Cuando una persona pierde una extremidad, su sueño más importante es volver a sentir su brazo o pierna. Y no solo para sentir, sino para realizar con la extremidad todos los movimientos disponibles antes de una lesión o enfermedad: tomar una taza, atarse los zapatos, caminar con apoyo en ambas piernas. Una prótesis biónica, o un dispositivo complejo que capta los impulsos nerviosos, te permite devolver las oportunidades perdidas.
¿Cómo surgieron las prótesis inteligentes?
El prototipo de prótesis "vivas" fue inventado y descrito por escritores de ciencia ficción. Fue en sus obras que los brazos, piernas, ojos y corazones perdidos en las batallas fueron reemplazados por asistentes mecánicos que funcionan mejor que los órganos vivos. El ejemplo más famoso es el Terminator de Cameron, que tomó solo la apariencia de una persona.
Pocas personas saben que el prototipo de las prótesis modernas se remonta al siglo XIX, cuando se insertaba una bola de metal en una pata de madera para hacer móvil la parte inferior. Pero en el siglo XX, estos dispositivos primitivos fueron reemplazados por una prótesis biónica creada en la intersección de varias ciencias: medicina, ingeniería, biónica y electrónica.
Científicos de diferentes países se disputan la primacía en este asunto, pero los hechos son que los primerosUna prótesis de brazo biónica funcional se presentó en una exposición ortopédica en la ciudad alemana de Leipzig en 2010. En los años que han pasado desde este evento, se han desarrollado en el mundo una gran cantidad de prótesis de manos, brazos, pies, piernas e incluso patas de perro.
¿Qué es la biónica?
Esta es toda una ciencia que estudia la vida salvaje y la posibilidad de trasladar los principios del trabajo de los seres vivos a análogos industriales. Los ingenieros extraen ideas de la naturaleza y las incorporan en sus dispositivos y estructuras. En este sentido, las prótesis biónicas son solo una gota en el océano. Entonces, los cierres de velcro conocidos por todos simplemente copian la forma en que se mueven las semillas de bardana. Los retoños se toman prestados de las sanguijuelas. Al diseñar submarinos, tomaron como modelo una lombriz de tierra: todos sus "compartimentos" son autónomos. El calado de metal increíblemente resistente de las torres Ostankino y Eiffel es una copia ampliada de un hueso tubular humano. El tejido de metal que tanto admira a todos es una copia de la estructura del tejido óseo, combinando fuerza y flexibilidad.
Incluso un edificio de gran altura en el que viven familias tan diferentes al mismo tiempo se descarta de un panal. La idea de la vida de diferentes personas en "celdas" bajo un mismo techo con comunicaciones comunes copia la forma de vida de una colonia de abejas.
Las encarnaciones biónicas se encuentran en muchos objetos que nos rodean: neumáticos de automóviles, aviones, cámaras de vigilancia, barcos y las articulaciones más comunes.
¿Cómo funciona una prótesis biónica simple?
Después de una lesión o durante una enfermedad, se amputa una extremidad. El tocón restante consta de muchostejidos: piel, músculos, huesos, vasos sanguíneos y nervios. Durante la operación, el cirujano lleva el nervio motor restante al músculo grande restante. Una vez que la herida quirúrgica ha cicatrizado, el nervio puede transmitir una señal motora. Esta señal es recibida por un sensor montado en la prótesis. Un complejo programa de computadora está involucrado en el proceso de percepción de un impulso nervioso.
Por lo tanto, la prótesis biónica puede realizar solo las acciones prescritas en este programa: tomar una cuchara, un tenedor o una pelota, presionar una tecla, etc. En comparación con la ausencia de una extremidad, la posibilidad de incluso un número limitado de movimientos es una gran mejora. Sin embargo, incluso las mejores y más avanzadas prótesis biónicas aún no pueden realizar todos esos movimientos pequeños y precisos de los que es capaz una extremidad viva.
¿Cómo viaja un impulso nervioso desde el cerebro hasta la prótesis?
Para entender cómo funcionan las prótesis biónicas, debe recordar la fisiología humana normal.
Los movimientos que hacemos repetidamente durante el día se llaman automáticos. Levantarse, ir al baño, lavarse, cepillarse los dientes, vestirse: todo esto no genera ningún pensamiento en nosotros. El cuerpo hace todo lo que necesita como por sí mismo. Pero, de hecho, el comienzo de cualquier movimiento es un pensamiento. Es decir, al principio pensamos: necesitamos cepillarnos los dientes, hacer café, vestirnos. El cerebro envía señales a los músculos que están involucrados en este movimiento. Un músculo puede contraerse o relajarse solo con una señal del cerebro. Pero el proceso se lleva a cabo tan rápido y sin problemas que no tenemos tiempo para darnos cuenta de lo que está sucediendo. ENEn el caso de una prótesis, todo es más complicado: al principio, la señal de movimiento es leída por un electrodo ubicado al lado del nervio llevado al músculo, y luego enviada al procesador dentro de la prótesis. Este proceso también es bastante rápido, pero la velocidad de realizar acciones sigue siendo inferior a la de una extremidad viva.
"Partes" humanas artificiales
Desde que se introdujo la primera prótesis biónica, la ciencia ha recorrido un largo camino. Si los primeros modelos eran voluminosos, requerían interruptores y solo podían realizar los movimientos más simples, entonces los modelos modernos difícilmente pueden llamarse prótesis. Estas son elegantes piezas de ingeniería que parecen salidas de una pantalla de cine futurista.
La prótesis es absolutamente similar a una mano sana, puede escribir, sujetar cubiertos, el volante de un coche o un huevo de gallina. Para la perfección de los movimientos, a veces se utilizan los propios tejidos de la persona de otras partes del cuerpo, por ejemplo, de las piernas.
Ideas del futuro
Los ingenieros y científicos son imparables en sus fantasías. Entonces, los científicos pudieron incluso "pasar por alto" la retina dañada del ojo, transmitiendo la imagen del entorno directamente al nervio óptico. Una persona ciega debido a una lesión, con la preservación del nervio óptico, puede contar con volver a ver rostros familiares o un hermoso amanecer.
Ya existen dispositivos que mejoran la función cerebral. Por ejemplo, la parálisis por temblor o la enfermedad de Parkinson se pueden tratar con un electrodo implantado.
A las personas que se han quedado inmóviles debido aparálisis implantan electrodos directamente en el cerebro para que puedan controlar brazos y piernas artificiales. Para una persona que depende completamente de los demás, la posibilidad de autoservicio es una alegría indescriptible.
Se está discutiendo el tema de los chips implantados bajo la piel que pueden reemplazar llaves, una tarjeta bancaria y una tarjeta de identidad al mismo tiempo.
¿Qué tenemos?
La empresa más famosa que produce prótesis biónicas en Rusia es el Centro de Prótesis y Rehabilitación de Moscú. Aquí, las prótesis se ensamblan a partir de módulos, se utilizan productos de Alemania, Islandia y Rusia.
La prótesis de cada persona tiene características individuales. Este es el nivel de amputación, peso, altura y ocupación, características de marcha y pequeños movimientos, edad. Se utilizan muchos módulos de autoaprendizaje. No solo una persona se adapta a una prótesis, también una prótesis a una persona. El módulo de autoaprendizaje, equipado con inteligencia artificial incorporada, recuerda las características de la marcha y la ruta del movimiento. El módulo "aprende" no solo el ancho del escalón y la carga en la rama, sino que también recuerda el número y la altura de los escalones, baches y hoyos en el camino. Los módulos replican las acciones del cerebro preparando un paso u otro movimiento.
¿Cuánto cuesta una prótesis "viva"?
El costo de las prótesis biónicas sigue siendo alto y puede llegar a millones de rublos en casos complejos. Sin embargo, el regreso a una vida plena es difícil de evaluar en términos materiales. De hecho, la instalación de prótesis biónicas es la única manera de que una persona discapacitada vuelva a la normalidadvida: construir e implementar planes, apoyar a una familia, alcanzar logros profesionales.
Lo más importante es volver a la comunidad de personas sanas y autosuficientes. Las personas con prótesis "vivas" siguen haciendo vida normal, bailan y hasta reciben premios deportivos. Es decir, la prótesis se vuelve una parte tan importante de la persona que es difícil distinguir las acciones de los músculos vivos de sus contrapartes biónicas.
Prótesis: etapas de desarrollo
En comparación con la mano protésica biónica convencional: un verdadero avance. Más recientemente, una persona que perdió una mano solo podía contar con dos posibilidades: se formó un colgajo de piel entre el cúbito y el radio para que la persona pudiera agarrar objetos grandes, o se ató un gancho al muñón. Ambos eran incómodos y antiestéticos. Hoy en día, incluso la formación de un muñón para una futura prótesis comienza en el quirófano. Desde los primeros días del postoperatorio, un protésico trabaja con la víctima, ayudándola a elegir la mejor combinación de partes. El muñón se forma y entrena, y las partes de la futura prótesis se adaptan al máximo a las posibilidades restantes. Un delicado manguito de silicona con chips incrustados entra en contacto con la piel. No hay abrasiones de las prótesis modernas. El programa para cada producto se desarrolla individualmente, dependiendo de lo que esté haciendo la persona. La tarea es restaurar la función tanto como sea posible.
Ayudando a los discapacitados
Una persona que ha perdido una extremidad debe someterse a un examen médico y social sin f alta. Simultáneamente con la constitución del grupodiscapacidad, se está desarrollando un programa de rehabilitación social para todos. La rehabilitación implica el uso, en primer lugar, de medios técnicos que contribuyan a la reincorporación de una persona al trabajo. Todas las prótesis biónicas de extremidades están incluidas en la lista obligatoria de dichos medios técnicos. Una persona tiene una opción: en el marco del programa de rehabilitación, recibir un producto terminado o comprarlo por su cuenta con la posterior recepción de una compensación monetaria. El monto de la compensación se calcula en función del costo promedio de productos protésicos similares.
¿En qué están trabajando los desarrolladores?
Las manos protésicas biónicas modernas realizan perfectamente movimientos sutiles, pero una persona no obtiene las sensaciones a las que está acostumbrada. Entonces, una prótesis puede acariciar el cabello de una persona, pero no puede sentir el calor del cuero cabelludo y la suavidad del cabello. Los científicos ahora están trabajando para eliminar esta deficiencia. Los especialistas ya han aprendido cómo empalmar huesos con titanio y conectar sensores de movimientos y sensaciones directamente a un nervio vivo. Por lo tanto, una mano biónica reemplaza completamente a una viva, y una persona recibe sensaciones táctiles, de las que ha estado privado durante muchos años. La conexión directa de nervios y músculos con un dispositivo técnico aumenta considerablemente la velocidad del movimiento, acercándolo a lo natural.
¿De qué partes se compone una pierna biónica?
La prótesis de pierna biónica moderna incluye varios elementos obligatorios, como:
- manguito de silicona con sensores integrados;
- soporte - una barra de titanio, con forma debaqueta;
- módulo articulado con micromotores y procesador;
- unidad de inteligencia artificial que procesa todas las señales entrantes.
Los últimos modelos de prótesis de las principales empresas alemanas tienen un recubrimiento especial muy similar a la piel. La piel sintética tiene un doble propósito: protege los detalles de la prótesis de la humedad y cumple una función cosmética. Puede dejar puesta la prótesis recubierta, ducharse con ella y caminar por los charcos.
Una pequeña fantasía
Hoy en día, varias personas viven en el mismo planeta con nosotros, teniendo 2 y hasta 3 prótesis biónicas al mismo tiempo. Cuero sintético inventado que cambia la rigidez. Se han inventado exoesqueletos para ayudar a las personas paralizadas a caminar. Productos desarrollados controlados por el poder del pensamiento. Se están realizando experimentos para desarrollar nervios en microcanales. Teóricamente, el día en que será posible hacer crecer un nervio de la longitud requerida no está lejos. Los científicos están tratando de desdibujar la línea entre la vida silvestre y un dispositivo técnico. El número de movimientos que realizan las prótesis biónicas aumenta constantemente, al igual que su complejidad.
Todo esto da una gran esperanza de que una persona se vuelva más fuerte que la enfermedad.
Las prótesis se están convirtiendo en un procedimiento de rutina que devuelve a una persona a la normalidad. Quizás llegue el día en que cualquier parte del cuerpo humano pueda ser reemplazada por una artificial. Al menos realmente quiero creerlo.
