100 великих загадок современной медицины - Александр Викторович Волков
Создатель этого экзоскелета, израильский ученый Амит Гоффер, сам парализованный в результате несчастного случая, отмечает: «Меня всегда поражало, что в XXI веке, когда все вокруг меняется так быстро, что счет идет буквально на наносекунды, для пяти миллионов человек, живущих в развитых странах мира и в силу разных причин прикованных к инвалидному креслу, жизнь как будто остановилась. За две тысячи лет люди не придумали ничего лучшего, чем какой-то стул на колесиках».
Ученые из японского университета Цукуба разработали свою модель экзоскелета. Вряд ли случайно они дали ей название HAL (Hybrid Assistive Limb). Так звали бортовой компьютер космического корабля из знаменитого фильма Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея».
У этой модели широкие возможности; она должна заменить человеку и руки, и ноги. Пациента облачают в полый костюм, доходящий ему до шеи. Высота такого «скафандра» – 1,6 метра, а весит он (вместе с компьютером и зарядным устройством) 23 килограмма. Управлять им можно с помощью сигналов, отдаваемых нервной системой. Всякий раз, когда мы хотим поднять руку или переставить ногу, наш головной мозг испускает электрические импульсы, которые активизируют мышцы. Электроды, закрепленные на теле пациента, улавливают эти сигналы и передают их в процессор. Тот преобразует их в команды, управляющие искусственными руками и ногами, пристегнутыми к парализованным конечностям.
Есть самые разные варианты применения подобного экзоскелета. Его могут использовать люди, лишенные возможности двигаться. Он может послужить для реабилитации больных, которые восстанавливаются после травм. Он пригодится тем, кто занят на тяжелой работе, например заводским рабочим или спасателям, действующим в очаге катастрофы, где необходимо разбирать огромные завалы.
В перспективе, надеются ученые, «электронные скафандры» станут таким же предметом первой необходимости для пожилых людей, как очки, слуховой аппарат или трость, помогающая сохранить равновесие тем, у кого больные ноги.
Еще одна модель экзоскелета, предлагаемая фирмой «Ekso Bionics», разработана учеными из Берклийского университета. Именно она позволила вновь обрести свободу передвижения австралийской балерине Аманде Бокстел, сломавшей позвоночник в 24 года во время катания на горных лыжах. С тех пор, на протяжении двадцати с лишним лет, она была прикована к постели.
Теперь на специальных презентациях можно увидеть, как совершается обыкновенное чудо. Женщине помогают пересесть из инвалидного кресла на обычный стул. Она надевает поверх блузки искусственный скелет, который выглядит скорее как несколько скрепленных друг с другом поясов. С их помощью она пристегивает к ногам какие-то стержни с четырьмя моторчиками, надевает рюкзак. Взяв в руки два костыля, она наклоняется, подавшись вперед вместе с ними. Затем медленно приподнимается со стула. Опираясь на костыли, выставляет вперед ногу, потом – другую. Она движется очень равномерно; со стороны это напоминает движения робота. Но она идет! И это – главное!
Полтора десятка сенсоров определяют, в каком направлении намерен двигаться человек. Оба костыля также снабжены сенсорами; кроме того, они поддерживают пациента, придают ему уверенность. Компьютер обрабатывает информацию, полученную от сенсоров, и управляет работой двигателей. Те приводят в движение механизмы, которые поочередно переставляют ноги больного. Ровное гудение моторов слышно, но совсем не утомляет.
Выглядит всё это еще очень примитивно; сам экзоскелет весит 18 килограммов, и аккумулятора хватает лишь на 4 часа работы. К тому же – из соображений безопасности – подобный искусственный скелет пока нельзя использовать в одиночку. За пациентом идет человек с пультом дистанционного обслуживания и – на всякий случай – управляет каждым его шагом. Но все это – пустяки, «детские болезни роста», по сравнению с тем, что человек снова начинает ходить.
Миллионы людей во всем мире оказались парализованы вследствие несчастного случая или тяжелой болезни. Именно для них создаются эти странные конструкции – экзоскелеты. Даже в самых безнадежных ситуациях жизнь всегда начинается заново.
Перспективы плазменной медицины
В окружающем нас космосе до 99 % всего видимого вещества пребывает в состоянии плазмы. Из нагретой до многих миллионов градусов плазмы образованы огоньки звёзд. Другая, менее известная – холодная – плазма заполняет межзвездное пространство.
Обычно плазма возникает при очень высоких температурах, когда энергия газа настолько велика, что электроны вырываются из атомов и молекул, оставляя после себя микроскопические «руины» – ионы. Особенность холодной плазмы в том, что она образуется, когда энергии, полученной газом, достаточно, чтобы электроны пришли в движение и их температура заметно возросла, но этой энергии слишком мало, чтобы еще разогрелись и ионы. Внутри холодной плазмы перепад температуры поразительно велик: отдельные электроны могут быть разогреты до нескольких тысяч градусов, в то время как температура всей струи плазмы не превышает комнатную.
Многие из нас впервые заговорили о холодной плазме полтора десятилетия назад, когда в магазинах появились первые плазменные телевизоры. Есть немало других, менее броских вариантов промышленного применения холодной плазмы. Она используется при изготовлении полупроводников. Ею обрабатывают поверхности изделий из металла или керамики, а также полимерные материалы, прежде чем нанести на них покрытие.
Очень перспективно применение холодной плазмы в медицине. Ведь у нее обнаружились поразительные свойства. Например…
Для медиков она интересна тем, что очень полезна в борьбе с различными возбудителями заболеваний. Она уничтожает разросшиеся колонии бактерий и ускоряет заживление хронических ран, дезинфицируя их, а также стимулируя рост тканей. Для этого струю теплого воздуха (около 35 °C), содержащую ионизованный газ, направляют на поврежденный участок кожи пациента. Вся «операция» занимает несколько минут. Она абсолютно безболезненна.
При этом точный механизм действия холодной плазмы все еще не вполне ясен. Одни исследователи полагают, что ультрафиолетовое излучение, исходящее от нее, повреждает генетический материал бактерий. Другие говорят о растрескивании клеточных мембран. Третьи обращают внимание на то, что свободные радикалы – очень агрессивные ионы кислорода и азота, содержащиеся в плазме, – вступают в реакцию с веществами, окружающими бактерии. Продукты таких реакций могут быть очень опасны для микробов.
Свободные радикалы и ультрафиолет в больших дозах губительны и для клеток нашего организма. Ученым потребовались годы работы, чтобы убедиться в том, что предлагаемая технология не опасна для пациентов. В течение долгого времени в различных лабораториях изучалось, какое действие холодная плазма оказывает на образцы клеток и тканей человека. Так было установлено, при каких параметрах она безвредна для нас.
В будущем космонавты, отправляясь в путешествие к далеким планетам, станут на много месяцев погружаться в сон
По мнению специалистов, плазменная медицина сейчас находится на той же стадии развития, что и лазерная медицина в 1980-х годах. Тогда в ее
