Минувшие выходные 30-летний Мэттью Ньюберри провел, учась кататься на велосипеде. Для всех прочих людей это конечно же не такое уж важное событие, все мы учимся этому в свое время. Но для Мэттью это одна из важнейших вех жизни, ведь 15 лет в автомобильной аварии назад он искалечил ногу и с тех пор использует биопротез, полностью заменяющий конечность от бедра до стопы.

Мэттью все еще в состоянии привыкания к необычному механизму Genium. На прошлой неделе, во время презентации чудо-протеза зрители могли видеть его неуверенность, когда он едва держался, не падая. Но уже сейчас он безупречно преодолевает лестничные пролеты, чтоб пожать руку журналисту, пришедшему взять у него интервью.

Чуть позже он с репортером едет в частный клуб на своем Бентли. Мэттью за рулем. Когда он садиться в машину, то закатывает штанину и показывает гладкую поверхность протеза. Как поклонник фильмов про Терминаторов, журналист находит все это довольно странным и очень знакомым.

С моим прошлым протезом я едва мог подниматься по лестнице,-рассказывает Мэттью,-я поднимал сначала правую здоровую ногу, а потом уже волочил протез. Это было очень неуклюже. А в эти выходные я катался на велосипеде. Правда пришлось закрепить протез на педали, так как было опасение, что он соскочит. Я еще не полностью чувствую себя с ним безопасно, пару раз я упал в траву, но я знаю, что постепенно привыкну к нему и освою по максимуму. С ним я чувствую уже практически те же ощущения, которые были у меня со старой ногой.

После своего несчастного случая, Мэттью шесть месяцев восстанавливался в клинике Кембриджа, а после вернувшись домой к родителям, впал в депрессию.

Я не мог даже выйти из своей комнаты, так как там был слишком высокий порог. Не мог даже принести сам себе стакан воды.

Однако это не помешало ему начать частный бизнес, вложив в фирму по делам частной собственности страховые 2 миллиона выплат от несчастного случая. Постепенно Мэттью привыкал к новым и новым протезам, но продолжал падать на них не реже 3-4 раз в неделю. Он панически боялся бордюров и неровных поверхностей.

Новый же протез Genium реагирует на движения пользователя и подстраивается под его походку, так что движения с ним кажутся почти естественными. Большинство протезов используют для области колена шарнирное соединение, а тут протез полностью сделан из углеродного волокна, алюминиевых сплавов и титанов и в коленной чашечке у него спрятан микропроцессор и четыре датчика.

Датчики посылают в процессор сведения о движении тела, распределении веса и угле наклона,-рассказывает разработчик Кен Херст,- Это значит, что конечность может предвидеть следующее движение владельца и среагировать на него. Аналогично, если человек не двигается, а стоит в одном положении, то датчики блокируют и фиксируют позу.

Но самым большим достижение нового протеза Кен Херст считает возможность просто идти по улице и не испытывать никакой боли от трения протеза с культей тела, что является постоянной проблемой старых протезов.

Протез Genium был объявлен прорывом в протезировании и вскоре уже 5 тысяч британцев смогут их воспользоваться. Люди, потерявшие конечности из-за сахарного диабета, менингита или аварий поменяют старые протеза на новые.

Термин "бионический" по отношению к человеку был впервые применен в 1958 году Джеком Стилом, отставным полковником ВВС США, который позже работал в области медицины. Популярным тема бионики человека стала после сериала The Six Million Dollar Man про астронавта, которому вживили кучу имплантантов, делающих его более сильным, ловким и выносливым. Однако, сейчас все идет к тому, что то, что раньше было сугубо фантастическим, становиться нашей реальностью.

По мимо протеза ноги Genium в мире существует бионический ручной протез i-LIMB , особенностью которого является облегчённый алюминиевый корпус и технология pulsing grip, позволяющая совершать более точные движения пальцами.

В прошлом году 13-летний Американский мальчик Патрик Кейн стал самым юным обладателем бионического протеза. Вопреки прогнозом скептиков адаптация прошла "на ура"

Сомнения разработчиков протеза были более чем обоснованы. Дело в том, что Патрик потерял левую руку еще в 9 месяцев, заболев менингитом, которым позже вызвал сепсис - заражение крови. Мальчик выжил, но в результате врачам пришлось ампутировать правую ногу и левую руку.

Все это значило, что Патрик не сможет создавать правильные команды сохранившимся нервам, ведь в сознательном возрасте он уже не мог владеть своей рукой! Однако юноша быстрее всех прежних пациентов освоил протез, причем он даже отказался от специального искусственного покрытия, имитирующего человеческую руку, чтоб его рука была как "у Арни". Сегодня он уже настолько свыкся с биорукой, что уже не представляет без нее жизни.

Похожий протез в апреле 2011 установили 5-летней Тилли Локи .

Девочка в состоянии контролировать каждый пальчик своей новой руки стоимостью в 39,000$. Управление кистью в бионическом протезе производится с помощью специальных датчиков, которые фиксируют электрические сигналы от оставшихся мышц плеча.

Бионическая рука позволяет намного лучше контролировать сжатие кисти, что позволило ребенку учиться писать и рисовать: «Так хорошо, что я могу сжимать пальцы… Теперь мне легче рисовать», - делится радостью Тилли.

Мать девочки, Сара: «Теперь она может схватить кисточку без помощи специальной губки, и ей намного легче держать в руках карандаш».

Руки Тилли были ампутированы в 2007 году вследствие заражения крови, вызванного менингитом. Тогда доктора сказали Саре и ее мужу Адаму, что Тилли, скорее всего, не выживет. К счастью, все обернулось по-другому.

Сейчас девочка храбро преодолевает все трудности. У Тилли протезирована левая рука. Протез был изготовлен специально для нее британской компанией Touch Bionics, и требует замены каждый год.

Однако, одним из самых важнейших достижений бионического протезирования скорее всего является протез Argus II , известный еще под названием Бионический глаз .

В 2007 году такой протез установили 75- летнему Рону Уайту, потерявшему зрение в 1979 году из-за естественных дегенеративных изменений. Рон был одним из первых людей, получивших такое устройство, стоимостью в 66 тысяч фунтов стерлингов. В ходе 4-часовой операции мужчине имплантировали в глаз 60 мельчайших электродов и микрочип. Протез работает через обнаружение света, далее импульсы через тончайшие электроды поступают на искусственную сетчатку глаза.

Картинка, которую получает Рон, все еще недостаточно детальна, чтоб заставить его отказаться от собаки-поводыря. Но он уже может самостоятельно отсортировать, к примеру, белье для стирки по цвету.

На молодых пациентах испытания показывают более успешные результаты. Дети могут видеть и различать буквы и цифры.

Наука не стоит на месте и сейчас новой задачей для изобретателей является создание биопротеза, который бы реагировал на сигналы из мозга инвалидов. Это для тех пациентов, которые полностью парализованы и не могут двигаться.

Мы уже почти сделали это,-говорит Кевин Уорвик , профессор кибернетики из университета в Рединге,- В 2009 успешно прошли испытания в Японии, когда ученые заставили инвалидную коляску двигаться под воздействием сигналов из мозга.

Ученые также работают над созданием искусственных внутренних органов, поджелудочной железы, сердца и бионических почек. Изобретение под названием Novalung, замена легких, сейчас находиться на стадии клинических испытаний.

Так значит практически полностью бионические люди это лишь дело времени?

Да, -соглашается профессор Уорвик, -но скорее всего он будет представлять собой смесь из живых биологических органов выращенных искусственно в лабораториях и электронных механизмов.

Посмотрите на Оскара Писториуса, чемпиона параолимпийских игр бегающего на двух ножных протезах. Он может быть феноменально быстрым. Но в конце гонки он скидывает свои протезы прочь, так как для обычной жизни они не пригодны и не обеспечивают всю свободу движений в быту. Ведь человек хочет и бегать и лазать по скалам и плавать и ходить.

3D-протезы уже становятся стоящим внимания вариантом и в скором будущем они могут стать вполне конкурентоспособными.

Это Дениз Шиндлер - участница Паралимпийских игр из Германии, у которой нет ноги. Она выиграла серебряную медаль на Паралимпийских играх 2012 года в Лондоне. К сожалению, она лишилась своей правой ноги ниже колена в результате несчастного случая, когда была еще ребенком. Для того, чтобы ездить на велосипеде, она пользуется протезом ноги, сделанным специально под ее велосипед.

Вместе с разработчиком изделий компании Autodesk Полом Сохи, они разработали протез конечности, полностью сделанный на 3D-принтере, которым она будет пользоваться на Паралимпийских играх в Рио в 2016 году. Впервые такой протез наденут для участия в играх.

"Это будет первый протез в мире, сделанный на 3D-принтере, который будет на участнике Паралимпийских игр. Эта технология находится как раз на таком этапе, что может вызвать настоящую революцию в индустрии" - говорит Сохи.

Прошлые протезы из углеродного волокна для Шиндлер делались вручную. Но все, что делается вручную, занимает много времени и стоит много денег, поэтому 3D-печать может стать альтернативой, так как стоимость работы принтера будет меньше, но качество все равно останется на уровне. При работе над этим проектом также пригодился опыт и компетенция техника по производству ортопедических изделий, Томаса Веллмера.

"Даже сейчас некоторые вещи делаются вручную и это занимает много времени. Но отливка по гипсовой модели может быть заменена 3D-сканированием, разработка дизайна розеток - цифровым скульптингом, заливка углевородоным волокном - 3D-печатью" - объясняет Сохи.

Он использовал Autodesk Fusion 360 для моделирования протеза, и скан ее правой ноги для того, чтобы убедиться, что протез подойдет.

"Fusion 360 - это универсальный блок программ, он может выполнять моделирование, анимацию и симуляцию" - говорит Сохи. "Мы можем очень быстро внести какие-то изменения и проследить за тем, как все изменится, например, как отреагирует материал".

Этот проект позволил Сохи разработать протез, который не только поможет владельцу ходить или ездить на велосипеде. Этот протез также является инструментом, деталью экипировки, который, будем надеяться, поможет Шиндлер выиграть золотую медаль. Это значит, что Сохи нужно было учитывать очень много нюансов при создании этого протеза, а не только его эргономику. Но аэродинамика тоже играет большую роль, ведь благодаря ей велосипедист набирает нужную скорость, поэтому как и для создания велосипедов для Олимпийских игр, здесь тоже было необходимо учесть этот аспект.

Шиндлер будет участвовать в забегах на различных трассах в Рио-де-Жанейро, и будем надеяться, что в долгосрочной перспективе полученные знания и опыт помогут в дальнейшей разработке протезов, при этом они будут доступные и не дорогие. "Благодаря цифровым технологиям вы можете демократизировать производство и создать протез, будучи в любой точке земного шара. Это и есть будущее протезирования" - говорит Сохи.

Этот протез был протестирован и сделан в нескольких различных формах, его напечатали из двух поликарбонатных частей.

Шиндлер тренировалась с последней версией протеза, но им есть куда развиваться, ведь чем лучше аэродинамика, тем лучше результат. "Последняя версия протеза дает мне возможность ехать на велосипеде с ним, мы определенно добились нашей цели. Я даже тренировалась на улице и на треке, и я приятно удивлена, что мы смогли сделать такой большой шаг" - говорит Шиндлер. Она очень рада, что таким образом у других людей с ампутированными конечностями появится возможность заниматься спортом, ведь многие из них не имели такой возможности после ампутации. "Новая технология очень помогла мне, но моей настоящей целью является открыть двери в мир спорта обычным людям с ампутированными конечностями. Очень важно после ампутации иметь возможность быть активным, уверенным в себе, наслаждаться жизнью и не сдаваться" - говорит она.

Но успех этого проекта может создать некоторые проблемы с правилами соревнований. Что, если 3D-протез дает участнику игр больше возможностей, чем всем другим?Ведь это нечестно. Какие правила нужно предусмотреть для таких случаев? А может мы уже столкнулись с подобными проблемами с экипировкой в спортивных состязаниях? По крайне мере, сейчас Шиндлер может участвовать в соревнованиях со своим футуристическим аэродинамическим протезом, но кто знает, как все может измениться в спортивном мире.

В обучении незрячих и слабовидящих детей используется как традиционный, так и нетрадиционный спортивный инвентарь, а материальнотехническое обеспечение адаптивной физической культуры детей с

спортивного зала круг, прямоугольник, стрелки, обозначающие направление движения по периметру зала. Прикосновения рукой к зеркальной поверхности (зеркальная стенка), излучающей холод, к деревянной поверхности (гимнастическая стенка), излучающей тепло, являются хорошими ориентирами для незрячих детей. В определенных местах (например, на повороте) следует

положить мяч с пупырышками («ежик») на уровне пояса ребенка, - занимающиеся во время передвижения по залу, прикоснувшись к нему рукой, вспоминают, что здесь нужно выполнить поворот (направо, налево), тем самым они могут определить свое местонахождение в спортивном зале и самостоятельно передвигаться в пространстве (рис. 277).

Подошвенное различение типа поверхности, по которой идет

Рис. 278. Массажная дорожка

Рис. 280. Инвентарь, используемый для развития мелкой моторики и тактильной чувствительности

Рис. 281. Многофункциональный мяч, предназначен для развития сенсомоторики

использованием различных мячей способствуют расширению поля зрения, выработке глазомера, точности движений у слабовидящих детей.

Рис. 282. Использование матрасиков с шелковой полоской контрастной по

Рис. 284. Ориентировка в пространстве на звуковой сигнал (бубен) во

время рекреативных мероприятий

В адаптивной физической культуре незрячих детей также используются обонятельные ориентиры. Например, мячи с запахами ванилина, земляники, лимона, мандарина и пр. способствуют успешной ориентировке незрячих в пространстве и благоприятно действуют на снятие психического напряжения.

поверхностей оконных рам и дверей следует придавать матовую фактуру. Учитывая, что некоторые дети страдают светобоязнью, а прямое попадание лучей света на ребенка может вызвать слезотечение, сильное напряжение зрения и другие неприятные ощущения, можно использовать жалюзи.

В образовании детей с депривацией зрения предусматриваются следующие

требования к средствам наглядной информации: большие размеры предметов, насыщенность и контрастность цветов. При изготовлении наглядных пособий используются преимущественно красный, желтый, зеленый, оранжевый цвета.

К офтальмо-гигиеническим требованиям в процессе обучения слабовидящих дошкольников Л.С. Сековец (2001) относит применение специальных меток. Например, на канатах, веревках, скакалках имеются

нетрадиционные средства обучения - мячи с прикрепленной к ним веревочкой (рис. 285), которая крепится к поясу занимающегося. Такие мячи могут быть полезны при обучении дошкольников и младших школьников. В случае потери мяча при его броске ребе нок самостоятельно (без помощи преподавателя) может подтянуть его за персику и продолжить работу, не тратя времени на его

развития равновесия и формирования навыка правильной осанки используются «педаль-ки» (рис. 286), а для тренировки вестибулярного аппарата - «конус» (рис. 287) и многое другое.

К материально-техническим средствам, используемым в процессе адаптивного спорта незрячих и слабовидящих детей, относятся нетрадиционные средства обучения, обеспечивающие успешное освоение

специальный мяч из плотной резины с расположенными внутри колокольчиками, который издает звук до тех пор, пока катится по полу. Вес озвученного мяча (рис. 288) - 2 кг, длина окружности - около 86 см, он имеет 8-12 выемок диаметром 1 см, предназначен для спортивных игр незрячих

Рис. 287. «Конус» для тренировки вестибулярного аппарата

Самой популярной среди перечисленных игр, считается гол-бол. М.М.

Иванов (2001), описывая правила спортивных inp для незрячих приводит следующие параметры игровых площадок. Игровое поле для игры в голбол имеет размеры 18x9 м (рис 290). Ворота высотой 1,3 м расположены вдоль лицевой линии, перекладина закреплена. Все обозначения, линии ограничения должны быть шириной 5 см и иметь поверхность контрастную с полом, чтобы игроки имели возможность с помощью осязания (гаптика) ориентироваться на

помощь незрячему в ориентировке на дистанции посредством шнура, закрепленного на запястье рук ведомого и ведущего (рис. 291). При обучении спринтерскому бегу незрячих спортсменов тренеры пользуются специальной методикой с использованием звуковых и осязательных ориентиров.

Во время плавания в бассейне незрячего пловца на водной дорожке тренер предупреждает о близости стенки (препятствия) легким прикосновением к его

голове мягким мячом, прикрепленным на конце шеста.

занятия адаптивной физической культурой и спортом при соблюдении санитарно-гигиенических условий будут оказывать благоприятное влияние не только на сохранение зрения, но и способствовать предупреждению других офтальмологических заболеваний, например развития близорукости.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите известные вам средства материально-технического обеспечения адаптивной физической культуры детей с депривацией зрения.

2. Какие ориентиры используются в процессе адаптивной физической культуры незрячих детей?

ПРОТЕЗИРОВАНИЕ КОНЕЧНОСТЕЙ - СПОРТИВНЫЕ ПРОТЕЗЫ

Ампутация конечности - это операция, при которой врач отсекает пораженную конечность, всю или часть ее, для спасения жизни человека.

Протезирование — замена утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными заменителями — протезами.

Физическая активность - это важный фактор, без которого невозможно оставаться здоровым и сохранять надлежащую форму в условиях современного мира.

Сегодня благодаря новейшим достижениям в области протезирования лицам, лишившимся той либо иной конечности уже нет необходимости полностью менять свою жизнь, ограничивая себя в движениях. При помощи протезов стало возможным не только чувствовать себя более-менее комфортно в быту, но и заниматься оздоровительными и даже профессиональными видами спорта.

Спортивные протезы как верхних, так и нижних конечностей изготавливаются сугубо индивидуально, с учётом особенностей культи, возраста, уровня активности и интересующего человека вида спорта. Это могут быть протезы для людей, которые занимаются бегом, увлекаются ездой на велосипеде, лыжным спортом, теннисом, гольфом, греблей, бейсболом, футболом, баскетболом, софтболом, хоккеем, лакроссом, плаванием, дайвингом, альпинизмом, тяжёлой атлетикой, фехтованием, боевыми искусствами, скачками и т.д.

На сегодняшний день уже многие спортсмены-инвалиды могут на равных конкурировать со своим здоровыми коллегами в таких видах спорта, как дорожные гонки, марафон, триатлон и др.

Производятся спортивные протезы из высокопрочных материалов полученных из сферы космических технологий с применением последних достижений нейробиологии, биомеханики, а также других инновационных областей знаний. К примеру, немецкая компания Отто Бокк разработала специальные карбоновые стопы C-Sprint и Sprinter, которые позволяют спортсменам-параолимпийцам показывать выдающиеся результаты в спринтерских забегах на сто, двести и четыреста метров, а также в прыжках в высоту, в длину. Протез C-Sprint был создан специально для спортивного бега. Его корпус изготавливается из углеволокна - гибкого, прочного и в то же время очень лёгкого материала, для остальных деталей используется алюминий, титановые сплавы и сталь. Вес такой искусственной ноги составляет всего около двухсот граммов. Состоит она из ста шестидесяти компонентов, работающих как единое целое.

Для передвижений в водоёмах и комфортного принятия душа и других водных процедур сейчас тоже существуют специальные протезы. Делаются они из слоистого пластика, благодаря чему обеспечивается их водонепроницаемость. Дополнительно в них могут быть просверлены кингстонные отверстия, уменьшающие плавучесть протезов в воде. Применяются здесь исключительно бесшарнирные стопы. Крепление происходит за счёт надмыщелкого захвата и особого резинового наколенника, кроме этого могут использоваться и замковые устройства для силикон-лайнеров. Протезы бедра крепятся на культю при помощи вакуумного крепления и имеют узел «колено-голень», также изготовленный из слоистого пластика.

Реалистично выполненная форма нижней конечности позволяет человеку безбоязненно ходить необутым по мокрому кафелю за счёт имеющегося специального рифления на поверхности стопы. Оно увеличивает надёжность сцепления протеза с полом и предохраняет пользователя от проскальзывания на скользкой и мокрой поверхности.

Мы уже в полной мере можем почувствовать на себе все преимущества зубных , которые создаются при помощи 3d принтеров. Это конкурентоспособное решение во многих моментах выигрывает перед классическими заменителями. Но что говорить о других частях тела? Насколько возможно их успешное протезирование, а также как сильно эти изделия компенсируют нехватку того или иного органа?

Дениз Шиндлер (Denise Schindler) – участница параолимпийских игр, родом из Германии, с недостающей ногой. Она завоевала серебряную медаль на соревнованиях 2012 года, которые проходили в Лондоне. Дениз потеряла часть ноги, которая находилась ниже колена, в детстве, в результате аварии. В настоящий момент она использует специально разработанный для езды на велосипеде протез.

Дизайнер Пол Сохи (Paul Sohi) работает над 3d печатным протезом конечности, который покажет свои возможности на паралимпийских играх 2016 года в Рио.

«Это будет первый в мире, созданный на 3d принтере протез, который используется на параолимпийских играх. Наши технологии уже достаточно мощные и разумные, чтобы начать сдвигать парадигмы в этой отрасли», говорит Пол Сохи.

Первые протезы Шиндлер были изготовлены вручную. Изготовление протезов человеком – дорогостоящий и трудоемкий процесс, поэтому на 3d печать возлагаются особые надежды. Изделия, созданные при помощи 3d принтеров, хотя и стоят довольно дорого, но ни на йоту не уступают в надежности классическим протезам. Сохи, в работе над 3d протезом, тщательно изучал стандартную замену, которую использовала Дениз.

«Процесс ручного изготовления протезов в настоящий момент занимает довольно много времени. Но 3d принтеры способны в десятки раз ускорить процедуру их создания. В отличие от стандартных методов, в качестве основного материала может использоваться прочное углеродное волокно».

В своей работе Сохи использует программный пакет Fusion 360, в котором он может создавать трехмерные модели протезов на основе данных, полученных в процессе 3d сканирования остатков ноги.

«Fusion 360 – это программный пакет, который позволяет одновременно создавать модели, анимировать их и производить множество других операций. При помощи этого продукта, мы можем оперативно вносить корректировки в модель протеза, а также наблюдать за тем, как происходит процесс печати. Последний этап очень важен, так как мы наблюдаем за всеми изменениями материалов, которые происходят в процессе формирования объекта».

Сохи рассматривает этот проект не как возможность помочь человеку передвигаться пешком, а как возможность получить золотую медаль на параолимпийских играх. Это значит, что он должен рассматривать множество факторов, таких как эргономика и аэродинамика. Особенно важным является последний пункт, так как именно от этого показателя зависят скорость и стабильность велосипедиста на трассе.

«Возможность цифрового распространения протезов позволит демократизировать процесс производства, и уже совсем скоро, каждый желающий сможет получить свое изделие в любой точке мира. Это очень важный шаг в становлении будущего протезирования».

Шиндлер будет обучаться передвигаться с новым протезом на различных дорогах Рио-де-Жанейро. Ее искусственная нога была распечатана в нескольких вариациях, но в итоге, производитель решил сделать ее составной, а в качестве основного материала использовать поликарбонат.

Дениз в настоящий момент проходит обучение именно с последней версией, но у нее остается еще масса времени для того, чтобы дизайнер смог повысить аэродинамические характеристики.

Дениз Шиндлер – это не только классический представитель целеустремленного человека, но и образец для подражания для тех людей, у которых полностью или частично отсутствуют некоторые конечности.

«Новая технология меня полностью удовлетворяет, но моя основная цель – сделать спортивный мир открытым для всех, у кого отсутствуют конечности. Существует большая разница между людьми, у которых просто нет руки или ноги и теми, кто может позволить себе жить с этим полноценно».

Успех этого проекта будет зависеть от того, как участники и судьи отнесутся к протезу. Если он даст неоспоримое преимущество владельцу то, как это повлияет на результат? Будут ли судьи лояльными, или же сочтут это за махинацию? Остается только ждать результатов игр и надеяться на то, что Шиндлер получит свою золотую медаль хотя бы за свое упорство, целеустремленность и желание сделать жизнь многих людей в этом мире, лучше.