Külső protézisek
A közelmúltbeli fejlődés mind az anyagtudomány, mind a technológia terén jelentős előrelépéseket eredményezett a protézisek terén. Bár csábító elképzelni, hogy ezek a végtagok valamiféle emberfeletti előnyt biztosítanak viselőjüknek, a valóságban a kutatók jelenleg egyszerűen az egészséges emberi végtagok által tapasztalt funkcionalitást és mozgástartományt próbálják újraalkotni. Ez nehezebb, mint amilyennek hangzik.
Gondoljunk csak bele – ha viszket az orrunk, megvakarjuk. De szánjunk egy pillanatot arra, hogy végiggondoljuk, hogyan is csináljuk ezt valójában. Először is be kell hajlítanod a könyöködet, miközben felemeled az alkarodat, hogy az megfelelő helyzetben legyen az orrod közelében. Ezután el kell forgatnod az alkarodat a szükséges szögbe, hogy az ujjad elérje az orrodat, majd kinyújtani az egyik ujjadat, és többször fel-le mozgatni a viszketésen. És mindezt úgy kell tennie, hogy közben megfelelő mennyiségű nyomást gyakoroljon a viszketés megszüntetéséhez, de anélkül, hogy lekaparná a bőrt. Képzelheti, hogy egy olyan robotvégtag megalkotása, amely mindezeket a dolgokat zökkenőmentesen, könnyen és gyorsan elvégzi, meglehetősen nagy kihívás.
Míg tehát egy pacsi adása vagy egy lépcsőn való felsétálás nem tűnik túl bonyolult tevékenységnek, a színfalak mögött (vagy a fejünkben) az agyunk folyamatosan azon dolgozik, hogy segítsen a legegyszerűbb gesztusok végrehajtásában is. Idegek, izmok, szinapszisok, agykérgek – mindezeknek zökkenőmentesen kell működniük ahhoz, hogy ezeket a feladatokat végre tudja hajtani.
A gondolat, a cselekvés és a reakció közötti kölcsönhatást próbálják a kutatók világszerte megismételni a bionikus technológiákban.
Már számos olyan bionikus végtagprotézis áll rendelkezésre, amelyek kezdik utánozni az eredeti elveszett végtagok funkcióinak egy részét. Mások még a kutatás és fejlesztés stádiumában vannak, de nagy ígéretet mutatnak. Nézzünk meg néhányat közülük.
Mioelektromos végtagok
Hagyományosan a felső végtagprotézisek testhajtásúak voltak, az egyénhez rögzített kábelek és hevederek segítségével, és a test mozgására támaszkodva manipulálták a művégtagot vezérlő kábeleket. Ez fizikailag fárasztó, nehézkes és természetellenes lehet.
A myoelektromos végtagok külső meghajtásúak, akkumulátorral és elektronikus rendszerrel vezérlik a mozgást. Minden protézis személyre szabottan készül, és szívótechnológia segítségével rögzül a végtaghoz.
Mihelyt a készüléket biztonságosan rögzítették, elektronikus érzékelők segítségével érzékeli a maradék végtagban az izom-, ideg- és elektromos aktivitás legapróbb nyomait is. Ezt az izomaktivitást a bőrfelületre továbbítják, ahol felerősítik és mikroprocesszorokhoz küldik, amelyek az információt a művégtag mozgásának vezérlésére használják.
A felhasználó által adott mentális és fizikai ingerek alapján a végtag úgy mozog és viselkedik, mint egy természetes végtag. A meglévő funkcionális izmaik mozgásának intenzitásának változtatásával a felhasználó olyan szempontokat tud irányítani a bionikus végtagban, mint az erő, a sebesség és a fogás. Ha az izomjelek nem használhatók a protézis vezérlésére, akkor billenő-, húzó-nyomó- vagy érintőpaddal ellátott kapcsolók is használhatók. A jobb kézügyesség érzékelők és motoros vezérlők hozzáadásával érhető el, így a felhasználó olyan feladatok elvégzésére is képessé válik, mint például egy kulcs használata egy ajtó kinyitásához vagy kártyák kivétele a pénztárcából.
A technológia egyik jellemzője az “autograsp” funkció, amely automatikusan beállítja a feszességet, amikor a körülmények változását érzékeli (például egy poharat tart, amelyet aztán vízzel tölt meg). A myoelektromos végtag további előnye, hogy a hagyományos, testre ható eszközökhöz hasonlóan a természetes végtagok megjelenését utánozhatja.
A technológia hátrányai közé tartozik, hogy a benne lévő akkumulátor és motor miatt nehéz, drága, és van egy kis időbeli késleltetés aközött, hogy a felhasználó elküldi a parancsot, a számítógép pedig feldolgozza azt, és cselekvéssé alakítja.
Osseointegráció
A másik bionikus végtag áttörés az úgynevezett “osszeointegráció” (OI). Az eljárás a görög “oszteon” (csont) szóból és a latin “integrare” (integrálni) szóból ered, ami azt jelenti, hogy egésszé tenni; az eljárás során közvetlen kapcsolatot hoznak létre az élő csont és egy szintetikus – gyakran titánalapú – implantátum felülete között.
Az eljárást először 1994-ben végezték el, és egy csontvázba integrált titán implantátumot használnak, amely a maradék végtagon lévő nyíláson (sztómán) keresztül kapcsolódik egy külső protézishez. A protézis és a csont közötti közvetlen kapcsolatnak számos előnye van:
- Nagyobb stabilitást és irányítást biztosít, és csökkentheti a ráfordított energia mennyiségét.
- Nem igényel szívást a felfüggesztéshez, ami egyszerűbbé és kényelmesebbé teszi a felhasználó számára.
- A teherviselés visszakerül a combcsontba, a csípőízületbe, a sípcsontba vagy más csontba, csökkentve a degeneráció és az atrófia lehetőségét, amely a hagyományos protéziseket kísérheti.
Az eljárás hagyományosan két műtétet igényel. Az első során titánimplantátumokat helyeznek be a csontba, és gyakran kiterjedt lágyrészrevíziót végeznek. A második, körülbelül hat-nyolc héttel későbbi szakasz magában foglalja a stoma finomítását és az implantátumot a külső lábprotézishez csatlakoztató hardver rögzítését. Fokozatosan a csont és az izom elkezd nőni a beültetett titánium körül a csontvégen, létrehozva egy működőképes bionikus lábat. A külső protézis könnyen felhelyezhető és eltávolítható a felépítményrőlLÓZSIRAT felépítményaz implantátumnak az a része, amely a szöveteken átnyúlik, és a protézis alátámasztására szolgál. néhány másodperc alatt. Nemrégiben az Ausztráliában élő sebész, Munjed Al Muderis docens képes volt a műtétet egyetlen műtét során elvégezni.
Mivel a protézis közvetlenül a csonthoz van rögzítve, nagyobb mozgástartománnyal és irányítással rendelkezik, és egyes esetekben lehetővé tette viselői számára, hogy az osseopercepción keresztül megkülönböztessék a felületek (például a szőnyeg és a csempe) közötti tapintási különbségeket.
A műtét előtti és utáni járástréning, az erősítés és a rehabilitáció mind fontos részei a műtét előtti és utáni eljárásnak. Az új technológiát alkalmazók közül sokan a műtétet követő heteken belül már önállóan járnak, és életminőségük nagy részét vissza tudták nyerni.
A folyamatos fejlődés az OI területén a porózus fémszerkezetet, például titánhabot használó termékek bevezetése. A combcsontra szánt hagyományos OI-konstrukciók nem voltak sikeresek a sípcsontra alkalmazva, mivel a sípcsont proximális csontszerkezete erősen szivacsos.A titánhab-technológia kifejlesztésével azonban az OI alkalmazása mára már a sípcsontamputáltakra is kiterjedt. Al Muderis docens professzor úttörő munkát végzett egy 3D-nyomtatott habfelületi implantátum kifejlesztésében, amelyet sikeresen alkalmaznak sípcsontamputáltaknál. Ezek a 3D-nyomtatott fémhabok elősegíthetik és hozzájárulhatnak a csont beszivárgásához, valamint az érrendszerek kialakulásához és növekedéséhez a meghatározott területen belül. Ily módon a porózus, csontszerű fémhab lehetővé teszi, hogy a csont anyagát kiválasztó osteoblastGLOSSARYosteoblasta sejtek. tevékenysége meginduljon.
Az OI-eljárást igénybe vevők azt mondják, hogy szinte olyan érzés, mint az igazi. Az ilyen típusú protézis hátránya, hogy költséges (általában több mint 80 000 ausztrál dollár), és számos amputált típus esetében nem megfelelő.