Протезирование, трасплантация и имплантология

[Stark-Revolution]

Протезирование, прошлое, настоящее

Почти до конца двадцатого столетия все изобретения в области протезирования по своей сути были механическими, а в некоторых моделях сгибание регулировалось вручную.
Основной проблемой уже устаревших на сегодняшний день конструкций признано отсутствие гибкости и какой-либо связи с человеческим организмом, а также недолговечность и неестественный, неэстетичный внешний вид. Протезы, которые в былые времена заменяли руку/ногу, не могли работать так, как их полноценный прототип - соответствующие части тела, и были не способны приблизиться по своим возможностям к естественному аналогу.
Сейчас в данной сфере наблюдается бурный всплеск новых достижений и разработок, основная цель которых - это стремление воплотить в искусственной конечности все функции живой. Учёные упорно занимаются устранением данной проблемы и дальнейшим усовершенствованием протезов конечностей. В частности, много внимания уделяется созданию качественной обратной связи и попыткам соединения в единое (с функциональной точки зрения) целое нервной ткани пациента и электронных устройств.
Относительно недавно в сфере протезирования появилось направление, именуемое "биомехатроникой". Его основная идея - это соединение нервных клеток человека и роботехники. Сейчас научные исследования, проводимые в данном направлении, обращены к созданию и доработке искусственных конечностей, управление которыми осуществляется исключительно силой мысли. К сожалению, пока их функциональность далека от намеченных стандартов и не обеспечивает максимальной точности движений.
На потребительском рынке сейчас присутствуют модели протезов ног, состоящие из двух ключевых элементов - стопы и коленного модуля и оснащённые встроенными микропроцессорами, благодаря чему их можно программировать для более естественной, непринуждённой ходьбы и других движений. Данные конструкции используют гидравлический привод с электромоторами, имеют питающую батарею и оснащены управляющими микропроцессорами и соответствующим программным обеспечением.
Ещё одним не менее важным направлением является остеоинтеграция - сращивание кости с искусственным модулем для того, чтобы отбросить необходимость в использовании культеприёмной гильзы протеза. Эксперименты по сращиванию специальных титановых имплантатов с кожными покровами, мышечной и костной тканями регулярно ведутся во всём мире.
Огромным прорывом в биокибернетике стал нашумевший эксперимент, публичная демонстрация которого проводилась весной 2012 года в рамках международного американо-германского проекта, получившего название BrainGate2.
В разработке изобретения участвовали специалисты из Американского Университета Брауна (Brown University, Rhode Island), Главного Госпиталя Массачусетса (General Massachusetts Hospital), Гарвардской медицинской школы (Harvard University, Massachusetts) и Германского аэрокосмического центра (The German Aerospace Center). Учёным удалось достичь небывалых ранее высот в сфере разработки и построения системы «мозг-компьютер», использующей новейшие биокибернетические нейроинтерфейсы для прямого обмена информацией между мозгом пациента и вычислительными устройствами на основе аморфного кремния.
Благодаря данному устройству впервые в истории человечества полностью парализованный человек смог самостоятельно выпить кофе из бутылки, используя электрическую активность своего головного мозга и контролируя силой мыслей роботизированный манипулятор, внешне напоминающий руку. Для этого 58-летней пациентке по имени Кэйт был вживлён в двигательный участок коры головного мозга особый нейрочип, состоящий из девяноста шести золотых контактов и позволяющий преобразовывать сигналы нейронов в команды для искусственной руки.
По совам руководителя проекта Джона Донахью (John Donahoe) из университета Брауна, созданный им и его сотрудниками интерфейс по своей сути дублирует нервную систему пользователя. Смысл заключается в том, что у парализованных людей мозг как бы отключен от тела, поэтому они не могут выполнять самые простые, рутинные манипуляции, в том числе брать стакан с водой и т.п. Поэтому учёные чтобы помочь таким пациентам предложили использовать систему, дающую возможность обойти повреждённую нервную систему, подключив мозг напрямую к окружающим объектам внешнего мира.
На сегодняшний день у роборуки ещё немало недостатков, в частности, движения её неточные и медленные. Однако, как утверждают разработчики проекта BrainGate, конечная цель их исследований - вовсе не создание киборга. Со временем учёные надеются подключить к системе такого рода вместо механических конечностей мышцы самого парализованного пациента, чтоб он смог вернуться к полноценной жизни.
В русле биокибернетического направления работает и группа специалистов из медицинского центра, расположенного в Лонг-Бич (Long Beach), и Калифорнийского университета в городе Ирвайне (University of California, Irvine). Ими уже созданы управляемые при помощи силы мысли пользователя роботизированные протезы нижних конечностей, которые охватывают его ноги наподобие экзоскелета. Управление ими осуществляется посредством электроэнцефалографических сигналов, снимаемых внешними датчиками и затем обрабатываемых на компьютере. Это в значительной мере упрощает установку системы человеку, так как отбрасывает необходимость в выполнении инвазивного вмешательства на головном мозге с целью имплантации в двигательный центр нейрочипа.

материалы собраны на основе источника
rusmedserv.com/prostheticsextremities/american-...

История трансплантации

Трансплантацией в медицине называется пересадка какого-либо органа или ткани, например, почки, сердца, печени, лёгкого, костного мозга, стволовых гемопоэтических клеток, волос.

Различают следующие виды трансплантации:
1. аутотрансплантация, или аутологичная трансплантация — реципиент трансплантата является его донором для самого себя. Например, аутотрансплантация кожи с неповреждённых участков на обожжённые широко применяется при тяжёлых ожогах. Аутотрансплантация костного мозга или гемопоэтических стволовых клеток- клетки, из которых затем в процессе деления и дифференцировки формируются все прочие клетки крови - после высокодозной противоопухолевой химиотерапии широко применяется при лейкозах, лимфомах и химиочувствительных злокачественных опухолях.
2. изогенная трансплантация — донором трансплантата является 100% генетически и иммунологически идентичный реципиенту однояйцевый близнец реципиента.
3. аллотрансплантация, или гомотрансплантация — донором трансплантата является генетически и иммунологически отличающийся человеческий организм.
4. ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация — трансплантация органов от животного другого биологического вида.

Началом истории развития трансплантологии можно считать, момент первого переливания крови. В дальнейшем развитие трансплантологии можно разделит на два периода.
В первом периоде трансплантация предполагала удаление хирургическим путем патологических измененных тканей и органов. Второй период связан с работами удалению органа или ткани утратившего свои функции и пересадке на его место здорового органа
Основоположником экспериментальной трансплантации жизненно важных органов, в частности сердца, является Алексис Каррель, удостоенный за это в 1912 году Нобелевской премии. Он проводил исследования по трансплантации органов, консервации их и технике наложения сосудистых анастомозов - соединений между сосудами. Он разработал основные принципы консервации донорского органа, его перфузии - искусственного пропускания через ткани какого-либо раствора.
В 1902г венский хирург Э. Ульман доложил о первой трансплантации почки и представил козу с пересаженной ей на шею почкой собаки. Демонстрация вызвала большой резонанс в медицинских кругах. Первую трансплантацию от человека к человеку выполнил в 1931 профессор Ю.Ю. Вороной. В течение следующих двух десятилетий многие пытались провести трансплантацию почки в разных странах.
Одним из основоположников российской трансплантологии явлляется российский ученый В. П. Демихов, который в 1951 году детально разработал пересадку донорского сердца собаке. 3 декабря 1967 года хирург из ЮАР Кристиан Барнард, пройдя предварительно стажировку у Демихова, а также в ряде мировых хирургических клиник, впервые в мире осуществил успешную трансплантацию сердца человеку в Кейптауне. Барнард считал Демихова своим учителем, дважды посещал его лабораторию. Однако в отличие от Барнарда, снискавшего мировую славу, Владимир Петрович умер в нищете, в коммунальной квартире. С тех пор сделано уже более 40 тысяч таких операций.
Первая успешная пересадка почки была осуществлена в декабре 1954 года между двумя идентичными братьями-близнецами группой врачей под руководством Джозефа Мюррея (Murrey). Джозеф Мюррей продолжил исследования и добился возможности пересадки почки от неродственного донора, а также исследовал свойства иммунодепрессантов и механизм отторжения. Первую трансплантацию печени выполнил в 1956 году Томас Старзл. Пересадка лёгкого впервые была проведена в 1963 году доктором Джеймсом Харди в клинике Университета Миссисипи, однако пациент скончался через несколько дней после операции. Успешная трансплантация одного лёгкого удалась Джоелу Куперу в 1983 году, он же в 1986 году провёл удачную пересадку двух легких.
В конце 1950-х годов была установлена роль стволовых клеток в кроветворении и доказано, что пересадка костного мозга, содержащего эти клетки позволяет восстановить нормальное кроветворение. В июне 2008 года была проведена первая пересадка человеческого органа, выращенного из стволовых клеток, профессором Паоло Макиарини в клинике Барселоны. Пациентом была взрослая женщина, чья трахея пострадала от туберкулёза. Трахея была создана по сложной технологии: медики использовали трахею недавно умершего человека, и нейтрализовав в ней химическими препаратами живые клетки, они ввели в волокнистую белковую ткань стволовые клетки, взятые из костного мозга пациентки. Эти клетки развивались четыре дня в специальном биореакторе, после чего трахея была готова для пересадки. Через месяц кровоснабжение пересаженного органа полностью восстановилось.
Джеймс Хатчинсон и специалисты из Университета Шлезвиг-Гольштейна (University of Schleswig-Holstein) разрабатывают методику, позволяющую пациентам с пересаженными органами отказаться либо свести к минимуму прием препаратов, подавляющих действие иммунной системы. Методика основана на введении пациенту моноцитов (разновидности лейкоцитов) из крови донора, предварительно подвергнутых специальной обработке в условиях лаборатории. В организме они превращаются в «клетки, индуцирующие приживление трансплантата» (transplant acceptance-inducing cells, TAICs) и начинают уничтожать иммунные клетки, способствующие отторжению донорского органа. Новый метод был протестирован в клинике на 12 пациентах с почкой, пересаженной от трупов, и у 5 пациентов с родственной почкой.
В результате, 10 из 12 участников первой группы смогли полностью отказаться от приема препаратов, подавляющих иммунитет, в течение восьми недель. После этого шестерых из них врачи смогли перевести на монотерапию низкими дозами такролимуса (препарата, подавляющего иммунные реакции).
Во второй группе участников один из пациентов смог полностью отказаться от приема иммуносупрессивных препаратов в течение восьми месяцев. Еще трое пациентов были переведены с традиционной терапии на монотерапию низкими дозами такролимуса. Ни у кого из участников не возникло побочных реакций, связанных с введением TAICs.
Безусловно, это не означает, что впоследствии люди с пересаженными органами смогут полностью исключить прием иммуносупрессоров, но значительное уменьшение дозировок будет большим облегчением для них.

материалы собраны на основе википедии и источника transplantation.eurodoctor.ru/transplantology/