Wraz z rozwojem technologii, wspólne wysiłki projektantów i lekarzy są już w stanie dać pełne życie każdej osobie niepełnosprawnej, zastępując chory lub utracony narząd wielofunkcyjną protezą.
Biomechanika bada ruch żywego organizmu, a także procesy mechaniczne w układach, narządach i tkankach. Historia tej nauki sięga czasów starożytnych - przypomnijmy przynajmniej znanego włoskiego lekarza imieniem Galen. Potomkowie cieszą się owocami jego pracy od ponad tysiąca lat.
Uważa się, że pierwsze protezy pojawiły się w starożytnych Indiach i Egipcie. Oczywiście były niezwykle prymitywne i nie zastępowały utraconej kończyny w najlepszy sposób. Podobne protezy obejmują pirackie haki wraz z drewnianymi pniami.
W niektórych przypadkach nieszczęśnik zadowalał się jedynie efektem czysto kosmetycznym, na przykład oko wykonane ze szkła mogło maskować utratę prezentu, ale nie spełniało swoich funkcji. Dopiero w XIX wieku pojawiły się obiecujące protezy dłoni, w których zgięty był staw łokciowy, palce zaciśnięte i rozluźnione.
Przełom w biomechanice
XX wiek wyniósł protetykę na wyższy poziom rozwoju. Lekarze ubiegłego wieku mieli okazję wymienić nie tylko kończyny, ale także narządy wewnętrzne. Tak więc w 1937 roku pionier transplantacji V. P. Demichow wszczepił psu sztuczne serce. Pomimo tego, że zwierzę nie żyło długo, sam pomysł został potwierdzony. Obecnie sztuczne tętnice, zastawki i serca są dostępne w wielu różnych wzorach.
Film promocyjny:
Obecnie na całym świecie lekarze przeprowadzają liczne operacje polegające na założeniu aparatów słuchowych i sztucznej soczewki oka, zespoleniu złamanych kości i wymianie zużytych stawów. Ludzkość jest na skraju rozwiązania takich problemów, jak stworzenie sztucznych organów i kończyn zdolnych w pełni przywrócić wszystkie utracone wcześniej funkcje.
Kończyna mechaniczna
W minionym stuleciu niektóre technologie rozwinęły się w taki sposób, że powstały manipulatory, których możliwości przekraczają fizyczne możliwości ludzkiej ręki. Od dawna są używane w przemyśle pod kontrolą mikroprocesorów. Naturalnie zrodził się pomysł stworzenia doskonałych mechanicznych ramion i nóg.
Dziś możemy z całą pewnością powiedzieć, że sprawy ruszyły z ziemi. Brytyjska firma Touch Bionics jest słusznie uważana za pioniera w rozwoju unikalnych protez bionicznych. Przy wsparciu rządu wykonała protezy dla weteranów, a od 2007 roku firma przeniosła się do sektora komercyjnego ze swoją markową linią kończyn.
Protezy wykonane przez Touch Bionics zawierają specjalne czujniki. Rejestrują najsłabszy impuls elektryczny wynikający ze skurczu mięśni tej części kończyny, której udało się przeżyć. Proteza reaguje na pracę mięśni i wykonuje zaprogramowane ruchy. Po wykonaniu ćwiczeń pacjent swobodnie porusza palcami, podnosi przedmioty i dostosowuje siłę ucisku.
Imponujące wyniki osiągnęli również amerykańscy naukowcy pracujący na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. Pacjent, który stracił obie ręce 40 lat temu, był w stanie wykonywać proste ruchy przy pomocy protez - wziąć filiżankę lub gazetę, przełączać kanały telewizyjne na pilocie.
Mimo to technologia mioelektryczna ma swoją wadę. Brak komunikacji z układem nerwowym pozwala na wykonywanie tylko zaprogramowanych czynności. Naukowcy ze Szwecji z Chalmers University of Technology walczą z tym problemem. Tutaj powstają bioniczne kończyny, które są kontrolowane przez mieszaną zasadę: częściowo za pomocą mioelektryki, a częściowo przez wychwytywanie sygnałów elektrycznych z układu nerwowego. To ostatnie uzyskuje się za pomocą elektrod, które są wszczepiane do organizmu. Technologia ta pozwala na intuicyjne sterowanie protezą.
Jednocześnie naukowcy na całym świecie pracują nad stworzeniem protez kończyn dolnych. Te sztuczne kończyny nie potrzebują mechanizmów do precyzyjnych zdolności motorycznych ruchów, ale są też pewne niuanse: osoba musi zapomnieć, że ma protezę. Wynik ten nie został jeszcze osiągnięty, niemniej jednak jest pewien postęp. Z protezami nóg ludzie przeszli już wiele kilometrów pieszych wędrówek, weszli na wyższe piętra najwyższych wieżowców, jednym słowem zrobili to, czego nie mogli zrobić nawet zdrowi ludzie.
Zobacz świat ponownie
Opracowanie urządzenia, które może zastąpić ludzki wzrok, jest najtrudniejszym zadaniem. Nadal odległy jest dzień, w którym pojawi się urządzenie, które w pełni zrekompensuje człowiekowi utratę wzroku, ale w tym kierunku już podjęto pewne kroki. Aktywnie rozwija się sztuczna siatkówka. Choroba tego konkretnego narządu staje się najczęściej przyczyną utraty wzroku.
Amerykańscy badacze przedstawili już urządzenie o nazwie „Argus 2”, które może stać się prototypem pierwszego bionicznego oka. Okulary z wbudowaną kamerą wysyłają sygnał do komputera instrumentu. Tam jest poddawany obróbce i przekazywany do odbiornika, gdzie jest przekształcany w rozkaz dla elektrod wszczepianych do oka. Elektrody stymulują komórki nerwu wzrokowego i siatkówki, co umożliwia przywrócenie wzroku.
Nowoczesne modele Argus mają tylko 60 elektrod, co jest niezwykle małe. Ale nawet takie urządzenie podczas badań klinicznych umożliwiło całkowicie niewidomym poruszanie się w przestrzeni i czytanie dużych liter. Amerykańscy naukowcy zamierzają zwiększyć rozdzielczość tworzonego aparatu, a docelowo doprowadzić do przywrócenia wzroku o 100 proc.
Nano Retina ma własne podejście do rozwiązania tego problemu. Jej specjaliści opracowali rodzaj czujnika o rozdzielczości 24X24 pikseli, który jest podłączony bezpośrednio do nerwu wzrokowego. Implant jest zasilany przez specjalne okulary, które rzucają na niego promieniowanie podczerwone. Implant przetwarza dane pikselowe na impulsy elektryczne, co umożliwia mózgowi ich analizę.
Opisywany system nie przeszedł jeszcze badań klinicznych, ale według obliczeń twórców da dobre wyniki i będzie go znacznie łatwiej wdrożyć niż model Argusa.
Z czasem protezy bioniczne staną się codziennością, a to już pierwszy krok w kierunku powstania cyborgów - unikalnego połączenia maszyny i człowieka. Ale to będzie zupełnie inna historia.