Membre protetice externe

Progresele recente atât în știința materialelor, cât și în tehnologie au dus la progrese semnificative în domeniul membrelor protetice. Deși este tentant să ne imaginăm că aceste membre îi conferă purtătorului un fel de avantaj suprauman, în realitate, în prezent, cercetătorii încearcă pur și simplu să recreeze funcționalitatea și amplitudinea de mișcare experimentate de un membru uman sănătos. Acest lucru este mai dificil decât pare.

Gândiți-vă la asta – dacă vă mănâncă nasul, îl scărpinați. Dar luați un moment pentru a vă gândi cum faceți de fapt acest lucru. În primul rând, trebuie să îndoiți cotul în timp ce vă ridicați antebrațul astfel încât să fie în poziția corectă, aproape de nas. Apoi, trebuie să rotești antebrațul la unghiul necesar pentru ca degetul să ajungă la nas, apoi să întinzi un deget și să îl miști în sus și în jos în mod repetat pe mâncărime. Și trebuie să faci toate acestea în timp ce aplici cantitatea potrivită de presiune pentru a opri mâncărimea, dar fără a zgâria nicio piele. După cum vă puteți imagina, crearea unui membru robotic care să facă toate aceste lucruri fără cusur, ușor și rapid este o adevărată provocare.

Așa că, deși a bate palma sau a urca pe scări poate să nu pară activități foarte complexe, în spatele scenei (sau în interiorul capului tău) creierul tău lucrează în mod constant pentru a te ajuta să execuți chiar și cele mai simple gesturi. Nervi, mușchi, sinapse, cortexuri cerebrale – toate acestea trebuie să funcționeze perfect pentru a vă permite să îndepliniți aceste sarcini.

Această interacțiune între gândire, acțiune și răspuns este cea pe care cercetătorii din întreaga lume au încercat să o reproducă în tehnologiile lor bionice.

În prezent sunt disponibile o serie de membre protetice bionice care încep să imite o parte din funcționalitatea membrelor pierdute inițial. Altele sunt încă în stadiul de cercetare și dezvoltare, dar se arată foarte promițătoare. Să aruncăm o privire asupra unora dintre ele.

Membri mioelectrice

În mod tradițional, protezele membrelor superioare erau alimentate de corp, folosind cabluri și hamuri atașate de individ și bazându-se pe mișcările corpului pentru a manipula cablurile care controlează membrul protetic. Acest lucru poate fi obositor din punct de vedere fizic, greoi și nefiresc.

Membrele mioelectrice sunt alimentate din exterior, folosind o baterie și un sistem electronic pentru a controla mișcarea. Fiecare proteză este făcută la comandă, atașându-se la membrul rezidual cu ajutorul tehnologiei de aspirație.

După ce dispozitivul a fost fixat în siguranță, acesta folosește senzori electronici pentru a detecta chiar și cele mai mici urme de activitate musculară, nervoasă și electrică în membrul rămas. Această activitate musculară este transmisă la suprafața pielii, unde este amplificată și trimisă la microprocesoare, care utilizează informațiile pentru a controla mișcările membrului artificial.

Pe baza stimulului mental și fizic furnizat de utilizator, membrul se mișcă și acționează la fel ca un apendice natural. Prin variația intensității mișcărilor mușchilor săi funcționali existenți, utilizatorul poate controla aspecte precum forța, viteza și aderența membrului bionic. În cazul în care semnalele musculare nu pot fi utilizate pentru a controla proteza, se pot folosi întrerupătoare cu basculă, tragere-împingere sau touch pad. O dexteritate îmbunătățită se obține prin adăugarea de senzori și comenzi motorizate, permițând astfel utilizatorilor să îndeplinească sarcini precum folosirea unei chei pentru a deschide o ușă sau scoaterea cărților dintr-un portofel.

Una dintre caracteristicile acestei tehnologii este funcția „autograsp”, care ajustează automat tensiunea atunci când detectează o schimbare de circumstanțe (cum ar fi ținerea unui pahar care este apoi umplut cu apă). Un plus al membrului mioelectric este faptul că, la fel ca și în cazul dispozitivelor tradiționale alimentate de corp, acesta poate fi făcut să reproducă aspectul unui membru natural.

Dezavantajele acestei tehnologii sunt că bateria și motorul din interior îl fac greu, este scump și există o ușoară întârziere între momentul în care utilizatorul trimite o comandă și cel în care calculatorul procesează acea comandă și o transformă în acțiune.

Osteointegrare

O altă descoperire în domeniul membrelor bionice este cunoscută sub numele de „osteointegrare” (OI). Derivat din grecescul ‘osteon’, care înseamnă os, și din latinescul ‘integrare’, care înseamnă a face întreg, procesul implică crearea unui contact direct între osul viu și suprafața unui implant sintetic – adesea pe bază de titan.

Procedura a fost efectuată pentru prima dată în 1994 și utilizează un implant de titan integrat scheletic, conectat printr-o deschidere (stoma) în membrul rezidual la un membru protetic extern. Conexiunea directă între proteză și os prezintă mai multe avantaje:

1. Aprovizionează o mai mare stabilitate și control și poate reduce cantitatea de energie consumată.
2. Nu necesită aspirație pentru suspendare, ceea ce o face mai ușoară și mai confortabilă pentru utilizator.
3. Susținerea greutății este readusă la femur, articulația șoldului, tibia sau alt os, reducând posibilitatea degenerării și atrofiei care pot însoți protezele tradiționale.

În mod tradițional, procedura necesită două operații. Prima implică inserarea implanturilor de titan în os și, adesea, o revizuire extinsă a țesuturilor moi. A doua etapă, aproximativ șase până la opt săptămâni mai târziu, include rafinarea stomei și atașarea hardware-ului care conectează implantul la piciorul protetic extern. Treptat, osul și mușchiul încep să crească în jurul titanului implantat la capătul osos, creând un picior bionic funcțional. Proteza externă poate fi atașată și îndepărtată cu ușurință de pe pilonGLOSSEBUTMENT pilonporțiunea unui implant care iese prin țesuturi și este concepută pentru a susține o proteză. în câteva secunde. Recent, profesorul asociat Munjed Al Muderis, chirurg stabilit în Australia, a reușit să efectueze această intervenție chirurgicală într-o singură operație.

Pentru că proteza este atașată direct la os, aceasta are o gamă mai mare de mișcări, control și, în unele cazuri, a permis purtătorilor să distingă diferența tactilă între suprafețe (cum ar fi covorul față de gresie) prin intermediul oseopercepției.

Antrenamentul, întărirea și reabilitarea sunt toate părți importante ale procedurii pre și post operatorii. Mulți dintre beneficiarii noii tehnologii s-au ridicat și au început să meargă independent la câteva săptămâni de la operație și au reușit să își recâștige o mare parte din calitatea vieții.

O evoluție continuă în domeniul OI este introducerea de produse care utilizează o construcție metalică poroasă, cum ar fi spuma de titan. Proiectele tradiționale de OI destinate femurului nu au avut succes atunci când au fost aplicate la tibie, deoarece structura osoasă proximală a tibiei este foarte spongioasă. cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei spumei de titan, aplicarea OI a fost acum extinsă la amputații transtibiali. Profesorul asociat Al Muderis a fost pionierul unui implant de suprafață din spumă imprimată în 3D, care este utilizat cu succes la amputații transtibiali. Aceste spume metalice tipărite 3D pot promova și contribui la infiltrarea osoasă și la formarea și creșterea sistemelor vasculare în zona definită. În acest fel, spuma metalică poroasă, asemănătoare osului, permite începerea activității osteoblastelorGLOSSARYosteoblastelor, celule care secretă substanța osoasă.

Recipienții procedurii OI spun că se simte aproape ca în realitate. Dezavantajele acestui tip de proteză sunt că este costisitoare (în general peste 80.000 de dolari australieni) și nepotrivită pentru multe tipuri de amputații.

.