Студенты Университета Хопкинса разработали протез, позволяющий женщинам вновь надеть шпильки
Потеря конечностей – тяжелейшая физическая и психологическая травма, преодолеть последствия которой по силам далеко не каждому человеку. Отказ от многих вещей еще вчера казавшихся обыденными становится неизбежен, а качество жизни неумолимо снижается. Идя навстречу пожеланиям вынужденных “вечных пациентов”, инженеры в области протезирования создают новые концепты, с каждым днем приближающие момент возвращения человеку утерянных возможностей. Разумеется, уровень такого возврата, использованных технологий и материалов определяют конечную стоимость протеза.
С учетом остроты проблемы диапазон предложений на современном рынке достаточно велик и охватывает практически все категории населения – от простейшего протеза – “продолжения” культи – до протезов экстра класса, которые “научились” ощущать прикосновение, управляться силой мысли и даже, помимо основных, выполнять целый ряд сопутствующих функций, изначально не свойственных родной руке или ноге человека.
Подавляющее большинство протезов изготавливаются с учетом индивидуальных особенностей пациента. Если говорить о протезах ног, то они рассчитаны на использование обуви, чаще всего достаточно простой, практичной, максимально комфортной модели. Практически все предложенные на сегодня решения ограничены высотой каблука в 2,5 дюйма. А вот эффективного решения для женщин, потерявших ногу и пожелавших не только вернуть себе возможность перемещаться на “своих” двоих, но и выглядеть на все 100% и продефилировать на шпильках пока предложено не было. Возможно, из-за характера травмы эта задача казалась инженерам-протезистам не просто смелой, а слегка безрассудной. И, тем не менее …
Первыми, кто задумался о том, чтобы вернуть обделенным судьбой дамам щепотку женского счастья, как это не странно, оказались студенты из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), решившиеся взять на себя эту ответственную и сложную миссию, а заодно и защитить дипломный проект. В пресс-релизе команды от 26 мая 2016 года ребята сообщили о том, что одним из движущих мотивов стала ситуация, сложившаяся в американской армии, где случаи ампутации конечностей среди женщин-ветеранов, участвующих в прошлом в боевых операциях, не так уж и редки. Эта цифра известна и составляет 2100 человек. Разумеется, проблема намного шире, а ее аудитория не ограничиваются столь узким контингентом дам, выбравших для себя столь экстремальный образ жизни – в протезировании нуждаются тысячи женщин различного возраста, как в США, так и за их пределами.
Задача, которую поставили перед собой студенты – создание протеза такой конструкции, которая предоставляла бы своей хозяйке возможность уверенно сохранять равновесие и свободно регулировать высоту пятки без дополнительных устройств. Более того, ребята приняли решение максимально усложнить задачу, разработав протез, выдерживающий вес полного человека, сохраняющий легкость и без труда умещающийся в изящной женской обуви на каблуке и без него. В то время, как «… Ноге человека потребовались тысячи лет эволюции, чтобы прийти к подобному результату, а у нас был всего лишь один год», — рассказывает один из членов команды Люк Браун (Luke Brown). Разумеется, по ключевым вопросам теории протезирования, связанным с медицинскими и некоторыми инженерными аспектами без консультаций экспертов не обошлось.
Прототип конструкции, который уже смогли продемонстрировать и испытать молодые разработчики предусматривал регулировку положения пятки за счет движения двух взаимосвязанных алюминиевых дисков. Ребята отмечают, что в качестве исходного материала были также опробованы 23 пластины из прочного титана, который оказался тяжеловатым и 20-ти-слойное углеродное волокно, которое блестяще решало проблему веса, но не дотягивало по прочности на значительном весе и провалило стресс тесты. Сам процесс регулировки осуществляется посредством рычага, закрепленного на лодыжке. В конструкцию голеностопа встроено гидравлическое устройство, сообщающее походке плавность и обеспечивающее сгибание подошвы на нужный угол в “автоматическом” режиме.
Первый из созданных прототипов был протестирован на четырёх типах обуви, включая туфли с высотой каблука-шпильки почти 14 сантиметров. В испытаниях приняли участие четыре добровольца с ампутированными ногами и три здоровых человека. Для здоровых людей задача оказалась на удивление сложной, поскольку к естественной и привычной длине ноги добавилась длина протеза в результате чего конструкция имела весьма ходульный вид.
На женщин-участниц эксперимента, лишившихся конечности протез произвел исключительно благоприятное впечатление. Особо была отмечена как раз возможность изменения высоты голеностопа, позволяющая людям с ограниченными возможностями, имеющим разный рост и вес, подбирать и уверенно чувствовать себя в обуви самого разного стиля и назначения – от балеток с кроссовками – до туфель на шпильках высотой до 10 см.
По словам создателей, весь механизм весит всего 1,4 килограмма и способен выдержать вес дам в 113 килограмм. «Я отлично прогулялась», — поделилась своими впечатлениями участница исследования и Александра Капеллини (Alexandra Capellini) — младший научный сотрудник Университета Хопкинса, потерявшая ногу в результате рака кости: «Чувствовала себя достаточно стабильно… регулируемые лодыжки очень удобны. Балетки, кроссовки, сапоги и высокие каблуки особенно, все отличаются по высоте, так регулируемые лодыжки открывают возможности носить различную обувь». И в этом смысле протез, созданный студентами является действительно универсальным.
Были получены и ценные рекомендации по внесению в конструкцию некоторых небольших но существенных изменений. Так после окончания серии экспериментальных тестов участники согласились, что было бы неплохо несколько удлинить для устойчивости большой палец протеза и чуть сместить рычаг регулировки высоты искусственной стопы.
Как отметили студенты, до того момента, когда их протез сможет выступить в качестве коммерческого продукта, предстоит проделать еще очень много работы, но главное, что концепт, названный студентами «Протуберанец» в целом оказался удачным, и смог успешно пройти серию жестких практических тестов. Сейчас команда всерьез рассматривает возможность патентования своей разработки.
