Протез

Протез — это искусственное приспособление, созданное для замещения утраченной части тела (органа, конечности, сегмента конечности) или для восполнения её нарушенной функции. Протезы могут выполнять как эстетическую (косметическую) роль, так и функциональную (восстановление опороспособности, хватания, передвижения, приёма пищи, речи и т. д.). В зависимости от назначения, протезы делятся на экзопротезы (внешние, носимые на теле) и эндопротезы (внутренние, имплантируемые в организм). Разработкой, изготовлением и подгонкой протезов занимается протезирование — раздел медицины и инженерной биомеханики.

История развития протезирования

Древний мир и Средневековье

Первые известные протезы относятся к Древнему Египту. В захоронениях найдены деревянные пальцы ног, прикреплённые к кожаным сандалиям. В Древнем Риме и Греции использовались простые деревянные и металлические ноги, а также крюки для рук. В Средние века протезы оставались преимущественно косметическими и изготавливались из дерева, кожи и металла. Известен протез руки рыцаря Гёца фон Берлихингена (XVI век), представлявший собой механическую конструкцию с подвижными пальцами, управляемую здоровой рукой.

XVIII–XIX века

Развитие хирургии и промышленной революции привело к появлению более сложных конструкций. В 1812 году русский врач Иван Фёдорович Буш разработал первый в России протез нижней конечности с шарнирным коленным суставом. В 1846 году американский хирург Джеймс Уинслоу запатентовал протез ноги с резиновой стопой. В 1863 году немецкий врач Фридрих фон Эсмарх создал протез руки с пальцами, сгибаемыми с помощью пружин. В России в 1870-х годах началось серийное производство протезов для инвалидов Крымской и Русско-турецкой войн.

XX век: Первая и Вторая мировые войны

Массовые потери конечностей в мировых войнах стимулировали развитие протезирования. В СССР в 1920-е годы были созданы первые государственные протезные предприятия (Московский протезный завод, Ленинградский протезный завод). В 1940-е годы появились протезы с металлическими шарнирами и кожаными гильзами. В 1950-е годы началось внедрение пластмасс и лёгких сплавов. В 1960-е годы в США и Европе начались эксперименты с миоэлектрическими протезами, управляемыми электрическими сигналами мышц.

Современный этап (конец XX — XXI век)

С развитием микроэлектроники, материаловедения и робототехники протезы стали функциональными и адаптивными. Появились бионические протезы с микропроцессорным управлением, сенсорной обратной связью и возможностью обучения. В России с 2010-х годов активно развивается производство высокотехнологичных протезов, в том числе в рамках государственной программы «Доступная среда» и Фонда социального страхования.

Классификация протезов

По назначению

• Косметические протезы — воссоздают внешний вид утраченной части тела, не несут функциональной нагрузки. Изготавливаются из силикона, пластика, пенополиуретана. Примеры: протезы пальцев, ушных раковин, глазных протезов.
• Функциональные протезы — обеспечивают выполнение действий (ходьба, захват, удержание). Делятся на механические (с тросовым или пневматическим управлением) и электронные (миоэлектрические, бионические).
• Рабочие протезы — предназначены для выполнения конкретных профессиональных или бытовых задач (например, протез-крюк для работы с инструментами, протез-ложка для еды).
• Тренировочные протезы — используются на этапе реабилитации для адаптации культи и обучения управлению.

По уровню ампутации

• Протезы верхних конечностей: пальцев, кисти, предплечья, плеча, после вычленения в плечевом суставе.
• Протезы нижних конечностей: стопы, голени, бедра, после вычленения в тазобедренном суставе.
• Протезы других частей тела: глазные, ушные, носовые, молочной железы, зубные (импланты и съёмные протезы).

По типу управления

• Пассивные — не имеют подвижных элементов, выполняют только косметическую или опорную функцию.
• Механические — управляются с помощью тросов, рычагов или пневматики. Тяговые протезы руки приводятся в движение движением плеча или туловища.
• Миоэлектрические — управляются электрическими сигналами, снимаемыми с мышц культи через электроды. Сигнал усиливается и преобразуется в движение сервоприводов.
• Бионические — разновидность миоэлектрических, оснащённые микропроцессором, способным адаптироваться к сигналам пользователя и распознавать намерения. Могут иметь тактильную обратную связь.
• Нейроинтерфейсные — управляются напрямую сигналами нервной системы (имплантированные электроды в нервы или мозг). Находятся на стадии клинических испытаний.

Устройство и материалы

Основные компоненты

• Приёмная гильза — часть протеза, непосредственно контактирующая с культей. Изготавливается индивидуально по слепку или 3D-сканированию. Материалы: термопластик, углепластик, силикон, полиуретан. Внутренняя поверхность может иметь силиконовый лайнер для комфорта и фиксации.
• Крепление — система фиксации протеза на теле. Включает ремни, пояса, вакуумные системы, магнитные замки.
• Несущая конструкция — каркас, передающий нагрузку. Для нижних конечностей — трубчатые модули из алюминия, титана или углепластика. Для верхних — металлические или пластиковые шарниры.
• Суставы — механические или электронные шарниры (коленный, локтевой, голеностопный). Современные коленные модули (например, Ottobock C-Leg, Genium) оснащены микропроцессорами, регулирующими сопротивление в фазе опоры и маха.
• Стопа/кисть — конечный элемент. Стопы бывают жёсткие (для косметики), энергосберегающие (с пружинными элементами, возвращающими энергию при ходьбе) и адаптивные (с изменяемой жёсткостью подъёма). Кисти — механические крюки, схваты, многофункциональные бионические кисти (например, i-Limb, Michelangelo, Bebionic).

Материалы

• Металлы: титан, алюминий, сталь, нержавейка — для каркасов и суставов.
• Пластмассы: полиэтилен, полипропилен, акрил, полиуретан — для гильз и лайнеров.
• Композиты: углепластик, стеклопластик — для лёгких и прочных несущих элементов.
• Силиконы: для косметических оболочек и лайнеров.
• Электроника: микропроцессоры, аккумуляторы, сервоприводы, датчики, электроды.

Применение и значение

Медицинская реабилитация

Протезирование является ключевым этапом реабилитации после ампутации. Правильно подобранный протез позволяет восстановить опороспособность, ходьбу, самообслуживание, трудовую деятельность. В России протезирование проводится бесплатно для инвалидов за счёт средств Фонда социального страхования (ФСС) в рамках индивидуальной программы реабилитации (ИПРА). Срок службы протеза — от 1 до 4 лет в зависимости от типа.

Социальная адаптация

Протезы позволяют людям с ампутациями вести активный образ жизни: заниматься спортом (протезы для бега, плавания, велоспорта), работать, водить автомобиль, участвовать в общественной жизни. В России существуют общественные организации (например, «Сопричастность», «Грани возможного»), помогающие в адаптации и обучении пользованию протезами.

Военное и гражданское протезирование

В России значительное внимание уделяется протезированию участников боевых действий. С 2022 года действует ускоренная программа протезирования для военнослужащих, получивших ранения в ходе специальной военной операции. Протезы изготавливаются как в государственных, так и в частных протезных центрах (например, «Моторика», «Сколково», «Орто-Космос»).

Интересные факты

• Первый в мире бионический протез руки с тактильной обратной связью был создан в 2013 году в Швеции (протез «Микаэль»).
• В России с 2015 года компания «Моторика» производит функциональные протезы кисти для детей с использованием 3D-печати.
• Самый дорогой протез ноги с микропроцессорным управлением может стоить более 2 миллионов рублей (например, Ottobock Genium).
• В 2023 году в России начались клинические испытания нейроинтерфейсных протезов, управляемых сигналами мозга.

Критика и ограничения

• Высокая стоимость — бионические протезы остаются недоступными для многих пациентов. В России ФСС компенсирует только базовые модели, а доплата за высокотехнологичные протезы ложится на пациента или благотворительные фонды.
• Сложность освоения — миоэлектрические и бионические протезы требуют длительного обучения и реабилитации.
• Технические ограничения — протезы не обеспечивают полного восстановления чувствительности и мелкой моторики. Влажность, пот, загрязнение могут нарушать работу электроники.
• Психологический барьер — некоторые пациенты отказываются от протезов из-за дискомфорта, боли в культе или неприятия искусственного внешнего вида.

Источники

• Федеральный закон № 181-ФЗ «О социальной защите инвалидов в Российской Федерации»
• Приказ Минтруда России № 1024н «Об утверждении классификации технических средств реабилитации»
• Клинические рекомендации «Протезирование и ортезирование» (Союз реабилитологов России, 2021)
• Материалы Научно-исследовательского института протезирования и протезостроения (Москва)
• Публикации компании «Моторика» (Москва)
• Статьи в журнале «Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова»