Manos biónicas: historia, futuro y realidad.
La pérdida de una extremidad o cualquier órgano para una persona es un gran problema. En algunos casos, tiene que soportarlo, pero a veces las prótesis modernas pueden hacer que una persona con "discapacidades" se convierta en una persona con "capacidades aumentadas", como expresan los representantes de algunas compañías en esta industria.En este artículo hablaremos sobre prótesis de mano. Aquí no tocaremos el tema de dientes, ojos, oídos, cara, órganos internos de una persona e incluso piernas. Y comencemos desde la Edad Media, cuando la amputación era una de las formas más efectivas para combatir las infecciones. Los dispositivos victorianos y las prótesis biónicas modernas continuarán con el tema, y al final discutiremos el futuro de esta dirección.
Manos de acero de los caballeros
Esta prótesis de mano de acero data del siglo XVI. Tiene dos dedos y un pulgar, que pueden tomar ciertas posiciones. La gestión se llevó a cabo utilizando el botón en la parte posterior de la palma. Este dispositivo es una de las tres prótesis Chevalier de Götz von Berlichingen . El dispositivo permitió recoger objetos y, posiblemente, incluso escribir con un bolígrafo.
Esta es la mano de otro caballero .
Dentro de este brazo de hierro , realizado en el siglo XVII, había un mecanismo que permitía doblar el brazo restante para controlar el apretar el puño. Era, aparentemente, un prototipo de prótesis de tracción modernas.
Esta prótesis de madera supuestamente se fabricó en 1800.
Supuestamente, otra prótesis de madera se controlaba con un cable. La mano artificial se presenta en el Museo Smithsonian.
Fuente: invent.smithsonian.orgLas personas menos ricas podrían usar ganchos para dentaduras postizas similares a este accesorio de principios del siglo XIX. Cuando tomé este artículo, estaba seguro de que solo existían esas prótesis hasta el siglo XX.
El codo, la muñeca y los dedos de esta prótesis , fabricados entre 1850 y 1910, pueden moverse. Probablemente se puso un guante en esta mano de hierro. Aunque el dispositivo se ve muy interesante.En 2013, una publicación sobre una prótesis milagrosa de Holanda fue atascada en Habrahabr. La publicación contenía un escaneo del Journal of the Ministry of Education No. 7 de 1837, que describía "el brazo mecánico de un nuevo dispositivo que podría reemplazar por completo la pérdida de estos preciosos miembros". Dos de esas manos, que puedes mover, mover tus dedos y tomar objetos, fueron entregadas a dos militares. A juzgar por los ejemplos anteriores de prótesis, que están almacenadas en varios museos y descritas por historiadores y científicos, este artículo todavía no podría ser un pato, como pensaban los usuarios.
La foto a continuación muestra a un veterano de la Guerra Civil de EE. UU. De 1861-1865.
Los agujeros son visibles en la palma de esta mano artificial femenina del siglo XIX, que puede haber sido utilizada para asegurar el gancho u otros dispositivos que facilitan la vida.
Fuente: collectmedicalantiques.comSiglo XX
La prótesis en la foto de abajo fue hecha para una niña de 16 años que perdió su brazo debajo del codo. La prótesis está hecha de madera, cuero y tela. Cabe señalar que aquí pensaron en la apariencia del dispositivo y su funcionalidad: la muñeca gira, los dedos cambian de posición y se agrega un gancho a la palma, por lo que puede, por ejemplo, llevar una bolsa. La prótesis se presenta en el Museo de Ciencias de Londres.
Así se veían las prótesis de los siglos XIX y XX. Presentado en el Museo de la Ciencia.
En esta foto, un soldado alemán trabaja en un taller utilizando una prótesis de mano izquierda. La fotografía está contenida en el Museo Nacional de la Primera Guerra Mundial en Kansas.
Esta es una prótesis suiza. En las mejores tradiciones, con diferentes boquillas intercambiables.
Esta prótesis es presentadaen el museo de ciencias de londres. Fue hecho para un chico de 17 años en 1959.
Fuente: sciencemuseum.org.ukUno de los primeros receptores de prótesis fue el personal militar. En este caso, el fabricante de prótesis de Brooklyn en un cartel publicitario dijo que estaba orgulloso de trabajar con las fuerzas armadas estadounidenses.
Como puede ver, las prótesis de este tipo no han cambiado mucho durante varias décadas.
Prótesis biónicas modernas.
Veamos primero qué son las "prótesis biónicas". Bionics es una ciencia aplicada que combina biología y tecnología. Wildlife ayuda a los científicos a encontrar soluciones para dispositivos técnicos. Hay biónica biológica, que estudia procesos en sistemas biológicos, teóricos, que construye modelos matemáticos de estos procesos y técnicos. Ahora necesitamos biónica técnica: aplica modelos teóricos de biónica para resolver problemas de ingeniería, como es el caso de las prótesis.Anteriormente, los especialistas implicados por las prótesis "biónicas" utilizan dispositivos similares a la parte del cuerpo que reemplazan. Desde el punto de vista de los conceptos modernos, estas prótesis son aquellas que están controladas por electrónica y biocorrientes, es decir, usan miografía o un encefalograma.La compañía británica RSLSteeper, que actualmente tiene cerca de 90 años de experiencia en prótesis, introdujo la prótesis biónica BeBionic en el mercado internacional en 2010. En ese momento, un brazo artificial para un adulto tenía solo cuatro agarres funcionales, pero ya se le permitía comer, beber, imprimir, girar la llave en la cerradura, usar un cajero automático y sostener objetos pequeños. Al usar el dispositivo, el usuario puede romper los huevos y sostener una copa desechable en la mano, porque incluso la fuerza de presionar se controla mediante comandos que los sensores eliminan de los músculos.La falta de demanda masiva y la baja competencia son la razón principal por la cual las prótesis biónicas son muy caras. En 2013, una palma protésica costó hasta cien mil dólares.¿Cómo reducir el costo de la prótesis? Necesita hacer más barata su producción. En 2013, se completó con éxito la campaña de crowdfunding en IndieGoGo para crear una prótesis de palma abierta y asequible, la mayoría de los detalles que se pueden imprimir en una impresora 3D. El dispositivo tiene unidades independientes para cada dedo, retroalimentación táctil y lee señales a través de la piel para control. En la palma del dispositivo hay unidades eléctricas y una placa de control en el Arduino.<img src = " habrastorage.org/getpro/habr/post_images/79b/967/591/79b9675914c40ef0e466ee254de5e0e9.jpg " width = '600 "alt =" image "/>Diseño de la versión infantil de Dextrus, estilizada por el brazo de Iron Man.Otro El proyecto, Limbitless Solutions , que fabrica prótesis de bajo costo, organizó una reunión de Robert Downey, el niño más joven y de siete años Alex, en 2015 para darle al niño una prótesis biónica en la forma del brazo del disfraz de su amado héroe,y lo que es muy importante, gracias a la impresión 3D, el costo de esta prótesis. ascendió a solo $ 350. El proyecto en sí hace estas prótesis principalmente para niños cuyas familias no son puede permitirse gastar 30-100 mil dólares en un brazo biónico.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/97b/0c3/cb9/97b0c3cb9d60525af7e546ed9c73124c.png " width = '600 "alt =" image "/>En 2014, la Universidad Johns Hopkins desarrolló una prótesis y ambas Lo probamos en un hombre que perdió ambos brazos del hombro y de abajo. Para controlar la prótesis, el sistema leía señales de los músculos pectorales.Uno de los jugadores de prótesis de mano más serios del mundo es Bebionic. A menudo en los medios dicen que esta compañía hizo la primera prótesis biónica. En este video, una demostración de las capacidades de la prótesis mioeléctrica BeBionic 3 de Nigel Ackland, conocida en Rusia y el mundo cyborg.En junio de 2016, el primer británico recibió un cepillo Bebionic Small, una prótesis realista que, gracias a su pequeño tamaño, se adapta a mujeres y adolescentes. Nicky Ashwell, de 29 años, de Londres, nació sin su mano derecha y usó una prótesis cosmética que no tuvo funcionalidad toda su vida. A juzgar por las fotos, Nicky decidió no usar un guante que imitara la piel humana.La prótesis Bebionic Small pesa 390 gramos, puede contener hasta 45 kilogramos y tiene 14 grapas.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/670/4d5/245/6704d5245a167bd1cb931f503589bc21.jpg " width = '600 "alt =" image "/>En mayo de 2016, James Young, de 26 años, recibió una prótesishecho como la mano de Solid Snake, el héroe de la serie de juegos Metal Gear Solid. James perdió su brazo izquierdo, se lastimó la pierna izquierda y recibió otras lesiones cuando se metió debajo del tren, y después del hospital recibió prótesis estándar, que él mismo describió como feas. Ahora está "rodando" otro prototipo de brazo artificial.
Foto: dailymail.co.uk
Metal Gear Solid 5Como se puede ver en los ejemplos anteriores, las prótesis biónicas modernas tienen suficiente funcionalidad para diversas actividades cotidianas. Pero hay una cosa más en la que los científicos están trabajando: la sensibilidad de las prótesis. Para la mano de una persona, es importante entender cuánto apretar algo, qué se puede tomar exactamente de la mano, qué no. Entonces, con un cepillo artificial, mejorará en gran medida la capacidad de sentir.En 2013, un equipo del Centro Médico de Asuntos de Veteranos de Cleveland y la Universidad Case Western Reserve desarrolló una prótesis cuyos sensores están conectados directamente a las terminaciones nerviosas de la extremidad restante. En este caso, los pulsos de los sensores no difieren de los pulsos transmitidos por su propia mano. El primer voluntario que probó el dispositivo, dijo que comenzó a sentir con los "dedos", la palma y el dorso de la palma. En el video a continuación, un voluntario intenta arrancar una rama de una cereza, primero con la función de sensibilidad de la mano artificial apagada y luego con ella encendida. En el segundo caso, se las arregla mejor con esta tarea.DARPA a mediados de 2013 también introdujo una prótesis de retroalimentación como parte del programa RE-NET (Tecnología confiable de interfaz neuronal). La agencia iba a trabajar en este proyecto hasta 2016.En 2015, un paciente paralítico de 28 años, usando una prótesis conectada al cerebro, comenzó a tocar varios objetos , incluso tocar cada dedo. Esto se hizo como parte de otro programa: Revolutionizing Prosthetics .En 2014, Dennis Aabo Sørensen, quien perdió su mano debido al manejo descuidado de "juguetes" pirotécnicos, se ofreció como voluntario para probar una prótesis con comentarios. Los electrodos de la prótesis conectados al sistema nervioso humano . La computadora calcula la intensidad de la señal, y Dennis comenzó a sentir el tamaño, la forma y la textura del objeto.
Prótesis biónicas en Rusia.
Prácticamente no hay jugadores en el mercado ruso que hayan introducido los brazos protésicos biónicos en el uso comercial. El desarrollo lo lleva a cabo la startup "Motorika", conocida por introducirse en el programa federal que proporciona a las personas discapacitadas medios técnicos de rehabilitación de prótesis de tracción para niños: gracias a esta empresa, los niños reciben prótesis de tracción a expensas del estado. En este video, se prueban las pruebas del cuarto prototipo del cepillo artificial Stradivary, que el equipo planea comenzar a producir e instalar en Rusia en octubre-noviembre de 2016.La prótesis Stradivary es mioeléctrica. No se requiere intervención quirúrgica para instalarlo. Los miosensores de superficie están integrados en la manga receptora, tocan ciertos lugares de la piel en el área de los músculos, capturan el potencial durante la contracción muscular y transmiten una señal para abrir o cerrar la mano.El principal problema encontrado al instalar este tipo de prótesis son los músculos débilmente desarrollados del antebrazo. Para evitar este problema, Motorika también fabrica prótesis mecánicas de tracción para niños; estas prótesis no solo ayudan a realizar diversas funciones de la mano, sino que también sirven como simulador.Según Ilya Chekh, el fundador de Motorika, ahora hay dos direcciones para el desarrollo de prótesis biónicas.El primero es la sensación, es decir, la retroalimentación que permite al propietario de la prótesis recibir información sobre las cualidades del objeto al que está tocando el dispositivo.El segundo es la implantación de todos los elementos, incluidos el marco y el sensor. Uno de los problemas con la prótesis de James Young, que recibió una mano similar a la de Metal Gear Solid, es la necesidad de retirar dicha prótesis para dormir o ducharse. En el futuro, las prótesis se parecerán más a la mano del protagonista de la película "I, the Robot", interpretada por Will Smith. No en términos de igualar sus propias extremidades, sino en términos de la falta de la necesidad de atención adicional.Ahora en el mundo dirección de impresión barata muy popular en prótesis. La disponibilidad y distribución de impresoras 3D ha llevado a esto. Existen varios proyectos que ayudan a obtener prótesis de tracción de forma gratuita, y esquemas con los que puede finalizar e imprimir las manos de prótesis mioeléctricas. Ilya Chekh considera que esta dirección es temporal: será popular durante los próximos 10-12 años, mientras que las tecnologías implantables se desarrollarán y escalarán. La impresión 3D ahora ofrece un costo menor, pero pierde calidad significativamente. Y lo más probable es que nunca brinde la mejor calidad en comparación con las tecnologías tradicionales. Siempre será más barato y mejor cortar con un láser de chapa que imprimir con polímeros con una impresora. Al menos así será, si piensas en el paradigma existente del desarrollo de la prensa,y no fantasear con la construcción molecular de objetos. La impresión está diseñada para minimizar el tiempo y el costo de la creación de prototipos y la I + D.? 20-30 ? Source: https://habr.com/ru/post/es394579/
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