Дослідження галузі протезування

Перші протези

Стародавні єгиптяни є першопрохідцями в галузі протезування. Їхні вироби складалися з тканини і мали більше естетичну мету: приховування дефекту. Однією з унікальних знахідок Стародавнього Єгипту став функціональний протез великого пальця. Час створення — 950 - 710 рр. до н.е. Дерев'яний палець складався з двох частин й фіксувався шкіряною ниткою.

У Стародавній Греції існує розповідь про перського провісника, якого було засуджено до смертної кари 424 року до н. е. Для втечі він відпиляв собі ногу і виготовив протез із дерева. З його допомогою чоловік сховався від переслідувачів.

У 476-1000 роки люди створювали складніші конструкції. Основна функція виробів була естетичною. Лицарі використовували ручні протези для підтримки щитів, ножні — кріпили до стремен. У ті часи протезування було доступне лише для представників знаті.

На початку XVI століття Гьоц фон Берліхінген використовував пару ручних протезів. Він керував ними завдяки пружинам, підвішеним на шкіряні ремені. З часом протезування вдосконалювалося. 1536 року французький армійський хірург Амбруаза Паре створив кілька навісних протезів із модифікацією штучної ноги для фіксації нижче колінного суглоба. Конструкція мала ремені та систему блокування коліна. Подібні схеми використовуються в сучасній медицині.

1696 року Пітер Вердайн розробив ножний протез, який став основою для технологій суглобового протезування. Джеймс Поттс на початку XIX століття винайшов протез на основі стрижня з деревини. Колінний суглоб був виготовлений з міцної сталі, а нога була на шарнірах і фіксувалася нитками кетгуту. У 1846 році протез зазнав доопрацювань Бенджаміна Палмера, який додав спереду пружину для імітації природних рухів.

Дуглас Блай винайшов анатомічну ногу, завдяки якій отримав патент. Винахід був функціональним і успішним. У 1863 році Дюбуа Пармлі став творцем досконалішого протеза. Його конструкція включала присосок, поліцентричне коліно та шарнірні з'єднання. У 1912 році англійський льотчик Марсель Дезуттер, який втратив ногу, винайшов перший сталевий протез.

Основні типи протезів

Протези ділять на типи за різними показниками. Залежно від призначення виділяють функціональні та косметичні категорії. Функціональні являють собою активні вироби, які частково замінюють функцію втраченої кінцівки. Косметичні протези — оболонки, що відтворюють зовнішній вигляд втраченої кінцівки.

За рівнем ампутації виконують протезування пальців, кисті, передпліччя з ліктьовим суглобом, встановлюють протези плечових суглобів. Для ніг: протез стегна, стопи, гомілки. Місце розташування впливає на складність управління.

Функціональні протези верхніх кінцівок

У протезуванні руки виділяють 4 типи функціональних протезів:

1. Механічні або тягові — найпоширеніші завдяки простоті освоєння, обслуговування, співвідношенню вартості та функціональності. Зусилля для управління суглобами і пальцями надходять через систему тяг із м'язів залежно від рівня ампутації.

2. Міоелектричні або біонічні — мають зовнішнє джерело живлення, використовують напругу вцілілих м'язів, з яких зчитується електричний імпульс із головного мозку. Зусилля передається з датчиків на сервоприводи, які забезпечують рух пальців або згинання протеза в суглобовій частині.

3. Гібридні або комбіновані — поєднують властивості тягового і міоелектричного типів протеза. Для рухів використовуються тяги, управління дрібною моторикою здійснюється завдяки міоелектричним датчикам та сервоприводам на кожен палець.

4. Спеціальні — містять особливий механізм для встановлення вузькоспеціалізованих пристроїв. Вироби дають змогу вести професійну діяльність. Наприклад, на них встановлюються міцні захвати для інструментів, спортивних снарядів.

Біонічне протезування отримує позитивні відгуки, високотехнологічне, забезпечує високий рівень функціональності, має величезний потенціал розвитку.

Функціональні протези для нижніх кінцівок

Протезування кінцівок передбачає поділ протезів на вироби з шарнірами та без. Це залежить від ступеня ампутації: на рівні стегна або гомілки, стопи. Колінний шарнір має складну конструкцію, оскільки витримує сильні навантаження, має достатній ступінь свободи для забезпечення активності.

Протезування гомілкостопу і стопи часто включає оснащення системою амортизації, адаптації під швидкість ходьби. Сучасні технології управляються мікропроцесорами, здатні регулювати функції в режимі реального часу. Інші системи — пасивні, потребують тренувань перед виконанням різних видів діяльності.

Колінні суглоби мають одновісну та багатовісну конструкцію. Завдяки цьому легко регулювати кут згинання та зусилля. Вони також управляються мікропроцесорами або пасивні.

Модульні механічні типи протезів — збірні конструкції з універсальних елементів. Їхній розмір налаштовується залежно від зросту, пропорцій, рівня фізичної активності користувача. Колінні та гомілковостопні вузли також підлаштовуються під індивідуальні вимоги. Стопа виготовляється наближеною за анатомічними особливостями до природної. Існують спеціальні моделі для занять активними видами спорту, бігу, стрибків, плавання, їзди на лижах.

Сучасний стан галузі протезування

Щороку понад мільйон пацієнтів стикаються з ампутацією. Основні причини — травми, діабет, військові дії. Більшість людей вдаються до протезування, щоб мати повноцінний ритм життя. Сучасні протези здатні повернути людину до нормальної фізичної активності. Сьогодні активно використовуються розробки робототехніки. Протези вміють імітувати індивідуальні рухи, передавати тактильні відчуття. Розробники створили спеціальні екзоскелети, які дають змогу без фізичної підготовки підіймати тяжкості, а паралізованим людям — рухатися. Вчені створили протези з вбудованими модулями Pay Pass, Wi-Fi, вимикачем розумних пристроїв.

Тенденції та перспективи розвитку

Майбутнє протезування рук та ніг — біонічні протези, які остеоінтегруються. Ці пристрої імплантуються в кістку хірургічним шляхом. Один кінець трансдермально виходить за межі кінцівки, до якої кріпиться протез. В основі виробу лежить біосумісний металевий імплантат для полегшення вростання кістки. Завдяки йому забезпечується тривала механічна стабільність.

Остеоінтегроване протезування має плюси та мінуси. Основні переваги:

• поліпшення якості життя;

• чудова альтернатива традиційним протезам;

• функціональна заміна втрачених кінцівок;

• інтеграція в кістку пацієнта подібно до природної кінцівки;

• зниження ризику виникнення проблемних ділянок, виразок;

• комфортне керування.

Унаслідок використання остеоінтегрованих протезів користувач отримує краще керування, міцне, стабільне з'єднання між кістковою тканиною і штучною кінцівкою. Вироби розподіляють навантаження більш рівномірно, що знижує тиск у місці ампутації.

Протезування цього типу тягне за собою обмеження заміни та модернізації. Важливо відзначити, що успішна остеоінтеграція досягається лише в разі правильного підбору матеріалів, які відповідають характеристикам кістки. Ця галузь перебуває в стадії активного розвитку. Останні роки відзначається значний медичний прогрес у створенні просунутих функціональних протезів.

Висновок

Медичні установи, центри реабілітації та протезування допомагають відновити втрачені кінцівки й відновити природні рухи. Ортопедичне обладнання підбирається індивідуально, щоб пацієнт почувався комфортно навіть у найскладніших ситуаціях. Для кожної людини враховується ступінь активності, необхідність займатися спортом. У результаті кропіткої роботи фахівців і пацієнтів досягається свобода рухів, фізичне і психологічний добробут.