Zoom

Úžasný umělý úd

Ještě před pár lety jsme považovali za nejlepší protézu na světě umělou paži šíleného profesora Orfanika z Tajemného hradu v Karpatech. Během posledních několika let ale věda udělala slušný pokrok a nechává jeho dílo daleko za sebou.
AddThis

Věda a technika pomáhají lidem překonávat následky úrazů a tělesných postižení už dlouho. Věřte nebo ne, protézy všeho druhu, včetně umělých nosů a zubů, používali už staří Egypťané. Díky Pliniovi Staršímu se zase dochovala krásná historka o římském generálovi z punských válek, který vyrážel do bitvy vybaven železnou rukou ne nepodobnou té, co ve Hře o trůny nosí Jaime Lannister. Další staletí přinesla všeobecně známé vychytávky jako hákovité nástavce oblíbené u pirátů, kloubové protézy, a jak šel čas, snažili se doktoři, aby jejich pacienti mohli díky umělým náhradám nejen přežívat, ale vracet se do pokud možno plnohodnotného života.

Jeden z nejznámějších invalidů a zároveň protetiků jménem Samuel Decker, který přišel ve válce o ruce, se díky modifikovatelným protézám vlastního designu stal dlouholetým dveřníkem a ceremoniářem amerického Senátu. Ve sbírkách muzeí se najdou dokonce i nástavce, díky nimž mohli invalidé hrát baseball. Přes všechnu ge­niální vynalézavost a poptávku vybuzenou dvěma světovými válkami se až donedávna protetika potýkala s nedostatkem vhodných materiálů, nástrojů a technologií. V posledních několika letech se ale ocitla doslova ve sci-fi éře. Nové materiály, 3D tiskárny, miniaturizace elektroniky a nástrojů a propojování technologie s biologií mění medicínu stejně razantně, jako se mění život lidí, kteří díky nim znovu chodí, slyší a vidí. 

Tanec na protézách

Málokdo ztělesňuje novou éru protetiky tak dokonale jako profesor Hugh Herr. Jako mladého kluka ho ani nenapadlo věnovat se vědě a místo studia radši lezl po horách. Když mu bylo dvacet, zabloudil při náročném výstupu a kvůli vážným omrzlinám přišel o obě nohy. Nedokázal se ovšem smířit s tím, že by se musel vzdát svého dosavadního životního stylu. Začal hltat knihy, získal titul inženýra na MIT, doktorát z biomechaniky na Harvardu a stal se světovou kapacitou v novém oboru biomechatroniky. Ve výzkumu financovaném armádou se zaměřuje hlavně na vývoj přirozeně pohyblivých umělých nohou. Možná se vám to nezdá, ale například váš kotník je neuvěřitelně komplikovaná skládačka svalů, šlach, kostí a kloubů a bez jejich dokonalé, mozkem koordinované souhry byste místo chození pajdali. V případě, že nohu nemáte, musí kotník i jeho řízení zastoupit technologie.
Umělé kotníky Hugha Herra jsou řízeny mikroprocesorem a na míru sestaveny každému pacientovi. Umí nejen naprosto přirozeně chodit, ale i běhat, hopsat do schodů a lézt po skalách. Jednou z nejznámějších pacientek Herrovy laboratoře je baletka Adrianne Hasletová-Davisová, která přišla o nohu při teroristickém útoku na Bostonský maraton. Parta biomechatroniků kvůli ní několik měsíců vytvářela algoritmus schopný ovládat kotník i během extrémně náročných poloh při tanci. Ad­rian­ne díky nim zase normálně tančí, což je na první pohled neuvěřitelné (jestli chcete uvěřit, najděte si ji na YouTube). Hugh Herr to ale považuje jen za první krok. Už dnes vážně mluví o tom, že vlastnosti umělých končetin ve velmi blízké budoucnosti předčí naše přirozené údy. Na rozdíl od našich limitovaných tělesných součástek jsou ty umělé omezené jen tím, co do nich technologie vloží. Beznohému atletovi Oskaru Pistoriusovi zakázali soutěžit se zdravými běžci, protože pružné „gepardí nohy“ považují už dnes atletičtí rozhodčí za nefér výhodu. Pistoriusovy Cheetah Blades jsou přitom v podstatě primitivní. Představte si, až je budeme umět zkombinovat s umělými svaly ze superpevných hliníkových nanovláken, které navíc generují vlastní záložní elektrický proud. Je docela dobře možné, že i zdraví lidé budou za pár let využívat dopomoc exoskeletonů a ortéz, díky kterým budou předbíhat automobily a zvedat víc než bagr. 

Luke Skywalker a Ironman

Vývoj protéz horních končetin za těmi dolními nezaostává. Hlavní slovo v tomto oboru mají vědci z Univerzity v Baltimoru a vynálezce Dean Kamen, který v rámci projektu financovaného výzkumným oddělením armády USA vyvíjí bionickou paži přezdívanou Luke (po Luku Skywalkerovi ze Star Wars).
Jejich výrobky mají nejen individuálně ovládané klouby od ramene po poslední článek malíčku, ale jejich ovládání zajišťují elektrody implantované přímo do pacientových svalů. Snímače nervových signálů jsou tak citlivé, že pacient může hýbat jednotlivými prsty, otáčet zápěstím a uchopí i drobné předměty. Už dnes probíhají experimenty s materiály, které by umožnily nervům amputovaných končetin prorůstat přímo do protéz a odstranit tak nutnost jakéhokoliv externího snímače. Umělá paže Luke prošla testy už před dvěma lety a během několika málo týdnů má přijít na trh. Problém samozřejmě spočívá v její ceně, která se pohybuje ve stovkách tisíc dolarů. Existují ale i levnější varianty. Díky čím dál dokonalejším 3D tiskárnám může například neziskovka Limbitless Solutions vyrábět protézy za zhruba 300 dolarů a rozdávat je zadarmo v rámci nadační kampaně (můžete na ni přispět na adrese www.limbitless-solutions.org). Nadaci mimochodem podporuje Robert Downey Jr. Jestli neuroníte slzu při videu, kdy coby Tony Stark předává speciální protézu sedmiletému Alexovi, který se narodil bez pravé paže, tak jste pravděpodobně roboti a měli byste si nechat implantovat umělé centrum emocí.
Možnost ovládat umělou končetinu je pořád jen půlka cesty, která vede k plnohodnotnému životu postiženého. Velkou součástí řízení našeho těla je zpětná odezva, kterou posílají do mozku nervová zakončení v naší kůži. Sebedokonalejší protéza dnes nedokáže sdělit svému nositeli, jestli se dostatečně pevně drží zábradlí, jestli unese uchopený předmět, nebo jestli ho naopak nerozmáčkne v prstech. Vloni v říjnu ale došlo k přelomovému objevu i v této oblasti. Tým výzkumníků ze Stanfordovy univerzity vyvinul metodu výroby umělé kůže, která hmatové vjemy umožňuje přenášet. Tahle „kůže“ je ve skutečnosti dvouvrstvý plast vyrobený ze speciálního pružného silikonu. Vnitřní vrstvu tvoří síť nanovláken,tak drobných, že byste jich do milimetru naskládali přes milion, ale která jsou pevnější než ocel a desetkrát vodivější než měď. Jejich přeskupování pod tlakem vytváří elektrické signály, které se přes propojené nervy přenášejí do mozku. Díky umělé pokožce tak pacient vnímá hmat, tlak, teplotu nebo vlhkost a navíc se kůže dá zahřát a umí učinit protézu takřka nerozeznatelnou od normální končetiny. 

Přímý přenos z mozku

Jakkoliv jsou dnešní protézy dokonalé, nejsou schopny pomoct lidem s trvale poškozenou nervovou soustavou – například po úrazu páteře. Ani na ně se ale nezapomíná. Vědci z Univerzity v Melbourne už dlouho pracují na minia­turním vřeténku, které je skrz krevní oběh (tedy bez nutnosti operace) implantováno do mozku. Tam sbírá a vysílá elektrické signály, které u zdravého člověka slouží k ovládání těla a končetin. Výzkumníci věří, že jejich pomocí budou moct už brzy ovládat buď protézy, nebo celý umělý exo­skeleton. Snímač se testoval na zvířatech a výsledky byly tak úspěšné, že testování na lidských pacientech má začít už letos. Ještě zajímavější jsou pokusy vědců ve švýcarském Federálním technologickém institutu. Ti si řekli, že se obejdou bez umělých náhražek a pomůcek. Jejich mozkový implantát přejímá signály z centra řídícího pohyby a bezdrátově je přenáší přímo do míchy v paralyzované dolní části těla. Lékaři tímto způsobem dokázali „rozchodit“ ochrnuté opice, a i když varují, že se zaměřují primárně na rehabilitaci, a ne na úplnou obnovu pohybu, během pár let může být všechno jinak. Máme před sebou opravdu zajímavou budoucnost.

AddThis
0 comments

Reportáž

Hotel Bejrút

„Cítíš to? Po třech měsících už to začíná vážně smrdět,“ řekne Tres, vysoký vousatý Američan, a podává mi další cigaretu. Stojíme na střeše jednoho z výškových domů v centru Bejrútu, za námi je BBQ party plná místních expatů v plném proudu a kouřením se snažíme přebít smrad odpadků vyskládaných na několik metrů vysokých hromadách dole na ulici.

Sporák

Koňáček do ledvinek

Tohle je jedno z jídel, kterým u mnohých z nás zkazila pověst školní jídelna. Neprávem. Ledvinky jsou lahůdka, zvláště pak ty mladé telecí, které navíc máma Iva vylepšila kapkou koňaku.

Podobné články: Zoom

2017 | 3 | e-Bitka

Svět vzhůru nohama

Během ročního cestování po Novém Zélandu si člověk všimne, že je tady leccos jinak. Kiwi není jen výraz pro ovoce a nelétavého ptáka, ale označují se tak i obyvatelé Země dlouhého bílého oblaku, jak se pacifickému souostroví říká v maorštině. Barbie není panenka. A ve světě hlavou dolů má prádlo dost času na pověšení.

2016 | 11 | Řemeslník – nová šlechta

Mámo, už nám vyrostlo maso?

„Za padesát let už nebudeme muset pěstovat celé kuře, abychom mohli jíst prsíčka nebo křidélka. Vypěstujeme si jednoduše jeho jednotlivé části,“ tvrdil údajně v roce 1931 Winston Churchill. Trvalo to trochu déle, ale ta doba se blíží.

2016 | 9 | Teenageři 2.0

Fakt víte, kolik planet má sluneční soustava?

V době, kdy se všechno kolem nás neustále mění, utíká stále víc lidí k neměnným hodnotám, věčným pravdám a velebnosti vesmíru. Ale už ani ten vesmír není, co býval.
COOKIES
Google+