Протез: что это такое и какие они бывают?
Мария Медведева

Протезирование — замена утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными заменителями — протезами. В русский язык слово пришло из французского prothese, в свою очередь произошедшее от греч. prosthesis - присоединение, прикрепление.

Первое упоминание о протезировании в истории — побег из плена грека Хегазистрата, жившего примерно за 500 лет до н. э. Посаженный на цепь, он был вынужден отпилить себе ногу, а затем попросить знакомого плотника сделать ему протез. Этот протез был как две капли воды похож на известные всем протезы-деревяшки довольно позднего времени. Римский писатель Плиний Старший (Plinius Major) упоминает о полководце, потерявшем руку во время Пунической войны (218—201 г. до н. э.). Ему была изготовлена железная рука, которой он мог держать щит. После развития механики, ближе к современности, стали появляться более совершенные типы протезов, хорошо имитирующие потерянную часть тела или даже способные двигаться за счёт встроенных механизмов.

Искусственные руки в XIX в. разделялись на «рабочие руки» и «руки косметические», или предметы роскоши. Для каменщика или чернорабочего ограничивались наложением на предплечье или плечо бандажа из кожаной гильзы с арматурой, к которой прикреплялся соответствующий профессии рабочего инструмент — клещи, кольцо, крючок и т. п. Косметические искусственные руки, смотря по занятиям, образу жизни, степени образования и другим условиям, бывали более или менее сложны. Искусственная рука могла иметь форму естественной, в изящной лайковой перчатке, способная производить тонкие работы; писать и даже тасовать карты (как известная рука генерала Давыдова). Если ампутация не достигла локтевого сустава, то при помощи искусственной руки возможно было возвратить функцию верхней конечности.
В настоящее время протезирование активно развивается, привлекая на помощь достижения науки и техники. 

Протезирование представляет собой важный этап процесса социально-трудовой реабилитации человека, утратившего конечности, или страдающего заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

КЛАССИФИКАЦИЯ

По назначению все протезы можно разделить на 2 большие группы: косметические (выполняющие только пассивную декоративную функцию) и функциональные (активные протезы, которые позволяют человеку выполнять хват и управляются посредством различных механизмов). Последние могут быть заключены в косметическую оболочку, имитирующую внешний вид руки, либо иметь современный технологический дизайн.

Протезы верхних конечностей

По уровню ампутации протезы верхних конечностей делятся на следующие виды:

  • протезы пальца,
  • протезы кисти,
  • протезы предплечья,
  • протезы плеча,
  • протезы при вычленении плечевого сустава.

В зависимости от механизмов управления функциональные протезы делят на рабочие, тяговые (активные, механические) и миоэлектрические (биоэлектрические, бионические).

КОСМЕТИЧЕСКИЙ ПРОТЕЗ 

косметический протез

Косметические, или пассивные протезы, предназначены для воссоздания внешнего физического вида руки. Состоят из культеприёмника, каркаса кисти, косметической перчатки. 
На российском рынке средств реабилитации распространена продукция производства Реутовского экспериментального завода средств протезирования. В частности, косметические протезы кисти из силикона. Не до конца решена проблема загрязнения оболочки, что требует отдельного ухода за протезом и замены в течение полугода.
Среди мировых производителей выделяют французскую компанию SILAB. Оболочка колорируется в тон кожного покрова пациента, индивидуально и с мельчайшими подробностями: родинками, венками и т.д. - ногти в более дорогой версии изготавливают из акрила.

РАБОЧИЙ ПРОТЕЗ

рабочий протез

Рабочий протез оснащен приемником рабочих насадок и позволяет использовать различные инструменты - молоток, ключ, ножницы, зубило, зажим для отверток и так далее. Существуют специальные насадки для бытовых работ - для столовых приборов, письма, утюга, для печати, рисования, для швейной машины. Насадки устанавливаются в гильзоприемник протеза.

ТЯГОВЫЙ ПРОТЕЗ 

Тяговый протез

Тяговые (механические, активные протезы) управляются с помощью тяг и полностью контролируются усилиями самого человека. Сильная сторона такого механизма - получение обратной связи и возможность контролировать усилие. То есть при выполнении хвата пользователь сам определяет силу сжатия, скорость и может почувствовать сопротивление, когда кисть упирается в предмет и не может продолжать сдавливание. Механизм прост в управлении, с ним можно плавать, и он легок в обслуживании. Слабая сторона - это ограниченность силы хвата возможностями самого человека. Если лучезапястный /локтевой сустав развиты слабо, то управление протезом будет затруднено. 
Существует несколько вариантов тягового управления - от движения плеча, локтя, лучезапястного сустава, проксимальной фаланги пальца.

В протезе системы Руденко кисть приводится в действие при помощи бандажа, закрепляемого на плечевом поясе, это наиболее распространенный в России вид функционального протеза.
У него существуют свои недостатки, связанные с неудобством и неестественностью в управлении. Тем не менее при длительной практике ношения, пользователи демонстрируют возможности манипуляции различными предметами - "можно писать, пользоваться ножом и вилкой, играть в теннис, зажигать спички и переносить груз тяжестью до 30 кг".

БИОНИЧЕСКИЙ ПРОТЕЗ

бионический протез

Биоэлектрические, или по-другому, бионические, миотонические, протезы - это протезы с внешним источником энергии (по классификации Минтруда РФ). Когда человек пытается пошевелить конечностью, нервный импульс вызывает изменение электрического биопотенциала мышцы, который улавливается специальным датчиком протеза, прикрепленного к культе конечности. Специальные датчики, встроенные в культеприемную гильзу, считывают эти сигналы с кожи. Эта информация передается на микропроцессор кисти, и в результате протез выполняет определенный жест или хват.
В настоящее время в доступных к покупке протезах используется всего 2 мио-датчика, регистрирующих активность двух крупнейших групп мышц. Этим обусловлено неудобство в использовании протеза. Для выбора жеста необходимо послать на протез несколько повторяющихся команд, происходит своеобразное переключение режимов с помощью перебора.
К слабым местам таких протезов относят их ненадежность (ремонт каждые полгода, связанный с использованием сложной электроники), малую гибкость в системе управления (по сути в распоряжении человека для манипулирования рукой оказываются всего 2 кнопки - 2 мио-датчика).
Стоимость таких протезов начинается с 1,5 млн рублей, в России их не производят.
Биоэлектрические протезы на сегодня являются самым высокотехничным средством протезирования верхних конечностей из доступных на рынке. Также не прекращаются исследования по управлению протезом с помощью нейронной активности (шапочки, улавливающие концентрацию внимания пользователя), то есть процесс управления полностью контролируется головным мозгом человека, причем пациент только управляет протезом, а за силовые функции отвечают приводные устройства за счет внешнего источника энергии. В Швейцарии ведутся эксперименты с вживлением в нервные окончания. 
Кроме того разработан браслет, снимающий данные мышечной активности по всей окружности руки, что позволяет более гибко управлять протезом, но в обычной жизни браслет пока мало применим в силу неудобства конструкции (для улавливания сигналов мышц браслет должен быть очень тугим) и сложности в унификации устройства (мышцы разных людей расположены и работают по-разному).

Последние модели таких протезов также дают возможность чувствовать тепло и давление посредством датчиков, сигнал от которых поступает в кожу культи.

ЭКЗОСКЕЛЕТ

Экзоскелет

С XX века создаются искусственные экзоскелеты для человека. Термин "экзоскелет" буквально означает "опорный каркас, находящийся вне тела" (в быту возможно увидеть у таракана, речного рака). Экзоскелеты позволяют расширить возможности человека, сделать его сильнее, быстрее, некоторые даже позволяют летать. Медицинские экзоскелеты позволят людям с ограниченными возможностями ходить, поднимать тяжести, вести практически полноценный образ жизни. Механизм экзоскелета будет не только поддерживать тело, но и брать на себя все нагрузки, выполняя необходимые действия. В настоящий момент проекты экзоскелетов разрабатываются в нескольких странах мира, в том числе и в России. Логичными сферами употребления экзоскелетов представляются военная, правоохранительная сферы, производства, медицина, протезирование, сферы, связанные с тяжелым физическим трудом.

КИБОРГ

киборг

Киборг (сокращение от англ. cybernetic organism — кибернетический организм) — в медицине — биологический организм, содержащий механические или электронные компоненты, машинно-человеческий гибрид (в научной фантастике, гипотетике и т. п.).

Концепция человека-машины присутствовала как образ в мифологии и творчестве во все времена, начиная с искусственного гиганта Талоса из греческих мифов и заканчивая Железным Гансом из одноименной сказки братьев Гримм. В англоязычной литературе основоположником научного представления человека с механическими компонентами считается Эдгар Аллан По — в своём рассказе «Человек, которого изрубили в куски» (1843) он описал пожилого офицера, получившего тяжелейшие ранения и увечья во время войны с индейцами и практически целиком (кроме тела, одной руки и головы) состоящего из протезов. Тема киборгов прослеживается в мировой литературе и кинематографе, до сих пор не теряя актуальности.

Опубликовано 27 февраля 2017г.

Статьи по теме: