Спортивные протезы и протезы для купания. История имплантируемой техники. Протезы конечностей

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

Физическая активность - это важный фактор, без которого невозможно оставаться здоровым и сохранять надлежащую форму в условиях современного мира. 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, как правило, 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-паралимпийцам показывать выдающиеся результаты в спринтерских забегах на сто, двести и четыреста метров, а также в прыжках в высоту, в длину. В частности, 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.

Найдите отличие. Сейчас владельцы искусственных конечностей могут получить индивидуальные протезы, как этот, например, полностью идентичный реальной ноге. Фото: The Artificial Limb Project.

После потери ноги в результате аварии на мотоцикле в 2009 году, спортсмен уже собрал настоящую коллекцию из 12 специализированных протезов, предназначенных для полноценных занятий спортом – от катания на горном велосипеде до сноубординга.

У Йозефа Metelka имеется сразу 12 ног — некоторые специально сделанные для занятий спортом. Фото: Huw Williams.

Первый протез был совершенно обычный, позволял стоять и ходить, в нем не было ничего особенного. Тогда же Йозеф познакомился со специалистами из центра реабилитации в Великобритании, и с того момента его коллекция «ног» начала расти.

Холодный дискомфорт. Оригинальная лыжный протез Йозефа Metelka был непригоден для использования в холоде, поэтому его необходимо переработать. Фото: Pace Rehabilitation.

В центре реабилитации приступили к проектированию набора конечностей, чтобы владельцы протезов смогли жить полноценной жизнью – активно отдыхать, кататься на лыжах, велосипедах, роликах и т.д. Каждый раз, когда Metelka хотел заняться каким-либо видом спорта, команда разрабатывала соответствующую «ногу».

Полезное погружение. Использование ласт позволяет тренировать другие мышцы ног, нежели те, которые получают нагрузку при ходьбе. Фото: Pace Rehabilitation.

Создание универсального протеза, который бы не ограничивал движений владельца ни в каких ситуациях и был бы по-настоящему гибким, как и настоящие человеческие конечности, не представляется пока возможным. Каждая из созданных ног спортсмена соответствует конкретной заданной цели. Такие характеристики, как вес, прочность и долговечность должны быть сбалансированы, а также необходимо и учесть воздействие окружающей среды: воды, грязи, льда.

В студии. Софи де Оливейра в процессе создания очередного шедевра альтернативных конечностей. Софи создает многофункциональные протезы. Фото: The Alternative Limb Project.

Для скоростного спуска на горных велосипедах инженеры разработали ногу, которая может поворачиваться на лодыжке и включает надежный амортизатор, способный выдержать нагрузку и падения вниз с крутых склонов.

Шасси. Протез для катания на горных велосипедах должен быть достаточно прочным, чтобы справиться с жесткими посадками. Фото: Pace Rehabilitation.

А вот для автомобильных гонок протезированная нога совсем другая – она сделана из углеводородного волокна, легкая и очень прочная.

Рука-гаджет. Рука оснащена лазером, увеличительным стеклом, прикуривателем и другими инструментами. Фото: Omkaar Kotedia / The Alternative Limb Project.

Metelka не единственный человек, пользующийся индивидуальными протезами. В последние годы появилось обилие специальных протезов, каждый из них индивидуален, как и сами люди, обращающиеся за их изготовлением. Например, Дэвид Блум заказал специальный съемный протез на ногу – для работы на ферме.

Спортсмен-экстремал Майк Шульц сконструировал для себя протез из велосипедных запчастей, когда стало ясно, что обычный протез просто не выстоит в суровой гонке.

Выйти из трудного положения

Пол Картер – еще один пользователь специализированных протезов, хотя его коллекция поскромнее. Родившись без рук и ног, имеет три пары искусственных ног, в том числе набор ходовых приспособлений. Лопасти этих приспособлений изготовлены из углеродного волокна и действуют как пружины. То есть невозможно устоять на месте во время их использования. Пол шутит на этот счет, говоря, что, когда он так пружинит с ноги на ногу, становится похоже, что ему нужно в туалет.

Высокая мода. Теперь можно выбрать не только, в чем выйти в свет, но и какого фасона надеть руку. Фото: The Alternative Limb Project.

Появление усовершенствованных материалов – титана, углеродного волокна, силиконового каучука – открыло для мира протезирования новые возможности и позволило протезам стать легче, прочнее и удобнее.

Протезирование, как искусство и самовыражение

Бесспорной королевой персонального протезирования является Софи де Оливейра Барата. У нее есть своя студия, которая выпускает самые уникальные и привлекательные протезы в мире. Каждое изделие студии – настоящее произведение искусства.

Sophie de Oliveira Barata. Nadav Kander / NYT Syndicate

Специализированные протезы облегчают жизнь и делают ее более полноценной и доступной людям, лишившимся конечности. Персональные протезы могут быть изготовлены настолько идентичными настоящим конечностям, что не отличить — повторяется не только цвет кожи, но даже веснушки с морщинами.

Ничего невозможного. Протез имитирует настоящую руку – вместе с веснушками и морщинами, если вы того пожелаете. Фото: The Alternative Limb Project.

Однако говорить о доступности цен на такие протезы еще рано. Разработчики так и говорят, что нынешняя стоимость чрезвычайно высока, и что такие протезы будут доступны только для немногих счастливчиков. Тем не менее, современные разработчики уверены, что их последователи найдут способ сделать проект дешевле и осчастливить гораздо большее количество людей.

Косметика под мышцы. Бывший солдат Райан Seary носит косметику, стилизованную под настоящие мышцы, которая надевается на его протез ноги. Фото: Omkaar Kotedia / The Alternative Limb Project.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению. Насадка дополнительно содержит поворотную раму, планку, ось вращения, стандартный узел крепления к протезу и вторую пружинящую губу, которая разнесена относительно первой губы. Обе губы жестко соединены с поворотной рамой, соединенной осью вращения с планкой, снабженной стандартным узлом крепления к рабочему протезу. Технический результат заключается в создании насадки к рабочему протезу верхней конечности для езды на велосипеде (мопеде), обеспечивающей легкий и удобный схват руля велосипеда (мопеда, а также и черенка лопаты, граблей, тяпки, вил и т.д.), возможность управления велосипедом и опирания на его руль, автоматическое рассоединение с рулем в аварийной ситуации, а также при необходимости возможность проведения сельхозработ. 3 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно протезированию и протезостроению. Известны щипцы - кольцо с активным раскрытием Н352 А, содержащие неподвижную и подвижную губы, пружину схвата и механизм активного раскрытия, обеспечивающие схват и удержание (за счет пружины схвата) круглых и плоских предметов и возможность раскрытия губ за счет наличия механизма активного раскрытия . Недостатком аналога является необходимость специальных действий пациента при езде на велосипеде для рассоединения насадки с рулем в аварийной ситуации. Наиболее близким аналогом по технической сущности (прототипом) является захват для штамповщика Н-388, содержащий пружинящую губу, регулируемую губу и механизм регулировки зазора между пружинящей и регулируемой губами, обеспечивающие возможность захвата и удержание листового или иного материала . Недостатками прототипа являются отсутствие возможности надежного схвата и удержания круглых предметов и отсутствие шарнира поворота губ относительно узла соединения насадки с приемной гильзой для обеспечения возможности поворота руля на значительные углы при маневрах во время езды на велосипеде (мопеде). Задачей предлагаемого изобретения является создание насадки к рабочему протезу верхней конечности для еды на велосипеде (мопеде), обеспечивающей легкий и удобный схват руля велосипеда (мопеда, а также и черенка лопаты, граблей тяпки, вил и т. д.), возможность управления велосипедом и опирание на его руль, автоматическое рассоединение с рулем в аварийной ситуации, а также, при необходимости, возможность проведения сельхозработ. Указанная цель достигается тем, что в насадке к рабочему протезу верхней конечности для езды на велосипеде (мопеде), содержащей пружинящую губу, отличительной особенностью является то, что она дополнительно содержит поворотную раму, планку, ось вращения, стандартный узел крепления к протезу и вторую пружинящую губу, которая разнесена относительно первой губы, обе губы жестко соединены с поворотной рамой, соединенной осью вращения с планкой, снабженной стандартным узлом крепления к рабочему протезу. Совокупность приведенных признаков, обеспечивающих надежный схват рукоятки велосипеда, возможность управления при езде на велосипеде и автоматическое расцепление насадки с рулем в аварийной ситуации, не обнаружена в науке и технике до даты подачи заявки, что соответствует требованию "новизна". Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Помимо этого, авторами не обнаружено подобных решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия". Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, представленными на фигурах 1, 2, 3. Насадка к рабочему протезу для езды на велосипеде (мопеде) содержит две пружинящие губы 1, поворотную раму 2, ось 3, планку 4 и стандартный узел крепления к рабочему протезу 5. Насадка к рабочему протезу для езды на велосипеде функционирует следующим образом. С помощью стандартного узла насадка крепится к приемной гильзе рабочего протеза руки, затем насадка подводится к рукоятке велосипеда (мопеда) так, чтобы рукоятка руля оказалась между верхними и нижними концами обеих пружинящих губ, затем нажатием на поворотную раму в сторону рукоятки руля осуществляется схват. При езде на велосипеде (мопеде) при вращении руля в процессе управления поворотная рама вращается относительно планки и предплечья и оси 3. На фиг. 3 показаны на развертке пружинящей губы эпюры изгибающих моментов от единичных сил P A =1 и P B =1. Из сопромата известно, что для консольной балки, нагруженной поперечной силой, прогиб определяется по формуле: W= PL 3 /(3EJ)= ML 2 /(3EJ); где ML/2 - площадь эпюры изгибающего момента, действующего на консольную балку, то есть прогиб тем больше, чем больше площадь эпюры изгибающих моментов и чем длиннее консоль балки L. Естественно предположить, что и в нашем случае это справедливо, тогда из фиг. 3 видим, что, когда рукоятка находится в положении захвата (точка Б), усилие P B , необходимое для отжатия пружинящих губ и проскальзывания рукоятки дальше, если опереться на насадку, должно быть в десятки раз больше, да и угол поворотной рамы является упором, препятствующим дальнейшему проскальзыванию рукоятки. В случае аварийной ситуации при расцепке насадки с рукояткой руля возникающая сила P BA создает момент , отгибающий пружинящие губы и обеспечивающий расцепление. Как видно из фиг. 3, P BA будет приблизительно в 2-3 раза больше, чем P A . Реальную геометрию и поперечное сечение пружинящих губ легко подобрать для различных рукояток и различных весовых категорий инвалидов. Применение предлагаемой насадки даст большой социально-психологический и медико-реабилитационный эффект. Источники информации: 1. Справочник по протезированию под редакцией В. И. Филатова, Л., "Медицина", 1978, с. 173, табл. 15 "Насадки к рабочим протезам рук", с. 175, рис.96, N8. 2. Там же, с. 175, рис.96, N11 (прототип).

Формула изобретения

Насадка к рабочему протезу верхней конечности для езды на велосипеде (мопеде), содержащая пружинящую губу, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поворотную раму, планку, ось вращения, стандартный узел крепления к протезу и вторую пружинящую губу, которая разнесена относительно первой губы, обе губы жестко соединены с поворотной рамой, соединенной осью вращения с планкой, снабженной стандартным узлом крепления к рабочему протезу, при этом геометрию и поперечное сечение пружинящих губ подбирают для различных рукояток и различных весовых категорий инвалидов.

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?