно было тем или иным образом регулировать поведение своего протеза, вручную обеспечивая обратную связь, совершая нефизиологичные движения мышц [16], что в свою очередь ограничивало набор выполнимых команд, поэтому мелкая моторика была практически невозможна. Теперь протезы рук обладают различным набором движений для повседневных задач, набором вариантов захвата и сжатия предметов. Управлять режимами работы данных протезов возможно посредством регистрации биопотенциалов нервных волокон, располагающихся в сохранившихся группах мышц конечностей, или же напрямую, считывания изменения электрических сигналов от головного мозга, а также при помощи специальной панели управления [17,18]. При желании пошевелить конечностью определенным образом возникает нервный импульс, который приводит к изменению электрического биопотенциала мышцы, что в свою очередь улавливается датчиками прибора.

Благодаря нейрофизиологическому принципу работы бионического протеза появилась возможность значительно упростить управление, а также частично вернуть пациенту ощущение обладания полноценной конечностью. При помощи бионических протезов человеку намного проще справляться с различными бытовыми действиями: пользоваться столовыми приборами, писать, работать за компьютером, завязывать шнурки, открывать бутылки, гладить белье, одеваться и многое другое [19].

Некоторые протезы позволяют активно заниматься спортом [20]. Для того чтобы начать пользоваться протезом и научиться правильно управлять им, нужна достаточная сила всех крупных и средних мышечных групп. Срок освоения протеза зависит от многих факторов, таких как уровень соматического здоровья, двигательная активность, уровень ампутации, функционирование мышц туловища и конечностей, изменение объемных размеров культи и др.

Задача лечебной физкультуры при ампутации конечности заключается в адаптации к протезу, укреплении мышц таза и культи, обучении управлению протезом, тренировке координации движений, устранении контрактур усеченной конечности, укреплении мышц сохранившейся конечности, тренировке ориентации в пространстве.

Усовершенствование способов ампутации и развитие протезирования позволяют сократить сроки реабилитации людей. Ранняя ходьба на высокотехнологичном протезе позволяет больному быстрее адаптироваться к новым условиям жизни, а также способствует формированию нового двигательного стереотипа, оказывает положительное влияние на психическое состояние больного.

Как и ранее, биопротезы несут эстетическую функцию. Они устроены так, что при установке требуется минимальное инвазивное вмешательство и как следствие – незначительное количество инородных материалов в суставе, что также обеспечивает малую болезненность.

Более совершенная конструкция не требует дополнительных ремней для крепления, поэтому сосуды не сдавливаются и не нарушается трофика тканей культи, что обеспечивает их нормальную жизнедеятельность [21].

В основе управления биопротезов заложены принципы работы здоровой конечности, в чем заключается их физиологичность. Такое управление не требует от инвалида неестественных компенсаторных движений для осуществления захвата предмета.

Прогресс в развитии очевиден, и люди, потерявшие конечности, перестают чувствовать свою неполноценность, спрос на биопротезы с каждым днем только растет. Но сейчас существует постоянная потребность в улучшении бионических протезов, которые были бы способны восстановить полные двигательные функции и сенсорные способности утраченной конечности [22]. За последние 20 лет их создания и использования был выделен ряд недостатков, которые требуют ликвидации. К сожалению, имеющиеся модели рук и ног не способны развивать значительных усилий, а также работают недостаточно свободно и точно. Решить эту проблему можно за счет технологии искусственных мышц на основе углеродных трубок. Результаты многочисленных исследований показывают, что физические свойства материалов, изготовленных с применением нанотрубок, состоящих из атомов углерода, могут оказаться очень полезными в создании высокотехнологичных протезов. Благодаря уникальной структуре по своей работе они способны превосходить живые мышцы, а их способность чувствовать малейшие изменения давления позволяет использовать их в качестве переключателей в компьютерных чипах и микросхемах.

Однако существует другая не менее значимая проблема: в протезах из-за опосредованности и «зашумленности» передаваемого сигнала наблюдается задержка в их работе, что ограничивает использование протезов в тех случаях, когда важна скорость реакции (например, при управлении транспортом). Для решения данной проблемы предлагается имплантировать датчики непосредственно в двигательные центры коры головного мозга [23].

Также широкому распространению бионических протезов препятствует их высокая цена. Стоимость искусственной конечности по-прежнему остается еще очень высокой и в зависимости от комплектации может составлять до 2,5 миллионов рублей, что ограничивает массовое внедрение и делает их не самыми доступными устройствами на данный момент.

В 2013 г. практически все части протеза были распечатаны на 3D-принтере, но и это не позволило сделать протезы доступными для всех, хотя существенно снизило их стоимость [24]. Набольшее предпочтение сейчас отдается протезам, изготовленным с использованием сверхлегких материалов, таких как углепластик, титановые и алюминиевые сплавы [12].

Выводы. В настоящее время протезирование добилось заметного успеха. Биопротезирование способно значительно улучшить качество жизни человека, перенесшего ампутацию. Научные исследования в области биопротезирования не замедляют темпов, в дальнейшем можно будет ожидать, что протезы получат больший спектр возможностей, станут легкими, сильными, чувствительными, энергоемкими и максимально адаптированными к потребностям человека, чутко отвечающими всем его запросам. Также не исключено, что в скором времени появятся инновационные разработки с новыми возможностями, которые позволят бионическим протезам превосходить по своей функциональности естественные конечности.

На данный момент существует два основных направления по развитию бионических протезов. Во-первых, дать владельцу возможность почувствовать объект, к которому он прикасается, то есть сделать протез чувствительным. Во-вторых, избавиться от необходимости каждый раз снимать и надевать протез (при приеме душа или перед сном), то есть требуется вживление всех составных частей.

К сожалению, высокотехнологическое протезирование пока мало распространено ввиду высокой стоимости, наиболее известные случаи получения бионического протеза относится к благотворительности частных организаций или общественному сбору средств. Однако государственные программы, нацеленные на развитие бионического протезирования, уже существуют.

На современном этапе развития протезирования человечество проявляет большой интерес к данной технологии, а многие даже приветствуют ее внедрение, что свидетельствует о готовности социума принять данную ступень технологического прогресса в медицине. Кроме того, данный интерес демонстрирует, что общество активно готовится к внедрению искусственных органов и позитивной адаптации людей с инвалидностью.

Источник