Вокруг Света 2001 № 06 (2729) - [23]
В новых нейронных протезах электрические системы подражают мозгу, используя для контроля за движением сенсорные вставки. Кроме того, нейронные протезы обещают дать вполне обоснованную надежду на будущее и тем людям, которые страдают различными заболеваниями, связанными с нарушением в системе передачи нервных импульсов, такими как рассеянный склероз, паралич, глухота и слепота. Это может показаться фантастическим, но, помимо всего прочего, система внедрения нейронных протезов позволяет пациентам испытывать почти реальные ощущения, производимые, например, искусственной ногой. Датчики давления в ступне передают его на различные части ноги, посылая покалывающие сигналы на остатки ампутированной конечности, — чем больше давления оказывается на искусственную ногу, тем больше ощущений передается на остаток конечности. Со временем мозг пациента начинает интерпретировать эти ощущения так, как если бы их источником была его собственная нога.
Обратная сенсорная связь ведет к развитию необходимого баланса не только для ходьбы и бега. Часто пациент начинает ощущать, что его искусственная нога самым естественным образом связана с телом. Подобные протезы существенно увеличивают двигательные возможности, а их внешний вид максимально приближен к натуральному. Увеличение чувствительности позволяет травмированным людям вступать в более тесный контакт с окружающим миром и дает возможность пусть и не до конца, но все же восстанавливать утраченные ощущения.
Другая область применения нейронных протезов — стимуляция естественных процессов в парализованных конечностях. В этих случаях применяется функциональный электрический стимулятор (ФЭС), когда имплантированные электроды поставляют электрические импульсы в мышцы так же, как мозг подает импульсы через нервные окончания в здоровые части тела. ФЭС используют для восстановления функций верхних и нижних конечностей, мочевого пузыря и кишечника.
Наиболее развитое на сегодняшний день приспособление — свободная рука (FreeHand) — создано американскими исследователями. Оно координирует электрическую стимуляцию парализованного предплечья и мышц руки, позволяя совершать необходимые для повседневной жизни движения. Эта система предназначена для людей, чьи руки, ноги и тело парализованы в основном вследствие повреждения позвоночника.
Сенсор, расположенный на груди, измеряет движения плеча, а монитор на запястье фиксирует его действие. Затем контрольный сигнал идет к имплантированным электродам через внутренний процессор, стимулируя мышцу к выполнению необходимого движения. Сейчас уже 65 человек используют систему FreeHand, благодаря ей они могут самостоятельно одеваться, чистить зубы, есть, пользоваться телефоном и компьютером.
Команда, разработавшая и внедрившая в жизнь ФЭС, тестирует также и протез нижней конечности, который поможет многим людям, страдающим параличом обеих ног, освободиться от инвалидного кресла. Пациенты, участвующие в этой экспериментальной программе, уже ждут своей очереди на получение второго имплантата, способного активизировать их мышцы для выполнения функций ходьбы.
В XVI веке французский хирург Амбруаз Паре основал научное протезирование, создав цельнометаллические, а иногда даже с движущимися частями руки. Позже такие цельные руки уступили место одинокому крюку или обтянутой кожей нефункционирующей руке. Деревянные ноги использовались гораздо раньше, возможно, еще во времена Римской империи.
Судя по романам писателей XIX века, ампутация была довольно обычным явлением по причине большого числа дорожно-транспортных аварий, а также после ранений в наполеоновских войнах. Те, кто выживал после операции (30 процентов, как правило, умирало), использовали так называемую пробковую ногу, иногда оснащенную специальными пружинами.
Первая и вторая мировые войны внесли свой вклад в дизайн искусственных конечностей. В это время после ампутации благодаря развитию военной медицины выживало уже гораздо больше людей. Тогда же началось применение особых облегченных материалов и улучшенных механических суставов. Первоначально они использовались для нижних конечностей, а вторая мировая война дала толчок делу протезирования верхних.
Электрический протез предплечья способен восстановить довольно широкий спектр естественных функций. Такой протез, контролируя действие мотора, предназначенного для сжатия или разжатия искусственной кисти, делает локоть максимально подвижным и даже позволяет вращать запястьем. Пациент, используя такой аппарат, сокращает мышцы, скажем, плеча или локтя, что, в свою очередь, генерирует электрические сигналы, активизирующие моторы, встроенные в локте, запястье или руке.
Помимо этого, достаточно широко развивается производство искусственных конечностей со специальными тепловыми сенсорами, расположенными на кончиках пальцев протеза. Сенсоры посылают сигнал по компьютеризированной схеме, управляющей ими и дающей сигнал электродам, расположенным в коже пациента. Таким образом создаются, вернее, воспроизводятся ощущения тепла и холода в искусственных конечностях.
И пусть пока все эти разработки находятся в стадии исследований и экспериментов и вряд ли кто возьмется дать 100 % гарантии. Хотя и сейчас уже есть те, кому нейронные протезы вернули все ощущения нормальной, здоровой жизни. Так, например, Дана Боуман — американский военный парашютист, потеряв во время аварии, случившейся в 1994 году, обе ноги и получив взамен новые — нейронные, смог не только вернуться в парашютный спорт, но и совершить уникальный прыжок на стадион Атланты во время Олимпийских игр 1996 года. Он — единственный человек с двойной ампутацией ног, имеющий лицензию на управление вертолетом, частную лицензию для полетов на одномоторном и водном самолетах. Он занимается подводным плаванием, ездит на велосипеде, катается на горных и водных лыжах, а еще водит мотоцикл…
