Размещено на http://www.allbest.ru/

КАЗАНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

«Современные протезы»

ШАКИРОВА АЛИНА РАМАЗАНОВНА

Казань-2017

Введение

Тема предлагаемого реферата - «Современные протезы» Она особенно актуальна в сегодняшних условиях нестабильной и меняющейся жизни.

Реферат посвящен характеристике устранения проблемы при потере конечностей человека и их замене. В реферате говорится о современных протезах, протезирования конечностей. Чтобы проникнуть в суть данной темы необходимо понять что такое протезирование.

Протезирование -- замена утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными заменителями -- протезами. Протезирование представляет собой важный этап процесса социально-трудовой реабилитации человека, утратившего конечности, или страдающего заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

История

Эволюция протезирования представляет собой длительную и легендарную историю: от примитивных истоков до сложных современных конструкций. Как и в развитии любой другой области, некоторые идеи и изобретения работали и успешно развивались, в то время как другие остались на обочине истории и устарели.

Длинный и извилистый путь к компьютеризированным протезам начался около 1500 г. до н.э. Чтобы оценить, как далеко человечество зашло в области протезирования, для начала нам стоит посмотреть на опыт древних египтян.

Египтяне были пионерами ортопедической техники. Их «рудиментарные» протезы были сделаны из ткани, и считается, что их носили больше для чувства «цельности», чем ради их протезных функций. Первый функциональный протез большого пальца ноги, принадлежащей особе дворянского рода, был найден в Египте. Согласно данным ученых, он был создан в период 950-710 гг. до н.э. Протез состоял из двух деревянных частей, которые скреплялись кожаной нитью через отверстия, просверленные в древесине. Кожаный ремешок крепил палец к ноге с помощью кожаных нитей.

В настоящее время в данной сфере достигнут огромнейший прогресс, в частности внедрены так называемые «бионические протезы», которые максимально приближены к естественным, данным людям самой природой конечностям. Исследователи активно работают над обеспечением обратной связи, которая позволит человеку-пользователю протезом испытывать осязательные ощущения от прикосновения искусственной руки, покрытой особой протезирующей кожей, к тому либо иному предмету

Основная цель, которую пытаются достичь ученые и инженеры всего мира - воплотить в искусственном изделии все функции живой руки или ноги.

Впрочем, все бионические устройства разных фирм, институтов и центров пока что не сильно похожи на свои естественные прототипы. Помимо прочих сложностей, основной элемент, которого не хватает всем разработкам - это похожая на настоящую кожа для наружного покрытия. Впрочем, вполне вероятно, что в скором времени эта проблема будет решена путем изготовления полноценной искусственной кожи - сейчас уже проводятся эксперименты по соединению в единое работающее целое нервной ткани и электронных устройств.

Практически до конца 20-го века все изобретения в области протезирования были механического характера, в некоторых случаях сгибание регулировалось вручную. Основными проблемами протезов тех времен (да и, собственно, разработанных ранее конструкций, применяющихся во многих случаях до сих пор) были отсутствие какой-либо связи с организмом, негибкость и недолговечность. Протезы, которые заменяли руку или ногу, не могли функционировать, как полноценный их прототип - это всего лишь суррогат, заменяющий активные части тела, но неспособный приблизиться по возможностям к естественному аналогу. Это и есть главный минус протезов - их «внешний» характер и низкая функциональность. Все, что остается делать их обладателю, это использовать их как элемент гардероба, который со временем изнашивается и становится непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Не столь давно в сфере протезирования появилось такое направление, как "биомехатроника", которое представляет собой соединение робототехники и нервных клеток человека. Задачей научных исследований в этом направлении является разработка искусственных конечностей, которыми можно будет управлять лишь силой мысли, а функциональность будет повторять оную у заменяемой конечности человека с максимальной точностью. Кроме создания роботизированных протезов, способных «вести диалог» с нервной системой, важным направлением является остеоинтеграция, то есть сращивание искусственного модуля и кости, что позволит обойтись без гильзы протеза. Эксперименты по сращиванию титановых имплантатов с кожей, мышцами и костной тканью проводятся регулярно, а некоторые компании (в частности, немецкая ESKA Implants с их технологией Endo-Exo) уже представили серийные разработки. Исходя из нынешнего уровня развития технологий, уже в скором времени человек, потерявший конечность, сможет почувствовать себя отчасти киборгом...

Устройство оборудования

протезирование ухо зрение принтер

Искусственные ноги изготавливают из лёгких и высокопрочных материалов по типу стали, титана и карбона. Современные модульные системы оснащены надёжными подвижными узлами и изготавливаются с учётом всех современных требований. Они состоят из нескольких элементов, количество которых зависит от модели:

• приемной гильзы;

• модульных элементов;

• вспомогательных элементов;

• стопы.

Протез стопы включает в себя два элемента - это приемная гильза и муляж стопы. Такая конструкция изготовляется около трех, а при изготовлении протеза бедра- около четырех недель. Протез с модульным механизмом состоит из приемной гильзы, которая крепится к уцелевшей части конечности, вкладыша, шарнирного механизма, несущего механизма и стопы. Стандартная приемная гильза сделана из акриловой смолы.

Анатомическая гильза сделана из акриловой смолы с добавлением углеволокна, на ней мягкий полиэтиленовый вкладыш, который используется при протезировании бедра. К культе современные протезы крепят при помощи эластичного бандажа или чехла. Если гильза вакуумная, то из нее выкачивают воздух, после чего прикрепляют к культе. Важно, чтобы крепление было выполнено из прочных натуральных материалов.

Модульные, или шарнирные - еще один признак, по которому квалифицируются конструкции, заменяющие нижние конечности. Шарнир - это механизм, который выполняет функцию сустава во время движения. Существует несколько типов модулей с различными системами, которые создают амортизацию.

Простые шарнирные конструкции состоят из пружин, с помощью которых происходит амортизация и ограничение движения. Современные модели модульных протезов имеют тяги на основе гидравлических систем с электронным управлением. За счет гидравлических шарниров протезированная конечность двигается максимально плавно и легко.

Принцип действия оборудования

Одна из последних разработок в данной области - это так называемые биоэлектрические протезы верхних конечностей, которые приводятся в действие с помощью электродов, считывающих электрический ток, вырабатываемый мышцами культи в момент их сокращения. Затем информация передаётся на микропроцессор, и в результате протез приходит в действие. Благодаря новейшим технологиям искусственные руки позволяют осуществлять вращательные движения в кисти, захватывать и удерживать предметы.

i-Limb - протез руки под управлением смартфона.

Протез руки под управлением смартфона.

Это протез человеческой кисти. Как и многими другими подобными устройствами, им можно управлять при помощи мышц предплечья. Но куда большую функциональность ему придает мобильный телефон. Смартфон позволяет i-Limb выполнять одно из нескольких десятков запрограммированных действий, к примеру, завязывать шнурки, брать и отпускать предметы, набирать текст на клавиатуре и даже писать при помощи ручки или карандаша.

Замена утерянному зрению

Специалисты разработали инновационную технологию, позволяющую слепому человеку видеть изображение окружающей его действительности. На данный момент, технология эта строится на создании очков со встроенной в них камерой. Изображение с этого устройства преобразуется в электрические сигналы и импульсы, которые мозг способен интерпретировать.

Вставная челюсть, напечатанная на принтере

Трехмерная печать с каждым днем открывает для себя все новые горизонты возможностей. Используют соответствующие технологии и медики для создания протезов сложных форм, которые очень трудно, а иногда вообще невозможно произвести другими способами. Разработка трехмерной модели и печать заняла всего два часа, в то время как использующиеся ранее методы потребовали бы в десять раз больше времени.

Bionic Ear - ухо, напечатанное на 3D-принтере

Это еще один удачный пример использования трехмерной печати в протезировании. Речь идет об ухе, которое не только может заменить потерянный орган, то также вернуть человеку слух. При создании этой искусственной части тела использовались гидрогель, наночастицы серебра, несколько проводов и живые клетки теленка. Последние при взаимодействии с человеческим телом превратились в натуральный хрящ, соединяющий череп человека с новым органом. А для того, чтобы вернуть человеку слух, в искусственное ухо был встроен слуховой аппарат.

Bionic Hand - протез руки с тактильными ощущениями

Bionic Hand может дать человеку информацию о размерах и форме объекта, к которому он прикасается, а также представление об его текстуре. Происходит это благодаря подключению электродов данного устройства к нервной системе носителя. Пока что данная технология находится лишь в зачаточном состоянии. Но это уже успех. И в дальнейшем он будет развиваться все сильнее.

Протез из конструктора, управляемый силой мысли

На Западе среди обладателей iPhone относительно популярен набор MindWave Mobile, представляющий собой конструктор для создания примитивных устройств под управлением смартфона или специального шлема, считывающего активность человеческого мозга. Вот из этого простого набора семнадцатилетний школьник Шива Натан и создал протез человеческой руки. Шива Натан дополнил набор несколькими сторонними деталями и создал вполне функциональную искусственную руку, управлять которой можно при помощи силы мысли. Правда, для этого нужно быть полностью сосредоточенным - стоит только подумать о чем-то другом, и электронная конечность безжизненно обвисает.

Заключение

Я могу сказать с уверенностью, что при наличии протезов описанного технологического уровня, можно практически забыть о своих недостатках; о том, чего уже нет… Более того, во многих случаях, используя протезы нового поколения, человек сможет получить даже более обширные возможности, нежели от своей естественной руки или ноги. Минус только в том, что приобрести их (как минимум на раннем этапе внедрения) могут только избранные, ведь далеко не каждый смертный может так просто оплатить подобное устройство. Скажем, с ценой в $10000 за стопу еще можно смириться, а вот протез руки со стоимостью, начинающейся от $100000, заставит задуматься о том, где найти на него средства, не только жителей развивающихся стран.

Проанализировав новые разработки в сфере производства протезов и узнав о том, какие буквально чудо-протезы уже создали ученые и инженеры из разных стран, можно сделать заключение, что человек уже не так и далек от киборгов из научной фантастики: недостает “деталей” в организме - достроим, а если еще “вставить в мозги электроды” - то будет даже лучше прежнего.

В свою очередь, с каждым новым достижением в этой отрасли, люди, лишившиеся конечностей, обретают новую надежду на возвращение к нормальной жизни. Жаль только, что пока большая часть этих изобретений существуют только в виде лабораторных образцов, а если и за пределами научных институтов, то далеко не всем по карману. Так что пока всё, что остается - это надеяться на то, что когда продукция нового поколения поступит в более массовое производство, то и цена не будет такой сногсшибательной. Ведь если рассмотреть вопрос ближе, то, по большому счету, комплектующие даже самого технологичного протеза не слишком дорогие, их себестоимость находится в пределах пары тысяч долларов - а заявленную высокую цену определяет в первую очередь интеллектуальная собственность: не каждому дано все это разработать, соединить вместе и «дать жизнь» искусственной конечности, близкой по функциональности к заменяемому органу.

Список использованных источников

Википедия.

Раб/[https://ru.wikipedia.org/wiki/Протезирование]

Cовременные технологии протезирования: как ИТ помогает людям жить.

Раб/[http://itc.ua/articles/covremennye_tehnologii_protezirovaniya_kak_it_pomogaet_lyudyam_zhit_48171/ ]

История имплантируемой техники. Протезы конечностей.

Раб/[https://geektimes.ru/post/284726/ ]

Чудо протезирования: 8 самых необычных в мире протезов.

Раб/[http://www.novate.ru/blogs/060814/27242/ ]

Новые разработки в области протезирования конечностей при ампутации.

Раб/[https://orthopedicsurgery.ru/Newdevelopmentsfieldprostheticlimbamputation/]

Размещено на Allbest.ru