Утрата верхних конечностей с древних времен является одной из самых серьезных проблем. Но благодаря эволюции и техническому прогрессу ученые нашли решение данного вопроса.

Начало истории

В 1504 году рыцарь фон Берлихинген был обладателем самого известного протеза средневековья – «железная рука». Данная разработка была похожа на железную перчатку, которая с помощью шестерни могла вертеться и фиксироваться, благодаря этому рыцарь мог держать предметы или оружие. Для крепления тогда использовали кожаные ремни.

Примерно в тот же период во Франции была создана пара протезов хирургом Амбруазом Паре. В начале XIX века стоматолог и хирург из Германии Петер Балифф придумал способ управлять пальцами протеза при помощи движения локтевого сустава. Использовались для этого тяги, которые закреплялись на плече пациента таким образом, что при разгибании локтевого сустава пальцы разгибались и, наоборот, для захвата какого-нибудь предмета нужно было согнуть локоть.

Во второй половине ХХ века разработчики протезов стали использовать электрические двигатели, для того, что бы передать энергию мышц рук в пальцы устройства - была разработана первая миоэлектрическая система управления протезом. Работала она следующим образом: несколько электродов закреплялись на кожном покрове человека и позволяли передать электрические импульсы, возникающие при напряжении и расслаблении плечевых мышц. Эти импульсы передавались к моторам через электронные преобразователи, благодаря чему пальцы протеза двигались.

Коротко о главном

В современном мире протезы рук делают двух видов — пассивные (косметические и функциональные) и активные (тяговые и миоэлектрические).

Косметические протезы являются высококачественными аналогами обычной здоровой руки, однако их функционирование ограничено лишь двумя действиями: поддерживание и толкание предметов.

Обладатель тяговых, то есть активных протезов, сгибает локтевой сустав и приводит в движение данный механизм. В этом случае протез обладает одной функцией – сжатие пальцев.

Более востребованные и эффективные в работе являются роботизированные (бионические) протезы. Они могут более четко повторять кинематику руки здорового человека. Это достигается благодаря нескольким специальным приводам для пальцев.

По сравнению с тяговыми протезами бионические могут управлять положением пальцев, за счет этого те могут выполнять более сложные задачи. К примеру – захватывать предметы.

Бионическое чудо

Роботизированные протезы имеют широкий набор вариантов работы искусственных суставов, которые специалисты разработали, чтобы упростить выполнение повседневных задач. С помощью таких протезов человек может выполнять различные бытовые действия: пользоваться электро - и столовыми приборами, работать за компьютером, поднимать и носить предметы и сумки, открывать бутылки и другие емкости, гладить белье, одеваться и многое другое.

Управление протезом зависит от степени повреждения верхней конечности. Если у человека имеются остаточные группы мышц, то протез крепится именно на них, также существует возможность управлять электрической активностью головного мозга, и самое последнее – это специальная панель управления.

Что у них?

В других странах разработчики протезов часто уделяют излишнее внимание количеству движения пальцев, которое иногда доходит до 15-20. Для повседневного использования это слишком много и даже может создать неудобство, так как в течение дня нужно часто переключаться между наиболее подходящими опциями.

Однако в целом зарубежные разработки весьма прогрессивны. Например, благодаря специально созданному программному обеспечению, которое посредством миоэлектрических сенсоров управляет виртуальной моделью устройства, пользователь без труда сможет научиться пользоваться механизмом. Для этого ему нужно пройти небольшое обучение, к которому можно приступить уже на ранних послеоперационных стадиях.

Что у нас?

Российская компания «Моторика» представила первый детский активный тяговый протез под названием «Киби». Основная его задача - это захват небольших предметов. «Киби» изготавливается по технологии селективного лазерного спекания порошка. Для каждого пользователя производство протеза – индивидуально. Специалисты берут мерки у пациента, и после чего приступают к работе. На сегодняшний день компания «Моторика» разрабатывает предсерийный прототип бионического протеза кисти Stradivary, который обладает шестью степенями свободы с размещением приводов внутри ладони. Протез Stradivary планируют оснастить специальным модулем с функцией умных часов. Проект поддержан по конкурсу «Развитие-НТИ» Фонда содействия инновациям.

Что касается взрослых людей, то на российском рынке пока что представлен только один бионический протез «Миотея», разработанный компанией «НПФ "Галатея"» более десяти лет назад. Данный протез существенно уступает по функциональности зарубежным.

Для людей с различной степенью ампутации рук российская компания «Клайбер Бионикс» разработала специальную линейку протезов Kleiber. При изготовлении этих протезов использовались тактильные сенсоры. Тактильный сенсор позволяет измерять тангенциальную составляющую приложенного воздействия. Данное измерение позволяет существенно улучшить качество системы управления захватом, тем самым определить момента начала проскальзывания удерживаемого предмета. Это и стало ключевой особенностью Kleiber.