hossien
22nd August 2009, 03:05 AM
قطع كردن اندام همواره به عنوان راه‌حل نهايي براي جلوگيري از پيشرفت يا درمان بيماري‌هايي كه موجب گرفتاري اندامها مي‌شوند، مطرح بوده است. در گذشته جايگزيني براي اندام قطع شده وجود نداشت و شخصي كه اندام خود را از دست مي‌داد بايد اين محروميت را تحمل مي‌كرد. اما به مرور زمان و با پيشرفت علم اندامهاي مصنوعي وارد عرصه پزشكي و جايگزين اندامهاي از دست رفته انسان‌ها شدند.
ممكن است وقتي صحبت از اندام مصنوعي مي‌شود به ياد فيلم‌هاي دزدان دريايي بيفتيد كه پاي چوبين دارند اما بايد بدانيد كه اندامهاي مصنوعي امروزي چيزي فراتر از تكه چوبي ساده و بي‌حركت هستند. نسل جديد اندامهاي مصنوعي قادر است حركات صاحب خود را پيش‌بيني كرده و مانند يك اندام طبيعي حركت كند. اين اندامهاي مصنوعي عصر جديدي را در علم بيونيك پديد آورده‌اند. (بيونيك به معناي مطالعه سيستم‌هاي زنده به منظور ارتباط دادن ويژگي‌ها و اعمال آنها به توسعه سخت‌افزار مكانيكي و الكترونيكي گفته مي‌شود.)
تكنولوژي جديد ساخت اندامهاي مصنوعي نه‌تنها قدرت و انعطاف بيشتري را نويد مي‌دهد بلكه پوست مصنوعي حساس به فشار و اندام‌هايي كه با ذهن فرد كنترل مي‌شود را نيز در برنامه كاري قرار داده است. با كمك آزمايش اندامهاي جديد كه قابليت يكپارچگي با گوشت و استخوان و سيستم عصبي را دارند از دست دادن اندام به فراموشي سپرده خواهد شد. هم‌اكنون دانشگاه‌هاي بزرگي چون جان هاپكينز وMIT در حال كار روي اين نسل از اندامهاي مصنوعي هستند.
بيشترين اندامهاي قطع شده مربوط به افراد مبتلا به زخم‌هاي ديابتي است. همچنين سربازان كه به دنبال اصابت گلوله و تركش اندامهاي خود را از دست مي‌دهند در اين گروه قرار دارند. اين افراد و هزاران فرد ديگر كه به علل مختلف اندامهاي خود را از دست مي‌دهند محققان را بر آن داشته‌اند تا بيش از گذشته در زمينه تكنولوژي بيونيك تحقيق كنند. نتايج اوليه اين تحقيقات در حال ورود به بازار است. هم‌اكنون با 30 هزار دلار مي‌توان صاحب پاي مصنوعي شد كه با نرم‌افزار هوشمندي كه دارد، مي‌تواند راه برود و با زمين‌هاي مختلف سازگار شود. مثال‌هايي از اين اندام مصنوعيC-Leg شركت آلمانيOHO Block وRhea Knee از يك كمپاني ايسلندي هستند. در اين اندامها از تركيبي از موتور و هيدروليك براي آساني حمل اندام و فيبرهاي كربن براي تقليد خصوصيات الاستيك استخوان و تاندون استفاده مي‌شود.
ساخت پاي مصنوعي به مهارت زيادي احتياج دارد. ماهيچه‌هاي كف و مچ پاي طبيعي به طور مداوم فشار را تنظيم مي‌كنند و انعطاف‌پذيري تاندون‌‌ها موجب صرف انرژي كمتر حين راه رفتن مي‌شود. كساني كه پايشان قطع شده است آرام‌تر راه مي‌روند، انرژي متابوليك بيشتري مصرف مي‌كنند و تعادل كمتري دارند حتي روي زمين صاف.
عملكرد نسل جديد بازوهاي بيونيك
اندامهاي فوقاني مصنوعي نسبت به اندامهاي تحتاني مصنوعي كمتر مورد توجه هستند. اين بدان علت است كه قطع دست و بازو شيوع كمتري نسبت به قطع پا دارند. همچنين از آنجا كه بازوها كوچك‌ترند و دامنه حركت بيشتري دارند، قرار دادن سخت‌افزاري در اندام مصنوعي كه بتواند حركات بازوي واقعي را تقليد كند، بسيار دشوار است. البته با ساخت قطعات كوچك‌تر اين مشكل به‌زودي برطرف خواهد شد.
به نظر مي‌رسد در حال حاضر كوچك‌ترين و قدرتمندترين دست مربوط به كمپاني انگليسي Touch Bionics باشد كه i-Limb نام دارد. اين اندام مصنوعي يك دست پلاستيكي سبك است كه هر انگشت آن موتور جداگانه‌اي دارد و مي‌تواند به طور مستقل در پاسخ به پيام‌هاي ارسالي از دو حسگر كه روي پوست جايي ديگر از بدن فرد قرار دارند، حركت كنند. اين دست داراي يك سيستم متوقف كننده است كه از فشرده شدن بيش از اندازه اجسامي كه در دست گرفته مي‌شوند، ممانعت به عمل مي‌آورد.
طبق گفته‌هاي جان جرمن كه دست چپ خود را به علت مشكل عصبي ژنتيكي از دست داده است، اطرافيان وي معمولاi-Limb وي را كه از يك پوست سيليكوني پوشيده شده است، با دست واقعي اشتباه مي‌گيرند. از آنجا كه بعضي مصرف‌كنندگان به خصوص سربازان ظاهر مكانيكي و ترميناتوري دست را ترجيح مي‌دهند، اين كمپاني اقدام به توليد دست‌هايي با پوشش شفاف كرده است. بازوي ديگري به نامLuke Arm به مصرف‌كنندگان اين اجازه را مي‌داد كه با ديگران دست بدهند، كليد را در قفل بگردانند و حركات دقيقي چون برداشتن يك دانه قهوه را انجام دهند. با وجود پيشرفت‌هاي زياد در اين وسايل، هنوز موانع زيادي براي رسيدن به اندامهاي مصنوعي ايده‌آل بر سر راهند. پروتزي كه مستقيما با استخوان و اعصاب ارتباط برقرار كند با بدن يكي شود و تنها تفاوت آن در جنس آن باشد.
ساخت پوست براي اندامهاي مصنوعي
پوست مصنوعي حساس و با ظاهر واقعي مرحله مهمي از ساخت پروتز را تشكيل مي‌دهد، به خصوص اگر بخواهيم ظاهر اندام مصنوعي از اندام طبيعي قابل افتراق نباشد. بهترين پوست‌هاي پوشاننده كهCosmeses نام دارند به طرز تعجب‌آوري واقعي به نظر مي‌رسند و حتي سوراخ‌هاي پوستي و مو نيز در آنها طراحي شده است، اما تنها اشكال آنها اين است كه حس لامسه خوبي را تامين نمي‌‌كنند. محققان اخيرا توانسته‌اند قطعات كوچكي ازCosmeses باريك و قابل انعطاف به همراه حس لامسه جاسازي شده بسازند.
برقراري حس لامسه توسط الكتريسيته
پوست مصنوعي از يك پليمر لاستيك مانند ساخته شده است كه محكم، سبك و قابل انعطاف است. در داخل آن نانولوله‌هاي يك لايه كربني جاسازي شده است كه موجب مي‌شود با تغيير فشار وارده به ماده، مقاومت الكتريكي آن تغيير كند، با اندازه‌گيري تغييرات مقاومت لايه نانولوله پوست قادر خواهد بود فشارهاي مختلف و انواع مختلف تماس را شناسايي كند. البته اين پوست براي رسيدن به لطافت و ظرافت پوست طبيعي انسان بايد راه زيادي را طي كند ولي همين قابليت حس ساده به همراه حس دما تحول عظيمي در جايگزيني حس اندامهاي از دست رفته ايجاد مي‌كند. محققان هم‌اكنون در حال كار روي راه‌هاي مخابره اين پيام‌ها به عصب و مغز افراد هستند. همچنين آنها در تلاشند حداقل آستانه حساسيت را افزايش دهند.
راه‌هايي براي نزديك‌شدن اندام مصنوعي به طبيعي
براي واقعي جلوه دادن اندام مصنوعي بهتر اين است كه آن را به طور دائمي يا لااقل نيمه دائمي به بدن متصل كنيم. هم‌اكنون حتي بهترين انواع به جاي متصل شدن، پوشيده مي‌شوند كه اين خود موجب بروز مشكلاتي مانند خراشيدگي سوكت‌ها شود. بعضي از محققان در اين فكرند كه آيا نمي‌شود به جاي بستن بند اندام مصنوعي را مستقيما به اسكلت بدن وصل كرد. گروهي از جراحان سوئدي با استفاده از تكنيك‌هايي كه مختص كاشت دندان است مشغول كار روي اين سيستم هستند. اين تيم قطعات تيتانيوم را در استخوان باقي مانده اندام طبيعي قرار مي‌دهد به گونه‌اي كه 2 سانتي‌متر انتهايي آن از پوست بيرون باشد تا بتوان اندام مصنوعي را روي آن سوار كرد. اين سيستم اتصال به اندام مصنوعي اجازه مي‌دهد تا به راحتي وصل و از جاي خود جدا شود بدون آن كه در حركت مفصل اندام اصلي اختلال ايجاد كند.
اين سيستم هنوز مراحل آزمايشي را مي‌گذراند و استفاده‌كنندگان بيان كرده‌اند كه حركات و راحتي آنها بهتر از قبل شده است و آنها قادرند اندام مصنوعي خود را براي مدت طولاني‌تري مورد استفاده قرار دهند. عفونت پوست اطراف پايه هنوز يكي از مشكلات است، همچنين نيروهاي بيش از اندازه مي‌تواند باعث تخريب استخوان ضعيف باقي مانده شود.
يك تيم انگليسي اخيرا گفته كه راه حلي براي مشكل عفونت پيدا كرده است. با منفذدار كردن قسمت‌هايي از تيتانيوم، پوست، ماهيچه و استخوان را تشويق به رشد در اطراف پايه كردند تا پايه به طور موثري در بدن جاي گيرد. اين كار حد فاصل پايه و پوست را آب‌بندي كرده و از عفونت جلوگيري مي‌كند.
پيوند اندام مصنوعي با مغز
مرحله بعدي در جهت نزديك كردن كاركرد اندام مصنوعي به اندام طبيعي مرتبط كردن آن با سيستم عصبي است. اين به معني پيوسته كردن پيام‌هاي مغزي، رمزگشايي آنها در آن واحد و هدايت آنها به اندام مصنوعي است. ورودي‌هاي حسي نيز بايد از اندام مصنوعي به سيستم عصبي مركزي مخابره شوند.
گروهي از محققان در تلاشند كه بعضي از اين خصوصيات را توسط بازوي جديدي به نام2Proto بدست آورند. اين بازو سبك و نيرومند است كه استخوان‌هاي آن از فيبرهاي كربن و آلياژهاي محكم ساخته شده‌اند و چالاكي آن نزديك به بازوي طبيعي است.
اين بازو 25 موتور و ميكروپردازنده دارد كه بيشتر حركات بازوي طبيعي را انجام مي‌دهند. اين تيم در حال ساخت ابزارهاي بي‌سيم به اندازه يك دانه برنج است كه در ماهيچه‌هاي نزديك بازوي مصنوعي قرار داده مي‌شوند. وقتي ماهيچه‌ها منقبض مي‌شوند اين حسگرهاي ميوالكتريك پيام‌ها را هدايت مي‌كنند و به بازو فرمان حركت مي‌دهند.
اين تيم در حال آزمايش راه‌هاي ديگري براي كنترل مستقيم اندام مصنوعي مي‌باشد. يكي از اين تكنيك‌ها عصب‌دهي مجدد ماهيچه هدف نام دارد. در اين روش، اعصاب باقي‌مانده در قسمتي از اندام كه بعد از قطع شدن باقي مانده است به ماهيچه‌هاي سينه انتقال داده مي‌شوند.
اين اعصاب زماني وظيفه حركت دادن بازو را داشته‌اند، بنابراين وقتي مغز به بازو فرمان حركت مي‌دهد، اين اعصاب موجب ماهيچه‌هاي سينه به گونه‌اي خاص مي‌شوند. از آنجا كه ماهيچه‌هاي سينه بزرگاند، اين الگوي انقباض پيام الكتريكي واضحي ايجاد مي‌كند كه مي‌تواند به اندام مصنوعي مخابره شود و آن را به حركت وادار كند. يك خانم كه سال گذشته اين روش را امتحان كرده است عنوان مي‌كند كه توانسته دست و بازوي مصنوعي خود را همانند يك عضو طبيعي حركت دهد. در نهايت مصرف‌كنندگان مي‌خواهند اندامهاي مصنوعي را از طريق ارتباط مستقيم با فعاليت مغزي كنترل كنند. تجربه دانشمندان دانشگاه جان هاپكينز نشان داده است كه اين مساله از نظر تئوري ممكن است. در آزمايش‌ها، داوطلبان در حالي كه كلاه‌هاي حاوي الكترود كه فعاليت الكتريكي مغز را ثبت مي‌كنند برسر داشتند، يك دست مكانيكي را به كار انداختند. اراده داوطلبان به صورت پيام‌هاي الكتريكي مغزي پردازش و جهت كنترل دست مورد استفاده قرار گرفت. اين سيستم غيرتهاجمي داراي محدوديت‌هايي از نظر زمان پاسخ و محدوده حركت است اما مي‌تواند روزي در كنار سيستم‌هاي تهاجمي‌تر مانند الكترودهايي كه به طور مستقيم در مغز قرار مي‌گيرند مورد استفاده واقع شود.
در ژانويه 2008 نيكوسيس و همكارانش توانستند به يك ميمون آموزش دهند كه با استفاده از مغزش روباتي را به حركت درآورد. آنها الكترودهايي را در مركز حركتي اوليه و قشر حس پيراموني مغز ميمون رزوس قرار دادند. اينها نواحي بودند كه در هنگامي كه ميمون پايش را حركت مي‌داد فعاليت نشان مي‌دادند. سپس آنها ميمون را روي يك نوار گردان قرار دادند در حالي كه پيام‌هاي مغزي او از طريق اينترنت به روباطي در ژاپن منتقل مي‌شد و ميمون قادر بود تصوير روباط را روي صفحه نمايشگر ببيند. با راه رفتن ميمون، رباط حركت مي‌كرد و وقتي نوار گردان خاموش مي‌شد، ميمون تنها با استفاده از تفكراتش روبات را براي سه دقيقه ديگر راه مي‌برد.
پيشرفت شگرف در ساخت اندامهاي مصنوعي
نيكوسيس اميدوار است كه اين تكنولوژي به افراد فلج اجازه راه رفتن دهد. او مي‌گويد روزي قادر خواهيم بود راه‌هاي فرعي بسازيم كه به پيام‌هاي مغزي اجازه دهد به طور مستقيم به اندامهاي بيماران بروند، چه آن اندامها مصنوعي باشند يا طبيعي با كاركرد مختل.
ساير پيشرفت‌هاي كنترل با ذهن شامل روشي به نام دروازه مغزي مي‌شود كه در آن يك مرد 24 ساله كه هر 4 اندامش فلج بود توانست توسط يك تراشه كامپيوتري كه روي سطح مغزش كاشته شد به بازي كامپيوتري، حركت نشانگر كامپيوتر و كنترل بازوي روباتيك بپردازد. در سال آينده آزمايشگاه تاكور مي‌خواهد اولين آزمايش كاشت تراشه‌اي كه به طور اختصاصي براي كنترل بازوي مصنوعي طراحي شده است را روي انسان انجام دهد.
از آنجايي كه كنترل اندامها با مغز دور از دسترس به نظر نمي‌رسد، اندامهاي مصنوعي همان‌طور كه نيرومند و سبك بودند قابل كنترل نيز خواهند شد و ممكن است بعدا نيرومندتر و پرسرعت‌تر هم بشوند. بنابراين چه اتفاقي مي‌افتد اگر اين اندامهاي مصنوعي اندام‌هايي را كه با آنها متولد مي‌شويم پشت سر بگذارند و از آنها برتر شوند؟ چه خواهد شد اگر روزي جراحي زيبايي آن‌قدر پيشرفت كند كه بتوان به آساني اندام‌هايي با قدرت بيشتر و با ظاهر زيباتر را جايگزين اندامهاي قبلي فرد نمود!
منبع: 2009 new scientist jan
ممكن است وقتي صحبت از اندام مصنوعي مي‌شود به ياد فيلم‌هاي دزدان دريايي بيفتيد كه پاي چوبين دارند اما بايد بدانيد كه اندامهاي مصنوعي امروزي چيزي فراتر از تكه چوبي ساده و بي‌حركت هستند. نسل جديد اندامهاي مصنوعي قادر است حركات صاحب خود را پيش‌بيني كرده و مانند يك اندام طبيعي حركت كند. اين اندامهاي مصنوعي عصر جديدي را در علم بيونيك پديد آورده‌اند. (بيونيك به معناي مطالعه سيستم‌هاي زنده به منظور ارتباط دادن ويژگي‌ها و اعمال آنها به توسعه سخت‌افزار مكانيكي و الكترونيكي گفته مي‌شود.)
تكنولوژي جديد ساخت اندامهاي مصنوعي نه‌تنها قدرت و انعطاف بيشتري را نويد مي‌دهد بلكه پوست مصنوعي حساس به فشار و اندام‌هايي كه با ذهن فرد كنترل مي‌شود را نيز در برنامه كاري قرار داده است. با كمك آزمايش اندامهاي جديد كه قابليت يكپارچگي با گوشت و استخوان و سيستم عصبي را دارند از دست دادن اندام به فراموشي سپرده خواهد شد. هم‌اكنون دانشگاه‌هاي بزرگي چون جان هاپكينز وMIT در حال كار روي اين نسل از اندامهاي مصنوعي هستند.
بيشترين اندامهاي قطع شده مربوط به افراد مبتلا به زخم‌هاي ديابتي است. همچنين سربازان كه به دنبال اصابت گلوله و تركش اندامهاي خود را از دست مي‌دهند در اين گروه قرار دارند. اين افراد و هزاران فرد ديگر كه به علل مختلف اندامهاي خود را از دست مي‌دهند محققان را بر آن داشته‌اند تا بيش از گذشته در زمينه تكنولوژي بيونيك تحقيق كنند. نتايج اوليه اين تحقيقات در حال ورود به بازار است. هم‌اكنون با 30 هزار دلار مي‌توان صاحب پاي مصنوعي شد كه با نرم‌افزار هوشمندي كه دارد، مي‌تواند راه برود و با زمين‌هاي مختلف سازگار شود. مثال‌هايي از اين اندام مصنوعيC-Leg شركت آلمانيOHO Block وRhea Knee از يك كمپاني ايسلندي هستند. در اين اندامها از تركيبي از موتور و هيدروليك براي آساني حمل اندام و فيبرهاي كربن براي تقليد خصوصيات الاستيك استخوان و تاندون استفاده مي‌شود.
ساخت پاي مصنوعي به مهارت زيادي احتياج دارد. ماهيچه‌هاي كف و مچ پاي طبيعي به طور مداوم فشار را تنظيم مي‌كنند و انعطاف‌پذيري تاندون‌‌ها موجب صرف انرژي كمتر حين راه رفتن مي‌شود. كساني كه پايشان قطع شده است آرام‌تر راه مي‌روند، انرژي متابوليك بيشتري مصرف مي‌كنند و تعادل كمتري دارند حتي روي زمين صاف.
عملكرد نسل جديد بازوهاي بيونيك
اندامهاي فوقاني مصنوعي نسبت به اندامهاي تحتاني مصنوعي كمتر مورد توجه هستند. اين بدان علت است كه قطع دست و بازو شيوع كمتري نسبت به قطع پا دارند. همچنين از آنجا كه بازوها كوچك‌ترند و دامنه حركت بيشتري دارند، قرار دادن سخت‌افزاري در اندام مصنوعي كه بتواند حركات بازوي واقعي را تقليد كند، بسيار دشوار است. البته با ساخت قطعات كوچك‌تر اين مشكل به‌زودي برطرف خواهد شد.
به نظر مي‌رسد در حال حاضر كوچك‌ترين و قدرتمندترين دست مربوط به كمپاني انگليسي Touch Bionics باشد كه i-Limb نام دارد. اين اندام مصنوعي يك دست پلاستيكي سبك است كه هر انگشت آن موتور جداگانه‌اي دارد و مي‌تواند به طور مستقل در پاسخ به پيام‌هاي ارسالي از دو حسگر كه روي پوست جايي ديگر از بدن فرد قرار دارند، حركت كنند. اين دست داراي يك سيستم متوقف كننده است كه از فشرده شدن بيش از اندازه اجسامي كه در دست گرفته مي‌شوند، ممانعت به عمل مي‌آورد.
طبق گفته‌هاي جان جرمن كه دست چپ خود را به علت مشكل عصبي ژنتيكي از دست داده است، اطرافيان وي معمولاi-Limb وي را كه از يك پوست سيليكوني پوشيده شده است، با دست واقعي اشتباه مي‌گيرند. از آنجا كه بعضي مصرف‌كنندگان به خصوص سربازان ظاهر مكانيكي و ترميناتوري دست را ترجيح مي‌دهند، اين كمپاني اقدام به توليد دست‌هايي با پوشش شفاف كرده است. بازوي ديگري به نامLuke Arm به مصرف‌كنندگان اين اجازه را مي‌داد كه با ديگران دست بدهند، كليد را در قفل بگردانند و حركات دقيقي چون برداشتن يك دانه قهوه را انجام دهند. با وجود پيشرفت‌هاي زياد در اين وسايل، هنوز موانع زيادي براي رسيدن به اندامهاي مصنوعي ايده‌آل بر سر راهند. پروتزي كه مستقيما با استخوان و اعصاب ارتباط برقرار كند با بدن يكي شود و تنها تفاوت آن در جنس آن باشد.
ساخت پوست براي اندامهاي مصنوعي
پوست مصنوعي حساس و با ظاهر واقعي مرحله مهمي از ساخت پروتز را تشكيل مي‌دهد، به خصوص اگر بخواهيم ظاهر اندام مصنوعي از اندام طبيعي قابل افتراق نباشد. بهترين پوست‌هاي پوشاننده كهCosmeses نام دارند به طرز تعجب‌آوري واقعي به نظر مي‌رسند و حتي سوراخ‌هاي پوستي و مو نيز در آنها طراحي شده است، اما تنها اشكال آنها اين است كه حس لامسه خوبي را تامين نمي‌‌كنند. محققان اخيرا توانسته‌اند قطعات كوچكي ازCosmeses باريك و قابل انعطاف به همراه حس لامسه جاسازي شده بسازند.
برقراري حس لامسه توسط الكتريسيته
پوست مصنوعي از يك پليمر لاستيك مانند ساخته شده است كه محكم، سبك و قابل انعطاف است. در داخل آن نانولوله‌هاي يك لايه كربني جاسازي شده است كه موجب مي‌شود با تغيير فشار وارده به ماده، مقاومت الكتريكي آن تغيير كند، با اندازه‌گيري تغييرات مقاومت لايه نانولوله پوست قادر خواهد بود فشارهاي مختلف و انواع مختلف تماس را شناسايي كند. البته اين پوست براي رسيدن به لطافت و ظرافت پوست طبيعي انسان بايد راه زيادي را طي كند ولي همين قابليت حس ساده به همراه حس دما تحول عظيمي در جايگزيني حس اندامهاي از دست رفته ايجاد مي‌كند. محققان هم‌اكنون در حال كار روي راه‌هاي مخابره اين پيام‌ها به عصب و مغز افراد هستند. همچنين آنها در تلاشند حداقل آستانه حساسيت را افزايش دهند.
راه‌هايي براي نزديك‌شدن اندام مصنوعي به طبيعي
براي واقعي جلوه دادن اندام مصنوعي بهتر اين است كه آن را به طور دائمي يا لااقل نيمه دائمي به بدن متصل كنيم. هم‌اكنون حتي بهترين انواع به جاي متصل شدن، پوشيده مي‌شوند كه اين خود موجب بروز مشكلاتي مانند خراشيدگي سوكت‌ها شود. بعضي از محققان در اين فكرند كه آيا نمي‌شود به جاي بستن بند اندام مصنوعي را مستقيما به اسكلت بدن وصل كرد. گروهي از جراحان سوئدي با استفاده از تكنيك‌هايي كه مختص كاشت دندان است مشغول كار روي اين سيستم هستند. اين تيم قطعات تيتانيوم را در استخوان باقي مانده اندام طبيعي قرار مي‌دهد به گونه‌اي كه 2 سانتي‌متر انتهايي آن از پوست بيرون باشد تا بتوان اندام مصنوعي را روي آن سوار كرد. اين سيستم اتصال به اندام مصنوعي اجازه مي‌دهد تا به راحتي وصل و از جاي خود جدا شود بدون آن كه در حركت مفصل اندام اصلي اختلال ايجاد كند.
اين سيستم هنوز مراحل آزمايشي را مي‌گذراند و استفاده‌كنندگان بيان كرده‌اند كه حركات و راحتي آنها بهتر از قبل شده است و آنها قادرند اندام مصنوعي خود را براي مدت طولاني‌تري مورد استفاده قرار دهند. عفونت پوست اطراف پايه هنوز يكي از مشكلات است، همچنين نيروهاي بيش از اندازه مي‌تواند باعث تخريب استخوان ضعيف باقي مانده شود.
يك تيم انگليسي اخيرا گفته كه راه حلي براي مشكل عفونت پيدا كرده است. با منفذدار كردن قسمت‌هايي از تيتانيوم، پوست، ماهيچه و استخوان را تشويق به رشد در اطراف پايه كردند تا پايه به طور موثري در بدن جاي گيرد. اين كار حد فاصل پايه و پوست را آب‌بندي كرده و از عفونت جلوگيري مي‌كند.
پيوند اندام مصنوعي با مغز
مرحله بعدي در جهت نزديك كردن كاركرد اندام مصنوعي به اندام طبيعي مرتبط كردن آن با سيستم عصبي است. اين به معني پيوسته كردن پيام‌هاي مغزي، رمزگشايي آنها در آن واحد و هدايت آنها به اندام مصنوعي است. ورودي‌هاي حسي نيز بايد از اندام مصنوعي به سيستم عصبي مركزي مخابره شوند.
گروهي از محققان در تلاشند كه بعضي از اين خصوصيات را توسط بازوي جديدي به نام2Proto بدست آورند. اين بازو سبك و نيرومند است كه استخوان‌هاي آن از فيبرهاي كربن و آلياژهاي محكم ساخته شده‌اند و چالاكي آن نزديك به بازوي طبيعي است.
اين بازو 25 موتور و ميكروپردازنده دارد كه بيشتر حركات بازوي طبيعي را انجام مي‌دهند. اين تيم در حال ساخت ابزارهاي بي‌سيم به اندازه يك دانه برنج است كه در ماهيچه‌هاي نزديك بازوي مصنوعي قرار داده مي‌شوند. وقتي ماهيچه‌ها منقبض مي‌شوند اين حسگرهاي ميوالكتريك پيام‌ها را هدايت مي‌كنند و به بازو فرمان حركت مي‌دهند.
اين تيم در حال آزمايش راه‌هاي ديگري براي كنترل مستقيم اندام مصنوعي مي‌باشد. يكي از اين تكنيك‌ها عصب‌دهي مجدد ماهيچه هدف نام دارد. در اين روش، اعصاب باقي‌مانده در قسمتي از اندام كه بعد از قطع شدن باقي مانده است به ماهيچه‌هاي سينه انتقال داده مي‌شوند.
اين اعصاب زماني وظيفه حركت دادن بازو را داشته‌اند، بنابراين وقتي مغز به بازو فرمان حركت مي‌دهد، اين اعصاب موجب ماهيچه‌هاي سينه به گونه‌اي خاص مي‌شوند. از آنجا كه ماهيچه‌هاي سينه بزرگاند، اين الگوي انقباض پيام الكتريكي واضحي ايجاد مي‌كند كه مي‌تواند به اندام مصنوعي مخابره شود و آن را به حركت وادار كند. يك خانم كه سال گذشته اين روش را امتحان كرده است عنوان مي‌كند كه توانسته دست و بازوي مصنوعي خود را همانند يك عضو طبيعي حركت دهد. در نهايت مصرف‌كنندگان مي‌خواهند اندامهاي مصنوعي را از طريق ارتباط مستقيم با فعاليت مغزي كنترل كنند. تجربه دانشمندان دانشگاه جان هاپكينز نشان داده است كه اين مساله از نظر تئوري ممكن است. در آزمايش‌ها، داوطلبان در حالي كه كلاه‌هاي حاوي الكترود كه فعاليت الكتريكي مغز را ثبت مي‌كنند برسر داشتند، يك دست مكانيكي را به كار انداختند. اراده داوطلبان به صورت پيام‌هاي الكتريكي مغزي پردازش و جهت كنترل دست مورد استفاده قرار گرفت. اين سيستم غيرتهاجمي داراي محدوديت‌هايي از نظر زمان پاسخ و محدوده حركت است اما مي‌تواند روزي در كنار سيستم‌هاي تهاجمي‌تر مانند الكترودهايي كه به طور مستقيم در مغز قرار مي‌گيرند مورد استفاده واقع شود.
در ژانويه 2008 نيكوسيس و همكارانش توانستند به يك ميمون آموزش دهند كه با استفاده از مغزش روباتي را به حركت درآورد. آنها الكترودهايي را در مركز حركتي اوليه و قشر حس پيراموني مغز ميمون رزوس قرار دادند. اينها نواحي بودند كه در هنگامي كه ميمون پايش را حركت مي‌داد فعاليت نشان مي‌دادند. سپس آنها ميمون را روي يك نوار گردان قرار دادند در حالي كه پيام‌هاي مغزي او از طريق اينترنت به روباطي در ژاپن منتقل مي‌شد و ميمون قادر بود تصوير روباط را روي صفحه نمايشگر ببيند. با راه رفتن ميمون، رباط حركت مي‌كرد و وقتي نوار گردان خاموش مي‌شد، ميمون تنها با استفاده از تفكراتش روبات را براي سه دقيقه ديگر راه مي‌برد.
پيشرفت شگرف در ساخت اندامهاي مصنوعي
نيكوسيس اميدوار است كه اين تكنولوژي به افراد فلج اجازه راه رفتن دهد. او مي‌گويد روزي قادر خواهيم بود راه‌هاي فرعي بسازيم كه به پيام‌هاي مغزي اجازه دهد به طور مستقيم به اندامهاي بيماران بروند، چه آن اندامها مصنوعي باشند يا طبيعي با كاركرد مختل.
ساير پيشرفت‌هاي كنترل با ذهن شامل روشي به نام دروازه مغزي مي‌شود كه در آن يك مرد 24 ساله كه هر 4 اندامش فلج بود توانست توسط يك تراشه كامپيوتري كه روي سطح مغزش كاشته شد به بازي كامپيوتري، حركت نشانگر كامپيوتر و كنترل بازوي روباتيك بپردازد. در سال آينده آزمايشگاه تاكور مي‌خواهد اولين آزمايش كاشت تراشه‌اي كه به طور اختصاصي براي كنترل بازوي مصنوعي طراحي شده است را روي انسان انجام دهد.
از آنجايي كه كنترل اندامها با مغز دور از دسترس به نظر نمي‌رسد، اندامهاي مصنوعي همان‌طور كه نيرومند و سبك بودند قابل كنترل نيز خواهند شد و ممكن است بعدا نيرومندتر و پرسرعت‌تر هم بشوند. بنابراين چه اتفاقي مي‌افتد اگر اين اندامهاي مصنوعي اندام‌هايي را كه با آنها متولد مي‌شويم پشت سر بگذارند و از آنها برتر شوند؟ چه خواهد شد اگر روزي جراحي زيبايي آن‌قدر پيشرفت كند كه بتوان به آساني اندام‌هايي با قدرت بيشتر و با ظاهر زيباتر را جايگزين اندامهاي قبلي فرد نمود!
منبع: 2009 new scientist jan