1960 metais Manfredas E. Clynesas ir Nathanas S. Kline parašė straipsnį žurnalui „Astronautics“ ir jame pirmą kartą paminėjo naują, pačių sugalvotą terminą „kiborgas“. Nuo to laiko žmonės-robotai „apsigyveno“ mokslinėje fantastikoje ir vis labiau audrino žmonių vaizduotę. Dabar mintimis valdomos mechaninės galūnės bei dirbtiniai organai pamažu įsigali mūsų kasdienybėje, suteikdami žodžiui „kiborgas“ naują reikšmę.

Žmoguje – mechaninės dalys?

Dirbtinis organas – tai žmogaus pagamintas įrenginys, implantuojamas į žmogaus kūną arba prijungiamas prie jo, kad atkurtų prarastas arba sustiprintų susilpnėjusias funkcijas. Jau dabar ligoniams, laukiantiems širdies donoro, bent kuriam laikui persodinama mechaninė širdis. Vis dėlto kai kuriuos organus kol kas galima pakeisti tik išoriniais aparatais, galinčiais atlikti tas pačias funkcijas. Pavyzdžiui, dabar kepenų, inkstų ar plaučių darbą gali imituoti tik tam skirti įrenginiai, kurių sukūrimui prireikė ir inžinerinių žinių. Tačiau mokslininkai drąsiai žiūri į priekį ir kuria mažesnius šių organų atitikmenis.

„Glaudus medicinos ir inžinerinių mokslų bendradarbiavimas yra labai toli pažengęs, – sako Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) Biomechanikos katedros vedėjas doc. dr. Julius Griškevičius. – Robotikos specialistai jau yra sukūrę bioninį žmogaus modelį su visais dirbtiniais vidiniais organais, krauju iš nanodalelių bei judriomis galūnėmis. Iš jo galima spręsti, kaip ateityje tobulės ir kokias galimybes žmogui suteiks biomechanikos mokslas.“

Prieš metus Londone pristatytas robotas dėl egzoskeleto – raumenis pakeičiančių variklių ir pavarų – gali vaikščioti, jame į vieną sistemą sujungti dirbtiniai organai ir kūno dalys: širdis ir kraujotakos sistema, plaučiai, inkstai, trachėja, akys, ausys, kojos, rankos ir kt. Dviejų metrų ūgio roboto vertė – milijonas dolerių.

Atsispausdink širdį!

Tačiau kad ir koks geras bebūtų dirbtinis organas, visada egzistuoja tikimybė, jog organizmas jo nepriims. Šią problemą mokslininkai taip pat bando spręsti – jau egzistuoja 3D spausdintuvas, kuris „spausdina“ organus iš kamieninių ląstelių. Tiesa, kol kas daugiausia užsiimama ne funkcinių, bet tik iš dalies funkcinių organų „gamyba“ – spausdinami audiniai, kuriuos galima naudoti įvairiems laboratoriniams eksperimentams, vaistų bandymams ir pan.

„Spausdinimui naudojamas specialus biorašalas, kuriantis įvairius struktūrinius ląstelių darinius, kurie jungdamiesi ir suformuoja audinius. Kamieninės ląstelės gali įgauti bet kokią formą, tad spausdintuve turi būti sukuriamos reikalingos sąlygos konkrečių ląstelių, pavyzdžiui, odos epitelio ar raumeninio audinio, atsiradimui“, – teigia VGTU doc. dr. J. Griškevičius.

Mokslininkai jau skelbia, kad atrado būdą, kaip atspausdintomis tinklainės ląstelėmis galima spręsti regėjimo sutrikimus ar aklumą, bei prognozuoja, kad funkcinių organų „spausdinimą“ bus galima pradėti po 10–20 metų. Tačiau 3D spausdintuvais jau dabar gaminami žmogui reikalingi metaliniai implantai – tai daroma ir Lietuvoje. Paciento kūnas nuskenuojamas tam tikru įrenginiu, jam suprojektuojamas reikalingas implantas, pavyzdžiui, žandikaulio ar sąnario dalis, o tuomet gaminamas prototipas arba iš karto iš titano miltelių spausdinamas tikras gaminys.

Bioninės galūnės jau gali jausti

Prieš keletą metų pasaulį apskriejo žinia, kad galima atkurti amputuotos rankos funkcijas pacientui pritaikius bioninę galūnę. Dažniausiai tokius mintimis valdomus galūnių protezus išbando amerikiečiai karo veteranai, kurie buvo sužeisti Irane arba Afganistane. Tačiau pastaruoju metu vis daugiau civilių gauna galimybę pagerinti savo gyvenimo kokybę naudodami bionines galūnes.

Tiesa, Lietuvoje judrių bioninių dirbtinių galūnių kol kas nematyti. Šalyje veikiančios ortopedinės įmonės gamina įvairius protezus, tačiau didžiąją jų dalį sudaro mechaniniai gaminiai. „Kol kas yra labai mažai raumenų biosignalais valdomų protezų, t. y. kompiuterizuotos kojos (C-leg) protezų, kuriuose kelio sąnario lankstas yra hidraulinis arba pneumatinis cilindras, valdomas mikroprocesoriaus. Jis užtikrina, kad einant būtų galima keisti judėjimo greitį, judėti įvairiais paviršiais, nevaržomai lipti laiptais. Pacientams nebereikia nuolat galvoti apie kiekvieną savo žingsnį. Tačiau tokie protezai nėra visiems prieinami dėl didelės kainos, be to, Valstybinė ligonių kasa nekompensuoja jų įsigijimo išlaidų“, – pasakoja VGTU atstovas.

Bioninės galūnės Lietuvoje itin retos ne tik dėl kainos, bet ir dėl reikalingų sudėtingų procedūrų. Kad prijungtas protezas galėtų būti valdomas smegenų impulsais, reikia atlikti raumenų reinervacijos operaciją, kurios metu nervas, valdantis amputuotos galūnės raumenis, perkeliamas į kitą žmogaus kūno vietą. Nervinis signalas paverčiamas elektriniu ir užfiksuojamas protezo viduje esančiais jutikliais – jie toliau perduoda signalus protezo kompiuteriui ir varikliams. Netgi po operacijos reikia daug laiko, kol išmokstama valdyti naująją galūnę.

Pasaulio mokslininkai visai neseniai pristatė pirmąją bioninę ranką su integruotais lytėjimo jutikliais, kurie leidžia pajusti daiktų paviršių ir nustatyti, kiek jėgos reikia norint paimti ir pakelti tam tikrą daiktą. Kaip teigia VGTU Biomechanikos katedros vedėjas Julius Griškevičius, protezai, galintys jausti, masiškai paplisti turėtų jau netolimoje ateityje. Vėliau mokslininkų iššūkiu protezavimo srityje turėtų tapti būdo, kaip dirbtinę ranką prijungti tiesiai prie kaulų ir audinių, paieška.

Komentarai (0)