Protéza

Protetika  ( dr. řecky protéza  - přiložení, adice [1] ) - náhrada ztracených nebo nenávratně poškozených částí těla umělými náhradami - protézami . Protetika je důležitou etapou v procesu sociální a pracovní rehabilitace člověka, který přišel o končetiny nebo trpí onemocněním pohybového aparátu.

Protetika je příbuzný obor mezi medicínou a technikou, úzce souvisí s ortopedií, traumatologií, rekonstrukční chirurgií atd. Přestože se protetika jako samostatný obor oddělila v 19. století, informace o ní pocházejí již z dávných dob – od řeckého historika Hérodota, tzv. Římský historik Plinius a další.

Hlavní typy protetiky

Existují následující hlavní typy protetiky:

V užším smyslu se uvažuje o protetice

počítaje v to

V širším slova smyslu jsou protézy zařízení, která lze zařadit do širší kategorie zdravotnických prostředků :

Samostatným druhem protetiky je výroba sluchadel .

Historie

První zmínka o protéze se nachází v Rigvedě , která uvádí, že bojovnice přišla v boji o nohu a byla pro ni vyrobena železná protéza nohy [2] . Staří Egypťané byli obeznámeni s protetikou, což dokazuje mumie Nové říše s dřevěným prstem [3] . Po dlouhou dobu se protetika vyvíjela špatně. Slavné pirátské háky a dřevěné nohy jsou ranými formami protetiky.

Po vývoji mechaniky, blíže naší době, se začaly objevovat pokročilejší protézy, dobře napodobující ztracenou část těla nebo dokonce schopné pohybu díky vestavěným mechanismům.

Jednalo se ale pouze o protézy vnějších částí těla, protézy vnitřních orgánů se objevily již v době elektroniky a moderní medicína může protetiku zcela eliminovat díky nejnovějším technologiím kmenových buněk schopných regenerace , které ještě nejsou plně vyvinuty. . Kromě končetinových protéz jsou v moderní medicíně běžné protetické výkony kloubů , zubů a také kosmetické protézy očí a dalších částí těla. Kosmetické protézy na obličej: např. uši, nos atd. pomáhají znetvořeným lidem nevyčnívat z davu a nepřitahovat na sebe příliš pozornosti. Kromě protetiky jako takové našli chirurgové různá řešení, jak znetvořeným končetinám částečně obnovit funkčnost. Německý lékař Herman Krukenberg tedy vyvinul (bezprostředně po první světové válce) Krukenbergovu ruku  - jakýsi "dráp", který je vyroben z konců radia a ulny u raněných s traumatickou amputací ruky. ( Krukenbergův postup )

Historický přehled

Protézy byly vynalezeny ve starověku. Prototyp umělých nohou - kus dřeva, stojánek místo ztracené dolní končetiny, přežil dodnes. Postupem času prošel mnoha změnami, z nichž uvádíme ty nejpodstatnější. Camillus Nyurop přišel se zařízením - na spodní straně kusu dřeva, které je vyrobeno otočně pomocí polokoule, aby se zabránilo možnosti uvíznutí kusu dřeva mezi kameny. Aby se zabránilo tření pahýlu , navlékne se na něj měkce vycpaná kožená taška, než se vloží do tenké tašky z lipového dřeva. Američané v 19. století Hickory dřevo se používalo na umělé nohy, zejména na chodidlo, pro jeho větší pevnost [4] a přesto značnou lehkost.

Kovové objímky vyrobené v 19. století (z plechu, nového stříbra nebo hliníkového bronzu) byly velmi lehké a přitom velmi odolné. Polstrování nikdy neznačí. zpevnit uvnitř rukávu, ale pouze na pahýlu, který byl předtím omotaný flanelovými obvazy (shora dolů), pak se nasadí kožený trychtýř, dlouhý a hustě vycpaný, načež se konec pahýlu vloží do rukávu tak, že volně visí uvnitř posledně jmenovaného, ​​aniž by byl vystaven jakémukoli tlaku. Jedině za tohoto stavu by se dalo předejít třecím ranám na pahýlu . Pouzdra z tvrdé gumy byla křehká. Všechna vylepšení umělých nohou byla založena na principu kusu dřeva s cílem odstranit hlavní nevýhodu kusu dřeva (chůze po něm při pohybu vpřed musela neustále opisovat oblouk ven, aby se mohla pohybovat nohu pro další krok) a zachovejte tvar nohy. Toho bylo snadné dosáhnout; ta první stála hodně úsilí. Američan Dr. Bly ( Bly ) se poprvé pokusil napodobit přírodu při úpravě umělého kloubu chodidla; pohyby v něm byly prováděny pomocí koule z leštěného skla ležící v dutině vulkanizované pryže . Chodidlo bylo spojeno s bércem čtyřmi střevními provázky , které byly připevněny ke kruhu probíhajícímu příčně přes horní polovinu aparátu. Takto vylepšené spoje stále nenahradily jednoduché kloubové spoje , které jsou bezpečnější a levnější. Pfister v Berlíně je uložen v patních kloubech válcové pryžové pružiny ; pohyby jsou prováděny pomocí silných závěsů. K patě je připevněna další pata. S pomocí tohoto mechanismu se chůze stává elastickou, tichou a méně únavnou než u jiných zařízení. Samotné pryžové pružiny si zachovávají svou pružnost po léta beze změny. Aby se prsty při otáčení nepřilepily k podlaze, je špička zařízení pohyblivá pomocí spirálové pružiny a jednoduchého závěsu na podrážce. Umělá noha se připevňuje k pahýlu nebo k tělu pomocí pásů a popruhů přes rameno, v závislosti na zvyku a cvičení buď samostatně, nebo společně. K použití umělých členů nemůže dojít před vytvořením husté jizvy, proto ne dříve než 6-10 měsíců po operaci. Osobní prohlídka za účasti lékaře, osobní měření technikem podílejícím se na výrobě I. členů je samozřejmě velmi žádoucí; není-li to možné, doporučuje profesor Mosetig vyznačit na přiloženém schematickém nákresu rozměry potřebné pro bandáž [5] .

Protézy horních končetin (Umělé paže)

Umělé ruce v 19. století se dělily na „pracovní ruce“ a „kosmetické ruce“, neboli luxusní předměty. U zedníka nebo dělníka se omezovaly na uložení na předloktí nebo rameno obvazem z kožené objímky s kováním, ke kterému byl připevněn nástroj odpovídající profesi dělníka  - kleště , prsten, háček atd. Kosmetické umělé ruce byly v závislosti na povolání, životním stylu, stupni vzdělání a dalších podmínkách více či méně obtížné. Umělá ruka by mohla mít podobu přirozené ruky s elegantní dětskou rukavicí, schopnou produkovat jemnou práci; psaní a dokonce i míchání karet (jako slavná ruka generála Davydova ). Pokud bylo předloktí amputováno, to znamená, že úroveň amputace nedosáhla loketního kloubu, pak pomocí umělé paže bylo možné vrátit funkci horní končetiny; ale pokud bylo rameno amputováno, pak byla práce ruky možná pouze prostřednictvím objemných, velmi složitých a náročných aparátů. Umělé horní končetiny se kromě posledně jmenovaného skládaly ze dvou kožených nebo kovových návleků na nadloktí a předloktí, které byly pohyblivě zavěšeny nad loketním kloubem pomocí kovových dlah. Ruka byla vyrobena ze světlého dřeva a buď připevněná k předloktí, nebo pohyblivá. V kloubech každého prstu byly pružiny; z konců prstů vycházejí střevní provázky, které byly spojeny za zápěstním kloubem a pokračovaly ve formě dvou silnějších tkaniček a jedna, která prošla válečky přes loketní kloub, byla připevněna k pružině na horním rameni, zatímco druhý, rovněž pohybující se na kvádru, volně zakončený okem. Pokud chcete mít prsty zaťaté s prodlouženým ramenem, pak se toto očko zavěšuje na knoflík na horním rameni. Při dobrovolné flexi loketního kloubu se prsty uzavřely v tomto aparátu a úplně se uzavřely, pokud bylo rameno ohnuté do pravého úhlu. U objednávek umělých rukou stačilo uvést míry délky a objemu pahýlu i zdravé ruky a vysvětlit techniku ​​účelu, kterému mají sloužit.

V SSSR začaly práce na vytvoření protéz horních končetin řízených bioelektrickými signály z pahýlu v roce 1956 [6] . Průmyslová výroba protéz předloktí s bioelektrickým řízením byla v SSSR zahájena v roce 1961 [7] .

Příkladem moderní bionické protézy ruky vyvinuté v USA v roce 2014 je DEKA Arm - 3 .

V roce 2015 se v USA začaly prodávat levné protetické ruce vyvinuté na University of Illinois v Urbana-Champaign . Levnosti je dosaženo pomocí 3D tisku. [osm]

Společnost mladých vývojářů z Novosibirsku vytvořila v roce 2015 technologii na výrobu robotické protézy ruky, která bude třikrát levnější než německá a sedmkrát levnější než anglický protějšek. To bylo možné díky odmítnutí drahých materiálů. Novosibirští vývojáři nahradili uhlík a titan polymery a levnějšími slitinami kovů. Ve výrobě se navíc používá 3D tisk . [9]

V únoru 2015 představila ruská společnost MaxBionic nejmenší bionickou protézu v Rusku pro děti. V březnu 2015 bylo dokončeno testování na pacientovi, očekává se, že společnost zahájí hromadný prodej svých protéz v říjnu.

V květnu 2015 prošla ruská firma „Motorika“ certifikací funkční mechanické protézy ruky, od té doby jsou v Rusku zdarma instalovány barevné protézy s různými technologickými a herními nástavci. V současné době firma vyvíjí i levnou bioelektrickou protézu, probíhá nábor testovací skupiny, zahájení prodeje je naplánováno na léto 2016.

Vědcům z Chalmers University of Technology ve švédském Göteborgu se spolu s biotechnologickou firmou Integrum AB podařilo propojit protetickou ruku vytvořenou v rámci evropského výzkumného programu protetiky přímo s nervy a svaly. Chirurgové připevnili protézu ke dvěma kostem na předloktí ženy (radius a ulna) pomocí titanových implantátů a poté k jejím nervům a svalům připojili 16 elektrod. Díky tomu dokázala ovládat pohyby ruky pomocí mozku (myšlenek). Uměla si zavázat tkaničky a psát na klávesnici. [deset]

Protetika dolních končetin

C-Leg protetické koleno

Protéza C-Leg byla poprvé představena Otto Bock Orthopedic Industry na Světové ortopedické konferenci v Norimberku v roce 1997.

C-Leg využívá hydraulické válce k ovládání flexe kolene. Senzory vysílají signály do mikroprocesoru, který je analyzuje a sděluje odpor pro napájení válců. C-Leg je zkratka pro 3C100, modelové číslo původní protézy, ale stále se používá u všech mikroprocesorem řízených kolenních protéz Otto Bock. Funkce C-Leg jsou integrovány do součástí protézy díky různým technologickým zařízením. C-Leg využívá snímač úhlu kolena k měření úhlové polohy a úhlové rychlosti flexe kloubu. Měření se provádí až padesátkrát za sekundu. Snímač úhlu kolena je umístěn přímo na ose rotace kolena [11] .

Snímače točivého momentu jsou umístěny ve špičce základny C-Leg. Tyto momentové senzory používají více tenzometrů k určení, kde byla síla aplikována na koleno, z nohy, a velikost této síly [11] .

C-Leg ovládá odpor flexe a extenze kolena pomocí hydraulického válce.

Endoprotetika

Endoprotetika: od endo - uvnitř

Endoprotézová náhrada kloubů

Pokud existují indikace k operaci, metodou volby může být artroplastika kloubu. V současné době byly vyvinuty a úspěšně používány endoprotézy kyčelních a kolenních kloubů. Při osteoporóze se náhrada endoprotézy provádí konstrukcemi s cementovým upevněním. Další konzervativní léčba kolenního kloubu pomáhá zkrátit rehabilitační období u operovaných pacientů a zvýšit účinnost léčby.

Endoprotéza kyčle

Kyčelní kloub je největší a nejvíce zatěžovaný kloub. Skládá se z hlavice stehenní kosti, která se kloubí s konkávním, zaobleným acetabulem v pánvi. Indikace k totální endoprotéze kyčelního kloubu (THAT) jsou patologické změny, které způsobují přetrvávající dysfunkci s bolestí a kontrakturou. Cílem totální endoprotézy kyčelního kloubu je snížení bolesti a obnovení funkce kloubu. Tato operace je účinným způsobem obnovení funkce kloubu, který může výrazně zlepšit kvalitu lidského života. U TETBS se nahrazuje proximální femur a acetabulum. Postižená místa kloubu jsou nahrazena endoprotézou, která opakuje anatomický tvar zdravého kloubu a umožňuje provádět potřebný rozsah pohybu. Do acetabula se implantuje acetabulární jamka. Dále se předpokládá osseointegrace kosti do součástí protézy. V kalíšku je instalována polyetylenová nebo keramická vložka (oxid hlinitý), nazývaná vložka. Do stehna je implantována noha s kuželem na krku pro fixaci hlavice endoprotézy. Hlava je keramická nebo z různých slitin. Femorální komponenta (noha) endoprotézy může být cementována a poté je fixována ve stehně pomocí speciálního polymerního materiálu (kostní cement), nebo necementované fixace (pressfit) a zpravidla má porézní povlak umožnit kostní osseointegraci do součástí protézy. Pro starší osoby je vhodnější fixace cementem. Různé třecí páry (kombinace materiálů různých složek) mají v lidském těle různou míru přežití. Takže například nejúspěšnější z hlediska přežití a nejvíce implantovatelný systém, podle předního nezávislého zdroje National Register of Artroplasty Anglie, Walesu, Severního Irska a Isle of Man, je bezcementový dřík CORAIL® s Necementovaný kalíšek PINNACLE® (Johnson&Johnson, DePuy Synthes) s třecím párem keramika-polyethylen. Tento design ukazuje míru přežití asi 98 % během 10 let pozorování.

Riziko komplikací při implantaci necementovaného dříku CORAIL® s bezcementovou miskou PINNACLE® s různými třecími páry je také nejnižší [12] .

Existuje řada komplikací – iatrogenní osteomyelitida (hnisání), aseptické uvolnění součástí protézy, různé cévní a neurologické poruchy. Hnisání je bakteriologického plánu ( streptokoky , stafylokoky atd.), virového ( opar ) nebo plísně a bojují s ním vhodnými prostředky - antibiotiky , antivirotiky a antimykotiky, zvláště pokud lze v důsledku identifikovat konkrétní příčinu vpichy a plodiny . Při opotřebení endoprotézy dochází k její úplné nebo částečné výměně za novou, tento výkon se nazývá revizní kloubní endoprotéza.

Faloprotéza

Penilní implantáty se používají k obnovení mužské sexuální funkce u řady onemocnění:

Implantáty

Implantáty (z němčiny  Implantat , též implantáty , z angl .  implant ) - třída zdravotnických produktů používaných k implantaci do těla buď jako protézy (náhrady chybějících lidských orgánů) nebo jako identifikátor (například čip s informacemi o domácím mazlíčkovi ). implantované pod kůži). Zubní implantáty  jsou typem implantátů , které se používají k implantaci do kostí horní a dolní čelisti jako základ pro připevnění snímatelných i nesnímatelných zubních náhrad.

Nervové protézy

Nervové protézy jsou elektronické implantáty, které mohou obnovit motorické, senzorické a kognitivní funkce, pokud byly ztraceny v důsledku zranění nebo nemoci. Příkladem takového zařízení je kochleární implantát . Toto zařízení obnovuje funkci tympanické membrány a třmínku napodobováním frekvenční analýzy v kochlei. Externí mikrofon snímá zvuky a zpracovává je; poté je zpracovaný signál přenesen do implantovaného bloku, který prostřednictvím mikroelektrodového pole stimuluje vlákna sluchového nervu v kochlei. Nahrazením nebo zesílením ztracených smyslů mají tato zařízení zlepšit kvalitu života lidí s postižením.

Bionická protéza

Bionická protéza umožňuje jí vybavenému člověku nejen pohybovat paží robota, ale také se dotýkat předmětů, kterých se dotýká. Tento revoluční design byl představen na konferenci pořádané agenturou Defence Advanced Research Projects Agency of America. Poté, co vědci z Laboratoře aplikované fyziky na Johns Hopkins University implantovali elektrody do mozku dobrovolníka ochrnutého poraněním míchy, byl schopen nejen ovládat pohyb své ruky, ale také vnímat, kdy se lidé v laboratoři dotýkají různých prstů. na protetické ruce. V procesu testování bionické ruky dokázal dobrovolník, dokonce i se zavázanýma očima, určit, kterého z prstů protetické ruky se dotýká. Bionické protézy bylo možné dříve ovládat pomocí mozkových signálů, ale až nyní se podařilo dosáhnout výsledku, kdy signály z protézy zpracovává mozek. Tento efekt byl dosažen díky elektrodám implantovaným do senzorické a motorické kůry mozku. Senzory integrované do protézy detekují, kdy je na protézu vyvíjen tlak, a převádějí sílu na elektrické signály, které jsou přenášeny do mozku pacienta.

Paměťové protézy

V roce 2011 nastal první kritický okamžik v krátké historii protetiky mozku : byl vyvinut první paměťový implantát . [13] Přestože jsou pokusy na lidech stále na obzoru, testy na potkanech přinesly nečekané výsledky. Zařízení se skládalo z mikroprocesoru a 32 elektrod k zachycení, replikaci a dekódování impulzního kódu, který jedna vrstva mozku vysílá do druhé. Výzkumníci k testování použili dvě páky. Úkolem potkana bylo pohnout jednou pákou a po krátké době pohnout druhou. Ukázalo se, že po farmakologickém zablokování mozkových impulzů potkana a vyslání stejných impulzů pomocí přístrojů si zvíře „pamatuje“, kterou páku zvolit. Ačkoli první pokusy byly velmi primitivní, vědci tvrdí, že budoucí využití technologie ve složitějších projektech by mohlo pomoci zlepšit paměť u lidí trpících mozkovou mrtvicí nebo stařeckou demencí . [čtrnáct]

Příbuzné obory

Mechanicky funkční xenoimplantáty

Xenogenní tkáně pocházející ze zvířat poskytují materiál pro mechanicky funkční štěpy, jako jsou srdeční chlopně, šlachy a chrupavky. Aby se zabránilo imunitní rejekci xenogenního štěpu, musí být z něj odstraněny antigeny . Buněčné antigeny lze odstranit chemickou úpravou (např. roztoky obsahující dodecylsulfát sodný (SDS) a Triton X-100 ) a sonikací [15] . což vede k odstranění buněk. Procesy používané k odstranění buněk a antigenů však často poškozují extracelulární matrici (ECM) tkáně, což činí štěp nevhodným pro implantaci kvůli špatným mechanickým vlastnostem [16] [17] . Proto by měl být způsob odstraňování antigenů pečlivě zvolen tak, aby pokud možno byla zachována architektura a mechanické vlastnosti tkáně.

Rostoucí orgány

Pěstování orgánů je perspektivní bioinženýrská technologie , jejímž účelem je vytvářet různé plnohodnotné životaschopné biologické orgány pro člověka . V současné době je použití této technologie u lidí extrémně omezené a umožňuje pěstovat pro transplantaci pouze relativně jednoduché orgány, jako je močový měchýř [18] , krevní cévy [19] nebo vagína [20] . Pomocí trojrozměrných buněčných kultur se vědci naučili pěstovat "základy" umělých orgánů , nazývané organoidy ( anglicky organoid ). Byla vyvinuta tracheální protéza, která se skládá z 95% tkání pacienta, což umožňuje vyhnout se odmítnutí orgánu. Rámem protézy byla kost vyrostlá z tkání periostu . Vnitřní povrch orgánu byl vytvořen z kmenových buněk a vlastní sliznice pacienta. Bioreaktorem, ve kterém nová trachea dozrávala šest měsíců, byly tkáně hrudní stěny pacienta. V důsledku inkubace si protéza vytvořila vlastní cévní systém [21] .

Zajímavosti

Podniky

Protetické podniky podřízené ministerstvu práce jsou k dispozici ve městech: Archangelsk, Volgograd, Ivanovo, Iževsk, Novokuzněck, Rostov, Tyumen a také Ufa.

Viz také

Odkazy

Poznámky

  1. Slovník cizích slov. - M .: " Ruský jazyk ", 1989. - 624 s. ISBN 5-200-00408-8
  2. Stručný přehled historie amputací a protéz Earl E. Vanderwerker, Jr., MD JACPOC 1976 sv. 15, číslo 5 (odkaz není k dispozici) . Získáno 9. července 2016. Archivováno z originálu 14. října 2007. 
  3. ne. 1705: 3000 let starý prst na noze . Uh.edu (1. srpna 2004). Získáno 9. července 2016. Archivováno z originálu 9. července 2018.
  4. Tvrdost dřeva hickory na Jankově stupnici , která měří tvrdost dřeva, je 1820 (pro srovnání: červený dub  - 1290, borovice - 1225).
  5. Oks B. A. Umělí členové // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
  6. Fyziologické aspekty bioelektrického řízení protéz, 1982 , str. 62.
  7. Fyziologické aspekty bioelektrického řízení protéz, 1982 , str. 66.
  8. Protetické ruce budou vytištěny na 3D tiskárně . Získáno 7. března 2016. Archivováno z originálu dne 28. března 2022.
  9. V Novosibirsku vyvinuli robotickou protézu ruky, která je třikrát levnější než dovážená . Získáno 26. srpna 2015. Archivováno z originálu dne 28. srpna 2015.
  10. První šikovná a vnímavá protéza ruky byla úspěšně implantována | Detop . Staženo 11. února 2019. Archivováno z originálu 11. února 2019.
  11. 1 2 "Otto Bock Mikroprocesorová kolena" , Otto Bock . Staženo 16. března 2008.
  12. Národní společný registr pro Anglii, Wales, Severní Irsko a Isle of Man, 12. výroční zpráva, 2015. www.njrreports.org.uk
  13. První krok k protéze pro paměť – MIT Technology Review (odkaz není dostupný) . Získáno 9. října 2018. Archivováno z originálu 30. května 2013. 
  14. Vědci vytvořili první mozkový implantát pro zlepšení paměti | Magazín Populární mechanika . Získáno 9. října 2018. Archivováno z originálu 9. října 2018.
  15. Azhim, A., Shafiq, M., Morimoto, Y., Furukawa, KS, & Ushida, T. Měření parametrů roztoku při ošetření decelularizací ultrazvukem Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine
  16. Cissell DD , Hu JC , Griffiths LG , Athanasiou KA Odstranění antigenu pro výrobu biomechanicky funkčních, xenogenních tkáňových štěpů.  (anglicky)  // Journal of biomechanics. - 2014. - Sv. 47, č.p. 9 . - S. 1987-1996. - doi : 10.1016/j.jbiomech.2013.10.041 . — PMID 24268315 .
  17. Faulk DM , Carruthers CA , Warner HJ , Kramer ČR , Reing JE , Zhang L. , D'Amore A. , Badylak SF Vliv detergentů na bazální membránový komplex biologického stavebního materiálu.  (anglicky)  // Acta biomaterialia. - 2014. - Sv. 10, č. 1 . - S. 183-193. - doi : 10.1016/j.actbio.2013.09.006 . — PMID 24055455 .
  18. Gasanz, C., Raventós, C., & Morote, J. (2018). Současný stav tkáňového inženýrství aplikovaného na rekonstrukci močového měchýře u lidí . Actas Urológicas Españolas (anglické vydání). 42(7), 435-441
  19. Colunga, T., & Dalton, S. (2018). Budování krevních cév pomocí vaskulárních progenitorových buněk. Trendy v molekulární medicíně. 24(7), 630-641 https://doi.org/10.1016/j.molmed.2018.05.002
  20. Kim Painter . Laboratorně vypěstované vagíny a nosní dírky fungují, hlásí lékaři , USA Today  (11. dubna 2014). Archivováno z originálu 28. prosince 2017. Staženo 12. dubna 2014.
  21. Petrohradští lékaři instalovali bioinženýrskou tracheální protézu  (ruská) . Archivováno z originálu 28. září 2017. Staženo 2. července 2017.
  22. Umělá oční bulva 3. tisíciletí př. n. l. objevena v Burnt City (odkaz není k dispozici) . Agentura kulturního dědictví (20. prosince 2006). Získáno 9. února 2010. Archivováno z originálu 11. dubna 2012. 
  23. Na íránsko-afghánské hranici nalezeno 5 000 let staré umělé oko (odkaz není k dispozici) . Získáno 9. února 2010. Archivováno z originálu 20. května 2013. 

Literatura