Исследование отрасли протезирования

Первые протезы

Древние египтяне являются первопроходцами в области протезирования. Их изделия состояли из ткани и имели больше эстетическую цель: скрытие дефекта. Одной из уникальной находок Древнего Египта стал функциональный протез большого пальца. Время создания — 950 - 710 гг. до н.э. Деревянный палец состоял из двух частей и фиксировался кожаной нитью. 

В Древней Греции существует повествование о персидском предсказателе, который был приговорён к смертной казни в 424 году до н. э. Для побега он отпилил себе ногу и изготовил протез из дерева. С его помощью мужчина скрылся от преследователей. 

В 476-1000 года люди создавали более сложные конструкции. Основная функция изделий была эстетической. Рыцари использовали ручные протезы для поддержания щитов, ножные — крепили к стременам. В те времена протезирование было доступно лишь для представителей знати. 

В начале XVI века Гёц фон Берлихинген использовал пару ручных протезов. Он управлял ими благодаря пружинам, подвешенным на кожаные ремни. Со временем протезирование совершенствовалось. В 1536 году французский армейский хирург Амбруаза Паре создал несколько навесных протезов с модификацией искусственной ноги для фиксации ниже коленного сустава. Конструкция имела ремни и систему блокировки колена. Подобные схемы используются в современной медицине. 

В 1696 году Питер Вердайн разработал ножной протез, который послужил основой для технологий суставного протезирования. Джеймс Поттс в начале XIX века изобрёл протез на основе стержня из древесины. Коленный сустав был изготовлен из прочной стали, а нога была на шарнирах и фиксировалась нитями кетгута. В 1846 году протез подвергся доработкам Бенджамина Палмера, который добавил спереди пружину для имитации естественных движений. 

Дуглас Блай изобрёл анатомическую ногу, благодаря которой получил патент. Изобретение было функциональным и успешным. В 1863 году Дюбуа Пармли стал создателем более совершенного протеза. Его конструкция включала присоску, полицентрическое колено шарнирные соединения. В 1912 году английский лётчик Марсель Дезуттер, который потерял ногу, изобрёл первый стальной протез. 

Основные типы протезов

Протезы делят на типы по разным показателям. В зависимости от назначения выделяют функциональные и косметические категории. Функциональные представляют собой активные изделия, которые частично заменяют функцию утраченной конечности. Косметические протезы — оболочки, воссоздающие внешний вид утраченной конечности.    

По уровню ампутации выполняют протезирование пальцев, кисти, предплечья с локтевым суставом, устанавливают протезы плечевых суставов. Для ног: протез бедра, стопы, голени. Место расположения влияет на сложность управления.   

Функциональные протезы верхних конечностей

В протезировании руки выделяют 4 типа функциональных протезов:

1. Механические или тяговые — наиболее распространенные благодаря простоте освоения, обслуживания, соотношению стоимости и функциональности. Усилия для управления суставами и пальцами поступают через систему тяг из мышц в зависимости от уровня ампутации.

2. Миоэлектрические или бионические — имеют внешний источник питания, используют напряжение уцелевших мышц, с которых считывается электрический импульс из головного мозга. Усилие передаётся с датчиков на сервоприводы, которые обеспечивают движение пальцев или сгибание протеза в суставной части.   

3. Гибридные или комбинированные — сочетают свойства тягового и миоэлектрического типов протеза. Для движений используются тяги, управление мелкой моторикой осуществляется за счёт миоэлектрических датчиков и сервоприводов на каждый палец. 

4. Специальные — содержат особый механизм для установки узкоспециализированных устройств. Изделия позволяют вести профессиональную деятельность. К примеру, на них устанавливаются прочные захваты для инструментов, спортивных снарядов. 

Бионическое протезирование получает положительные отзывы, высокотехнологично, обеспечивает высокий уровень функциональности, имеет огромный потенциал развития.

Функциональные протезы для нижних конечностей

Протезирование конечностей предполагает разделение протезов на изделия с шарнирами и без. Это зависит от степени ампутации: на уровне бедра или голени, стопы. Коленный шарнир имеет сложную конструкцию, так как выдерживает сильные нагрузки, обладает достаточной степенью свободы для обеспечения активности.  

Протезирование голеностопа и стопы часто включает оснащение системой амортизации, адаптации под скорость ходьбы. Современные технологии управляются микропроцессорами, способны регулировать функции в режиме реального времени. Другие системы — пассивные, требуют тренировок перед выполнением различных видов деятельности.

Коленные суставы имеют одноосевую и многоосевую конструкцию. Благодаря этому легко регулировать угол сгибания и усилие. Они также управляются микропроцессорами или пассивные.

Модульные механические типы протезов — сборные конструкции из универсальных элементов. Их размер настраивается в зависимости от роста, пропорций, уровня физической активности пользователя. Коленные и голеностопные узлы также подстраиваются под индивидуальные требования. Стопа изготавливается приближённой по анатомическим особенностям к естественной. Существуют специальные модели для занятий активными видами спорта, бега, прыжков, плавания, езды на лыжах. 

Современное состояние отрасли протезирования

Ежегодно более миллиона пациентов сталкиваются с ампутацией. Основные причины — травмы, диабет, военные действия. Большинство людей прибегают к протезированию, чтобы иметь полноценный ритм жизни. Современные протезы способны вернуть человека к нормальной физической активности. Сегодня активно используются разработки робототехники. Протезы умеют имитировать индивидуальные движения, передавать тактильные ощущения. Разработчики создали специальные экзоскелеты, которые позволяют без физической подготовки поднимать тяжести, а парализованным людям — двигаться. Учёные создали протезы со встроенными модулями Pay Pass, Wi-Fi, выключателем умных устройств.

Тенденции и перспективы развития

Будущее протезирования рук и ног — остеоинтегрируемые бионические протезы. Данные устройства имплантируются в кость хирургическим путём. Один конец трансдермально выходит за пределы конечности, к которой крепится протез. В основе изделия лежит биосовместимый металлический имплантат для облегчения врастания кости. Благодаря ему обеспечивается длительная механическая стабильность. 

Остеоинтегрируемое протезирование имеет плюсы и минусы. Основные преимущества:

• улучшение качества жизни;

• отличная альтернатива традиционным протезам;

• функциональная замена утраченных конечностей;

• интеграция в кость пациента подобно естественной конечности;

• снижение риска возникновения проблемных областей, язв;

• комфортное управление.

В результате использования остеоинтегрируемых протезов пользователь получает лучшее управление, прочное, стабильное соединение между костной тканью и искусственной конечностью. Изделия распределяют нагрузку более равномерно, что снижает давление в месте ампутации. 

Протезирование данного типа влечёт за собой ограничения замены и модернизации. Важно отметить, что успешная остеоинтеграция достигается лишь в случае правильного подбора материалов, которые соответствуют характеристикам кости. Данная область находится в стадии активного развития. Последние годы отмечается значительный медицинский прогресс в создании продвинутых функциональных протезов.  

Заключение

Медицинские учреждения, центры реабилитации и протезирования помогают восстановить утраченные конечности и восстановить естественные движения. Ортопедическое оборудование подбирается индивидуально, чтобы пациент чувствовал себя комфортно даже в самых сложных ситуациях. Для каждого человека учитывается степень активности, необходимость заниматься спортом. В результате кропотливой работы специалистов и пациентов достигается свобода движений, физическое и психологическое благополучие.