Введение
Первый протез
История протезов
Развитие протезирования в России
Основные компоненты протеза
Виды протезов верхних конечностей
Косметические протезы
Рабочие протезы
Функциональные протезы
7. Первый биоэлектрический протез
8. Инновационные и перспективные разработки протезирования
3D прототипирование и проект Open Hand Dextrus
Полимерные сухожилия
Протезы, управляемые силой мысли
Протезы с тактильными ощущениями
10. Список литературы
Лист ТММ 4009 3 № докум.
Изм Лист Подп. Дата
1. Введение Любой человек, который может пользоваться своим телом в полном объёме его возможностей, никогда не задумывался о том, какой может стать его жизнь, если он вдруг лишится своей руки или ноги. Потеря даже части конечности, не говоря уже о её полном отсутствии, в корне меняет всё – человек становится ограниченным в своих возможностях: он не может полноценно работать и с лёгкостью делать то, что ему удавалось раньше.
Такие обыденные, на первый взгляд, активности, как возможность одеться/раздеться, готовить и принимать пищу, управлять автомобилем или кататься на велосипеде для него уже не будут такими простыми задачами.
Благодаря нашему телу мы добились всего, что имеем на данный момент. Стоит только представить человека без рук или ног и их бесценность становится очевидной. Например, без рук мы бы не могли охотиться, мы бы даже не открыли для себя огонь, не могли бы создавать что-то новое, строить дома и, в конце концов, просто жить. С помощью рук человек может выполнять простую тяжёлую работу – например, поднимать груз; а может творить поистине потрясающие вещи такие, как игра на скрипке или пианино.
Казалось бы, нам несказанно повезло, но по состоянию на 2007 год насчитывается около 650 тыс. человек с ампутированными руками, а сейчас эта цифра становится все ближе к миллиону. Теряя руки, эти люди теряют их огромный потенциал. Поэтому искусственные конечности представляют огромную ценность для них. Протезы позволяют частично восстановить утраченные функции. Хотя современные протезы ещё не способны до конца восстановить функциональность потерянной конечности, те возможности, которые они могут предоставить, довольно значительны.
Протезы – устройства, заменяющие утраченные, необратимо повреждённые или отсутствующие части тела.
Лист ТММ 4009 4 № докум.
Изм Лист Подп. Дата Целью курсовой работы является рассмотрение истории появления и развития протезов верхних конечностей человека, а так же становления протезирования как отдельной отрасли в медицине и современной науки в целом.
Для достижения указанной цели определены следующие задачи:
исследовать историю развития протезирования верхних конечностей;
изучить вклад отечественных изобретателей в области протезирования;
рассмотреть виды протезов верхних человеческих конечностей;
изучить передовые технологии в области протезирования.
– – –
Со времён первого протеза никаких прорыв не случалось, прогресс начался лишь в Новое время. Мало у кого протезы ассоциируются с военным временем, но именно войны, а как следствие бесчисленное количество ампутированных конечностей, сделали протезы неотъемлемой частью жизни инвалидов.
В 1505 году известный в то время мастер изготовил железный протез руки (рис. 3.1), состоящий из 200 деталей (пружин, кнопок и рычажков), для рыцаря Геца фон Герлихингена, известного как Железная рука, в котором четыре пальца, кроме большого, были подвижны и позволяли взаимодействовать с предметами. А затем Железная рука ещё почти 60 лет с азартом занимался войной, не испытывая никаких неудобств от механической руки, даже наоборот, она казалась удобнее руки из плоти.
Эффективность протеза подтверждает и Максимилиан, который обратился к солдатам, не сумевшим победить Берлихингена и Селбица: «Господь всемогущий, о боже, что это? У этого всего одна рука, у другого только одна нога. А если бы у них обоих были по две руки и ноги, что бы вы тогда делали?».
– – –
Большинство искусственных конечностей оснащено этими тремя компонентами, но каждый протез по-своему уникален и разработан для различной степени ампутации. Например, в зависимости от того была ли ампутация выше или ниже крупных суставов, таких как локоть, будут использоваться разные протезы: с искусственным локтем (рис. 5.2) или более простой (рис. 5.3).
Рис. 5.2. Протез с искусственным локтем Рис. 5.3. Протез без искусственного локтя
– – –
Косметические протезы Служат для восполнения косметического дефекта, играет роль анатомически идентичного муляжа (рис. 6.1). Такой протез не позволяет выполнять даже простейших манипуляций. Обычно такое протезирование выполняется временно, до момента подбора и подгонки постоянного активного протеза.
– – –
Рабочие протезы предназначены для восстановления элементарных функций руки, необходимы для самообслуживания (например, кухонные приборы), выполнения производственных операций (например, сварка) и для занятий спортом. К протезу прилагается набор насадок в зависимости от профориентации инвалида (рис. 6.2, справа) и косметическая кисть.
Рис. 6.2. Рабочие протезы. Слева - Самюэль Деккер (Samuel Decker) еще один ветеран, который создал себе механические руки и впоследствии стал официальным швейцаром в Палате представителей США. Посередине - американский ветеран использует руку, оснащенную сварочным инструментом. Справа – французский набор для протеза руки Функциональные протезы Основной целью таких протезов является восстановление функций утраченной конечности.
В свою очередь такие протезы делятся на два вида:
тяговые (или механические) (рис. 6.3) и протезы с внешним источником энергии (рис. 6.4).
– – –
Протезы с внешним источником энергии наиболее распространены, это протезы с электрическим приводом, которые различаются по способу управления: биоэлектрические, миотонические и комбинированные. Они обладают высокой функциональностью, обеспечиваю возможность выполнения повседневных забот.
Рис. 6.4. Макет протеза плеча с биоэлектрическим управлением (механическая часть): 1 - кисть с электрическим приводом; 2 - гильза предплечья; 3 - электродвигатель механизма локтя; 4 - редуктор; 5 - фрикционная муфта; 6 - червячная передача; 7 - зубчатая муфта; 8 - гильза плеча; 9 - механизм пассивной ротации плеча.
– – –
Одним из важнейших результатов исследований биоэлектрических сигналов явилось открытие закона «все, или ничего». Он заключается в том, что раздражение, приложенное к нервной клетке, по меньшей мере, должно достигать определенного порогового значения, только тогда сигнал появляется; при этом по нервному волокну передаются дискретные импульсы, частота которых тем больше, чем выше уровень раздражения.
Следуя из исследований и целей, перед учеными были поставлены задачи:
– – –
Первые опыты показали, что использование биоэлектрических систем вносит новые возможности в протезирование. Биоэлектрический протез предплечья нисколько не связывает движения протезированной конечности.
– – –
3D прототипирование и проект Open Hand Dextrus Новейшая технология быстрого прототипирования – 3D печать, которая позволяет создать прототип любой степени сложности за сравнительно короткий промежуток времени и низкую стоимость.
Проект Open Hand Dextrus также видит будущее протезирования в трехмерной печати. Проект подразумевает создание напечатанных на 3Dпринтере функциональных протезов, которые могут сжимать и разжимать пальцы, а так же поворачиваться вокруг оси. Все технические характеристики и чертежи Open Hand Dextrus открыты в сети для общего доступа. Пример протеза изображен на рис. 8.1.
– – –
Рабочий протез представлен на рис. 8.4. Это не просто достижение. Это
– открытие новых границ.
Рис. 8.3. Рабочий протез, основанный на методе целевой реиннервации
– – –
Похожие работы:
«ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В КЛИНИЧЕСКУЮ ОРДИНАТУРУ по специальности «Неврология» Общая неврология...»
«РОССИЙСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСТОРИКОВ МЕДИЦИНЫ В. И. БОРОДУЛИН КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА 20-ГО ВЕКА ОТ ИСТОКОВ ДО Предисловие Вступительная лекция (лекция 1) История европейской клиники (лекции 2 10) Клиническая медицина в Российской импер...»
«52 Роман НАСОНОВ ДВА ВЗГЛЯДА НА МЛАДЕНЦА ХРИСТА (ИСТОРИЯ РОЖДЕСТВА В ИНТЕРПРЕТАЦИИ Х. ШЮТЦА И И. С. БАХА) Два взгляда на Младенца Христа II. «КАК МНЕ ПРИНЯТЬ ТЕБЯ?»1 Великую радость Рождества Христова что может выразить лучше, чем звучание множества голосов и музыкальных инструм...»
«Стрельцов Дмитрий Викторович д.ист.н., профессор Кафедра востоковедения, заведующий кафедрой Окончил аспирантуру Института востоковедения АН СССР (ноябрь 1989 г.) и – окончил Институт стран Азии и Африки при МГУ по специальности «История, японский язык» (июнь 1986 г.). Ученые степени: Доктор исторических наук (февраль...»
Существует множество ярких примеров, как наука помогает всему человечеству и конкретным группам людей. Один из них - это помощь людям с ограниченными возможностями. Эта тема очень обширная, в ней большое количество аспектов, а по всему миру живут тысячи людей, которые не сломались, не смотря на физические ограничения, и вдохновляют своим примером других.
В этой статье вы найдете краткий исторический экскурс в индустрию протезирования и рассказ о двух инженерах, которые внесли в нее огромный вклад.
Древние протезы
Упоминания о протезировании встречаются еще в древности. Например, древние египтяне были знакомы с протезированием, о чем свидетельствует мумия Нового Царства с деревянным пальцем. Также все мы с вами слышали и видели пиратские крюки и деревянные ноги, хоть все это и далеко от современных протезов для конечностей.
Протезирование в средние века
Также протезированием занимались в средневековье, протезы изготавливались из металла(оно и понятно - эпоха рыцарей и доспехов). Врачи старались копировать саму конечность и максимально подражать природе.
Развитие протезирование в конце XIX - начале XX веков
Бурное развитие протезирования началось в XX веке. Так, например, немецкий врач -Герман Крукенберг сразу после окончания Первой мировой разработал протез, напоминающий «клешню» . В основе протеза лежала конструкция, состоящая из концов лучевой и локтевой костей. Этот протез был предназначен для раненых с травматической ампутацией кисти.
Обувных дел мастер - гений протезов Джеймс Джиллингем
Теперь стоит отдельно поговорить про такого человека, как Джеймс Джиллингем родом из Англии. Он внес немалый вклад в индустрию протезирования конечностей. Его мастерством можно только восхищаться. Он притворял свои идеи в жизнь, начиная с середины XIX столетия, когда технологии находились в зачаточном состоянии, а медицина не могла предоставить обширный спектр услуг.
В то время, потеря конечности была трагедией для человека - он становился инвалидом без возможности на реабилитацию, но Джеймс Джиллингем давал людям второй шанс.
У Джеймса открылся талант, когда в 1866 году он, находясь в своей обувной мастерской, познакомился с человеком, потерявшем руку. Врачи оказались бессильны и пострадавшему оставалось только смириться с утратой и продолжать жизнь, однако Джеймс, не долго думая, решил помочь и создал протез для потерпевшего. Протез получился легким, прочным и совершенно не вызывал дискомфорта.
Слухи об этом случае разлетелись по всей Англии и официальная медицина обратила внимание на мастера.
Джиллингему за короткий период времени (1866−1910 гг.) удалось невозможное сделать возможным - он протезировал более 15 000 человек, вернув им не только возможность стать на ноги, но и восстановить подвижность рук. Многих пациентов он фотографировал, публикуя снимки в медицинских справочниках и журналах, при этом, давая врачам советы, как лучше проводить ампутации. Хоть Джеймс и говорил, что в его протезах не было ничего сложного и особенного, все же главный секрет, делающий эти конструкции столь уникальными, так и остался не разгадан.
Хью Герр - наступление трансгуманизма неизбежно
Хью Герр - одна из центральных личностей в сфере протезирования, американский альпинист, инженер-биофизик, доцент Массачусетского технологического института. Хью родился 25 октября 1964 года в США. Его хобби сделало его инвалидом: в возрасте 17 лет в 1982 году ему ампутировали обе голени, отмороженные во время альпинистского восхождения. Именно это несчастный случай мотивировал Хью начать работу в этой сфере.
С тех пор, Хью стал одержим идеей создания протезов нижних конечностей, превосходящих по параметрам обычные ноги. Герр имеет на вооружении большое количество« ног» собственной разработки. В течении дня он меняет протезы, например, для бега он использует длинные карбоновые дуги, а в повседневной жизни обычные протезы для ходьбы.
Инвалидность - не помеха любимому хобби!
Как упоминалось выше, Герр потерял свои конечности в результате несчастного случая, во время альпинистского восхождения, он отморозил ноги и их ампутировали. Однако это не помешало ему в «покорении вершин». Хью не потерял любовь к альпинизму. поэтому разработал несколько специальных протезов для скалолазания. В их числе: длинные алюминиевые протезы с небольшой резиновой стопой, которые увеличивают рост до 2.1 метра, протезы со стопой в виде алюминиевых когтей и клиновидные, из полиэтиленовые протезы-ледорубы.
Люди не ограниченны. Человек не может быть сломлен. Наша искусственная среда, наши технологии - вот, что может быть ограничено и сломлено. Мы, люди, не должны принимать наши ограничения, ведь мы можем превзойти инвалидность за счет технологических инноваций.
Выступление Хью на лекции TED
Запись лекции с русской озвучкой:
Такие личности как Хью Герр и Джеймс Джиллингем, не смотря на разницу во времени, сделали огромный вклад в борьбу инвалидов за полноценное существование. Их идеи дали толчок к развитию в этом направлении для того, чтобы в ближайшем будущем с развитием технологий такое понятие как« инвалидность» перестало существовать, а многие люди смогли жить полноценной жизнью. Упорством и силой духа таких людей можно только восхищаться!
- История протезирования зубов
История протезирования зубов
Каков возраст зубного протезирования?
Для современных людей, которые только на своем веку замечают, какой скачок проделало протезирование зубов, и неустанно движется вперед в своем стремлении достичь идеала, даже странно, наверное, слышать, что история протезирования зубов насчитывает уже не одно столетие, а по некоторым свидетельствам, счет идет уже на тысячи лет… Но это действительно так!
Видимо, и нашим далеким предкам было очень не по душе сверкать испорченной из-за потери зубов улыбкой, и испытывать затруднения в жевании совершенно натуральной, заметьте, то есть довольно грубой пищи. Это подтверждают археологические находки на территории современного Гондураса, где был найден фрагмент черепа инка, жившего в VI в. до н.э., в нижней челюсти которого на месте отдельных зубов виднелись имплантаты из панциря морских мидий. А во Франции был обнаружен череп, датированный I в. н.э., с металлическим имплантатом в лунке клыка верхней челюсти. В раскопках города Тарквиния, где жили этруски, были найдены протезы из искусственных зубов и ряда золотых колец, укреплявшихся на соседних здоровых зубах. И уже в Древнем Риме появились первые учебники по зубоврачебному ремеслу, написанные римскими цирюльниками и ювелирами, которые занимались протезированием зубов. На Востоке первопроходцем стал знаменитый арабский хирург Абуль-Касим, который одним из первых заявил, что зубопротезирование - это медицина, так как помогает человеку излечить недуг и исправить дефект. Но с древности до недавних времен подавляющее количество людей просто безвозвратно теряло зубы, так как лечение было одно – удаление, и только очень обеспеченные особы могли себе позволить протезирование зубов, да и то, по нашим меркам, довольно экзотическими способами. До середины XVIII века искусственные зубы изготавливались из костей крупного рогатого скота, зубов лошадей, моржей, слоновой кости, и прикреплялись к соседним посредством золотой или серебряной проволоки. Использовались также человеческие зубы, купленные у бедных или удаленные у трупов. Например, первый президент США Джордж Вашингтон пользовался костью бегемота с фиксированными на ней восемью человеческими зубами. И вызывает большое сомнение, что это было действительно удобно и красиво…
Считается, что современные вставные зубы придумал дантист Людовика XV Пьер Фошар, который делал протезы для самых знаменитых людей своего времени. Он был настоящим исследователем и постоянно совершенствовал применяемые зубные конструкции. Фошару, в частности, принадлежит идея применения фиксирующих протезных пружин из утолщенной золотой проволоки или из спирали: оттисков в то время еще не было, а пружины позволяли устанавливать зубной протез гибко, учитывая индивидуальные особенности пациента. Он же изобрел штифтовые зубы, и придумал укреплять на одном или двух штифтах несколько соединенных зубов, что явилось прототипом современных мостов. И что замечательно, начал подбирать цвет искусственных зубов, и даже пытался придать зубам из слоновой кости более естественный вид, он покрывал их колпачками из золота, на которые наносился слой обожженной фарфоровой эмали различных цветов.
Так что именно с этого времени, а наиболее явственно и массово с конца XIX века, ортопедическая стоматология начинает развиваться как наука, занимающаяся восстановлением структуры и функции жевательного аппарата. Но, как видите, уже тогда появились основные идеи, совершенствуемые в нынешней ортопедической стоматологии, которая на протяжении всей истории протезирования зубов, тщательно отбирала наиболее разумные возможности восстановления зубов, и сейчас пытается довести их до идеала.
Любопытный факт
Широкое применение имплантатов в современной стоматологии стало возможным благодаря профессору Ингвару Бранемарку из Швеции, который в 1965 году открыл остеоинтеграцию – процесс заживления и сращивания костной ткани с титановым имплантатом. Биоинертность титана практически свела на нет его отторжение организмом.
Первыми "стоматологами" были этруски. Они вырезали искусственные зубы из зубов различных млекопитающих уже в 7 веке до н.э., а также умели изготавливать мостовидные протезы, достаточно прочные для жевания.
Изготавливать искусственные зубы взамен потерянных люди пытались с древних времён.
В Египте найдены останки людей с зубами, связанными между собой золотой проволокой. Так они укрепляли шатающиеся зубы, но в некоторых случаях к своим зубам были привязаны зубы из слоновой кости, или человеческие зубы со спиленными корнями. Это были прообразы будущих мостовидных протезов .
Древнеегипетский "мост"
В 1951 году первый раз применили титан в травматологии, а через несколько лет шведский учёный Ингвар Бранемарк сформулировал принципы остеоинтеграции - взаимодействия поверхности металла с костью. Начал он заниматься этой темой почти случайно. Исследовал микроциркуляцию кости с помощь микроскопа в титановом корпусе, вставленного в кость живого кролика. Через некоторое время микроскоп практически "врос" в кость и Бранемарк стал изучать условия, при которых это происходит лучше всего.
Но что-то мы забежали далеко вперёд, вернёмся обратно, в средевековье.
Итальянский купец Марко Поло, побывавший в Китае в конце 13 века, рассказывал о людях, носивших на зубах золотые пластинки. Есть сведения, что в это время там уже делали и съёмные деревянные зубные протезы.
Деревянные протезы были и в средневековой Японии. Сначала изготавливали черновой вариант (слепков тогда ещё не делали), а потом подгоняли во рту, окрашивая специальной краской. Точно так же современные стоматологи подгоняют пломбы и протезы с использованием бумажной или аэрозольной копирки. Иногда в протезы вместо деревянных зубов ставили зубы из кости или мрамора, чтобы лучше жевали.
Такой же кустарщиной занимались и в средневековой Европе. Известный французский хирург Амбруаз Парэ в 16 веке делал блоки зубов из слоновой кости и крепил их к оставшимся зубам золотой проволокой.
Основателем современной стоматологии считают Пьера Фошара (не путать с Пьером Ришаром! ) - знаменитого французского врача. Начал он работать хирургом в 15 лет, после двухгодичного обучения в своём родном городе Анжер. Работал Фошар очень успешно, но через несколько лет решил покорить столицу в качестве стоматолога.
Пьер Фошар
Читал древние трактаты о зубах, написанные финикийцами, арабами и римлянами - врачами, цирюльниками и ювелирами. Изучал опыт своих европейских коллег.
В 1720 году Фошар переехал в Париж, где обзавёлся клиентурой из самых известных людей того времени и высшего света. Его пациентом был даже сам король Франции ЛюдовикⅩⅤ.
Фошар открыл клинику, похожую на современную. В приёмной сидели обученные администраторы, в кабинете стояло оборудование, сделанное по его чертежам. В протезной мастерской работали ремесленники, цирюльники и ювелиры, которых он сам набирал, обучал и только после сдачи экзаменов допускал к работе. Была там и лаборатория, где он проводил исследования.
У Фошара много заслуг в стоматологии. Что касается протезирования - он первый начал покрывать золотые колпачки фарфоровой массой. Это был прототип металлокерамических коронок. Стал изготавливать искусственные зубы на штифтах, укреплять на штифтах несколько зубов - это мостовидные протезы.
Мы уже говорили о том, что зубы вытачивали из слоновой кости, подгоняли зубы животных и людей. Для получения человеческих зубов во время войн за войсками следовали специалисты, удалявшие зубы у погибших солдат. Все это мародёрство ("зубодёрство"), к счастью, постепенно прекратилось.
В конце 18 века Мутон изобрёл металлические коронки , а аптекарь Дюшато и хирург Дюбуа де Шеман впервые поставили искусственные зубы из фарфора. Их фабричное производство было налажено только к середине 19 века, но уже не французами, погрязшими к тому времени в революциях и наполеоновских войнах.
В тридцатых годах прошлого века американский стоматолог Чарльз Пинкус придумал для исправления цвета и формы зубов голливудских актёров делать на них тонкие фарфоровые накладки - "Hollywood Laminates" (сейчас их называют виниры.) Тогда и появился термин "голливудская улыбка". Надолго приклеить винир к зубу в то время было ещё нечем, поэтому их ставили временно, для съёмок. И только больше чем через полвека, с изобретением надёжных средств фиксации (адгезивных систем), виниры стали широко применяться в стоматологии.
Слепки зубов начали снимать в середине 18 века, воском или сургучом, почти тогда же догадались отливать по ним гипсовые модели. Почти через сто лет стали снимать слепки и гипсом.
Слепочные материалы постоянно совершенствовались в течение двух с половиной веков, и вот сейчас наступило время, когда для самых современных технологий они стали не нужны.
Вместо этого сканируют зубы специальной аппаратурой, и 3D-принтер печатает точную копию зубов пациента (модель), или фрезерная машина вырезает сразу зубы. А из чего - об этом поговорим в разделе несъёмное протезирование .
Вадим Алямовский, 2017 г.
