Киборги – биологические организмы, в которые были установлены механические или электрические компоненты. Слово происходит от сочетания двух английских слов «КИБернетический ОРГанизм». Термин более полувека назад родился в голове американца Манфреда Клайнса, который в нью-йоркском госпитале занимался разработкой медицинского оборудования и обработкой поступающей информации. В дальнейшем он со своим коллегой много думал о том, как можно биоструктуры человека заменять искусственными материалами.
Первыми киборгами, хоть и сказочными, очевидно, были Страшила и Железный Дровосек, которым мудрый Гудвин «имплантировал» первому - отруби и булавки, а второму – сердце из ткани.
Нажмите, чтобы увеличить.
Термин радостно подхватили в Голливуде, и вот уже бравые Робокоп и Терминатор шагают по планете.
Идея кибогизации заключается в замене собственных органов и тканей организма искусственными взамен недостающих или утраченных. Речь идёт о фрагментах тканей, группах клеток, а также о целых органах и даже конечностях.
По своей цели имплантация чужеродных объектов может быть разделена на две большие категории: улучшающая качество жизни и эстетическая. К первой группе относятся инсулиновые помпы, дентальные имплантаты, кардиостимуляторы, сердечные клапаны (свиные или искусственные) и другие, ко второй – грудные имплантаты, силиконовые протезы яичек.
Самый распространённый и простой пример киборгизации – это дентальная (зубная) имплантация. Взамен утраченного зуба в лунку вкручивается имплант, на который крепится коронка. При этом не обтачиваются и не депульпируются соседние зубы, есть возможность несъёмного протезирования при беззубой челюсти.
Однако есть и свои минусы: противопоказания (некоторые хронические заболевания, такие как сахарный диабет, злокачественные новообразования), прямая зависимость срока службы имплантата от профессиональной гигиены. В челюстно-лицевой хирургии также применяются разные пластины для скрепления отломков челюстей при травме или костном воспалении, протезы височно-нижнечелюстного сустава. При врождённых пороках или повреждениях черепных костей используют импланты, имитирующие соответствующие кости. С помощью титановых сеток закрывают обширные дефекты костной ткани после проникающих ранений или больших операций на головном мозге.
Травматология также активно использует вживление металлоконструкций при костных повреждениях. Это титановые штифты, пластины, шурупы. Протезируются все крупные суставы: тазобедренные, коленные, плечевые и локтевые. Современные технологии позволяют произвести протезы не только те, которые по внешнему виду похожи на свои ноги и руки. Устанавливаются протезы, которые подключаются электродами к нервным окончаниям культи. Таким образом, человек получает возможность писать, брать предметы, ходить, бегать и даже играть в футбол. При этом на протезе имеются датчики, отвечающие за тактильную чувствительность! Проще говоря, человеческий мозг ощущает и вопринимает прикосновение к предмету.
Торжество сочетания спортивной медицины, хирургии и техники мы видим, когда радуемся успехам параолимпийцев. У людей с ограниченными возможностями появилась возможность не только решать свои каждодневные бытовые вопросы, но и участвовать в спортивной схватке и устанавливать мировые рекорды.
Как известно, наше сердце обладает автономным водителем ритма. Располагается он в правом предсердии и называется «пейсмейкером». Это совокупность нервной ткани, в которой и рождаются импульсы, расходящиеся по нервным волокнам по всем сердечным структурам. По команде этих волокон сердце сокращается по строгим правилам. В силу возраста или некоторых заболеваний этот нервный узел, ежесекундно отвечающий за сердцебиение, приходит в негодность. И тогда вместо него пациентам вживляется кардиостимулятор.
На руке делается небольшой надрез, выделяется вена, через неё эндоскопически вводятся электроды, которые крепятся к сердечным структурам изнутри. Сам аппарат устанавливается под подкожной клетчаткой на груди. Он воспринимает естественные импульсы сердца, в этом случае аппарат импульсы не генерирует. Но стоит появиться «окошку» в нервной активности, и кардиостимулятор восполняет недостающий импульс своим.
Современные аппараты могут быть подключены к компьютеру для изменения режима работы посредством волновой связи. Пациент с имлантированным электрокардиостимулятором не должен подвергаться действию магнитного или электрического полей. А значит, не следует носить мобильный телефон рядом с сердцем. Такому пациенту нельзя делать МРТ-исследование, а также ЭХО сердца (на новейшие модели ЭКС это не распространяется). Этим людям нельзя делать обёртывания в электроодеяле, миостимуляцию, подводить микротоки. Из-за магнитного поля им нельзя использовать газнокосилки и электродрели, хотя косить и сверлить вручную им также не стоит из-за большой физической нагрузки.
Не так давно СМИ стали сообщать о возможности появления хакеров, «взламывающих» ЭКС. То есть по сути теоретически имеется возможность убить человека, вызвав остановку сердца нажатием одной клавиши, причём находясь на другом конце планеты. Однако современные аппараты достаточно надёжно защищены от такого несанкционированного проникновения.
Для лечения эпилепсии, которая не поддаётся медикаментозному лечению, применяется так называемая VNS-терапия. Суть метода во вживлении в области подмышки самого аппарата, и в области шеи – электродов, подсоединённые к блуждающему нерву, который там и проходит. Периодически аппарат отсылает слабые электрические импульсы, стимулирующие блуждающий нерв (nervus vagus, лат.), откуда и название терапии – vagus nerve stimulation. Далее импульсы разпространяются по стрктурам головного мозга, где и рождаются патологические очаги активности, приводящие к эпиприпадкам. При этом отмечается уменьшение количества приступов.
Очень перспективным в последнее время считается направление нейропротезирование и появление НКИ (нейро-компьютерного интерфейса). Вследствие инсультов или травм возможно отмирание тех или иных структур головного мозга, нарушение связей между воспринимающими органами – глаз, ухо и т.д. и мозгом. Появление устройств позволили передавать информацию от этих сенсорных структур в компьютер. Не так давно появилась и двусторонняя связь, когда обработанная в компьютере информация отсылается обратно в устройство, и дальше импульсы передаются, например, на двигательные структуры. Человек, услышав приятную музыку, может сделать её погромче, в то время, как раньше он не воспринимал музыку и не могу покрутить ручку радиоприёмника. Функцию утраченной структуры головного мозга взял на себя небольшой чип, вживлённый в голову.
До 10% населения России страдают нарушенями слуха. Часть людей вообще предпочитает не обращаться к врачам, ограничиваясь бесконечными переспрашиванями у собеседника. Часть носит наружный слуховой аппарат, который надевают с утра наряду с рубашкой и носками. В помощь пациентам с нейро-сенсорной тугоухостью (нарушение восприятия звуковой информации вследствие заболеваний внутреннего уха) приходит кохлеарная имплантация. Сущность метода заключается в установке в организме пациента устройства, способного преобразовывать электрические импульсы, поступающие с внешнего микрофона, в сигналы, понятные нервной системе.
При этом под кожей (в височной области) устанавливается тело имплантата, а через барабанную полость в барабанную лестницу улитки проводится электродный массив. Чтобы пациент начал слышать после имплантации, требуется время для адаптации к новому устройству.
Среди вживляемых устройств большое распространение получили инсулиновые помпы. До 20% населения разных стран страдают сахарным диабетом. В России эта цифра 6%, при этом речь идёт о выявленных случаях болезни, реальная ситуация в 3 с лишним раза хуже. Диабет занимает 4 место по причине смерти.
К современным методам лечения сахарного диабета относится установка помпы. Инсулиновые помпы - портативные устройства, которые вводят быстродействующий инсулин в течение 24 часов в день. Помпы имеют примерно такой же размер, как мобильный телефон или МР3 плеер, и вводят инсулин через тонкую трубочку и иглу, находящуюся под кожей, обычно, в области передней брюшной стенки. Количество вводимого инсулина пользователь может менять. К преимуществам такого способа введения инсулина относятся точность дозировки инсулина и непрерывность его введения. Современные помпы могут связываться с глюкометрами, что сильно облегчает использование – расчёт дозы происходит автоматически, исходя из текущего уровня сахара в крови.
Есть и экстравагантные виды имплантации. Например, при злокачественном новобразовании области ануса и после операции по удалению опухоли, а также после травм позвоночника, сопровождающимися нарушениями функций тазовых органов, у пациентов возникает много проблем с актом дефекации. В этом случае утраченную мышцу восстанавливают путём взятия другой мышцы с бедра.
Из неё формируют круговую структуру, подшивая к тканям промежности и толстой кишки. В эту новую структуру вживляют электроды, подсоединённые к пульту управления. По умолчанию кольцо ануса сомкнуто. При необходимости пациент наживает кнопку, мышца расслабляется, и человек совершает необходимые физиологические мероприятия. Первым счастливым обладателем этого чуда техники стал в 2007 году британец Гед Галвин. В результате мотоциклетной катастрофы и травмы таза у пациента появилось много проблем с дефекацией. После операции пацент отмечает удобство и физиологичность методики и с удовольствием посещает местные вечеринки, не задумываясь о былых проблемах.
Чемпионат мира по футболу–2014 открывали парализованные подростки, которые смогли самостоятельно выйти на поле благодаря специальным экзоскелетам
