2020/02/12 14:33:00

Бионические протезы

.

Содержание

2020: Женщине частично вернули зрение, подключив камеру к мозгу

В середине февраля 2020 года нейротехнологи из Массачусетского технологического университета рассказали об успешных результатах многолетних исследований, которые должны помочь слепым людям вернуть зрение. Первой пациентке уже удалось частично вернуть зрение, подключив камеру к имплантату в зрительной коре.

Эта операция стала возможна благодаря Эдуардо Фернандесу (Eduardo Fernandez), директору отдела нейроинженерии в Университете Мигеля Эрнандеса в Эльче, Испания. Он хотел вернуть зрение как можно большему числу слепых людей. Подход Фернандеса особенно интересен, потому что он действует в обход глаза и оптических нервов. Создание искусственного глаза или сетчатки возможно, но в подавляющем большинстве случаев слепота связана с повреждениями нервной системы, а не самой сетчатки. Поэтому Фернандес решил пойти другим путем.

Нейротехнологи из Массачусетского технологического университета рассказали об успешных результатах многолетних исследований, которые должны помочь слепым людям вернуть зрение

Бернадета Гомес (Bernardeta Gómez) была абсолютно слепа в течение 16 лет, когда после токсической оптической невропатии лишилась ряда нейронов, обеспечивающих работу зрительного анализатора. Однако после проведенной в 2018 году операции она получила возможность вновь увидеть окружающий мир, хотя и с очень низким разрешением, в виде пылающих бело-желтых точек и форм. Зрение обеспечивает модифицированная пара затемненных очков, оснащенных крошечной камерой. Она подключена к компьютеру, который обрабатывает видео в реальном времени, превращая его в электронные сигналы, а подвешенный к потолку кабель соединяет систему с портом, встроенным в заднюю часть черепа Гомес, который подключен к 100-электродному имплантату в зрительной коре ее мозга.

Пока исследователи продолжают разработку устройства, но надеются, что их результаты скоро смогут стать основой терапевтического решения, доступного во всем мире.[1]

2019

Протез ноги, позволяющий владельцу ощущать ступню и колено

В начале сентября 2019 года хирурги-ортопеды начали устанавливать бионические протезы Össur, разработанные международной группой исследователей, которые позволяют инвалидам ощущать колено и ступню. При этом нейробиоуправление на основе датчиков, соединяющихся с остаточными нервами бедра, значительно снижает физическое и психическое напряжение пользователей. Подробнее здесь.

Протезы руки начали подключать напрямую к нервам человека

В начале февраля 2019 года шведские хирурги провели первую операцию по подключению бионического протеза руки напрямую к нервам. Пациентка с ампутированной рукой стала первым реципиентом костно-нервно-мышечного имплантата.

Хирурги установили титановые имплантаты в кости предплечья и соединили электроды протеза с нервами и мышцами руки. Обычные протезы используют поверхностные электроды, сигналы которых ограниченны и ненадежны и позволяют контролировать только несколько грубых движений. Ученые из Университета Чалмерса заявляют, что имплантация электродов во все мышцы культи позволяет добиться более широкого диапазона движений и ощущений.

Разработан протез, способный считывать сигналы с нервов и мышц через специальные электроды, которые имплантируются непосредственно в руку пациента, что позволяет не только эффективно управлять искусственной конечностью, но и наделять ее чувствительностью

Кроме того, сенсорная обратная связь современных протезов лимитирована, из-за чего пользователям трудно ощутить момент прикосновения или определить, с какой силой они сжимают предмет. Электроды нового протеза имплантированы напрямую в нервы и связаны с биологическими датчиками, благодаря чему пациент может более полно воспринимать мир вокруг.

Технология имплантации была разработана учеными из Integrum AB — компании, которая создала первый костный протез конечности с использованием остеоинтеграции, — и Технологического университета Чалмерса в Гетеборге под руководством Макса Ортиса Каталана (Max Ortiz Catalan), возглавляющего лабораторию биомехатроники и нейрореабилитации. Сам протез был создан итальянской компанией Scuola Superiore Sant'Anna.

Первой пациентке было имплантировано шестнадцать электродов. После операции ей предстоит период обучения с помощью устройств виртуальной реальности – они помогут ей освоиться с возможностями нового протеза. В течение первого квартала 2019 год протезы нового поколения будут имплантированы еще двум пациентам в Италии и Швеции.[2]

2018: Представлен первый в мире напечатанный на 3D-принтере бионический глаз

В конце августа 2018 года команда из Университета Миннесоты анонсировала проект, как утверждается, первого в мире напечатанного на 3D-принтере бионического глаза. Он дает большую надежду пациентам, потерявшим зрение.

Исследователи впервые нанесли массив рецепторов, реагирующих на свет, на твердую полусферическую поверхность с помощью 3D-принтера. Новейшие разработки позволили внедрить устройства для светоощущения с относительно высокой чувствительностью и широким полем зрения, а 3D-принтер с чернилами на основе серебра, использованный командой, позволил нанести их на кривую поверхность так, чтобы они высыхали равномерно, а не стекали по поверхности. Полупроводниковые полимерные материалы позволили исследователям печатать светодиоды, которые преобразуют свет в электричество. Весь процесс печати занимает около часа.

В конце августа 2018 года команда из Университета Миннесоты анонсировала проект, как утверждается, первого в мире напечатанного на 3D-принтере бионического глаза

Трехмерная печать ранее использовалась при комплексной разработке светодиодов с использованием различных функциональных чернил. Исследователи доказали, что фоточувствительные элементы на основе полимеров демонстрируют высокую производительность с КПД 25,3%. Преимущество напечатанных полимерных элементов перед обычными полупроводниками в том, что их можно наносить непосредственно на изогнутую поверхность.

Команда планирует создать прототип с более легкими и более эффективными рецепторами, а также разработать технику для печати на мягком полусферическом материале, который может быть имплантирован в настоящий глаз.

Та же исследовательская группа уже разработала бионическое «ухо», объединив на производственной платформе трехмерную печать, электронику и бионику. Кроме того, они занимались 3D-печатью искусственных органов для хирургических операций, разработкой электронных тканей, которые могли бы служить в качестве бионической кожи, а также протезами, которые могли бы помочь людям с травмами спинного мозга восстановить некоторые утраченные функции.[3]

2017

Первая установка бионического глаза в России

В июле 2017 года в Научно-клиническом центре оториноларингологии ФМБА прошла операция по установке бионического глаза Argus II 58-летнему Григорию Ульянову из Челябинска. Он стал первым россиянином, которому установили такой имплантат. Подробнее здесь.

Установка протеза руки, управляемого силой мысли

В апреле 2017 года стало известно о проведении операции по установке протеза руки, управляемого силой мысли. Особенностью разработки стало то, что роботизированная рука подключается не к мозгу, а к кости.

Водитель грузовика голландец Йохан Баггерман (Johan Baggerman) лишился руки в 2010 году в результате аварии. С 2013 по 2016 годы он перенес три операции, направленные на установку протеза. Лишь в апреле 2017-го пациент приступил к финальной стадии реабилитации.

Йохан Баггерман с бионической рукой

Баггерману установили искусственную конечность, соединив ее с костью и настроив управление ею силой мысли благодаря соединению нервных окончаний пациента к специальному разъему с Bluetooth-браслетом.

В первой операции был установлен металлический стержень в сердцевину кости, во время второй был имплантирован компонент, предназначенный для подключения бионической руки. Третья операция, проведенная пластическим хирургом, предполагала соединение всех нервов, участвовавших в управлении мышцами руки пациента, к культе плеча. Благодаря этому усиливается нервный сигнал, который помогает пациенту управлять искусственной конечностью после лечения.

В связи с тем, что протез соединили непосредственно с костью человека, значительно облегчен процесс снятия и установки руки и тем самым устранена проблема с кожей.

«
Все движения можно выполнять с помощью плеча. Это дает пациентам больший диапазон движений. Другим преимуществом является то, что протез прикрепляется легко и быстро, — отметил хирург Жан Поль Фрольке, принимавший участие в разработке нового протеза.
»

Сложность заключается в том, что период установки и реабилитации таких протезов очень длительный. В случае с Йоханом Баггерманом потребовалось семь лет, причем ему еще предстоит научиться полноценно управлять роботизированной рукой силой мысли.[4]

Примечания