3D-печать и протезирование: как технологии помогают в создании искусственных конечностей

Созданием протезов для людей с ограниченными возможностями человечество занималось давно. За многие века искусственные конечности успели пройти путь от деревянной палки до полноценных устройств, реагирующих на нервные импульсы человека. А 3D-печать позволила значительно упростить процесс моделирования и реализации проектов таких протезов, а также ускорить их производство.

Как работает бионический протез?

Не так просто, как может показаться поколению, воспитанному фантастическими фильмами и качественными спецэффектами: при удалении конечности (или даже если человек родился без нее), у людей остаются нервные окончания, способные заставить мышцы реагировать на импульсы. То есть человек, например, пытается пошевелить пальцами, мозгом посылается импульс, но до конечности этот импульс не доходит.

Если же завести остатки нервных окончаний на другую мышцу, например, тазобедренную, или грудную, мы получим возможность определять разницу потенциалов на мускуле, когда импульс до него доходит. Каждому движению (или каждому отдельному пальцу) соответствует свое значение этой разницы — главное замерить его, кода человек пытается пошевелиться (процесс замера называется электромиографией), и сохранить значение. Теперь врач может определить, как и чем именно хочет двигать пациент.

Затем приступают к созданию самого протеза. Внутри него должен быть установлен электромиограф, обычный аккумулятор и небольшие моторы, которые будут выполнять движение заменяемых конечностей. После подключения устройства к телу пациента прибор начинает замерять импульсы, исходящие от нервных окончаний через мышцу, переводить их в движение, которое хотел совершить человек, и выполнять его при помощи моторов.

Очень хорошо о бионическом протезировании рассказал Хью Герр в своем выступлении на TED в прошлом году. Человек, потерявший обе ноги после несчастного случая 30 лет назад, сегодня может бегать, танцевать и покорять горные вершины:

Слияние технологий

Все чаще в процессе создания протезов врачи обращаются к новейшим разработкам в области 3D-печати (мы уже писали о десяти необычных вещах, которые можно создать с ее помощью). В марте этого года известный актер, Роберт Дауни-младший вручил бионический протез своему семилетнему фанату. Искусственная рука была распечатана на 3D-принтере и выполнена в стиле костюма Железного Человека, роль которого Роберт и играет. Озвученное видео их встречи появилось в сети несколько дней назад:

А вчера семилетняя девочка-инвалид Фейт Леннокс (утратила руку в возрасте 9 месяцев) смогла наблюдать процесс 3D-печати нового протеза прямо на месте. Фейт сама выбрала цвет и стиль «робо-руки», как ее назвали создатели, и сможет воспользоваться ею сразу после завершения работы.