Применение электроники и биомеханики при протезировании

Восстановление поврежденных или замена полностью утраченных в результате

болезни или травмы отдельных органов человека ── одна из проблем медицинской

практики которой сегодня занимаются врачи в тесном союзе со специалистами в

области электроники и бионики.

Начиная с античных времен и по сей день, человеческая изобретательская

мысль с неотступной страстностью и упорством ищет способы создания

искусственной руки, которая бы в своем совершенстве была наиболее близка к

природной.

Но попытки создания механического подобия кисти, приводимого в движение

теми или иными группами мышц, желаемого результата не давали.

Положение изменилось лишь к середине текущего столетия. В результате

достигнутого высокого уровня развития электрофизиологоии, основ

автоматического управления, биомеханики ── новой ветви бионики и электронной

техники ── начали вырисовываться новые пути решения задачи. В большой мере

этому способствовало утверждение кибернитического подхода к изучению общих

закономерностей управления функциями живого организма. В итоге родилось

принципиально новое направление в протезировании конечностей ── создание

протезов с биоэлектрической системой управления и биоуправляемых протезов.

В 1956 году советскими учеными А.Е. Кобринским, Я.С. Якобсоном,

Е.П. Поляным, Я.Л. Славуцким, А.Я. Сысиным, М.Г. Брейдо, В.С. Гурфинкелем,

М.Л. Цетлиным в Центральном научно-исследовательском институте

протезирования и протезостроения Министерства социального обеспечения РСФСР

был создан макетный образец "биоэлектрической руки" ── протеза, управляемого

с помощью биотоков мышц культи. Это "чудо ХХ века", впервые демонстрировалось

в советском павильоне на Всемирной выставке в Брюсселе.

Искусственная рука, созданная совецкими учеными, вернула к полноценной

жизни тысячи людей. В Канаде, Англии и других странах приобретены лицензии

на советскую биоэлектрическую руку.

Обладатель исскуственной руки пользуется ей очень просто, без каких-

нибудь неестественных усилий: мозг отдает мышцам приказание сократиться,

после чего легкое сокращение одной мышц культи заставляет кисть сжаться,

сокращение другой ── раскрывает ее. Протез надежно работает при любом

положении руки, с его помощью человек может самомтоятельно обслуживать себя:

одеться, обуться, за обеденным столом управляться с ножом и вилкой по всем

правилам хорошего тона, а также писать, чертить и т.п. Более того уверенно

работать напильником и ножовкой, пинцетом и ножницами и даже управлять

транспортным средством...

Многие ученые, работающие над проблемой искусственного зрения, пытаются

активизировать потенциальные возможности мозга слепых. Разработанная

американскими учеными электронная система искусственного зрения построена

следующим образом: в глазницах слепого устанавливаются стеклянные глаза ──

высокочувствительные экраны, воспринимающие световые волны (вместо сетчатки).

Стеклянные глаза, содержащие матрицы светочувствительных элементов,

соединяются с сохранившимися мышцами зрительных органов слепого. Благодаря

усилию глазных мускулов положение этих экранов (камер) можно менять,

направляя их на тот или иной объект. В дужках темных фальшивых очков,

заменяющих оптический нерв, размещены микроузлы, преобразующие изображение,

"считываемое" с экрана, которое передается в электронный блок, связанный с

электродами, кончики которых введены в участки гловного мозга, ведающие

зрением. Соединение электронных схем с вживленными электродами производится

либо по проводам с подкожным разъемом, либо через передатчик,

устанавливаемый снаружи и имеющий индуктивную связь со вживленной частью

системы под черепной коробкрй.

Каждый раз, когда экран в глазнице слепого регистрирует какой-либо

несложный объект, миниатюрная ЭВМ в дужке очков преобразует изображение в

импульсы. В свою очередь электроды "переводят" их в иллюзорное ощущение

света, соответствующее определенному пространственному образу.

Предстоит еще много сделать, чтобы подобные системы искусственного

зрения стали высокоэффективными приборами, приносящими реальную пользу не

отдельным пациентам, а тысячам и тысячам слепых.

Не менее успешно ведутся работы и по созданию электронных устройств для

людей, частично или полностью потерявших слух.

Один из наиболее удобных аппаратов, усилительный тракт которого построен

на одной интегральной микросхеме. Его вес не более 7 граммов. Применяемые

элекретные микрофоны со встроенными истоковыми повторителями имеющими

высокую чувствительность.

Значительно сложнее вернуть человеку слух при полной его потере. Обычно

глухим вживляют в улитку внутреннего уха одноканальные электроды (вместо

нервов), что позволяет им слышать, например, звуки телефонного или дверного

звонка. С появлением микропоцессоров возникла возможность обработки

воспринимаемых звуков для выделения составляющих тональных сигналов, подавае-

мых на отдельные каналы многоканального аппарата искусственного слуха,

синтезирующие первоначальные сигналы в слуховом участке коры головного мозга.

Мы еще мало знаем об удивительных способностях живых организмов узнавать

о событиях внешнего мира. Когда нейрофизиологи и бионики побольше узнают о

них, можно будет создать и "электронные уши" и "электронные глаза", которые

окажут неоценимую помощь миллионам людей.

Реферат опубликован: 1/06/2005 (2317 прочтено)