Начиная со времен Средневековья и до сегодняшнего дня человечество пытается создать такие протезы, которые были бы максимально похожи на утраченную конечность не только по своему внешнему виду, но и по функционалу. Облегчить жизнь больным, которым в прежние времена не давалось никаких шансов на реализацию в социуме и улучшение самочувствия, позволяет современная медицина и наука. Бурное развитие технического прогресса позволяет создавать удивительные вещи, которые делают жизнь больных более свободной, позитивной и насыщенной.
Наука будущего
В настоящее время возникла новая дисциплина, сочетающая в себе технику и биологию. Бионика - наука, занимающаяся исследованиями нервной системы, ее клеточек, а также изучением рецепторов. Цель подобной работы состоит в создании инновационных приборов.
Бионика является прикладной дисциплиной, и на сегодняшний день ее развитие происходит достаточно быстрыми темпами. Ведь человечество всегда стремилось обладать такими способностями, которые не были даны ему от природы. Конечно, живое тело может многое. Однако существуют вещи, которые человеку просто не под силу. Это, к примеру, отсутствие возможности разговаривать с людьми, находящимися вне пределов слышимости, а также способность летать. Но человек всегда стремился компенсировать свое несовершенство. Для этого он использовал самые различные внешние приспособления. Так, например, были изобретены телефон и самолет. Но что касается медицинской сферы, здесь все более сложно. При этом каждому из нас понятно, что доктора, в тех случаях, когда с телом пациента что-либо происходит, проводят его «ремонт», пользуясь самыми последними достижениями в этой области.
Бионика - это наука, которая смогла сложить вместе две эти, на первый взгляд, довольно простые концепции. Кроме того, она позволяет нам немного заглянуть в будущее. Ведь там, вполне возможно, врачи начнут активно улучшать своих пациентов, «меняя» им «непригодные», «износившиеся» органы и системы. Кроме того, велика вероятность, что бионика позволит сделать нас такими, какими не смогла создать природа, то есть более сильными и быстрыми. Именно в этом и заключается суть этой науки.
Необычные приспособления
Одно из основных направлений бионики рассматривает вопросы изготовления современных протезов и имплантов. Подобные технологические устройства размещают там, где ранее была утерянная конечность.
Свое название бионический протез получил от слова «бионика». Для создания своих изделий, помимо техники и биологии, данная дисциплина использует достижения электроники и кибернетики, физики и химии, навигации и т.д.
Установленный человеку бионический протез или имплант начинает взаимодействовать с клетками нервной системы. И, несмотря на то что подобные устройства изготавливаются из искусственных материалов, они позволяют пациенту контролировать свои движения. Это становится возможным благодаря методу мышечной реиннервации. Его основной принцип заключен в том, что нервы, когда-то отвечавшие за уже ампутированную ногу или руку, соединяются с оставшимися на конечности мышечными тканями. Они-то и передают сигналы на протезные электронные датчики.
После того как у человека удалили конечность, в его теле остаются нервы, отвечающие за двигательную активность. Врачи с помощью сложной хирургической операции соединяют их с зонами наиболее крупных мышц. Например, в случае ампутированной руки, с грудной.
Как работают бионические протезы? Когда у человека возникает желание пошевелить пальцами, его мозг направляет сигнал для грудной мышцы. Здесь в работу включаются электроды. Они принимают данный сигнал и передают импульс по проводам к процессору, находящемуся внутри бионической конечности. Это и позволяет протезу совершать задуманное движение.
Интересно, что искусственная конечность способна чувствовать даже тепло, давление и прикосновение. Ведь врачи производят соединение живого чувствительного нерва с участком кожи, расположенным на груди. Подобный метод назвали целевой сенсорной реиннервацией. Сенсоры, расположенные на искусственной конечности, направляют сигнал к участку кожи. Далее этот импульс передается в кору головного мозга, и человек, например, способен ощутить высокую температуру и одернуть руку.
На сегодняшний день можно говорить о том, что бионические протезы конечностей только внедряются в жизнь. И пока еще существует проблема качественного управления подобными устройствами.
Бионические руки
Создание подобного протеза заняло у ученых много времени. Конечно, задача перед исследователями стояла не из легких. Как создать настолько умный протез, чтобы он смог воссоздавать все движения своего хозяина, даже самые деликатные? Ведь кончики пальцев кистей человека природа снабдила самыми чувствительными нервными окончаниями, которые и обеспечивают точность при выполнении различных заданий.
Конечно, на сегодняшний день ученым пока не удалось повторить естественные возможности человеческой руки на все сто процентов. Однако имеется несколько довольно интересных попыток, которые позволили максимально точно приблизить искусственную конечность к естественной.
Какими бывают бионические протезы? История создания этих устройств насчитывает пока еще совсем немного времени. Это и становится основной причиной того, что их использование на данный момент не столь массовое. Первые бионические протезы были разработаны учеными, работающими в чикагском Институте реабилитации. Именно им удалось создать устройство, которое позволило пациенту управлять своей рукой и даже распознавать целый ряд ощущений. Первая бионическая рука была поставлена Клаудии Митчелл. Эта женщина, которая в прошлом служила в американском морском флоте, в 2005 г. попала в аварию. Для того чтобы спасти пациентке жизнь, хирургам пришлось провести ей операцию по ампутации левой руки. Причем по самое плечо. Искусственная рука была присоединена к нервам, которые остались без изменения.
Сегодня такой бионический протез выпускается разными производителями. Рассмотрим некоторые из них.
Протезы i-LIMB
Одной из компаний, выпускающей бионические руки, является Touch Bionics. Изначально она производила свои изделия для ветеранов войны. Такая рука-протез может не только брать, но и удерживать предметы. При этом ее пальцы способны двигаться по отдельности и воспроизводить несколько стандартных записанных движений. Интересно, что такой бионический протез может сжимать предметы с разной силой.
Что лежит в основе работы данного устройства? Это микроэлектрический аппарат, способный считывать биоэлектрический потенциал уцелевшей части руки. Далее следует передача информации на программное устройство. Оно и обеспечивает проведение дальнейшего функционирования бионической конечности. Компьютерная система, которой снабжена искусственная рука, содержит в себе определенный перечень стандартных захватов и движений.
Протезы Bebionic3
Эта бионическая рука аналогична описанной выше. С ее помощью человек способен выполнять четырнадцать различных движений и захватов, воспроизводя различные действия.
Данный миоэлектрический протез в настоящее время находится на стадии доработки, но в скором времени может стать полноценной заменой утраченной руки.
Биорука, созданная в Техническом университете Чалмерса
Ученые из этого учреждения создали уникальный протез. Частично он может работать от миоэлектрики, а частично - благодаря импульсам, передаваемым нервной системой инвалида. В руку человека имплантируются электроды, которые и считывают передаваемые мозгом сигналы. Далее эти импульсы поступают в компьютерное устройство, которое перераспределят их в управляемые моторикой. В результате рука-протез способна воспроизвести движения пальцами как одновременно, так и каждого по отдельности.
На сегодняшний день создателями данной модели проводятся работы по ее усовершенствованию. Они ставят перед собой задачу формирования такого протеза, который бы управлялся исключительно нервными импульсами, передаваемыми головным мозгом.
Устройство Эндрю Швартца
Изготовление протезов, выполненных по разработкам этого нейробиолога, позволило изменить жизнь парализованных людей. Первой пациенткой, которой была проведена операция по установке данной биоруки, была женщина, которая страдала от тяжелейшего нейродегенеративного заболевания. Именно этот недуг привел пациентку к потере двигательных функций во всем теле. В мозг женщины были имплантированы специальные электроды, с помощью которых и осуществлялось управление биорукой.
В прототипе нового протеза верхней конечности тактильные сигналы передаются при помощи сенсоров, встроенных в кончики искусственной ладони, запястья и пальцев. Подобное нововведение позволяет пациенту ощущать не только расположение самого протеза. Он чувствует и сжимаемые биорукой предметы.
Конечно, на сегодняшний день можно сказать о том, что подобные ощущения не могут сравниться с естественными, данными нам природой. К тому же материал, из которого выполнен имплантат, не должен находиться в живом организме более месяца. Но тем не менее можно с уверенностью говорить о том, что первые шаги по созданию «умного» протеза уже сделаны.
Бионические ноги
На первый взгляд создание искусственной нижней конечности нового поколения кажется задачей более легкой по сравнению с той, которая стояла перед учеными при создании «умной» руки.
Однако на сегодняшний день исследователям так и не удалось значительно приблизиться к ее решению. Изготовление протезов, способных заменить нижние конечности, конечно, ведется на протяжении уже нескольких лет. Причем исследователи представили уже целый ряд наиболее удачных моделей.
Испытания бионических ног
Учеными университета Вандербильта проводится усиленная работа по созданию двигателей для колена и ступни. Первый пациент, который испытал на себе возможности этой искусственной конечности, - двадцатитрехлетний парень Крейн Хатто. Свою ногу он потерял в схватке с акулой. Анализируя видеоматериалы о походке молодого человека, можно с уверенностью сделать вывод о том, что Крейн хорошо перемещается по разным поверхностям. Хромает он лишь слегка и самостоятельно может пройти расстояние до 14 км. Такой протез способен реагировать даже на самые незначительные изменения во время движения человека.
Еще одна удачная разработка, которую испытали ученые из Университета Вандербилта, а также исследователи Реабилитационного центра из чикагского института, - искусственная нога, установленная Заку Воутеру. Используя технические возможности данного протеза, этот пациент самостоятельно поднялся на 103 этаж небоскреба.
Принцип действия данной модели заключен в том, что протез управляется сигналами, посылаемыми головным мозгом. При этом устройство соединяют с нервными окончаниями, которые имеются в оставшемся участке конечности.
Бионога Tibion
Кроме вышеперечисленных разработок, существуют и другие, не менее достойные модели искусственных нижних конечностей. Одна из них - бионога Tibion. Конструкцию этого протеза исследователи максимально приблизили к тем параметрам, которые имеет скелет естественной ноги. Подобная разработка предназначается для пожилых пациентов, имеющих обездвиженные нижние конечности, например, после инсульта.
Требования к биопротезам
Для того чтобы искусственные конечности были достаточно эффективны в своей функциональности, они должны отвечать таким требованиям:
Иметь основу из легкого и прочного материала (обычно это титановые сплавы), что особенно важно при протезировании нижних конечностей;
Обладать надежной электроникой, что позволит с точностью передавать импульсы с мышц оставшегося участка;
Иметь автономное питание, которое позволит обеспечить работу микродвижка и процессора в течение длительного времени;
Обладать износоустойчивыми деталями, которые имитируют коленный или локтевой сустав;
Максимально быть приближенными по своему анатомическому сходству с ампутированной конечностью.
Установка искусственных конечностей в России
Где в нашей стране может быть поставлен бионический протез? Россия - страна, где подобные устройства не производятся. Однако тем, кто попал в беду и стал инвалидом, помогут в Реабилитационно-ортопедическом центре, который находится в Москве. В течение последних десяти лет специалисты данного учреждения занимаются вопросами протезирования нижних конечностей. В РОЦ изготавливаются современные модульные протезы с применением высокотехнологичных разработок немецкой компании Otto Bock и исландской фирмы Ossur. К таким искусственным конечностям относят современные биопротезы, которые оснащены микропроцессором.
Они способны обеспечить максимально естественную походку. Эти протезы используют такие модули:
1. Rheo Knee. Это коленный модуль самообучающегося типа. Он настолько «умный», что постоянно и непрерывно адаптируется к пациенту, а также к окружающей его среде. В этом модуле применяются самые передовые технологии в виде датчиков нагрузки, которые снимают измерения с частотой 1000 раз в течение секунды.
2. Proprio Foot. Это первая в мире стопа с искусственным интеллектом. Ее ставят пациентам, пережившим операцию по удалению голени. Модуль производит даже автоматическое сгибание щиколотки. Это означает, что по своей функциональности он близок к здоровой стопе.
3. Symbionic Leg. Это полностью бионическая нога. Для ее работы используется объединенное питание, а также управление от одного микропроцессора стопой и адаптивным суставом колена.
Весьма эффективным для инвалидов является бионический протез ноги. Цена на него в РОЦ вместе с установкой находится в пределах от 1 до 3 млн руб.
Конечно, бионические протезы малодоступны для обычных людей. Однако это легко объясняется их сложным устройством и большими функциональными возможностями. Например, бионический протез ноги, цена на который, конечно же, очень велика, позволяет не только нормально ходить, подниматься и спускаться по лестнице, но и заниматься спортом, не отказывая себе в ведении активной жизни.
Какие еще органы можно заменить электроникой?
Под бионическими протезами понимают и кохлеарные имплантаты, которые вживляются в органы слуха. Это особые устройства, представляющие собой систему, в которой находится микрофон, звуковой процессор, а также передатчик звукового сигнала. Последняя из этих деталей фиксируется либо на кожу, либо под волосами. Приемник, являющийся неотъемлемым элементом данного протеза, имплантируется в подкожные ткани пациента, а электроды вводятся внутрь слуховой улитки.
С 1950 года ученые проводят эксперименты, целью которых является создание искусственного сердца. Первая операция по имплантации такого протеза была проведена в 1982 г.
Самым удивительным изобретением по праву считается искусственный глаз. Это сложное устройство, способное частично заменить орган зрения. Оно начинает работать после установки антенны в районе глазного яблока. Изображение попадает на особые очки, которые снабжены камерой и соединены с компьютером, обрабатывающим картинку.
Разбираемся в истории создания самого главного спасателя наших улыбок.
Сегодня несъемное протезирование — настоящая палочка-выручалочка для многих из тех, кто страдает отсутствием зубных рядов. Мы решили выяснить, как началась история одной из самых полезных разработок в мире стоматологии.
Привет из Рима
Как свидетельствует история, протезирование началось с Римской империи. По календарю — V век до нашей эры, в местных законодательных документах впервые упоминают про золотую проволоку для шинирования.
Выражаясь обычным языком, это процесс укрепления нестабильных, подвижных зубов. Так история зубных протезов началась в Риме с классических для того времени материалов. Золото, слоновая кость, дерево и даже зубы другого человека. Зачастую изготавливали протезы местные мастера, которые хоть сколько-нибудь понимали в аналогичных процессах установки. Вместо стоматологов тогда выступали… загибайте пальцы: ювелиры (золото же, оно и понятно), кузнецы, даже служители цирюльни и массажисты. Трудно представить, как проходила установка в случае с отдельными специалистами. Но при этом есть данные об их высокой квалификации и врачевальном мастерстве.
Первые зубные протезы
Восток — дело тонкое. И не только он
Дебютировал в той части земного шара по установке протеза Абуль-Касим — арабский хирург. Он декларировал: протезирование зубов — медицина, которая позволяет вылечить или исправить дефект в полости рта человека. Уверены, что на арабском звучало иначе.
При частичной адентии в древности зуб нещадно удаляли — это был единственный альтернативный способ лечения. Сомнительный, но все же. Заменить челюсть — прерогатива исключительно обеспеченных людей, по нашим меркам — весьма сомнительными методиками.
До 18 века зубные протезы ставят в полость рта на специальной проволоке из золота или серебра. Искусственные зубы изготавливаются из костей животных, иногда крупного рогатого скота.
Пример протеза одного из политических деятелей и вовсе устрашает. Джордж Вашингтон, тот самый первый президент Соединенных Штатов Америки, использовал довольно необычную конструкцию. Кость бегемота в качестве основы для протеза, на которой располагалось восемь зубов. Как свидетельствуют источники, они были человеческие.
Президент США и предположительно его вставная челюсть
Нечто посовременнее
Полноценная история зубных протезов начинается с времен Людовика XV и его придворного стоматолога Пьера Фошара. Он делал конструкции для протеза приближенным к королю людям, при дворе. Настоящий фанат своего дела, Пьер Фошар впервые сделал фиксирующие протез зуба утолщенные проволоки с пружинами. Тогда еще не изобрели оттиски, а вот пружины могли помочь в гибкой установке, исходя из индивидуальных особенностей пациентов.
Стоит также вспомнить профессионализм Пьера Фошара в разработке штифтовых зубов — прототипа будущих мостов. Ну и совсем хорошая новость: французский стоматолог впервые стал пытаться подобрать цвет протеза, подходящий к оттенку родных зубов.
Вспомним Россию
Некоторые знают про «Дентистику, или зубное искусство о лечении зубных болезней, с приложением детской гигиены» — первое и единственное пособие о том, как лечить зубы. В начале позапрошлого века лекарь Соболев и Петербургская медико-хирургическая академия, что называется, открыли Америку. Книга состояла из параграфов о правильном процессе установки протезов. Но в ней также отдельно было описание того, как делать искусственные зубы не стоит. До начала 20 века в России как таковое протезирование не являлось самостоятельным направлением в медицине и стоматологии. Конструкции изготавливали вручную, игнорируя особенности строения кости пациентов и их заболевания.
Современная ортопедия
История зубных протезов у современной стоматологии развилась более явно с конца 19 века. Именно тот период ознаменовал активное изучение ортопедических конструкций. Стоматология начинает свое развитие как наука, а история подкрепляет опыты и данные. Восстановление жевательной функции и более щадящее вживление протезов — основная задача стоматологов. Протезирование зубов набирает обороты, развивается среди специалистов каждой из стран. Спустя время переходит в разряд стандартной услуги клиник.
Несъемный протез, наши дни
Несъемное протезирование — инновационное направление стоматологии. Система All-on-4 учитывает все особенности пациента, подходит даже при наличии диабета и других заболеваний. А самое главное — изготавливается и устанавливается несъемный протез всего за 24 часа!
Основанная в 1890 году, компания Chas. A. Blatchford & Sons Ltd создала себе репутацию разработчика, новатора и поставщика услуг протезирования и ортезирования, а также изготовителя инновационных протезных изделий. Компания Chas. A. Blatchford & Sons Ltd откликнулась на потребности молодых активных инвалидов Второй мировой войны, и сконцентрировала свои усилия на разработке протезов с использованием коленных модулей, которые включали в себя идею замковой функции под воздействием веса пользователя при ходьбе. Подкосоустойчивый коленный модуль стал очень популярным и широко распространенным, а сама компания стала лидером отрасли в области протезных инноваций.
Компания Chas. A. Blatchford & Sons Ltd продолжает постоянно развиваться и создавать все более и более сложное протезные системы, включая и модульные компоненты для протезов нижних конечностей. Компания имеет многочисленные награды, в том числе и Королевские за инновационные решения и технологии в отрасли протезостроения, которые становятся международными стандартами в протезировании. Компания Chas. A. Blatchford & Sons Ltd остается преданной созданию новейших протезных систем с использованием микропроцессоров, для достижения плавной, красивой и безопасной походки. Трехкратный победитель Премий Куинса за Технологические Достижение, Премия Принца Уэльского за Инновационные решения и Премия Продукта Тысячелетия, все это достижения компании, кроме того компания имеет патенты на многие протезные компоненты и продолжает концентрироваться на улучшении качества жизни для людей с ограниченными возможностями.
Время не стоит на месте, а вместе с ним развиваемся и мы.
Настоящее время
Ошеломляющий успех применения стопы Эшелон позволил разработчикам состредоточиться на разработкам биометрических проектов, которые могу очень точно подражать функциональности человеческих конечностей. Последняя разработка, отмеченная наградой, это стопа Элан , которая имеет микропроцессорное управление, и способствует безопасной ходьбе по наклонным опорным поверхностям. Кроме того нами создана инновационная протезная система Linx - первая протезная система, у которой имеется единое микропроцесорное согласованное управление коленным модулем и стопой, которые постоянно обмениваются данными между собой для повышения производительности и степени безопасности.
Компания постепенно открывает новые представительства - Германия в 2011 и Норвегия с Турцией в 2015. Штат компании насчитывает более чем 800 человек. Большинство из них - это специализированные клинические врачи, технический персонал и инженеры проектировщики и разработчики, которые входят в глобальную команду поддержки пользователей. Головной офис компании находится в Базингстоке (Великобритания), но наши сотрудники распределены по всему миру и имеют огромное количество экспертных знаний и опыта. Высшее руководство эффективно управляют организацией и таким образом мы сосредоточили всю нашу энергию на помощи людям, делая их жизнь счастливой и активной.
2000-е годы
2000-е годы стали бурным периодом развития инновационных стоп, щиколоток и коленных модулей. Вышли в свет коленные модули KX06, системы с пневмо-гидравлическим гибридным управлением, которые позволили получить у пользователей очень плавную и уверенную походку.
Разработки стоп дали возможность появления и развития стопы Эшелон, и обеспечили плавное перетекающее движение щиколотки, за счет применения гидравлической системы щиколотка/стопа в сочетании с независимыми в работе пружинами стопы из композиционного углеволокна.
1990-е годы
В 1990 году компания начала разработку первого в мире серийного коленного модуля с микропроцессорным управлением. Коленный модуль назывался Интеллектуальный Протех (Intelligent Prosthesis - IP), и индивидуально программировался протезистом для пользователя, с целью получить плавную энергосберегающую походку, за счет применения уникального управляемого микропроцессором гибридного пневмо-гидравлического цилиндра, датчики которого могли опознать ходьбу под уклон, по лестнице, и отслеживть скорость ходьбы, изменяя соответствующим образом характеристики протеза. Другими инновационным решение этого года явился влагозащищенный модуль голени Аквалимб.
1980-е годы
Большое количество наград компания получила вследствие применения новейших композиционных материалов, используя для изготовления коленных модулей композиционное углеволокно, использовавшееся ранее только в авиастроении. Эта технология позволяла создавать новые высокопрочные и легкие протезные системы соответствующие стандартам ISO. Инновации проложили путь к будущему развитию гибких стоп с пружинами из углеволокна в и компонентов голени, которые улучшали рекуперацию энергии в протезной системе и позволили в дальнейшем создать спортивные стопы.
1970-е годы
Впервые в мире Брайаном Блэчфордом была разработана протезная модульная система (Modular Assembly Prosthesis - MAP). Это позволило изготавливать протез из нескольких взаимозаменяемых компонентом. Это позволило значительно расширить контингент пользователей и выполнять их протезирование качественно и в разумных временных интервалах. За это компания была удостоена Королевской премии за инновационные решения в области протезирования.
1950-е и 1960-е годы
The need for better limb controls became more apparent after World War II with the huge increase in young active amputees. Blatchford development resources concentrated on a new knee that would stablise during weight bearing but swing freely during walking, thereby allowing a natural walking pattern. Called the Blatchford Stabilised Knee, this device was to become popular worldwide.
Blatchford was also outgrowing it’s London offices and needed space to grow and more room to increase production to meet demands. In early 1960, the Board started the process of looking for locations outside London and by the late-60s the new company head office and factory was open on Lister Road in Basingstoke – a site that Blatchford still owns and operates today, although the headquarters have since moved a few miles down the road!
Вторая Мировая Война и протезирование
Во время Второй мировой войны В. А. Блэчфорд был консультантом в Министерстве пенсионного обеспечения, с целью улучшения и обеспечения качественной реабилитации жертв войны и воздушных налетов вражеской авиации, а также раненных бойцов возвращающихся с фронта с домой. После основания Государственной службы здравоохранения (NHS) в 1948 компания сконцентрировалась на протезировании нижних конечностей, и компания Chas. A. Blatchford & Sons Ltd стала ведущим поставщиком протезных услуг в Британской Государственной службе здравоохранения начиная с момента ее образования.
Первая Мировая Война
Начало войны в 1914 и ознаменовало собой огромное число жертв, возвращающихся в Великобританию, означала, что была увеличенная потребность в верхней и нижней конечности протезные компоненты. Война действовала, чтобы стимулировать развитие протезов включая улучшения дизайна, качества и производства.
Ранние годы, начало становления компании с 1890 года.
Протез нижней конечности Англси, называемый также еще и Трещеткой был разработан для Первого Маркиза Англси в 1816 после того, как он потерял конечность во время великого Сражения при Ватерлоо в 1889 году. Прозвище "Трещетка" было дано протезу за издаваемый им шум при разгибании в колене!
Данный протез был разработан компанией Chas. A. Blatchford & Sons Ltd сразу после ее основания Часом А. Блэчфордом в Лондоне в 1890 году.
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.
Сложно переоценить значение пальцев в жизни человека, но примечателен тот факт, что первый реальный пример протезирования относится именно к ним, а не к тем частям тела или конечностям, которые могут казаться более важными – например, рукам или ногам. Существует предположение, что на создание такого протеза египтян вынудила важность традиционных египетских сандалий в гардеробе знатной женщины, которые невозможно было носить, не имея большого пальца.
Это внимание к эстетической привлекательности протезов является довольно распространенным явлением среди древних устройств и даже может быть более важным, чем их функциональность.
424 г. до н.э. – 1 г. до н.э.
В результате раскопок в 1858 году в итальянском городе Капуя была найдена первая искусственная нога, которую сделали приблизительно в 300 г. до н.э. Она сделана из бронзы и железа, с деревянным сердечником, которую, по-видимому, носили ниже колена. Существует точная копия этого протеза, которую можно увидеть в Музее науки в Лондоне.
Самый известный случай в древнеримской истории протезирования описан римским ученым Плинием Старшим, и связан с генералом Марком Сергием, который считается первым документально подтвержденным носителем искусственной конечности. Во второй Пунической войне Сергий потерял правую руку и получил протез, сделанный из железа, чтобы тот мог держать свой щит и продолжать битву.
В истории Древней Греции также сохранились сведения об успешном протезировании. В 424 году до н.э. древнегреческий историк Геродот писал о персидском провидце, который был приговорен к смерти, но ампутировал себе ногу и сделал деревянный протез, чтобы пройти почти 50 километров пути до следующего города и таким образом скрыться от преследования.
Темные века (476-1000 гг.)
В этот период человечество продвинулось в протезировании и создавало более сложные устройства, чем ручной крюк или деревянная нога. Большинство протезов в то время выполняли больше эстетическую функцию и были сделаны для того, чтобы скрыть уродства или травмы, полученные в бою. У рыцарей были протезы для рук, которые позволяли держать щит и для ног, чтобы можно было закрепить ее в стремени, с небольшим вниманием к функциональности. В то время носить протезы вне битвы могли себе позволить только очень богатые люди.
Проектированием и созданием искусственных конечностей в темные века в основном занимались торговцы и оружейники. Но кроме них развитию протезирования способствовали и люди других профессий. Так, например, часовщики были особенно полезны для добавления сложных внутренних функций с помощью пружин и зубчатых колес.
Эпоха ренессанса (1400-1800 гг.)
Эпоха возрождения открыла новые перспективы для искусства, философии, науки и медицины. В это время произошло возрождение в истории протезирования зубов: их изготавливали преимущественно из железа, стали, меди и дерева.
История протезирования всегда переплетается с историей войн и жизнью солдат, которые ведут борьбу. Примеры из Средневековья показывают, насколько медленно развивалась эта область – железные руки, которые изготавливали для рыцарей, были не более продвинутыми, чем те, что использовал генерал Сергий тысячу лет назад.
В 1508 году у немецкого наемника Гетца фон Берлихингена была пара технологически продвинутых железных рук, сделанных после того, как он потерял правую руку в битве при Ландсхуте. Ими можно было управлять с помощью пружин, подвешенных на кожаных ремешках.
Около 1512 года итальянский хирург, путешествуя по Азии, обратил внимание на человека с двусторонней ампутацией рук, который мог снять шляпу, открыть свой кошелек и поставить свою подпись с помощью протеза. Еще одна история того времени связана с серебряной рукой, которая была сделана для турецкого адмирала Хайреддина Барбароссы, воевавшего с испанцами в Бужи.
С середины до конца 1500-х годов
Французский армейский цирюльник Амбруаз Паре, по мнению многих ученых, является отцом современной хирургии ампутации и ортопедических конструкций. В 1529 году он ввел современные процедуры ампутации в медицинском сообществе, а в 1536 году сделал навесные протезы для верхних и нижних конечностей. Он также модифицировал искусственную ногу ниже колена, добавив к ней регулируемые ремни безопасности, управление блокировкой колена и другие технические особенности, которые используются в современных устройствах.
Его работа продемонстрировала первое истинное понимание того, как должен работать протез. Коллега Паре – Лоррен, французский слесарь, сделал один из самых важных вкладов в этой области, используя в изготовлении протеза кожу, бумагу и клей вместо тяжелого железа.
Большая часть работы Паре отменила многие из широко распространенных медицинских верований того времени, часть из которых приносила больше вреда, чем пользы. Например, Паре установил, что если наносить масло к месту огнестрельного ранения или любой другой раны, то оно не приводит к исцелению, как считалось ранее, а на самом деле оказывает негативное воздействие. То же касается и прижигания – еще одного распространенного метода, который казался Паре неэффективным. Вместо этого Паре пользовался перевязкой артерий, и стал, возможно, первым врачом, который проводил эту операцию.
XVII-XIX вв.
В 1696 году Питер Вердайн разработал первый протез ноги ниже колена без дополнительной фиксации, который позже станет основой для современного протезирования суставов и корсетных устройств.
В 1800 году лондонец Джеймс Поттс разработал протез, изготовленный из деревянного стержня со стальным коленным суставом и шарнирной ногой, которая крепилась кетгутовыми нитями от колена до лодыжки. Впоследствии такой протез будут называть «ногой Англси» в честь Генри Уильяма Пэджета – первого человека, удостоенного титула маркиза Англси, который потерял ногу в битве при Ватерлоо и воспользовался изобретением Поттса. В 1839 году Уильям Селфо завез этот протез в США, где он стал известен как «нога Селфо».
В 1843 году сэр Джеймс Сайм открыл новый метод ампутации лодыжки, не приводящий к ампутации до бедра. Этот подход приветствовался в сообществе инвалидов-ампутантов, поскольку это означало, что появилась возможность ходить не с протезом, заменяющим всю ногу, а только лишь с искусственной ступней.
В 1846 году Бенджамин Палмер решил улучшить положение дел для пациентов с ампутацией нижней конечностей и доработал «ногу Селфо», добавив переднюю пружину, сгладив внешний вид и прикрыв сухожилия, чтобы имитировать естественные движения.
Дуглас Блай изобрел и запатентовал «анатомическую ногу доктора Блая» в 1858 году, которую он называл «наиболее полным и успешным изобретением из когда-либо созданных среди искусственных конечностей». А уже в 1863 году Дюбуа Пармли изобрел усовершенствованный протез с присоской, полицентрическим коленом и множеством шарниров.
Позже Густав Герман предложил использовать алюминий вместо стали, чтобы сделать протезы легче и функциональнее. Такое легкое устройство пришлось ждать до 1912 года, когда Марсель Дезуттер, известный английский летчик, потерявший ногу в авиакатастрофе, не сделал первый алюминиевый протез при помощи своего брата-инженера Чарльза.
Прогресс, которого достигли в своем развитии технологии протезирования за 300 лет, оказался незначительным. Однако достижения в хирургии и ампутации в середине XIX века позволили врачам сформировать культю таким образом, чтобы она была более восприимчива к присоединению протеза. Протезы не сильно улучшились, но жизнь становилась все более удобной для тех, кто носил их.
Переход к современности
По мере того, как продолжалась гражданская война в США, количество ампутаций росло катастрофически быстро, что заставляло американцев усиленно развиваться в области протезирования. Джеймс Хангер, один из первых ампутантов гражданской войны, разработал то, что он позже запатентовал как Hanger Limb – протез, изготовленный из бочарных клепок и металла, который имел шарнирные суставы в области колена и лодыжки. Hanger Limb оказалась на тот момент самой передовой технологией в истории протезирования, и основанная Хангером компания продолжает оставаться лидером в этой области.
В отличие от гражданской войны, Первая мировая не способствовала особенному прогрессу в этой области. Несмотря на отсутствие технических достижений хирурги и военные осознавали важность обсуждения технологии и разработки протезов. В конечном итоге это привело к формированию американской ассоциации протезирования и применения ортопедических изделий (AOPA).
После Второй мировой войны ветераны были недовольны отсутствием технологичных решений и требовали улучшения. Тогда правительство США заключило сделку с военными компаниями для улучшения протезов, а не оружия. Это соглашение открыло путь к разработке и производству современных протезов. Новые устройства намного легче – изготавливаются из пластика, алюминия и композитных материалов, чтобы обеспечить пациентов наиболее функциональными устройствами.
В 1970-х годах изобретатель Исидро М. Мартинес оказал огромное влияние на индустрию протезирования, когда разработал протез нижней конечности, который, вместо того, чтобы попытаться повторить движения природной конечности, был ориентирован на улучшение походки и уменьшение трения. Снижая давление и делая ходьбу более комфортной, Мартинес, который сам был инвалидом, улучшил жизнь многих будущих пациентов.
Наиболее резкое различие между современными искусственными конечностями и теми, что были сделаны в прошлом, находится на границе между протезом и той частью тела, к которой он будет крепиться. В прошлом система подвески для протезов конечностей была сделана из кожаных или тканных ремней, а паз был деревянным или металлическим, облицованным тканью. Большинство современных протезов сочетают в себе пластиковое гнездо и присоски. Они тщательно утепляются и предотвращают повреждение той части конечности, к которой крепится.
Современные разъемы также облегчают надевание и снимание протеза. Это особенно полезно, когда человек носит несколько протезов. Например, спортсмены могут иметь несколько протезов для бега, катания на лыжах, езды на велосипеде и другой физической деятельности. Чаще всего, они не похожи визуально на человеческие конечности. Это тщательно продуманная конструкция из пластика, резины и углеродного волокна, которые пропорционально приспособлены к телу. Они тщательно контролируются и проверяются во время соревнований, чтобы гарантировать, что не используются никакие дополнительные преимущества, например, более длинная конечность.
Сейчас одна из главных проблем стоматологии – это восстановление утерянных зубов . Ученые постоянно изобретают новые технологии, однако на самом деле люди с древних времен были обеспокоены этим вопросом и старались находить решения в меру сил и развития технологий.
Древнейшее протезирование
Археологи утверждают, что первая попытка протезирования зубов относится еще к VI веку до нашей эры . Ученым удалось раскопать череп с имплантатом в челюсти. Имплантат был изготовлен из панциря мидии. А вот протезирование без имплантации относится к гораздо более позднему периоду – первый зубной протез, замещающий сразу несколько зубов, был обнаружен в древнем городе Тарквиния . Это изделие закреплялось на здоровых зубах золотыми кольцами.
Ученым известны попытки восстановления зубов на Востоке и в Древнем Риме – там даже существовали целые труды по протезированию. Однако вплоть до XVIII века протезирование зубов было очень дорогим удовольствием . Кроме того, протезы изготавливались из весьма необычных материалов – костей скота, зубов моржей или лошадей, и даже человеческих зубов покойников или бедняков. Крепили такие протезы обычно с помощью золотой или серебряной проволоки к здоровым зубам.
Первые шаги к современному протезированию
Принято считать, что протезы в том виде, в котором привыкли их видеть мы, изобрел в XVIII веке дантист Людовика XV Пьер Фошар. Он описал многие собственные разработки, в том числе съемные протезы и зубные мосты . Также он первым стал укреплять искусственные коронки из кости слоем золота и применять керамику для придания протезам естественного вида. Однако доступность протезирования все равно оставалась под вопросом – сам Пьер Фошар делал протезы только для богатых и состоятельных аристократов.