Протездеу ісіндегі жаңа технологиялар

Протездеу – бұл медицина және инже­нерия салаларының жетістігі. Ал  протез дегеніміз – жоғалған дене бөліктерінің жасанды түрлері (аяқ-қол, тіс, буын, органдар және т.б.) 

Әлихан және оның мәселесі

Қарапайым жігіт Әлихан­мен танысайық, ол – 20 жас­та­ғы айтишник. Ақтау қала­сы­ның тумасы, қазір Ал­­матыда тұрады. Жақында Әлихан жүк көлігіне соғыл­ған­нан кейін реанимация бө­ліміне түскен. Оның жағдайы тұрақты, алайда апат сал­дарынан сол көзі мен сол қо­лынан және оң аяғынан айырылды. Сондай-ақ оның сол бүйрегі істен шығып, жүрек қақпағы жақын арада жұмысын тоқтатуы мүмкін.

Егер осының бәрі 80 жыл бұрын орын алса, Әлихан үшін бұл өлім жазасы болар еді, бірақ ол біздің заманымызда өмір сүреді. Сондықтан есін жиып, ойлана бастады: бұ­рын­ғы өмір сүру сапасын қалай қалпына келтіруге болады? Бұл сұраққа жауап табу мақ­са­ты­мен ол интернетке кіріп, шешім іздеді. Ал мен болсам Әлихан­ның соңынан еріп, көпшілікке таныс емес жаңа аймаққа ену­ді ұсынамын.

Осылайша біз неліктен ке­зек­те тұруға қарағанда жол қоз­ғалысы ережелерін бұзу қауіпсізірек? Ұшақтың қана­ты­на қарағанда қандай қол қым­бат­ырақ? Бір көздің көруін қалпына келтіруге бола ма? Қан­дай пластик тірі секілді се­зінеді? Неліктен шошқа транс­плантологтың ең жақын досы болып саналады деген сұрақ­тарға жауап береміз.

Қандай технологиялар бар?

Енді біз дененің әрбір бөлі­гін бөлек талдап, оларды ауыс­тырудың түрлі жолдарын таба­мыз.

Сол көз

Бүгінгі күні көзді толық қал­пы­на келтіру мүмкін емес: көру жүйке құрамында миллионнан астам жүйке талшықтары бар, ол арқылы ақпарат миға бері­ле­ді, ал оның қалыңдығы ша­ма­мен 3 мм. Бұл – бүкіл көзді ауыстыру мүмкін емес деген сөз. Дегенмен жоғалған көздің орнын толтыра алатын протез­дер бар. Ең қарапайым нұсқа – шыны протез, косметикалық және медициналық функция­лар­ды орындайды. Ол өз бетін­ше Әлиханға ештеңе бермейді, тек «қарақшы» деген лақаптан құтылатыны болмаса...

Осы жерде айта кететіні, жетілдірілген шешімдер де бар: мысалға 3D-принтерде ба­сылған көзге арналған про­тез кез келген пішінді қабыл­дау­ды ғана емес, сонымен қатар қосымша функцияларды орындай алады. Бір жігіт тіпті протезіне фонарь мен лазер орнатқан, сондай-ақ магнитті пайдалану арқылы басқару механизмін әзірлеген. Енді бұл жігіт терминатор ретінде өтіп бара жатқан адамды қорқытып қана қоймайды, қараңғыда кілт­терін ешқашан жоғалт­пай­ды, лазер арқасында мысы­ғы­мен де ойнай алады. Сондық­тан ең қарапайым нұсқаның да артықшылығы бар. Ең озық ше­шім – Джеремия Тао әзір­ле­ген протез: бетке бекітілетін және табиғи көздің қозғалысын қайталайтын, арнайы көзіл­дірік­пен бақыланатын шағын экран. Бұл ретте, бір көз қазір­дің өзінде сыртқы кеңістікті қадағалап отырғандықтан, қо­сым­ша технологияларды ин­тег­рациялау талап етілмейді.

Ал Әлихан екі көзінен де айырылса, ол көру қабілетінің бір бөлігін қалпына келтіре алар еді және оны қалайда жақсартушы еді. Қазіргі кезде видео жазып, содан кейін оны сым арқылы миға имплан­та­ция­ланған чипке жіберетін ка­ме­ралары бар арнайы көзіл­ді­рік те бар. Дегенмен мұндай құрылғылардың мәселесі – олар­дың жылдамдығында. Ви­део жазылғанша, өңделіп және миға жіберілгенше уақыт өтеді, демек, мұндай құрылғылары бар адамдар әлемді сәл кі­ді­ріс­пен көреді. Жақында пайда болған балама нұсқасы бар. 7sense компаниясы кеңістікті 360 градус сканерлейтін және ақпаратты тактильді пиксел­дер­дің көмегімен лезде шыға­ра­тын баскиім. Оның арқа­сын­да соқыр адам кідіріссіз ғана көрмей, тіпті миына опера­ция­ны да міндет етпейді.

Сол қол

Әлиханның қолы иық дең­гейі­не дейін жоғалған. Про­тез­деу – технология ретінде ежел­гі заманнан бері бар: алғашқы мы­салдар б.з.д. III мыңжыл­дық­қа жатады. Ал қазіргі тү­рін­дегі протездеу саласы Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде қалыптасты. Біз, әрине, сіздің қолыңызды түпнұсқасындай етіп толық алмастыра алмай­мыз. Ең арзан және қарапайым нұс­қа – пассивті протездер.

Механикалық протездер де бар. Олар арзан, жеңіл және бас­қаруға оңай. Бұл протездер кө­біне шынтаққа дейінгі қол­дың жоғалуына арналған, сон­дықтан Әлихан үшін бұл нұсқа жарамсыз.

Неғұрлым инновациялық ше­­шім – бионикалық прот­ез­дер. Олар электрониканың кө­ме­гімен қозғалады және жо­ғалған аяқ-қолдың функ­ция­­­ларын барынша толық қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Қарапайым нұсқалары батырмалар арқылы, қалған бұлшықеттермен белсендіріліп жұмыс істейді. Ал жетілдірілген түрлері қолға имплан­та­ция­ланады және ми жіберетін сиг­нал­дарды қабылдай отырып, нервтер арқылы басқарылады. Бионикалық протездердің кем­­шіліктері де бар: тем­пе­ратура мен жанасуға сезімталдықтың болмауы, салыстырмалы түр­де баяу әрекет ету, үнемі қайта зарядтау қажеттілігі және шек­теулі қозғалыс мүмкіндігі. Со­ған қарамастан, бұл қазіргі уа­қыт­та қолжетімді ең үздік ше­шім.

Жаңа IT-технологиялар мен ней­рондық желілердің енгі­зілуінің арқасында протездер 45 пайызға жылдамырақ қоз­ға­ла бастады және табиғи қоз­ғалысқа ұқсас әрекет етеді. Ұқсас зерттеулер Үндістанда да жүргізілуде. Технологиялар күн сайын жетіліп келеді және жақын болашақта түпнұсқадан кем түспейтін шешімдер пайда болатыны сөзсіз.

Ал қазіргі уақытта ең қы­зық­ты имплантанттар қандай? Әрине, «Гаджет инспекторы» бізде әлі жоқ. Бірақ жанасу мен температураны сезіне алатын протездер бар – мысалы, LUKE Arm. Юта штатының студент­тері протездік қол жасап шы­ғар­ған. Ол қалған нервтерден сигнал қабылдайды, ал бұл­шық­­еттерге осы сигналдарды беретін құрылғы имплан­та­ция­ланады. Нәтижесінде адам жы­луды сезініп, пластик қолмен жанасуды ажырата алады.

 Айта кетсек, LUKE Arm – ең қымбат протездердің бірі. Оның бағасы 150 мың доллар, ал жаңа ұшақ қанатын жасау қағаз жүзінде небәрі 7 мың долларға түседі. Мұндай «вун­дер­вафля» Әлиханның қазіргі қаржылық жағдайына сәйкес келмейді, сондықтан біз оны қарастырып отырған жоқпыз.

Басқарушы аяқ

Аяққа келгенде Әлиханның жолы болды, өйткені тек ті­зе­сі­не дейін кесілді. Көп жағ­дай­да қол туралы айтылған әңгіме аяққа да қатысты.

Әрине, жетілдірілген нұс­қа­лар да бар. Бізде, мысалы, LuxMed компаниясы арқылы тап­сы­рыс беруге болады. Алайда бұл жерде де қол протезіне тән мәселелер кездеседі: жай­сыз­дық, сезімталдықтың болмауы және жоғары баға.

Өкінішке қарай, мамандар аяқ протезімен аз айналысады, сон­дықтан бұл салада же­тіс­тік­тер аздау. Дегенмен бұл ба­ғытта да жаңа технологиялар пайда болуда. Массачусетс уни­верситетінің қызметкері Хьюган Санның зерттеулерінің ар­қа­сында жүйке импульс­та­рын өңдеуге арналған жаңа технологиялар мен алгоритм­дер­дің енгізілуі нәтижесінде аяқ­тардың қозғалу жылдам­ды­ғы 41 пайызға артты, ал жү­ріс әлдеқайда шынайырақ бол­ды.

Әлиханға оңалту проце­сін­де және күнделікті өмірде на­ғыз фантастика саласынан алын­ған шешім көмектесе ала­ды, ол – экзоскелет. Жетект пен мотор жиынтығынан тұра­тын бұл құрылғы киіледі әрі бүкіл денеге арналған аксес­суар ретінде қызмет етеді: сіз суперқаһарман сияқты көрі­не­сіз, ал Әлихан үшін бұл опе­ра­циядан кейін қалпына келуге және бұлшықеттердің атро­фия­­сын болдырмауға кө­мектеседі.

Қуантатыны – Әлиханның жағ­дайын ескере отырып, аяқ­ты функционалды түрде қал­пы­на келтіріп, тіпті марафонға қатысу мүмкіндігі де бар.

Сол бүйрек

Бүйрек мәселесі әлдеқайда жеңіл, себебі мұнда протез­деу­­ден бөлек, орган транс­план­тациясы көмек береді. Әлиханға тек лайықты донорды күтуі немесе туысының біреуі оған бүйрегін беруге келісуі керек. Бірақ туыстары келіс­пе­ген жағдайда донорды күту ға­на қалады. Осы сәттен бас­тап орыс рулеткасы бас­та­лады. Аме­рикалық хирург Зои Стюарт­тың статистикасы бо­йын­ша, күн сайын орган күтіп жүр­ген 17 адам қайтыс бо­ла­ды, әсіресе бауыр жетіспеу­ші­лі­гінен.

Айтпақшы, Қазақстанда ор­­та есеппен күніне 10 адам жол-көлік оқиғаларынан көз жұ­ма­ды. Яғни орган жетіс­пеушілігінен өлу ықтималдығы көлік апатынан қайтыс болу ықтималдығынан жоғары. Сон­дықтан қосымша балама нұс­қа­ларды іздеу артық етпейді.

UCSF компаниясы клини­ка­лық сынақтарды әлі бастама­ға­нымен, қазірдің өзінде ішкі бүйрек протезіне арналған құ­рыл­ғы ойлап тапты. Бұл құ­рыл­ғы бүйрегінен айырылған және до­нор таба алмайтын адам­дар­ға көмектеседі, бірақ тек 10 адамға ғана жазда қолжетімді болады. Сондықтан Әлихан үшін басқа жолдарды да қарас­тыр­ған жөн.

Жүрек қақпақшасы

Жүрек жағдайында да бүй­рек сияқты шешім бар, бірақ мұнда шошқа қақпақшасын трансплантациялау қосылады. Бұл көптеген адамдардың өмі­рін сақтап қалған қарапайым опе­рация. Дегенмен оның да кемшіліктері бар. Мысалы, шош­қаның генетикалық ма­те­риа­лымен адамдыкі сәйкес келмегендіктен, иммундық жүйе реакция беруі мүмкін, бұл өз кезегінде қақпақшаның бұ­зы­луына әкеледі. PubMed жур­на­лындағы мәліметтерге сүйен­сек, бұл мәселені шошқа тін­дерін генетикалық моди­фи­кациялау арқылы шешуге бо­лады. Яғни бөгде орган өз ағза­ңа бейімделіп, туған же­рінен шыққандай әсер қал­ды­руы мүмкін. Бірақ бір мәселе бар: Әлихан – мүмін, сондықтан шошқа тінінен жасалған қақ­пақ­ты қабылдаудан бас тартуы мүмкін.

Бақытымызға қарай, жаңа технологиялардың, соның ішін­де 3D-баспа, биоинже­не­рия және қашықтан бақылау жүйе­ле­рінің арқасында бұл мәс­е­ле­лер де шешімін табуда. Олар про­тездің бұзылу қаупін тө­мен­детіп, клапанның жұмысын қадағалап отыра алады. Осы­лайша Әлиханның жүрегі «тоқ­тап қалмас үшін» және «дүр­сілдеп кетті» деп үрейленбеу үшін сенімді әрі тұрақты шешім қа­растырылуда.

Келешекті қалай елестетеміз?

Осы кезде Әлихан бола­шақ­та пайда болуы мүмкін жа­ңа­лық жайында ойлана бас­тады – олар оның өмірін одан да жақсы ете түсуі мүмкін. Мы­са­лы, дің жасушаларынан мү­ше­лерді өсіру соның арқа­сын­да оған жаңа бүйрек өсіріп беруі мүмкін. Немесе миға имплантацияланатын чип ар­қылы ол өз денсаулығын ба­қы­лап қана қоймай, теледидарды ой күшімен қосып-өшіру мүм­кін­дігіне де ие болар еді.

Мүмкін, болашақта донор­дан аяқ-қол трансплантациясы да кең таралады. Өйткені бір кез­дері иттің басын транс­план­­тациялаған (мысалы, Де­ми­ховтың тәжірибелері), де­мек, адам денесінің бөліктерін де алмастыру қиял емес.

Немесе микророботтар ше? Қазірдің өзінде бак­те­рия­лар негізінде жасалған микро­ро­боттар бар, олар қатерлі ісік­­пен күресте қолданыла бас­­та­ды. Болашақта олардың мүм­кін­дік­тері басқа салаларда да ке­ңейіп, денеде қызмет ете­тін кіш­кентай «дәрігерлерге» ай­на­луы ғажап емес.

Даниил СТАЛЬМАШЕВСКИЙ,

ақпараттық технологиялар факультетінің студенті