Руки-ножницы

Первые искусственные конечности появились еще до нашей эры, причем назвать их иронично «руки-крюки» язык не поворачивается. В Египте найдена деревянная рука, которая пристегивалась к телу хитрой системой кожаных ремешков. Стоило согнуть левую ногу в колене или пошевелить здоровой рукой, как деревянная конечность сгибалась в локте или поворачивалась. Ученые считают, что необычный протез был изготовлен примерно в 2750 году до нашей эры.

Первые патенты на элементарные протезы стали подавать в Англии и странах Европы в 19 веке. В наши дни вполне реально изготовить протезы, которые позволяют брать кружку, играть в настольный футбол или соревноваться в беге. Естественно, их стоимость похоронит ваш семейный бюджет и весело спляшет джигу на его могиле.

В результате несчастного случая в 2001 году электрик Джесси Салливан из Теннеси потерял обе руки. Сегодня он использует Bionic Arm — самые дорогие и совершенные протезы в мире, созданные в чикагском Институте реабилитации. Стоят бионические руки порядка 6 миллионов долларов. Пациент может поворачивать их на 360 градусов, задействовать кисть, ощущать кончиками пальцев текстуру, а в ряде экспериментов — даже температуру поверхности! Если тестирование завершится успехом, медики обещают наладить массовое производство протезов.

Существуют два типа протезов: механические, которые воссоздают внешний вид конечности и способны при помощи бандажа захватывать и удерживать предметы, и более совершенные биоэлектрические, которые оснащены микропроцессором и откликаются на мышечные импульсы владельца.
В случае с Салливаном медики соединили уцелевшие нервные окончания с мышцами груди. Процесс вживления занял шесть месяцев. Теперь прикосновения к груди бывший электрик ощущает как взаимодействие с несуществующей рукой. Датчики протезов (именуются миоэлектродами) прикладываются к груди, считывают токи мышц и подают сигнал на микропроцессор. Последний дает команду моторчикам.

Другой яркий пример реализовали эдинбургские ученые за скромные 170 тыс. долларов. 52-летний Кэмпбелл Эйрд родом из Шотландии 11 лет пользовался синтетической рукой EMAS. Она позволяла ему не только наливать чай или застилать постель, но и заниматься любимыми хобби: летать на спортивном самолете и стрелять в тире.

Эйрд может вращать искусственной рукой в плечевом, локтевом и кистевом суставах. Из пальцев двигаются большой и блок из остальных четырех, что позволяет совершать важные повседневные действия: открывать двери, включать чайник, держать предметы. Питается механическая рука от 12 В аккумуляторов. Чтобы не шокировать окружающих трансмиссиями и проводами, протез обтянули силиконом, который напоминает кожу. В 2004 году ученые забрали EMAS на доработку. Ожидается, что при массовом производстве его стоимость составит 17 тыс. долларов.

Более простое решение предложила компания DMC. Она продает искусственные кисти-клешни с двумя пальцами. Пара электродов подключается к мышцам и в зависимости от силы их тока дает команду приводам вращать кисть или сжимать пальцы. В протезы встроена защита от непроизвольного сокращения мышц, которое может привести к неожиданному ослаблению хватки. Питаются DMC от литий-ионных аккумуляторов.
Последнее достижение в кибермедицине на момент написания этой статьи — кистевые протезы i-LIMB с пятью подвижными пальцами. Управляется механизм с помощью миоэлектродов, подсоединенным к мышцам. Здесь решена деликатная проблема любых протезов — распределение силы. Человек хочет взять ключ или пластиковую карту — надо использовать большой палец и указательный. Микромоторы станут работать в запрограммированном режиме. Если же требуется поднять чемодан, необходимо использовать все пять пальцев. Таких режимов всего четыре. Если пальцы протеза забарахлят, нужды отказываться от них нет: можно открутить деталь и передать ее сервисному инженеру.