Quand une personne perd un membre, son rêve le plus important est de sentir à nouveau son bras ou sa jambe. Et pas seulement pour sentir, mais pour effectuer avec le membre tous les mouvements disponibles avant une blessure ou une maladie: prendre une tasse, lacer des chaussures, marcher avec appui sur les deux jambes. Une prothèse bionique, ou un dispositif complexe qui capture l'influx nerveux, vous permet de rendre les opportunités perdues.
Comment les prothèses intelligentes sont-elles nées ?
Le prototype des prothèses "vivantes" a été inventé et décrit par des auteurs de science-fiction. C'est dans leurs œuvres que les bras, les jambes, les yeux et les cœurs perdus dans les batailles ont été remplacés par des assistants mécaniques qui fonctionnent mieux que des organes vivants. L'exemple le plus célèbre est Terminator de Cameron, qui n'a pris que l'apparence d'une personne.
Peu de gens savent que le prototype des prothèses modernes remonte au 19e siècle, lorsqu'une boule de métal était insérée dans une jambe en bois pour rendre la partie inférieure mobile. Mais au 20ème siècle, ces dispositifs primitifs ont été remplacés par une prothèse bionique créée à l'intersection de plusieurs sciences: médecine, ingénierie, bionique et électronique.
Les scientifiques de différents pays contestent la primauté dans cette affaire, mais les faits sont que le premierUne prothèse de bras bionique fonctionnelle a été présentée lors d'une exposition orthopédique dans la ville allemande de Leipzig en 2010. Au cours des années qui se sont écoulées depuis cet événement, un grand nombre de prothèses de mains, de bras, de pieds, de jambes et même de pattes de chien ont été développées dans le monde.
Qu'est-ce que la bionique ?
C'est toute une science qui étudie la faune et la possibilité de transférer les principes du travail des êtres vivants dans des analogues industriels. Les ingénieurs observent les idées de la nature et les incarnent dans leurs appareils et leurs structures. En ce sens, les prothèses bioniques ne sont qu'une goutte d'eau dans l'océan. Ainsi, les attaches Velcro connues de tous ne font que copier la façon dont les graines de bardane se déplacent. Les ventouses sont empruntées aux sangsues. Lors de la conception des sous-marins, ils ont pris comme modèle un ver de terre - tous ses «compartiments» sont autonomes. Le métal ajouré incroyablement robuste des tours Ostankino et Eiffel est une copie agrandie à plusieurs reprises d'un os tubulaire humain. Le tissage de métal que tout le monde admire tant est une copie de la structure du tissu osseux, alliant force et flexibilité.
Même un immeuble de grande hauteur dans lequel des familles aussi différentes vivent en même temps est radié d'un rayon de miel. L'idée de la vie de différentes personnes dans des "cellules" sous un même toit avec des communications communes copie le mode de vie d'une colonie d'abeilles.
Les incarnations bioniques se trouvent dans de nombreux objets qui nous entourent: pneus de voiture, avions, caméras de surveillance, bateaux et les articulations les plus courantes.
Comment fonctionne une prothèse bionique simple ?
Après une blessure ou pendant une maladie, un membre est amputé. La souche restante se compose de plusieurstissus: peau, muscles, os, vaisseaux sanguins et nerfs. Pendant l'opération, le chirurgien amène le nerf moteur restant au gros muscle restant. Une fois la plaie chirurgicale cicatrisée, le nerf peut transmettre un signal moteur. Ce signal est reçu par un capteur monté sur la prothèse. Un programme informatique complexe est impliqué dans le processus de perception d'un influx nerveux.
Par conséquent, la prothèse bionique ne peut effectuer que les actions prescrites dans ce programme: prendre une cuillère, une fourchette ou une balle, appuyer sur une touche, etc. Par rapport à l'absence d'un membre, la possibilité d'un nombre limité de mouvements est une énorme amélioration. Cependant, même les prothèses bioniques les meilleures et les plus avancées ne peuvent pas encore effectuer tous ces petits mouvements précis dont un membre vivant est capable.
Comment un influx nerveux se déplace-t-il du cerveau à la prothèse ?
Pour comprendre le fonctionnement des prothèses bioniques, vous devez vous souvenir de la physiologie humaine normale.
Les mouvements que nous effectuons à plusieurs reprises au cours de la journée sont appelés automatiques. Se lever, aller aux toilettes, se laver, se brosser les dents, s'habiller - tout cela ne provoque aucune pensée en nous. Le corps fait tout ce dont il a besoin comme par lui-même. Mais en fait, le début de tout mouvement est une pensée. C'est-à-dire qu'au début, nous pensons: nous devons nous brosser les dents, faire du café, nous habiller. Le cerveau envoie des signaux aux muscles impliqués dans ce mouvement. Un muscle ne peut se contracter ou se détendre que sur un signal du cerveau. Mais le processus se déroule si rapidement et sans heurts que nous n'avons pas le temps de réaliser ce qui se passe. ÀDans le cas d'une prothèse, tout est plus compliqué: dans un premier temps, le signal de mouvement est lu par une électrode située à côté du nerf amené au muscle, puis envoyé au processeur à l'intérieur de la prothèse. Ce processus est également assez rapide, mais la vitesse d'exécution des actions est toujours inférieure à celle d'un membre vivant.
"Parties" humaines artificielles
Depuis l'introduction de la première prothèse bionique, la science a parcouru un long chemin. Si les premiers modèles étaient encombrants, nécessitaient des interrupteurs et ne pouvaient effectuer que les mouvements les plus simples, les modèles modernes peuvent difficilement être appelés prothèses. Ce sont des pièces d'ingénierie élégantes qui semblent sortir d'un écran de cinéma futuriste.
La prothèse est absolument similaire à une main saine, elle peut écrire, tenir des couverts, un volant de voiture ou un œuf de poule. Pour la perfection des mouvements, les propres tissus de la personne sont parfois utilisés à partir d'autres parties du corps - des jambes, par exemple.
Idées du futur
Les ingénieurs et les scientifiques sont imparables dans leurs fantasmes. Ainsi, les scientifiques ont même pu "contourner" la rétine endommagée de l'œil, diffusant l'image de l'environnement directement au nerf optique. Une personne aveugle suite à une blessure, avec la préservation du nerf optique, peut compter revoir des visages familiers ou un beau lever de soleil.
Il existe déjà des appareils qui améliorent les fonctions cérébrales. Par exemple, la paralysie due aux tremblements ou la maladie de Parkinson peuvent être traitées avec une électrode implantée.
Aux personnes qui sont devenues immobiles à cause deparalysie implanter des électrodes directement dans le cerveau afin qu'elles puissent contrôler les bras et les jambes artificiels. Pour une personne complètement dépendante des autres, la possibilité d'un self-service est une joie indescriptible.
La question des puces implantées sous la peau qui peuvent remplacer à la fois les clés, une carte bancaire et une carte d'identité est en discussion.
Qu'est-ce qu'on a ?
L'entreprise de fabrication de prothèses bioniques la plus célèbre de Russie est le Centre de prothèse et de réadaptation de Moscou. Ici, les prothèses sont assemblées à partir de modules, des produits d'Allemagne, d'Islande et de Russie sont utilisés.
La prothèse de chaque personne a des caractéristiques individuelles. Il s'agit du niveau d'amputation, du poids, de la taille et de la profession, des caractéristiques de la démarche et des petits mouvements, de l'âge. De nombreux modules d'auto-apprentissage sont utilisés. Non seulement une personne s'adapte à une prothèse, mais aussi une prothèse à une personne. Le module d'auto-apprentissage, équipé d'une intelligence artificielle intégrée, mémorise les caractéristiques de la démarche et l'itinéraire du mouvement. Le module "apprend" non seulement la largeur de la marche et la charge sur le membre, mais se souvient également du nombre et de la hauteur des marches, des nids de poule et des fosses sur le chemin. Les modules reproduisent les actions du cerveau en préparant un pas ou un autre mouvement.
Combien coûte une prothèse "vivante" ?
Le coût des prothèses bioniques est encore élevé et peut atteindre des millions de roubles dans les cas complexes. Cependant, le retour à une vie bien remplie est difficile à évaluer matériellement. En effet, la pose de prothèses bioniques est le seul moyen pour une personne handicapée de retrouver une vie normalevie: construire et mettre en œuvre des plans, soutenir une famille, atteindre des sommets de carrière.
Le plus important est de retourner dans la communauté des personnes en bonne santé et autonomes. Les personnes portant des prothèses "vivantes" continuent de mener une vie normale, de danser et même de recevoir des récompenses sportives. Autrement dit, la prothèse fait tellement partie de la personne qu'il est difficile de distinguer les actions des muscles vivants de leurs homologues bioniques.
Prothèses: stades de développement
Comparé à la main prothétique bionique conventionnelle - une véritable avancée. Plus récemment, une personne ayant perdu une main ne pouvait compter que sur deux possibilités: un lambeau de peau se formait entre le cubitus et le radius pour qu'une personne puisse saisir de gros objets, ou un crochet était attaché au moignon. Les deux étaient inconfortables et inesthétiques. Aujourd'hui, même la formation d'un moignon pour une future prothèse commence au bloc opératoire. Dès les premiers jours de la période postopératoire, un prothésiste travaille avec la victime, l'aidant à choisir la meilleure combinaison de pièces. Le moignon est formé et formé, et les parties de la future prothèse sont adaptées au maximum aux possibilités restantes. Un délicat brassard en silicone avec des puces intégrées entre en contact avec la peau. Il n'y a pas d'abrasions des prothèses modernes. Le programme de chaque produit est développé individuellement, en fonction de ce que fait la personne. La tâche consiste à restaurer la fonction autant que possible.
Aider les handicapés
Une personne qui a perdu un membre doit obligatoirement se soumettre à un examen médical et social. Parallèlement à la création du groupehandicap, un programme de réinsertion sociale est en cours d'élaboration pour tous. La réadaptation implique l'utilisation, en premier lieu, de moyens techniques qui contribuent au retour d'une personne au travail. Toutes les prothèses de membres bioniques sont incluses dans la liste obligatoire de ces moyens techniques. Une personne a le choix: dans le cadre du programme de réhabilitation, recevoir un produit fini ou l'acheter par elle-même avec réception ultérieure d'une compensation monétaire. Le montant de l'indemnisation est calculé sur la base du coût moyen de produits prothétiques similaires.
Sur quoi travaillent les développeurs ?
Les mains prothétiques bioniques modernes effectuent parfaitement des mouvements subtils, mais une personne n'en ressent pas les sensations auxquelles elle est habituée. Ainsi, une prothèse peut caresser les cheveux d'une personne, mais vous ne pouvez pas sentir la chaleur du cuir chevelu et la douceur des cheveux. Les scientifiques travaillent maintenant à éliminer cette lacune. Les spécialistes ont déjà appris à assembler des os avec du titane et à connecter des capteurs de mouvements et de sensations directement à un nerf vivant. Ainsi, une main bionique remplace complètement une main vivante et une personne reçoit des sensations tactiles dont elle est privée depuis de nombreuses années. La connexion directe des nerfs et des muscles avec un appareil technique augmente considérablement la vitesse du mouvement, le rapprochant du naturel.
Quelles sont les parties d'une jambe bionique ?
La prothèse de jambe bionique moderne comprend plusieurs éléments obligatoires, tels que:
- manchette en silicone avec capteurs intégrés;
- support - une tige en titane, en forme depilon;
- module articulé avec micro-moteurs et processeur;
- unité d'intelligence artificielle qui traite tous les signaux entrants.
Les derniers modèles de prothèses des principales entreprises allemandes ont un revêtement spécial qui ressemble beaucoup à la peau. La peau synthétique a un double objectif: elle protège les détails de la prothèse de l'humidité et remplit une fonction cosmétique. Vous pouvez laisser votre prothèse enduite, vous doucher avec et marcher dans les flaques d'eau.
Un peu de fantaisie
Aujourd'hui, plusieurs personnes vivent avec nous sur la même planète, ayant 2 voire 3 prothèses bioniques en même temps. Cuir synthétique inventé qui change de rigidité. Des exosquelettes ont été inventés pour aider les personnes paralysées à marcher. Des produits développés contrôlés par le pouvoir de la pensée. Des expériences sont en cours pour développer des nerfs dans des microcanaux. Théoriquement, le jour où il sera possible de faire pousser un nerf de la longueur requise n'est pas loin. Les scientifiques tentent de brouiller la frontière entre la faune et un appareil technique. Le nombre de mouvements effectués par les prothèses bioniques ne cesse d'augmenter, tout comme leur complexité.
Tout cela donne un grand espoir qu'une personne deviendra plus forte que la maladie.
Les membres prothétiques deviennent une procédure de routine qui ramène une personne à la normale. Le jour viendra peut-être où n'importe quelle partie du corps humain pourra être remplacée par une partie artificielle. Au moins, j'ai vraiment envie d'y croire.
