Khi một người mất đi một chi, ước mơ quan trọng nhất của họ là cảm thấy cánh tay hoặc chân của mình một lần nữa. Và không chỉ để cảm nhận, mà còn để thực hiện bằng chân tất cả các chuyển động có sẵn trước khi bị thương hoặc bị bệnh: cầm cốc, xỏ dây giày, đi bộ với sự hỗ trợ trên cả hai chân. Một bộ phận giả sinh học hoặc một thiết bị phức tạp thu nhận các xung thần kinh, cho phép bạn trả lại những cơ hội đã mất.
Chân tay giả thông minh ra đời như thế nào?
Nguyên mẫu của các bộ phận giả "sống" được phát minh và mô tả bởi các nhà văn khoa học viễn tưởng. Chính trong tác phẩm của họ, những cánh tay, đôi chân, đôi mắt và trái tim bị mất trong các trận chiến đã được thay thế bằng những trợ thủ cơ học hoạt động tốt hơn các cơ quan sống. Ví dụ nổi tiếng nhất là Kẻ hủy diệt của Cameron, người chỉ lấy vẻ ngoài của một người.
Ít ai biết rằng nguyên mẫu của chân giả hiện đại có từ thế kỷ 19, khi một quả bóng kim loại được lắp vào chân gỗ để giúp phần dưới có thể di chuyển được. Nhưng vào thế kỷ 20, những thiết bị thô sơ này đã được thay thế bằng một bộ phận giả sinh học được tạo ra ở giao điểm của một số ngành khoa học: y học, kỹ thuật, điện tử sinh học.
Các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau tranh chấp quyền ưu tiên trong vấn đề này, nhưng sự thật là đầu tiênMột bộ phận giả cánh tay sinh học chức năng đã được giới thiệu tại một cuộc triển lãm chỉnh hình ở thành phố Leipzig của Đức vào năm 2010. Trong những năm trôi qua kể từ sự kiện này, một số lượng lớn bàn tay, cánh tay, bàn chân giả và thậm chí cả bàn chân giả đã được phát triển trên thế giới.
Bionics là gì?
Đây là một ngành khoa học nghiên cứu toàn bộ về động vật hoang dã và khả năng chuyển các nguyên tắc hoạt động của sinh vật thành các chất tương tự trong công nghiệp. Các kỹ sư xem xét các ý tưởng từ thiên nhiên và đưa chúng vào các thiết bị và cấu trúc của họ. Theo nghĩa này, các bộ phận giả sinh học chỉ là một giọt nước trong đại dương. Vì vậy, những chiếc dây buộc Velcro được mọi người biết đến chỉ sao chép cách di chuyển của hạt cây ngưu bàng. Những con đỉa được mượn từ những con đỉa. Khi thiết kế tàu ngầm, họ đã lấy một con giun đất làm hình mẫu - tất cả các "khoang" của nó đều tự hành. Phần mở bằng kim loại cực kỳ cứng của tháp Ostankino và Eiffel là một bản sao được phóng to gấp nhiều lần của xương hình ống của con người. Kiểu dệt kim loại khiến mọi người ngưỡng mộ này là bản sao của cấu trúc mô xương, kết hợp sức mạnh và tính linh hoạt.
Ngay cả một tòa nhà cao tầng mà các gia đình khác nhau sống cùng một lúc cũng bị xóa sổ khỏi một tổ ong. Ý tưởng về cuộc sống của những người khác nhau trong các "phòng giam" dưới một mái nhà với những giao tiếp thông thường sao chép cách sống của một đàn ong.
Hóa thân sinh học được tìm thấy trong nhiều đồ vật xung quanh chúng ta: lốp ô tô, máy bay, camera giám sát, tàu thuyền và các khớp nối phổ biến nhất.
Một bộ phận giả sinh học đơn giản hoạt động như thế nào?
Sau một lần bị thương hoặc trong một trận ốm, một chi bị cắt cụt. Gốc cây còn lại gồm nhiềumô: da, cơ, xương, mạch máu và dây thần kinh. Trong quá trình phẫu thuật, phẫu thuật viên đưa dây thần kinh vận động đến cơ lớn còn lại. Sau khi vết thương phẫu thuật lành lại, dây thần kinh có thể truyền tín hiệu vận động. Tín hiệu này được nhận bởi một cảm biến gắn trên chân giả. Một chương trình máy tính phức tạp liên quan đến quá trình nhận biết một xung thần kinh.
Do đó, bộ phận giả sinh học chỉ có thể thực hiện những hành động được quy định trong chương trình này: lấy thìa, nĩa hoặc quả bóng, nhấn phím, và những thao tác tương tự. So với việc không có chi, khả năng cử động thậm chí là một số hạn chế là một sự cải thiện rất lớn. Tuy nhiên, ngay cả những bộ phận giả sinh học tốt nhất và tiên tiến nhất vẫn chưa thể thực hiện tất cả những chuyển động nhỏ và chính xác mà một chi sống có thể thực hiện được.
Làm thế nào để một xung thần kinh truyền từ não đến chân giả?
Để hiểu cách hoạt động của các bộ phận giả sinh học, bạn cần nhớ sinh lý bình thường của con người.
Những chuyển động mà chúng ta thực hiện lặp đi lặp lại trong ngày được gọi là tự động. Thức dậy, đi vệ sinh, tắm rửa, đánh răng, mặc quần áo - tất cả những điều này không gây ra bất kỳ suy nghĩ nào trong chúng tôi. Cơ thể làm mọi thứ nó cần như thể một mình. Nhưng trên thực tế, khởi đầu của bất kỳ chuyển động nào cũng là một ý nghĩ. Đó là, lúc đầu chúng ta nghĩ: chúng ta cần đánh răng, pha cà phê, mặc quần áo. Bộ não gửi tín hiệu đến các cơ liên quan đến chuyển động này. Cơ chỉ có thể co hoặc giãn khi có tín hiệu từ não. Nhưng quá trình diễn ra quá nhanh chóng và thuận lợi khiến chúng ta không kịp nhận ra điều gì đang xảy ra. TẠITrong trường hợp của một bộ phận giả, mọi thứ phức tạp hơn: lúc đầu, tín hiệu chuyển động được đọc bởi một điện cực nằm bên cạnh dây thần kinh đưa đến cơ, và sau đó được gửi đến bộ xử lý bên trong bộ phận giả. Quá trình này diễn ra cũng khá nhanh, nhưng tốc độ thực hiện các động tác vẫn kém một chi sống.
"Bộ phận" nhân tạo của con người
Kể từ khi bộ phận giả sinh học đầu tiên được giới thiệu, khoa học đã đi được một chặng đường dài. Nếu những mô hình đầu tiên là những công tắc cồng kềnh, bắt buộc phải có và chỉ có thể thực hiện những chuyển động đơn giản nhất, thì những mô hình hiện đại khó có thể được gọi là chân giả. Đây là những phần kỹ xảo trang nhã trông như thể họ bước ra từ một màn hình điện ảnh của tương lai.
Chân giả hoàn toàn giống với một bàn tay lành lặn, nó có thể viết, cầm dao kéo, vô lăng ô tô hay quả trứng gà. Để hoàn thiện các chuyển động, các mô của chính người đó đôi khi được sử dụng từ các bộ phận khác của cơ thể - ví dụ như từ chân.
Ý tưởng từ tương lai
Kỹ sư và nhà khoa học không thể ngăn cản trong tưởng tượng của họ. Vì vậy, các nhà khoa học thậm chí đã có thể "vượt qua" võng mạc bị tổn thương của mắt, truyền hình ảnh của môi trường trực tiếp đến dây thần kinh thị giác. Một người bị mù do chấn thương, với sự bảo tồn của dây thần kinh thị giác, có thể tin tưởng vào việc nhìn thấy lại những khuôn mặt quen thuộc hoặc một cảnh bình minh tuyệt đẹp.
Đã có các thiết bị cải thiện chức năng não. Ví dụ, bệnh liệt run hoặc bệnh Parkinson có thể được điều trị bằng điện cực cấy ghép.
Gửi những người đã trở nên bất động doliệt cấy ghép điện cực trực tiếp vào não để họ có thể điều khiển tay và chân giả. Đối với một người hoàn toàn phụ thuộc vào người khác, khả năng tự phục vụ là một niềm vui không thể diễn tả được.
Vấn đề con chip cấy dưới da có thể thay thế chìa khóa, thẻ ngân hàng và chứng minh nhân dân cùng lúc đang được thảo luận.
Chúng ta có gì?
Doanh nghiệp sản xuất chân tay giả sinh học nổi tiếng nhất ở Nga là Trung tâm Phục hồi chức năng và Chân tay giả Moscow. Tại đây, các bộ phận giả được lắp ráp từ các mô-đun, các sản phẩm từ Đức, Iceland và Nga được sử dụng.
Phục_chỉnh của mỗi người có những đặc điểm riêng biệt. Đây là mức độ cụt, cân nặng, chiều cao và nghề nghiệp, đặc điểm dáng đi và cử động nhỏ, độ tuổi. Nhiều mô-đun tự học được sử dụng. Không chỉ một người thích ứng với một bộ phận giả, mà còn một bộ phận giả cho một người. Mô-đun tự học, được trang bị trí thông minh nhân tạo tích hợp, ghi nhớ các đặc điểm của dáng đi và lộ trình di chuyển. Mô-đun "học" không chỉ chiều rộng của bước và tải trọng trên chi, mà còn nhớ số lượng và chiều cao của các bước, ổ gà và hố trên đường đi. Các mô-đun tái tạo các hoạt động của não chuẩn bị cho một bước hoặc chuyển động khác.
Phục hình "sống" giá bao nhiêu?
Chi phí của bộ phận giả sinh học vẫn còn cao và có thể lên tới hàng triệu rúp trong những trường hợp phức tạp. Tuy nhiên, sự trở lại cuộc sống đầy đủ khó có thể đánh giá về mặt vật chất. Trên thực tế, việc lắp chân giả sinh học là cách duy nhất để người khuyết tật trở lại bình thườngcuộc sống: xây dựng và thực hiện các kế hoạch, hỗ trợ gia đình, đạt được những đỉnh cao trong sự nghiệp.
Điều quan trọng nhất là trả lại cho cộng đồng những con người khỏe mạnh, tự chủ. Những người có bộ phận giả "sống" tiếp tục có cuộc sống bình thường, khiêu vũ và thậm chí nhận giải thưởng thể thao. Tức là, chân giả trở thành một bộ phận của con người đến mức khó có thể phân biệt được hoạt động của các cơ sống với các cơ quan sinh học của chúng.
Chân giả: các giai đoạn phát triển
So với tay giả sinh học thông thường - một bước đột phá thực sự. Gần đây hơn, một người bị mất tay có thể chỉ dựa vào hai khả năng: một vạt da được hình thành giữa ulna và bán kính để một người có thể lấy các vật lớn, hoặc một cái móc được gắn vào gốc cây. Cả hai đều không thoải mái và thiếu thẩm mỹ. Ngày nay, ngay cả việc hình thành gốc cho một bộ phận giả trong tương lai cũng bắt đầu trong phòng phẫu thuật. Từ những ngày đầu tiên của giai đoạn hậu phẫu, một bác sĩ chuyên khoa chân tay giả làm việc với nạn nhân, giúp lựa chọn sự kết hợp tốt nhất của các bộ phận. Gốc được hình thành và đào tạo, và các bộ phận của bộ phận giả trong tương lai được thích ứng tối đa với các khả năng còn lại. Vòng bít silicon mỏng có gắn chip tiếp xúc với da. Không có mài mòn từ các phục hình hiện đại. Chương trình cho mỗi sản phẩm được phát triển riêng lẻ, tùy thuộc vào những gì người đó đang làm. Nhiệm vụ là khôi phục chức năng càng nhiều càng tốt.
Giúp đỡ người tàn tật
Một người bị mất chi phải trải qua một cuộc kiểm tra y tế và xã hội mà không thất bại. Đồng thời với việc thành lập nhómkhuyết tật, một chương trình phục hồi xã hội đang được phát triển cho tất cả mọi người. Phục hồi chức năng bao gồm việc sử dụng, trước hết, các phương tiện kỹ thuật góp phần đưa một người trở lại làm việc. Tất cả các bộ phận giả bằng chi sinh học đều được đưa vào danh sách bắt buộc của các phương tiện kỹ thuật đó. Một người có quyền lựa chọn: trong khuôn khổ của chương trình phục hồi, nhận một sản phẩm hoàn chỉnh hoặc tự mua sản phẩm đó với việc nhận tiền bồi thường sau đó. Số tiền bồi thường được tính dựa trên chi phí trung bình của các sản phẩm phục hình tương tự.
Các nhà phát triển đang làm gì?
Bàn tay giả sinh học hiện đại thực hiện hoàn hảo các chuyển động tinh tế, nhưng một người không có được cảm giác từ chúng mà anh ta quen thuộc. Vì vậy, một bộ phận giả có thể vuốt tóc của một người, nhưng bạn không thể cảm nhận được độ ấm của da đầu và sự mềm mại của tóc. Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu để loại bỏ khuyết điểm này. Các chuyên gia đã học cách ghép xương bằng titan và kết nối các cảm biến chuyển động và cảm giác trực tiếp với một dây thần kinh sống. Do đó, bàn tay sinh học thay thế hoàn toàn bàn tay sống và một người nhận được các cảm giác xúc giác, thứ mà anh ta đã bị tước đoạt trong nhiều năm. Sự kết nối trực tiếp của các dây thần kinh và cơ bắp với một thiết bị kỹ thuật giúp tăng tốc độ vận động lên rất nhiều, mang lại cảm giác gần gũi với tự nhiên hơn.
Chân sinh học bao gồm những bộ phận nào?
Chân giả sinh học hiện đại bao gồm một số yếu tố bắt buộc, chẳng hạn như:
- vòng bít silicone với cảm biến tích hợp;
- hỗ trợ - một thanh titan, có hình dạng nhưdùi trống;
- mô-đun khớp nối với vi động cơ và bộ xử lý;
- đơn vị trí tuệ nhân tạo xử lý tất cả các tín hiệu đến.
Các mẫu ti giả mới nhất của các công ty hàng đầu của Đức có lớp phủ đặc biệt rất giống với da. Da tổng hợp có mục đích kép: nó bảo vệ các chi tiết của bộ phận giả khỏi độ ẩm và thực hiện chức năng thẩm mỹ. Bạn có thể để chân giả tráng của mình, tắm bằng nó và đi qua vũng nước.
Một chút tưởng tượng
Ngày nay, một số người sống trên cùng một hành tinh với chúng ta, có 2 và thậm chí 3 bộ phận giả sinh học cùng một lúc. Da tổng hợp được phát minh để thay đổi độ cứng. Bộ xương ngoài đã được phát minh để giúp những người bị liệt có thể đi lại. Các sản phẩm phát triển được kiểm soát bởi sức mạnh của suy nghĩ. Các thí nghiệm đang được tiến hành để phát triển dây thần kinh trong các kênh vi mô. Về mặt lý thuyết, ngày có thể phát triển một dây thần kinh với chiều dài cần thiết không còn xa. Các nhà khoa học đang cố gắng làm mờ ranh giới giữa động vật hoang dã và một thiết bị kỹ thuật. Số lượng các chuyển động được thực hiện bởi các bộ phận giả sinh học không ngừng tăng lên và độ phức tạp của chúng cũng vậy.
Tất cả những điều này mang lại hy vọng lớn lao rằng một người sẽ trở nên mạnh mẽ hơn bệnh tật.
Chân giả đang trở thành một thủ tục thông thường giúp một người trở lại trạng thái bình thường. Có lẽ sẽ đến ngày bất kỳ bộ phận nào trên cơ thể con người có thể được thay thế bằng bộ phận nhân tạo. Ít nhất thì tôi thực sự muốn tin vào điều đó.
