Sisäiset proteesit

Viimeaikainen edistys sekä materiaalitieteessä että -teknologiassa on johtanut merkittäviin edistysaskeliin proteettisissa raajoissa. Vaikka on houkuttelevaa kuvitella, että nämä raajat antaisivat käyttäjälleen jonkinlaisen yli-inhimillisen etulyöntiaseman, todellisuudessa tutkijat yrittävät tällä hetkellä vain luoda uudelleen terveen ihmisen raajan toiminnallisuuden ja liikelaajuuden. Tämä on vaikeampaa kuin miltä se kuulostaa.

Ajattele – jos nenääsi kutittaa, sitä raapitaan. Mutta mieti hetki, miten oikeastaan teet tämän. Ensin sinun on taivutettava kyynärpääsi samalla kun nostat kyynärvarsiasi niin, että se on oikeassa asennossa lähellä nenääsi. Sitten sinun on käännettävä kyynärvarsi tarvittavaan kulmaan niin, että sormi yltää nenään, ojennettava sormi ja liikutettava sitä ylös ja alas toistuvasti kutinan kohdalla. Kaikki tämä on tehtävä samalla, kun kohdistat oikean määrän painetta kutinan pysäyttämiseksi, mutta naarmuttamatta yhtään ihoa. Kuten voitte kuvitella, on melkoinen haaste luoda robottiraaja, joka tekee kaikki nämä asiat saumattomasti, helposti ja nopeasti.

Niinpä vaikka high five:n antaminen tai portaita ylöspäin käveleminen eivät ehkä tunnu kovin monimutkaisilta toiminnoilta, kulissien takana (tai pääsi sisällä) aivosi työskentelevät jatkuvasti auttaakseen sinua suorittamaan yksinkertaisimmatkin eleet. Hermot, lihakset, synapsit, aivokuoret – niiden kaikkien on toimittava saumattomasti, jotta voit suorittaa nämä tehtävät.

Juuri tätä ajatuksen, toiminnan ja vasteen välistä vuorovaikutusta tutkijat eri puolilla maailmaa ovat yrittäneet jäljitellä bionisessa teknologiassaan.

Tässä vaiheessa on saatavana useita bionisia proteesijalkoja, jotka alkavat jo jäljitellä alkuperäisten menettämiensä raajojen toimintoja. Toiset ovat vielä tutkimus- ja kehitysvaiheessa, mutta ne ovat lupaavia. Tutustutaanpa joihinkin niistä.

Myoelektriset raajat

Traditionaalisesti yläraajaproteesit ovat olleet vartalokäyttöisiä, ja niissä on käytetty henkilöön kiinnitettyjä kaapeleita ja valjaita, jotka perustuvat kehon liikkeisiin proteesia ohjaavien kaapeleiden manipuloimiseksi. Tämä voi olla fyysisesti rasittavaa, hankalaa ja luonnotonta.

Myoelektriset raajat saavat virtansa ulkoisesti ja käyttävät akkua ja elektronista järjestelmää liikkeiden ohjaamiseen. Jokainen proteesi valmistetaan mittatilaustyönä, ja se kiinnitetään jäännösraajaan imutekniikan avulla.

Kun laite on kiinnitetty tukevasti, se käyttää elektronisia antureita havaitakseen pienimmätkin lihas-, hermo- ja sähköisen toiminnan jäljet jäännösraajassa. Tämä lihasaktiivisuus välittyy ihon pinnalle, jossa se vahvistetaan ja lähetetään mikroprosessoreille, jotka käyttävät tietoa keinoraajan liikkeiden ohjaamiseen.

Käyttäjän antamien psyykkisten ja fyysisten ärsykkeiden perusteella raaja liikkuu ja toimii aivan kuten luonnollinen lisäke. Vaihtelemalla olemassa olevien toiminnallisten lihastensa liikkeen voimakkuutta käyttäjä voi hallita bionisen raajan voiman, nopeuden ja otteen kaltaisia seikkoja. Jos proteesia ei voida ohjata lihassignaaleilla, voidaan käyttää keinu-, veto- ja painallus- tai kosketuskytkimiä. Parempi näppäryys saavutetaan lisäämällä sensoreita ja motorisoituja ohjaimia, jolloin käyttäjät voivat suorittaa tehtäviä, kuten käyttää avainta oven avaamiseen tai ottaa kortteja lompakosta.

Yksi tämän teknologian ominaisuuksista on ”autograsp”-toiminto, joka säätää kireyttä automaattisesti, kun se havaitsee olosuhteiden muutoksen (kuten lasin pitäminen, joka sitten täytetään vedellä). Myoelektrisen raajan lisäbonuksena on se, että perinteisten kehon voimalla toimivien laitteiden tapaan se voidaan valmistaa jäljittelemään luonnollisen raajan ulkonäköä.

Tekniikan haittapuolia ovat, että sen sisällä oleva akku ja moottori tekevät siitä painavan, se on kallis, ja käyttäjän lähettämän käskyn ja tietokoneen käskyn käsittelyn ja sen muuttamisen toiminnaksi välillä on pieni aikaviive.

Osseointegraatio

Toinen bionisen raajan läpimurto tunnetaan nimellä ”osseointegraatio” (OI). Prosessissa luodaan suora kontakti elävän luun ja synteettisen – usein titaanipohjaisen – implantin pinnan välille.

Toimenpide suoritettiin ensimmäisen kerran vuonna 1994, ja siinä käytetään luustoon integroitua titaani-implanttia, joka on liitetty jäännösraajassa olevan aukon (stooman) kautta ulkoiseen proteesiraajaan. Proteesin ja luun välisellä suoralla yhteydellä on useita etuja:

1. Se tarjoaa paremman vakauden ja hallinnan, ja se voi vähentää käytetyn energian määrää.
2. Se ei vaadi imua ripustamiseen, mikä tekee siitä helpompaa ja miellyttävämpää käyttäjälle.
3. Kantavuus palautetaan takaisin reisiluuhun, lonkkaniveleen, sääriluuhun tai muuhun luuhun, mikä vähentää perinteisiin proteeseihin mahdollisesti liittyvää rappeutumista ja surkastumista.

Traditionaalisesti toimenpide vaatii kaksi leikkausta. Ensimmäiseen kuuluu titaani-implanttien asettaminen luuhun ja usein laaja pehmytkudosten tarkistus. Toisessa vaiheessa, noin kuusi-kahdeksan viikkoa myöhemmin, tarkennetaan stooma ja kiinnitetään laitteisto, joka yhdistää implantin ulkoiseen proteesijalkaan. Vähitellen luu ja lihas alkavat kasvaa implantoidun titaanin ympärille luupäähän, jolloin syntyy toimiva bioninen jalka. Ulkoinen proteesi voidaan helposti kiinnittää ja irrottaa tukijalastaLUETTELO tukijalkaimplantin osa, joka työntyy kudosten läpi ja joka on suunniteltu tukemaan proteesia. muutamassa sekunnissa. Australialainen kirurgi, apulaisprofessori Munjed Al Muderis on hiljattain pystynyt suorittamaan leikkauksen yhdessä leikkauksessa.

Koska proteesi on kiinnitetty suoraan luuhun, sillä on suurempi liikkumis- ja hallinta-alue, ja joissakin tapauksissa sen kantajat ovat voineet erottaa tuntoerot eri pintojen välillä (kuten matto ja laatat) osseopertiikan avulla.

Gaittiharjoittelu, vahvistaminen ja kuntoutus ovat kaikki tärkeitä osia leikkausta edeltävässä ja sen jälkeisessä toiminnassa. Monet uuden tekniikan saaneista ovat pystyneet nousemaan jaloilleen ja kävelemään itsenäisesti jo muutamassa viikossa leikkauksen jälkeen, ja he ovat pystyneet saamaan suuren osan elämänlaadustaan takaisin.

OI-alan jatkuva kehitys on sellaisten tuotteiden käyttöönotto, joissa käytetään huokoista metallirakennetta, kuten titaanivaahtoa. Perinteiset reisiluuhun tarkoitetut OI-mallit eivät onnistuneet, kun niitä sovellettiin sääriluuhun, koska sääriluun proksimaalinen luurakenne on erittäin sienimäinen. titaanivaahtoteknologian kehittymisen myötä OI:n käyttö on nyt kuitenkin laajennettu koskemaan sääriamputoituja. Apulaisprofessori Al Muderis on ollut edelläkävijä 3D-tulostetun vaahtomuovipintaisen implantin kehittelyssä, jota käytetään menestyksekkäästi sääriamputaatioissa. Nämä 3D-tulostetut metalliset vaahtomuovit voivat edistää luun soluttautumista ja verisuonijärjestelmien muodostumista ja kasvua määritellyllä alueella. Näin huokoinen, luun kaltainen metallivaahto mahdollistaa osteoblastinGLOSSARYosteoblasta solun, joka erittää luun ainetta. toiminnan käynnistymisen.

OI-menetelmän vastaanottajat sanovat, että se tuntuu lähes aidolta. Tämäntyyppisen proteesin haittapuolena on, että se on kallis (yleensä yli 80 000 Australian dollaria) ja että se ei sovellu monille amputaatiotyypeille.