Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности

Действия, необходимые для быстрого восстановления

После проведения операции за пациентом должен ухаживать медперсонал. От того, как будет проводится послеоперационная реабилитация, зависит скорость восстановления организма человека и его готовность к процессу протезирования. Но это зависит и от действий самого клиента. Так что же человеку нужно делать самостоятельно для скорейшей реабилитации?

С первого дня после операции нужно следовать предписаниям врача. Это главное правило. Для профилактики контрактуры и восстановления работы мышц конечности нужно проводить массаж культи, сначала под надзором врача, а затем самостоятельно. Это можно делать при помощи массажного мячика, иногда можно использовать жесткое полотенце. 

Соблюдение гигиены — немаловажный принцип

Важно следить за кожей культи, ежедневно проверять ее на предмет появления изменений. Рекомендуется принимать контрастный душ и использовать детское мыло для мытья, хорошо вытирать культю мягким полотенцем

При необходимости нужно использовать специальные крема по назначению лечащего врача. 

С разрешения врача нужно делать определенный комплекс упражнений, способствующих восстановлению организма. Главное — нельзя делать упражнения, если при этом чувствуется боль или излишнее напряжение. В таком случае нужно консультироваться с врачом.

Важно следовать указаниям врача на данном этапе и не прекращать уход за культей. Постепенно и не спеша нужно приучать человека к самостоятельности, для начала в самых простых действиях. . При возникновении каких-либо осложнений нужно незамедлительно обратится к врачу и не пытаться “прикрыть” проблему

“Сигналами” к этому могут послужить:

При возникновении каких-либо осложнений нужно незамедлительно обратится к врачу и не пытаться “прикрыть” проблему. “Сигналами” к этому могут послужить:

Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности

  • повышение температуры до 38 градусов и более
  • ощущение “тянущей” боли в месте ампутации
  • покраснения культи
  • отёчность культи
  • неприятный запах, исходящий от раны
  • горячая на ощупь кожа в месте ампутации.

Этап первый: кохлеарные аппараты

Имплантат состоит из внешней части, которая находится за ухом, и внутренней, которую хирургически помещают под кожу (рис. 1). Имплантат состоит из следующих устройств:

  1. Микрофон, который воспринимает звуки из окружающей среды.
  2. Речевой процессор анализирует и оцифровывает звуковые сигналы и отправляет их в приемник.
  3. Передатчик и приемник принимают сигналы и преобразуют их в электрические импульсы.
  4. Электродная решетка, представляющая собой группу электродов, собирает импульсы от стимулятора и отправляет их в разные области слухового нерва.

Рисунок 1. Схематическое изображение уха с кохлеарной имплантацией. Микрофон и речевой процессор (внешнее устройство) принимают звуковые сигналы от внешнего мира и передают информацию в приемник/стимулятор (внутреннее устройство), который соединен с электродной решеткой.

Имплантат не восстанавливает нормальный слух, зато помогает понять речь окружающих.

Кохлеарный аппарат сильно отличается от слухового аппарата тем, что слуховые аппараты усиливают звуки, чтобы их можно было обнаружить поврежденными ушами. Кохлеарные имплантаты обходят поврежденные участки уха и непосредственно стимулируют слуховой нерв. Сигналы, генерируемые имплантатом, отправляются через слуховой нерв в мозг, который распознает их как звук. Слух через кохлеарный имплантат отличается от обычного слуха и требует времени для изучения или переучивания. Благодаря имплантату люди могут понимать речь других людей и звуки окружающей среды.

Текущей областью исследования является разработка полностью имплантируемого устройства. Для воплощения этого в реальность нужно, чтобы микрофон был малым и очень чувствительным. Кроме того, аккумуляторная батарея должна иметь достаточно долгий срок службы и самозаряжаться, а вся система должна быть достаточно мала, чтобы полностью имплантироваться.

Бионические протезы. Общие недостатки

Современные протезы рук функциональны и просты в управлении, однако и у них есть недостатки. Об этом стоит поинтересоваться заранее, чтобы знать, как себя вести в той или иной ситуации и не более того. Любые недостатки нивелируются возможностью самообслуживания и ведения привычного образа жизни.

Высокая цена — от пятисот тысяч до нескольких миллионов рублей. Дорого стоят не только сами протезы, но и расходные материалы к ним: зарядные устройства, аккумуляторы, внешние оболочки-перчатки. После окончания гарантии придется платить сервисной мастерской в случае поломки устройства. Ремонт такого высокотехнологичного устройства стоит немало. Быстро изнашиваются силиконовые перчатки, их приходится менять дважды в год.

Необходимость в подзарядке. Обычно зарядки аккумулятора хватает на пользование бионическим протезом в течение дня, максимум — суток. При нахождении дома это не так сложно, если, конечно, электроэнергия подается бесперебойно. Неудобства возникают в поездках, путешествиях.

Некорректное управление. Кибернетика развивается, учёные постоянно совершенствуют модели искусственных рук, однако это техника, и она может давать сбои. Бывает, что миоэлектрические датчики срабатывают неправильно, чаще же — правильно, но медленнее, чем хотелось бы. Это обусловлено тем, что связь мозг-протез опосредована. Поэтому к замедленной реакции протеза нужно просто привыкнуть, выработать свою тактику повторяющихся действий.

Чувствительность к влаге. Бионические протезы портятся от воды и сырости. Их обязательно нужно защищать специальной перчаткой от дождя и повышенной влажности, а принимая душ или ванну — снимать. Плавать в бассейне или естественном водоеме с бионическим протезом тоже нельзя. После посещения туалета рекомендуется протирать протез влажной салфеткой.

Покраснение кожи. Может возникнуть в месте контакта кожи с приёмной гильзой в первые дни пользования протезом. После снятия протеза проходит самостоятельно, поэтому начинать ношение протеза нужно постепенно.

Длительный период обучения и привыкания. Рекомендуемый срок обучения — 20-30 часов. Однако даже простые действия, которые вы освоите на первых занятиях, позволят вам выполнять широкий спектр ежедневных действий. Обучение позволит освоить точные движения, сделать пользование кистью более комфортным.

Непредсказуемое управление протезом и мышечная усталость. Могут возникать в начале освоения протеза, если человек не делает перерывы для отдыха, торопится осваивать всё новые приемы и варианты движений.

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.

Протезы i-LIMB

Одной из компаний, выпускающей бионические руки, является Touch Bionics. Изначально она производила свои изделия для ветеранов войны. Такая рука-протез может не только брать, но и удерживать предметы. При этом ее пальцы способны двигаться по отдельности и воспроизводить несколько стандартных записанных движений. Интересно, что такой бионический протез может сжимать предметы с разной силой.

Что лежит в основе работы данного устройства? Это микроэлектрический аппарат, способный считывать биоэлектрический потенциал уцелевшей части руки. Далее следует передача информации на программное устройство. Оно и обеспечивает проведение дальнейшего функционирования бионической конечности. Компьютерная система, которой снабжена искусственная рука, содержит в себе определенный перечень стандартных захватов и движений.

Профильные заболевания:

  • продольно-поперечное плоскостопие
  • Hallux valgus (вальгусная деформация первого пальца стопы)
  • артроз первого плюснефалангового сустава
  • Hallux valgus interphalangeus (вальгусная деформация фаланги первого пальца)
  • центральная метатарзалгия
  • молоткообразная и когтеобразная деформация пальцев стопы
  • брахиметатарзия (укорочение плюсневой кости)
  • quintus varus (варусная деформация пятого пальца стопы)
  • болезнь Фрайберга (остеохондропатия головки плюсневой кости)
  • артроз мелких суставов переднего отдела стопы
  • болезнь Келлера (остеохондропатия ладьевидной кости стопы)
  • артроз сустава Лисфранка
  • артроз в суставе Шопара (артроз подтаранного, таранно-ладьевидного суставов)
  • вальгусная и варусная деформация стопы
  • синдром тарзального синуса
  • нестабильность голеностопного сустава
  • плантарный фасциит (пяточная шпора)
  • болезнь Хаглунда (экзостоз пяточной кости)
  • ахилобурсит
  • артроз голеностопного сустава
  • варусные и вальгусные деформации голени (нижняя треть)
  • эквинусная деформация стопы (“конская стопа”)
  • болезнь Леддерхозе
  • последствия заболеваний, приведших к деформации стопы или голеностопного сустава
  • экстренная и плановая хирургия кисти;
  • реплантация сегментов верхней конечности — пальцев, кисти, предплечья;
  • посттравматические дефекты мягких тканей верхней конечности;
  • опухоли кисти и конечностей, удаление которых требует замещения обширных дефектов кости и мягких тканей;
  • травмы периферических сосудов и нервов верхней конечности;
  • переломы фаланг пальцев, пястных костей, костей запястья, костей предплечья;
  • травмы (разрывы, повреждения) сухожилий сгибателей и разгибателей;
  • травмы связок кистевого сустава;
  • дегенеративно-дистрофические заболевания суставов кисти;
  • компрессионные невропатии (сдавление нервов) на уровне грудного выхода, кубитального канала, карпального канала;
  • контрактуры суставов кисти;
  • контрактура Дюпюитрена;

Установка искусственных конечностей в России

Где в нашей стране может быть поставлен бионический протез? Россия – страна, где подобные устройства не производятся. Однако тем, кто попал в беду и стал инвалидом, помогут в Реабилитационно-ортопедическом центре, который находится в Москве. В течение последних десяти лет специалисты данного учреждения занимаются вопросами протезирования нижних конечностей. В РОЦ изготавливаются современные модульные протезы с применением высокотехнологичных разработок немецкой компании Otto Bock и исландской фирмы Ossur. К таким искусственным конечностям относят современные биопротезы, которые оснащены микропроцессором.

Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности

Они способны обеспечить максимально естественную походку. Эти протезы используют такие модули:

1. Rheo Knee. Это коленный модуль самообучающегося типа. Он настолько «умный», что постоянно и непрерывно адаптируется к пациенту, а также к окружающей его среде. В этом модуле применяются самые передовые технологии в виде датчиков нагрузки, которые снимают измерения с частотой 1000 раз в течение секунды.

2. Proprio Foot. Это первая в мире стопа с искусственным интеллектом. Ее ставят пациентам, пережившим операцию по удалению голени. Модуль производит даже автоматическое сгибание щиколотки. Это означает, что по своей функциональности он близок к здоровой стопе.

3. Symbionic Leg. Это полностью бионическая нога. Для ее работы используется объединенное питание, а также управление от одного микропроцессора стопой и адаптивным суставом колена.

Весьма эффективным для инвалидов является бионический протез ноги. Цена на него в РОЦ вместе с установкой находится в пределах от 1 до 3 млн руб.

Популярные статьи  Степени и признаки обезвоживания

Конечно, бионические протезы малодоступны для обычных людей. Однако это легко объясняется их сложным устройством и большими функциональными возможностями. Например, бионический протез ноги, цена на который, конечно же, очень велика, позволяет не только нормально ходить, подниматься и спускаться по лестнице, но и заниматься спортом, не отказывая себе в ведении активной жизни.

Ампутация конечности

Причинами ампутации могут служить различные явления: гангрена, связанная с физическим, химическим или инфекционным воздействием на организм; трофические язвы; злокачественные новообразования; деформация конечности и так далее.     

Перед самой процедурой ампутации проходит совещание с врачами, которые определяют состояние индивида, выбирают наиболее подходящий способ проведения операции и, что немаловажно, разрабатывают план реабилитации после операции. Здесь важно упомянуть о ИПР (индивидуальной программе реабилитации и абилитации) — особом ряде мер, направленных на восстановление здоровья клиента, его социального статуса и рабочих функций

Подробнее об ИПРА можно узнать здесь.

Этапы операции

Ампутация, в большинстве случаев, проходит в несколько этапов:

Подготовка к операции. На данном шаге происходит полное медицинское освидетельствование пациента с целью минимизации возможных осложнений

Здесь немаловажно помнить и о психологической подготовке человека к процедуре. 

Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности

Непосредственно операция.. Введение наркоза и отделение мягких тканей

Для каждого человека подбирают определенный вид анестезии, это особенно важно при операции такого рода. Стоит учесть, что применяют около 3 видов ампутации

Наиболее применяемая — лоскутная. Согласно данной технике, формируются лоскуты из мягкой ткани для дальнейшего создания культи. 

Работа с сосудами и нервными окончаниями. Этот шаг имеет немалое значение. В связи с этим к операции подключают нейрохирургов и ангиохирургов (сосудистых хирургов). Важно обеспечить чувствительность культи, но и избавить человека от возможных болей в период реабилитации. 

Иссечение кости. После подготовки мягких тканей происходит иссечение кости при помощи специального оборудования.

Образование культи и накладывание швов.

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». 

Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности

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.

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.

Популярные статьи  Как социальное дистанцирование влияет на мозг?

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.

Лечение больных с ампутациями в послеоперационном периоде

Его проводят по общепринятой в хирургии методике. После снятия швов больному назначают физиотерапевтические процедуры, ЛФК, проводят бинтование культи для уменьшения ее отека и быстрой инволюции

Важно, чтобы больной сохранил ощущение фантома (отсутствия части конечности и особенно пальцев) и движений в нем. Для этого больной симметрично вкладывает нижние конечности и осуществляет одновременно активные движения в суставах как здорового, так и недостающей части конечности

По объему движений в суставах здоровой конечности методист следит за объемом движений фантома. Этот способ лечения позволяет предупредить возникновение фантомных контрактур, дает лучшие функциональные результаты протезирования.

Если больной не разрабатывает движения, возникают ощущения контрактур в суставах отсутствующего сегмента конечности, особенно пальцев и навесной в эквинусном положении супинированной стопы.

Какие еще органы можно заменить электроникой?

Под бионическими протезами понимают и кохлеарные имплантаты, которые вживляются в органы слуха. Это особые устройства, представляющие собой систему, в которой находится микрофон, звуковой процессор, а также передатчик звукового сигнала. Последняя из этих деталей фиксируется либо на кожу, либо под волосами. Приемник, являющийся неотъемлемым элементом данного протеза, имплантируется в подкожные ткани пациента, а электроды вводятся внутрь слуховой улитки.

С 1950 года ученые проводят эксперименты, целью которых является создание искусственного сердца. Первая операция по имплантации такого протеза была проведена в 1982 г.

Самым удивительным изобретением по праву считается искусственный глаз. Это сложное устройство, способное частично заменить орган зрения. Оно начинает работать после установки антенны в районе глазного яблока. Изображение попадает на особые очки, которые снабжены камерой и соединены с компьютером, обрабатывающим картинку.

Особенности ампутации у детей

При проведении ампутации у детей следует учитывать особенности детского организма. Во-первых, при ампутациях нужно помнить, что в костях есть ростковый хрящ. Если его сохранить в пределах культи, рост кости в длину продолжается, хотя в меньшей степени, поскольку степень нагрузки конечности в протезе несколько меньше. Поэтому в случае необходимости ампутации дистального конца бедра желательно, по возможности, сохранить дистальный ростковый хрящ путем экзартикуляции в коленном суставе или пересечения бедренной кости ниже него.

При ампутации выше росткового хряща рост кости значительно уменьшается. Например, после ампутации бедра в нижней его трети через несколько лет культя бедра укорачивается настолько, что едва достигает середины здорового бедра. В этом случае, когда выбирают между ампутацией нижней трети и экзартикуляции, следует предпочитать вычленению голени в коленном суставе.

В случае необходимости ампутации голени в пределах верхнего ее конца следует также, по возможности, сохранить проксимальный (более активный, чем дистальный) ростковый хрящ большеберцовой кости даже при формировании короткой культи. В процессе роста культя удлиняется и становится пригодной для полноценного протезирования.

Во-вторых, у детей отмечается неравномерный рост парных костей ампутированного сегмента вследствие различной активности ростковых хрящей этих костей. Малоберцовая кость растет быстрее, чем большеберцовая, а лучевая быстрее, чем локтевая. Вследствие этого возникает искривление культи. Поэтому при ампутации голени у детей в 10-12-летнем возрасте малоберцовую кость нужно пересекать на 2-3 см выше, чем большеберцовую, а в более молодом возрасте на 3-4 см.

После ампутации у детей рост мышц отстает от роста кости в длину, что приводит со временем к остроконусной культе и осложнениям для протезирования. Поэтому у детей во время операции при формировании культи необходимо оставлять максимальное количество мышц.

Оцените статью
Денис Серебряков
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Уникальная бионическая рука поможет людям с ампутацией верхней конечности
Отделы мозга