Як повідомляє журнал Prosthetics and Orthotics International, у 2017 році в усьому світі понад 57 млн. людей зіткнулися з втратою кінцівок. Сьогодні ця проблема стає ще більш актуальною, і все більше людей шукають ефективні способи відновлення нормальної активності. Незручні протези поступаються місцем новим, більш просунутим технологіям. Йдеться про біонічні протези, які здатні не тільки компенсувати втрату кінцівки, а й практично повністю відновити її функціональність. Ці інноваційні рішення відкривають широкі можливості для тих, хто шукає можливість повернути собі нормальний спосіб життя після ампутації. У цій статті MediGlobus відповість на найпоширеніші запитання про біонічні протези – як працюють, у чому переваги та недоліки, яка їхня вартість.
Що таке біонічні протези?
“Щоб повернути втрачену функцію, потрібен якийсь допоміжний інструмент або технологія, що здатна відновити можливості анатомії людини після ампутації”,- доктор Нік Лангхалс, куратор досліджень у сфері біонічного протезування, що проводяться за підтримки NIH.
Протезування – це галузь ортопедії, що займається відновленням втрачених або пошкоджених частин тіла з використанням протезів. Метою протезування є повернення функціональності, мобільності та естетичного вигляду ділянці тіла, яку було втрачено або пошкоджено внаслідок травми, хвороби або вродженого дефекту.
Біонічні або міоелектричні протези являють собою передову форму протезування, яка поєднує сучасні технології для створення пристроїв з біонічними компонентами. Ці протези мають здатність відтворювати природні рухи і функції втраченої кінцівки, взаємодіючи з нервовою системою і м’язами користувача.
Основною відмінністю біонічних протезів є їхня здатність до “розумного” функціонування: вони можуть адаптуватися до рухів користувача і забезпечувати більш природну взаємодію з навколишнім світом. Ця технологія надає не тільки можливість відновлення втрачених функцій, а й значне підвищення рівня комфорту та якості життя.
Що являє собою біонічний протез?
Конструкція біонічного протеза включає в себе різноманітні компоненти залежно від типу конкретного протеза.
- Bionic протези оснащені мікроконтролерами, датчиками та електродами, які взаємодіють з нервовою системою і м’язами користувача.
- Мікропроцесор – серце протеза. Він отримує сигнали від датчиків, обробляє їх і передає команду моторам здійснити необхідний рух.
- Міоелектричні протези мають різноманітний набір команд, які можливо налаштувати під різні потреби людини.
- Гідравлічні амортизатори сприяють більш природному й адаптивному руху та знижують навантаження на організм під час використання протеза.
- Існує безліч варіацій у дизайні біонічних протезів. Вони можуть імітувати природний вигляд руки, ноги або пальця або ж відрізнятися унікальним дизайном.
- Біонічні протези оснащені вбудованими акумуляторами та зарядними пристроями.
- Деякі моделі мають інтегровані елементи управління, такі як кнопки, сенсорні панелі, монітори, можливість підключення до смартфона тощо. Вони надають можливість перемикання між режимами, регулювання сили та швидкості рухів, а також дають важливу інформацію про рівень заряду батареї та стан протеза.
- Новітні біонічні протези використовують технології штучного інтелекту для адаптації до вподобань користувача, оптимізації рухів і підвищення ефективності.
Читати: Чим відрізняється біонічний протез від інших видів протезів?
Найголовніша відмінність біонічного протеза від традиційного – система управління. Традиційний протез приводиться в дію рухом тіла за допомогою ременів і тросів. Наприклад, піднявши плече, трос натягується і відбувається розкриття протеза руки або гака. Якщо плече опустити, протез закривається. Схожий принцип дії й у протезів ніг. Залежно від конкретних рухів тіла, відбувається згинання або розгинання протеза.
Біонічний протез працює інакше. Пристрій розпізнає нервові імпульси, які посилає мозок, і обробляє їх за допомогою мікрокомп’ютера. Таким чином, міоелектричний протез працює практично як натуральна кінцівка. З його допомогою можливо здійснювати широкий діапазон маніпуляцій – захоплення й утримання дрібних і великих предметів, управління силою хвата, ходьба і біг нерівною поверхнею, підйом сходами, управління швидкістю тощо.
Детальнішу інформацію про біонічні протези, їхню вартість, виробників і клініки можна дізнатися, звернувшись до фахівця MediGlobus. Натисніть кнопку нижче і замовте безкоштовну консультацію. Ми відповімо на всі запитання.
Як працюють біонічні протези?
Принцип дії біонічних протезів заснований на тісній взаємодії з нервовою системою і м’язами людини. Електроди вловлюють електричні сигнали, які надсилає мозок для управління м’язами. Мікроконтролери і процесори обробляють отриману інформацію і передають команду моторам і приводам, які приводять у дію рухомі компоненти протеза для здійснення конкретного руху.
Особливістю кіберпротезів є їхнє більш комфортне використання та безпека. Спеціальні сенсори розпізнають положення тіла, силу тиску, швидкість. Така інформація дає змогу протезу за частки секунд передбачити, що людина зробила неправильний рух, і запобігти йому. Ця функція допомагає поліпшити рівновагу під час пересування і запобігти небезпеці падіння. Більш того, спеціальні амортизатори допомагають компенсувати тиск на куксу і навантаження на хребет. Людина з таким протезом не відчуває болю і дискомфорту під час використання.
Останні моделі роботизованих протезів оснащені спеціальними сенсорами для “зворотного зв’язку”, за допомогою яких людина може відчувати зіткнення протеза з предметом. Коли сенсор стикається з чим-небудь, він передає сигнал користувачеві у вигляді ледь помітної вібрації. Що сильніше зіткнення з предметом, то сильніша вібрація. Така функція в рази підвищує контроль над рухами і виконанням конкретних функцій.
Які види біонічних кінцівок існують?
Біонічним протезом можливо замінити втрачену кінцівку повністю або частково, залежно від рівня ампутації.
Протези ніг:
- стегна;
- гомілки;
- стопи.
Протези рук:
- плече;
- передпліччя;
- кисть;
- пальці.
Які існують види біонічних протезів рук?
Існують два види міоелектричних протезів рук – однохватовий і багатохватовий.
- Однохватовий протез працює від одного мотора, який забезпечує одномоментне змикання або розмикання пальців кисті.
- У багатохватовому протезі кожен палець оснащений окремим мотором. Це дає можливість виконувати набагато більше маніпуляцій і навіть жестикулювати. Кількість програм залежить від конкретної моделі та вподобань людини.
Які існують види біонічних протезів ноги?
Біонічні протези ніг залежно від рівня ампутації поділяються на 2 типи: транстибіальні та трансфеморальні:
- Транстибіальні протези заміщають частину ноги нижче коліна при збереженні колінного суглоба. Включають у себе штучні гомілку і стопу.
- Трансфеморальні протези призначені для заміщення нижньої кінцівки вище коліна. Включають у себе штучний колінний суглоб, гомілку і стопу.
Також існують спеціальні біонічні протези для занять спортом. Вони можуть бути розроблені та налаштовані під конкретні вимоги користувача.
Бігові протези являють собою легкі й аеродинамічні пристрої, спроектовані для оптимізації бігових рухів. Вони забезпечують високу ефективність і стабільність, даючи змогу спортсменам розвивати високу швидкість. Протези для зимових видів спорту адаптовані для катання на лижах або ковзанах. Також існують протези, призначені для екстремальних видів спорту, як-от альпінізм або велогонки. Вони мають посилену конструкцію, здатну витримувати високі навантаження й адаптуватися до нестандартних умов, що дає змогу спортсменам долати екстремальні виклики.
Які дії дає змогу виконувати біонічний протез?
Новітні протези рук можуть виконувати велику кількість команд. Вони практично повністю повторюють роботу натуральної кінцівки, відтворюють природні рухи та дрібну моторику. З їхньою допомогою можливо брати й утримувати дрібні предмети, наприклад, використовувати столові прилади, застебнути блискавку, відкрити замок ключем, писати або займатися хендмейдом.
Однак такий протез не бажано використовувати для підняття важких предметів і виконання грубої роботи, наприклад, працювати з перфоратором або дрилем. Це може пошкодити компоненти протеза. Для цих цілей можливе застосування спеціальних пристосувань. Також деякі моделі протезів мають знімні насадки (кисті, гаки тощо), які можливо міняти в міру необхідності.
Великі можливості мають і сучасні протези ніг. Хода з таким пристроєм більш природна. Людина може без проблем спускатися і підніматися сходами, змінювати швидкість руху з ходьби на біг і навпаки, сідати і вставати. Такі протези оснащені системами управління, які запобігають падінню людини в разі необережного руху. Також за допомогою спеціальних систем амортизації компенсується навантаження на суглоби, куксу та хребет.
Як встановлюється біонічний протез?
Існує кілька способів кріплення біонічного протеза, кожен з яких має свої особливості:
| Вакуумний спосіб кріплення | Цей метод заснований на створенні вакууму між гільзою (культеприймачем) і кінцівкою. Гільза виготовляється за індивідуальними параметрами пацієнта. Вона має точно повторювати форму культі, інакше під час використання протеза виникне дискомфорт і біль. Після поміщення культі в гільзу, вона закривається клапаном, який випускає з неї повітря, створюючи всередині вакуум. Це запобігає зміщенню протеза і забезпечує надійне кріплення. Існують сучасні системи, такі як Harmony від компанії Otto Bock, що автоматично підтримують рівень вакууму. |
| Силіконовий або гелевий чохол – лайнер | Цей метод передбачає використання спеціального чохла на основі силікону або гелю, який забезпечує більш надійне зчеплення. Це – зручний спосіб, що дає змогу знімати й одягати протез без додаткових протяжок. |
| Остеоінтеграція | Являє собою інноваційний спосіб кріплення протезів без культеприймача і чохлів. Він заснований на введенні імпланта безпосередньо в кістку, після чого імплант поступово возз’єднується з кістковими тканинами, створюючи міцне і стабільне з’єднання. Після завершення процесу остеоінтеграції на імплант кріпиться спеціальний елемент, який служить для фіксації безпосередньо самого протеза. За допомогою цього методу протез прикріплюється за лічені секунди. Більше немає проблем із фіксацією кукси і немає дискомфорту від носіння. |
Які переваги та обмеження пов’язані з використанням біонічних протезів?
Переваги біонічних протезів:
- Максимальне відновлення функціональності кінцівки дає змогу виконувати різні повсякденні завдання та бути активним, що підвищує самооцінку та комфорт користувача.
- Біонічні протези мають привабливий зовнішній вигляд і різноманітний дизайн.
- Завдяки передовим технологіям та інтуїтивному управлінню, біонічний протез забезпечує максимально природні рухи.
- Сучасний протез руки має широкий арсенал команд для виконання як найпростіших дій, так і складних. З його допомогою можна не тільки просто утримувати предмети, а й писати, зав’язувати шнурки, застібати ґудзики і блискавку, жестикулювати і багато іншого.
- Міоелектричний протез ноги відтворює максимально наближені до натуральних рухи. Покращується координація і рівновага, хода стає більш плавною, можливо переходити з ходьби на біг або навпаки, підніматися/спускатися по сходах, крутити педалі та інше.
- Біонічний протез надає можливість індивідуального налаштування та адаптації, задовольняючи конкретні потреби людини в домашніх справах, професійних діях, заняттях спортом або хобі. Деякі моделі додатково оснащені знімними насадками, такими як гаки, затискачі, хвати та інші, для виконання різних завдань.
- Протези створюються з урахуванням комфорту, що дає змогу користувачам носити їх тривалий час без болю і дискомфорту. Сучасні технології 3D друку дають змогу створювати легкі протези, що покращує мобільність і зручність використання.
- Виробництво з міцних матеріалів забезпечує довгий термін служби протеза.
Недоліки біонічних протезів:
- Використання біонічних протезів вимагає значних витрат часу і фізичних зусиль для освоєння, що може викликати складнощі у деяких людей.
- Принцип дії таких протезів заснований на нервовій активності в м’язах, тому їхнє встановлення безпосередньо після ампутації відіграє вирішальну роль. У разі тривалого відтермінування встановлення, м’язи та нерви можуть зазнати атрофії, що ускладнює або унеможливлює процес навчання управлінню протезом. Таким чином, увага до часових рамок і регулярні тренування після ампутації є вирішальними факторами для успішного освоєння і використання біонічних протезів.
- Через складність технології, біонічні протези можуть піддаватися технічним збоям, які потребують обслуговування або ремонту.
- Біонічний протез коштує дорожче, ніж звичайний механічний, що робить його недоступним для деяких людей.
- Більшість біонічних протезів не призначені для використання у воді. Також не рекомендується використовувати протез в агресивних робочих умовах, наприклад, для роботи з перфоратором або дрилем.
- Біонічні протези працюють від акумулятора, що може створювати незручності, особливо в ситуаціях, коли доступ до зарядки обмежений.
Скільки коштує біонічний протез?
На сьогодні на ринку представлено безліч компаній, що спеціалізуються на розробці та виробництві різних протезів для рук, ніг і пальців. Серед найбільш затребуваних виділяються компанії Ottobock, Bauerfeind, Stryker і Össur, що виробляють найкращі біонічні протези. Їхня вартість залежить від різних чинників, таких як рівень ампутації, тип протеза, особливості конструкції та наявність додаткових компонентів. Важливо враховувати, що для повноцінного використання будь-якого протеза необхідно пройти реабілітацію і навчання, що також може потребувати витрат.
Орієнтовна вартість біонічних протезів:
| Назва | Вартість |
| Ottobock Be Bionic – багатохватовий протез руки, оснащений 5-ма моторами для кожного пальця і набором із 16-ти різних команд | $24,000 |
| Michelangelo Ottobock – найдосконаліший протез руки, згідно з відгуками користувачів. Він максимально наближений до натурального вигляду. Відтворює природні рухи, моторику і жестикуляцію, має великий вибір команд | $64,500 |
| Össur Touch Bionic – біонічний протез руки, що виконує до 36 різних дій | $27,000 |
| Ottobock C-leg 4 – одна з найпопулярніших моделей роботизованих протезів на ногу вище коліна. Має інтуїтивно зрозуміле управління, підвищену систему безпеки і широкий набір команд | $34,000 |
| Ottobock Genium x3 – біонічний протез ноги, що має широкий функціонал. Особлива конструкція дає змогу використовувати протез для водних процедур | $75,000 |
| Ottobock Harmony Meridium – протез ступні з мікропроцесором, виконаний із карбону. Здатний передавати тактильні відчуття від зіткнення з поверхнею, автоматично перемикати режими під час керування транспортом, велосипедом або підйому/спуску сходами | $30,000 |
Де замовити протез і пройти реабілітацію?
Ухвалюючи рішення про протезування ноги або руки, слід враховувати багато чинників – репутацію клініки, наявність необхідних сертифікатів і кваліфікацію фахівців. Гарантією успішного відновлення є також використання клінікою сучасних технологій та обладнання. Звернувшись до MediGlobus, ви отримаєте професійну допомогу у виборі найоптимальнішого варіанту, що задовольняє всім вашим вимогам. Ми також допоможемо з організацією поїздки та підтримкою під час перебування в центрі. Отримайте безкоштовну консультацію, натиснувши на кнопку нижче.
Підсумок
- Біонічний протез – інноваційний пристрій, розроблений для заміщення втрачених кінцівок. Відмінною рисою таких протезів є інтеграція передових технологій та електроніки для максимальної імітації природних рухів.
- Конструкція біонічного протеза містить сенсори, датчики, мікропроцесори, мотори, амортизатори та інші компоненти для більш точного і контрольованого руху.
- Біонічний протез відрізняється від традиційних протезів головним чином системою управління. Традиційні протези активуються рухом тіла, використовуючи ремені та троси. Біонічний протез розпізнає нервові імпульси, які надходять від мозку і обробляє їх за допомогою мікрокомп’ютера. Міоелектричний протез функціонує практично як натуральна кінцівка, даючи змогу здійснювати різноманітні дії.
- Біонічні протези надають можливість заміни верхніх і нижніх кінцівок залежно від рівня ампутації.
- Існує два види міоелектричних протезів рук: однохватовий і багатохватовий. Однохватовий протез керується одним мотором, що забезпечує одночасне замикання або розмикання пальців кисті. У багатохватному протезі кожен палець обладнаний окремим мотором, що дає змогу виконувати різноманітніші маніпуляції і навіть жестикуляцію, залежно від програмування та вподобань користувача.
- Протези ніг залежно від рівня ампутації поділяють на два основні типи: транстибіальні та трансфеморальні. Транстибіальні протези заміщають частину ноги нижче коліна при збереженні колінного суглоба. Трансфеморальні протези призначені для заміщення нижньої кінцівки вище коліна. Крім того, існують спеціалізовані протези для занять спортом.
- Біонічні протези рук дають змогу користувачеві утримувати предмети, писати, застібати блискавки та виконувати інші повсякденні завдання. Сучасні протези для ніг забезпечують більш природну ходу і дають змогу виконувати різні рухи, включно з підйомом сходами і зміною швидкості.
- Встановлення біонічного протеза може здійснюватися різними методами – вакуумним способом, за допомогою силіконового або гелевого чохла-лайнера або хірургічним методом остеоінтеграції.
- Вартість протезів залежить від рівня ампутації, типу протеза і його функціональних можливостей. Наприклад, ціна біонічного протеза руки Ottobock Be Bionic становить $24,000, тоді як біонічний протез кисті Michelangelo Ottobock коштує від $64,500. Також варіюється від моделі та комплектації вартість біонічної ноги. Ціна протеза Genium x3 від Ottobock становить $34,000, а модель Harmony Meridium коштує $75,000.
