Блог

Jul 28, 2023

Гонка вооружений времен Холодной войны из-за протезов рук

В 1961 году Норберт Винер, отец кибернетики, сломал бедро и попал в больницу общего профиля Массачусетса. Невезение Винера обернулось плодотворными беседами с его хирургом-ортопедом.

Норберт Винер в 1961 году , отец кибернетики, сломал бедро и попал в больницу общего профиля Массачусетса. Невезение Винера обернулось плодотворными беседами с его хирургом-ортопедом Мелвином Глимчером. Эти переговоры, в свою очередь, привели к сотрудничеству и изобретению: «Бостонской руке», первом миоэлектрическом протезе. Движениями устройства управляли с помощью электрических сигналов от оставшихся мышц бицепса и трицепса человека с ампутированной конечностью.

Винер впервые предположил, что биологические сигналы можно использовать для управления протезом, еще в начале 1950-х годов, но исследования в этой области в Соединенных Штатах не процветали.

Дискуссии между кибернетиком Норбертом Винером (слева) и хирургом Мелвином Глимчером (справа) вдохновили Бостонскую руку. Слева: Музей Массачусетского технологического института; Справа: Стефани Митчелл/Гарвардский университет.

Вместо этого именно российский ученый Александр Кобринский в 1960 году представил первый клинически значимый миоэлектрический протез. Использование транзисторов уменьшило его размер, но аккумуляторные блоки, которые носили на поясном ремне, были тяжелыми. В специальном отчете, опубликованном в журнале Канадской медицинской ассоциации в 1964 году, протез был признан косметически приемлемым и удовлетворительным в эксплуатации, но с несколькими недостатками: он был шумным; у него было только два движения — открытие и закрытие руки; и он был только одного размера — подходящего для среднего взрослого мужчины. Исторически сложилось так, что большинство ампутаций плеча были результатом боевых травм и несчастных случаев на производстве, и поэтому непропорционально сильно затрагивали мужчин. Но использование талидомида во время беременности в начале 1960-х годов привело к увеличению числа детей обоих полов, рожденных без конечностей. Возникла необходимость в протезах разных размеров.

В 1961 году Глимчер поехал в Советский Союз, чтобы посмотреть демоверсию «Русской руки». В то время он работал один день в неделю в Центре взаимной реабилитации «Либерти», леча людей с ампутированными конечностями. Глимчер и Томас Делорм, медицинский директор центра, заметили, что многие люди с ампутированными конечностями не использовали свои протезы из-за ограничений устройств. Компания Liberty Mutual Insurance Co., которая управляла реабилитационным центром, имела финансовый интерес в разработке более качественных протезов, чтобы их пользователи могли вернуться к работе и избавиться от длительной инвалидности. Компания согласилась профинансировать рабочую группу по разработке миоэлектрического протеза руки.

Впервые я столкнулся с Boston Arm, когда исследовал «слуховую перчатку» Норберта Винера — устройство, помогающее глухим и слабослышащим людям интерпретировать звуковые волны. Поиск в базе данных музея Массачусетского технологического института оказался пустым (не существует ни одного известного образца слуховой перчатки), но я нашел запись на Бостонском рукаве. Куратор Дебора Дуглас прислала мне оцифрованные копии докторской диссертации Ральфа Альтера, пресс-релиз о Boston Arm и многочисленные вырезки из прессы.

В поисках общего обзора истории протезирования я нашел книгу Кевина Цзо и Джарет Олсон «Эволюция функциональной замены рук: от железных протезов до трансплантации рук» («Пластическая хирургия», том 22, № 1, весна 2014 г.). особенно полезным, как, например, «Исторические аспекты механических протезов конечностей» Дадли Чилдресса (Клиническое протезирование и ортопедия, том 9, № 1, 1985).

Управление по оценке технологий закрылось в 1995 году, но в Принстонском университете находится устаревший сайт, на котором размещены полные оцифрованные отчеты агентства, в том числе тематическое исследование 29 в области технологий здравоохранения «Бостонский локоть».

Винер предложил, чтобы к группе присоединились Амар Г. Бозе, профессор электротехники Массачусетского технологического института, и Роберт Манн, профессор машиностроения также Массачусетского технологического института. Бозе и Манн, в свою очередь, наняли аспирантов Ральфа Альтера для работы над обработкой сигналов и программным обеспечением, а также Рональда Ротшильда для работы над аппаратным обеспечением. В течение следующих нескольких лет в результате сотрудничества Массачусетского технологического института, Гарвардской медицинской школы, Массачусетской больницы общего профиля и Liberty Mutual было разработано Бостонское отделение.

В 1966 году Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института опубликовала докторскую диссертацию Альтера «Биоэлектрический контроль протезов» в виде технического отчета 446. Альтер изучил электромиографические (ЭМГ) сигналы, исходящие от мышечной ткани, и пришел к выводу, что их можно использовать для управления протезом. Тем временем Ротшильд работал над своей магистерской диссертацией «Разработка искусственного локтя с внешним приводом для электромиографического контроля». Работая с Альтером, Ротшильд спроектировал, сконструировал и продемонстрировал локоть с электроприводом, управляемый сигналами ЭМГ.