اداره امور کهنه سربازان ایالات متحده نقشی کلیدی در توسعه پروتز و اندام مصنوعی دارد. اما آیا این فناوری‌ها تنها مختص سربازان و مجروحان جنگی است؟ حمایت وزارت دفاع از پروژه‌های ساخت اندام مصنوعی چه مزیتی برای دیگر افراد قطع عضو در جامعه دارد؟ برای دانستن پاسخ با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

در سال ۱۹۰۵، یک کشاورز اوهایویی از یک تصادف راه آهن جان سالم به در برد اما هزینه آن دو پایش بود. دو سال بعد او شرکت Ohio Willow Wood، همنام چوبی که برای حکاکی اندام مصنوعی استفاده می‌شد را تأسیس کرد. این شرکت رشد کرد، در رکود بزرگ اقتصادی (Great Depression) زنده ماند، یک آتش سوزی این کارخانه را از بین برد و هنوز هم در مناطق روستایی اوهایو رونق دارد. افرادی که در آنجا کار می‌کردند شرح حالی نادر در تاریخ این شرکت که در طول جنگ جهانی دوم رخ داد، زمانی که کارخانه برای ساخت قطعات قایق PT و هواپیماهای بمب افکن B-17 بازسازی شد را بیاد می‌آورند.

امروزه این مضحک است که یک شرکت متخصص در پروتز و اندام مصنوعی، قطعات دستگاه‌های جنگی را بسازد، قطعاتی که متأسفانه تقاضا برای شرکت‌های ساخت اندام مصنوعی را افزایش می‌دهد. در واقع تراژدی جنگ، پژوهشگران پروتز را به سوی کار سخت‌تر برای کمک به اعضای خدمت رسان و مجروحانی که اندام خود را از دست داده‌اند، سوق می‌دهد.

نه تنها سربازانی هستند که اندام خود را به دلیل انفجار بمب‌های دست ساز (IED) از دست می‌دهند بلکه مجروحانی نیز وجود دارند که به دلیل دیابت و بیماری‌های عروقی اندام خود را از دست می‌دهند. تحرک کلید سلامت بلند مدت است و اندام‌های مصنوعی کلید تحرک هستند.

اداره امور کهنه سربازان ایالات متحده یک نقش کلیدی در توسعه پروتز و نوآوری در این نوع فناوری دارد. اما آنچه برای اعضای خدمت رسان و مجروحان جنگی ایجاد شده است مزایایی بسیار فراتر دارد: کمک به نزدیک دو میلیون آمریکایی (کودکان غیر نظامی، افراد مسن و نوجوانان قطع عضو) و به حداکثر رساندن تحرک آنها.

یک منبع مالی کلیدی

دولت فدرال ایالت متحده مدت‌هاست که نقش حیاتی در پیشرفت فناوری پروتز ایفا کرده است. پیش از سال‌های دهه ۱۹۸۰، پروتز پا برای ایستادن و راه رفتن کافی بود، اما برای فعالیت‌های شدیدتری همچون دویدن و پریدن محدودیت داشت. سرمایه اداره پژوهش و توانبخشی کهنه سربازان برای توسعه پای سیاتل (Seattle Foot) استفاده شد. این دستگاه و فیبر کربنی هم دوره آن، مسیر ساخت پروتزهای تیغه‌ای که در پارالمپیک دیده می‌شود را هموار کرد.

چند دهه بعد، دولتمردان مرتبط با وزارت دفاع همچنان به نوآوری در زمینه پروتز ادامه دادند. آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفته دفاعی با Luke Arm توجه‌ها را به خود جلب کرد، این دست مصنوعی از شخصیت Skywalker در فیلم جنگ ستارگان الهام گرفته است.

برای پژوهشگران اندام مصنوعی، تأمین مالی از منابع سنتی همچون مؤسسه ملی بهداشت و بنیاد ملی علوم، دست کم در بخشی به دلیل رقابت بسیار دشوار شده است. در نتیجه، بسیاری از پژوهشگران توجه خود را به سربازان و مجروحان جنگی معطوف کرده‌اند. در کنگره مدیریت پژوهش‌های پزشکی در سال ۲۰۱۴-۲۰۱۵ بودجه ۱۸ طرح پیشنهادی در زمینه ارتز و پروتز تأمین شد. اما این بودجه بیش از حد رقابتی بود و ۹۸ طرح پیشنهادی رد شدند.

اتصال با بدن

به طور کلی در همه این کارها، تمرکز بر تبدیل پروتز از یک ابزار بیرونی که توسط فرد استفاده می‌شود به یک جایگزین یکپارچه است که بخشی از بدن فرد می‌شود. بسیاری از پژوهش‌ها شامل برداشتن گام‌های کوچک به سمت تولید دوباره پیچیدگی‌های بزرگ و طراحی‌های قوی از آناتومی بدن انسان است. ما هنوز قابلیت کاربردی و درخشانی از یک Luke Skywalker در زندگی واقعی به دست نیاورده‌ایم که اعصاب جمجمه به طور مستقیم به موتورها در یک دست رباتیک متصل شوند. اما پژوهشگران پیشرفت‌های مهمی در این زمینه داشته‌اند.

فرآیندی به نام کنترل عصبی عضلات هدف، می‌تواند عصب‌های حامل پیام (برای نمونه بستن دست) از مغز به عضله را به مجموعه‌ای از الکترودهای نصب شده متصل کند. این الکترودها به نوبه خود سیگنال‌هایی را به دست موتوری ارسال می‌کنند تا بسته شود. بازخورد حسی نیز به شیوه‌ای مشابه توسعه یافته است. در حالی که این تلاش‌ها هنوز برای استفاده روزمره جامعه آماده نیست، اما نشان دهنده پیشرفت‌های بسیار مهمی است.

همچنین یک پروژه تحت حمایت مالی CDMRP در مؤسسه توانبخشی شیکاگو و دانشگاه واندربیلت (Vanderbilt) در حال انجام است. در ساخت پروتزهای اندام تحتانی تنها از موادی همچون فنر منفعل استفاده نمی‌شود، بلکه آنها مفاصلی فعال و موتوری هستند. موتورها نیاز به کنترل دقیق دارند و این پروژه به رهبری متخصص مهندسی اعصاب، Levi Hargrove در تلاش است تا از عضلات قطع عضو زمانی که فرد می‌خواهد از راه رفتن به بالا رفتن از پله یا پایین آمدن از سطح شیب‌دار تغییر مسیر دهد، یاد بگیرد. درست شبیه تشخیص صدای گوشی که صدای شما را بهتر درک می‌کند، الگوریتم کنترل Hargrove اجازه می‌دهد تا پروتز موتوری خطای کمتر در حرکت داشته باشد.

واضح است که پروژه‌هایی همچون Hargrove به نفع جمعیتی بسیار گسترده‌تر از تنها سربازان و مجروحان جنگی است. در مرکز علوم حرکتی کودکان در دانشگاه ایالتی جورجیا، ویژگی مواد و ساختار پروتز پای اطفال مدلسازی می‌شود. بسیاری از این قطعات شبیه پای سیاتل هستند و از آن الهام گرفته‌اند. در مرکز Shepherd، یک بیمارستان مشهور و متخصص در زمینه مغز و آسیب نخاعی،یک اسکلت بیرونی رباتیک برای کمک به افراد معلول، حرکت اندام و ترسیم دوباره مسیرهای عصبی توسعه یافته است. این پروژه با پژوهش‌های اداره امور کهنه سربازان آمریکا در زمینه پروتز ارتباط دارند.

اگرچه همه این پروژه‌ها یک اسپین‌آف غیر نظامی از پژوهش‌های تحت حمایت مالی وزارت دفاع در پروتز هستند اما منافع بلند مدتی برای مردم عادی در تمام سنین دارند.

بیشتر بخوانید:

>>بازوی مصنوعی LUKE در اختیار کهنه سربازان نیروی نظامی آمریکا

>>ادارۀ امور کهنه سربازان آمریکا هزینۀ پای رباتیکی سربازان را پرداخت می‌کند

>>لمس اشیاء با استفاده از تراشه‌های مغزی و دست رباتیک

منبع: theconversation

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»