Del:
10 bioniske innovationer, der kunne revolutionere medicin
Efter fiktiv astronaut blev Steve Austin alvorligt såret i et eksperimentelt flystyrt, direktør Oscar Goldman forsikrede sit kontor for strategiske efterretningskolleger: "Vi kan genopbygge ham; Vi har teknologien. "I 1974, hvornår The Six Million Dollar Man tv-serier begyndte, ville Goldmans påstand have været fornemme, hvis det var blevet gjort i den virkelige verden.
Nu, lidt mere end 40 år senere, har vi i det mindste teknologien til at genopbygge mennesker - eller dele af dem. Da disse ti bioniske innovationer, der kan ændre medicin, tyder på, kan det ikke være meget længere, før vi helt kan "genopbygge" skadede mænd og kvinder.
10 øje
Som følge af aldersrelateret makuladegeneration mistede den britiske pensionist Ray Flynn sin evne til at skelne ansigter i 2009. Livskvaliteten forbedredes drastisk i 2015, da han modtog et elektrisk implantat, der overfører et videoføde til sunde celler i hans nethinden. Et lille kamera fastgjort til hans briller fanger videoen. Han kan nu genkende ansigter igen og læse. Han kan også se sit tv mere tydeligt. Mest fantastiske af alle, han kan se selv med sine lukkede øjne takket være sine videobilleder.
Personer, der lider af retinitis pigmentosa, er blevet hjulpet af samme teknologi, som hjælper Flynn til at se. Ophthalmolog Paulo Stanga fra Manchester Royal Eye Hospital sagde, "Denne teknologi er revolutionerende og ændrer patienters liv - genopretter nogle funktionelle syn og hjælper dem til at leve mere selvstændigt."
9 øre
I nogle tilfælde kan genterapi arbejde med bionisk teknologi for at forbedre hørelsen. Det meste høretab foregår mellem hårcellerne i cochlea og auditivnerven. Cochlear implantater lindre dette ved at simulere den auditive nerve med små elektroder. Men når auditive nerver er beskadiget, skal signalerne, der sendes af elektroderne, være stærkere, hvilket forstyrrer den resulterende lyd. Den eneste måde at forfine lyden på er at reparere de auditive nerver.
Det er her, hvor genterapi kommer i spil. I forsøg har sådan terapi forårsaget "skrumpet" auditiv nerver at genvinde. Mere specifikt administrerede Jeremy Pinyon, en auditiv videnskabsmand ved University of New South Wales, og hans team et genkodende neurotrophin, et protein, som stimulerer nervevækst, til celler i de døre af døv marsvin. Dette resulterede i auditiv nerveregenerering, der tillod dyrene at høre igen. Selvom proceduren ikke vil være klar til klinisk brug i nogen tid, viser det løfte som en måde at producere bioniske ører forbedret gennem genterapi.
8 tænder
Evnen til at regenerere tænder og forhindre hulrum ved hjælp af bionisk teknologi er mulig i den nærmeste fremtid, da tandlæger bruger bioaktive udskiftninger til at kæmpe tandbortfald. Dr. Ana Angelova Volponi siger, at forskning i at skabe sådan "bioteeth" har gjort store fremskridt ved at bruge voksen gingival stamceller.
Selv om udviklingen af bioteeth kan være mulig, adskiller eksperter om praktiske egenskaber ved voksende tænder som rutinemæssig tandpleje. Forskningen fortsætter dog, hvoraf nogle involverer 3-D-udskrivning, i håb om, at vi i fremtiden vil kunne vokse erstatningstænder.
7 hånd
2006-filmen Pan's Labyrinth indført et tegn med øjne i håndfladerne. Selv om filmen er en fantasi, har en bionisk hånd udstyret sit eget kunstige øje et faktum. Protesen bruger kunstig intelligens til at "se" objekter. Brugeren har til hensigt at afhente en genstand, der er relayet som elektriske impulser til hånden. Hånden reagerer ved at tage et billede af objektet. Ved hjælp af "en af fire mulige grebspositioner" lukkes hånden på det ønskede objekt og løfter det.
Billeder af over 500 forskellige genstande blev brugt til at træne hånden. Hver blev vist i 72 billeder for at angive forskellige vinkler og vise forskellige baggrunde. Efterhånden som testene udviklede sig, lærte hånden, hvilken grebsposition, der fungerede bedst for hvert objekt. I øjeblikket er hånden en prototype, selv om den er blevet testet af to amputere med 90 procent effektivitet. Før det kan tages i brug, skal det opnå en succesrate på 100 procent. Forskere håber nye algoritmer vil gøre det muligt for dem at nå det mål. De planlægger også at gøre hånden lettere og sætte kameraet i sin håndflade, i stedet for på bagsiden af hånden.
6 pancreas
Den bioniske bugspytkirtlen skabt af forskere ved Massachusetts General Hospital og Boston University måler blodsukker automatisk og frigiver insulin efter behov. En sensor implanteret under huden overvåger blodsukkeret i brugerens væv og uploader data til en iPhone-applikation. Hvert femte minut beregner appen mængden af insulin, der er nødvendigt, og leverer det gennem en pumpe.
Der er ingen grund til at bestemme de kulhydrater, der indtages i hvert måltid og indtaste mængden i enheden. I stedet angiver brugerne, om måltiden var "typisk", "mere end normalt", "mindre end typisk" eller "lille bid" såvel som om det var morgenmad, frokost eller aftensmad. En test af både voksne og unge diabetikere viste, at deltagernes blodsukker var sundere, da de brugte bionisk bugspytkirtlen i stedet for deres sædvanlige behandlinger. Efter yderligere tests kan bioniske bugspytkirtlen give en ny måde at overvåge og kontrollere blodsukkerindhold hos diabetespatienter på.
5 benbøjle
Da han var to år gammel, faldt John Simpson, nu i sin tresserne, og klippede sin hage.Som følge heraf tiltrådte han polio, som gjorde ham ude af stand til at gå uden en benstamme. Bøjlen var besværlig og begrænset i funktion. "Så længe jeg kan huske," siger han, "jeg har måttet gå med en låset knæ stålkaliper, som jeg måtte manuelt justere, når jeg ville bøje mit ben. Hvis det ikke fungerede, brød jeg mit ben. "Hans nye bioniske benbøjle har dog givet ham frihed. Med det kan han gå, cykle og klatre op ad trappen. Enheden har "revolutioneret" sit liv, sagde han.
Ved hjælp af Bluetooth-teknologi overvåger den computeriserede bionic brace, ved hjælp af sensorer på Simpsons lår, sine trin og bevæger sig med ham. Kulfiberbøjlen er stærkere end stål og fungerer på et genopladeligt batteri. Bionic brace kontrollerer knæets position hver 0.02 sekunder, hvilket giver Simpson den fleksibilitet, han har brug for, men mangler med sin tidligere bøjle.
4 knæ
Hailey Daniswicz bøjer musklerne i låret. Elektroder sender signaler til en computer. På en skærm bøjer en avatar sit knæ. Den unge kvinde mistede sit nedre venstre ben til kræft. Når computeren er blevet kalibreret til at "genkende lette bevægelser i hendes lår", kan hun være udstyret med et bionisk ben, som hun kontrollerer naturligt. Ifølge projektleder Levi Hargrove, en forsker ved Rehabilitation Institute of Chicago Center for Bionic Medicine, er målet at "integrere maskinen med personen."
Protesen bruger elektromyografi (måling af musklernes elektriske aktivitet) og mønstergenkendelse software. Ni elektroder, der hver er fastgjort til en anden muskel, registrerer elektriske signaler sendt fra nerverne til musklerne. Computeren genkender signalmønstre og bestemmer om hun vil bøje hendes knæ eller bøje hendes ankel. Daniswicz og programmets tre andre forsøgspersoner kunne ikke kun flytte deres ben og bøje knæene, men de kunne også styre deres ankler ved hjælp af det bioniske knæ.
Over to millioner mennesker har haft deres underben amputeret, og to gange så mange forventes at gennemgå en sådan operation inden 2050 på grund af en stigning i diabetes. I øjeblikket er protesbenene afhængige af deres bærere, der initierer benets bevægelse ved at svinge dem. Det er håbet, at nye bioniske knæ og lemmer vil revolutionere disse proteser i fremtiden.
3 ankel
Ifølge Hugh Herr, direktør for Massachusetts Institute of Technology's Biomechatronics-gruppe, "Teknologi marcherer fremad i et så hurtigt tempo, at vi nemt kan forestille os, at mange handicap, der eksisterer i dag, ikke længere er handicap." Bioniske lemmer er et af de applikationer, der kan genoprette tabte evner til handicappede. Adrianne Haslet-Davis er et eksempel. En professionel ballroom danser, hun mistede en del af sit ben i Boston marathon bombinger.
Herr, der mistede sine ben i en klatreulykke, byggede en kunstig ankel, der genopbyggede Haslet-Davis dansevner. "I dette laboratorium stjæler vi fra naturen," forklarer hr. "Vi modellerer den kropsdel, der mangler, og vi modellerer musklerne og hvordan musklerne styres af rygmarven og fra denne videnskab trækker vi principper, der dikterer hvordan mekanikerne er designet." Herrens team har leveret 90 amputere med specialfremstillede versioner af den bioniske ankel. Veteransadministrationen, Forsvarsdepartementet og nogle private forsikringsselskaber bærer prisen for anklerne, men i fremtiden håber hr. Højteknologiske proteser vil blive mere tilgængelige for dem, der har brug for dem.
2 Exoskeleton
Fremskridt i bionisk teknologi har resulteret i udviklingen af et bionisk exoskelet. Slidt over kroppen, hjælper exoskelet sin bærer til at gå. Kevin Oldt sårede sin ryg i en snescooterulykke. Som følge heraf var han afhængig af en kørestol. Nu, med sin exoskeleton, en seletøjslignende enhed, der kombinerer et sortiment af stivere, sensorer, stropper og software, modtager han speciel støtte til hans behov.
Når Oldt begynder at gå, hjulpet af krykker, eksoskeletets fire elmotorer retter sin underkrop. Hans ben arbejder med eksoskeleten, da sidstnævnte måler mængden af kraft, han genererer, når han hæver sin fod og skubber mod gulvet. I april 2016 godkendte den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration Ekso GT-exoskeletet, som Oldt anvendte til strokepasienter og personer med rygskader under halsen.
1 hale
Det er ikke ofte, at en person har brug for en hale, men special effects teamet for Ringenes Herre Film leverede Nadya Vessey i Auckland, New Zealand, med en sådan, at hun kunne tage en svømmetur. En medfødt tilstand forhindrede hendes ben i at udvikle sig korrekt, og i en alder af 16 blev de amputeret. Da Vessey var 50 år, så en ung dreng, da hun fjernede sine proteser, spurgte hun hvad der var blevet af sine egne ben. Hun fortalte ham, at hun er en havfrue.
Inspireret af hendes forklaring skrev hun til Oscar-vindende Weta Workshop, specialvirksomheden, der også skabte visuelle effekter for Narnia Kronikker og King Kong, beder dem om at gøre hende til en havfruehale. De svarede ved at opbygge hende en sådan hale fra våddragtstof og plastform.
Halsens struktur gør det muligt for hende at svømme i yndefulde, bølgende bevægelser som dem i den mytologiske væsen, hun ligner, når de bærer protesen. Halen er skræddersyet til Vessey, komplet med en polycarbonat rygg og halefin samt digitalt printede skaal mønstre.Tabet af benene trods det, konkurrerede Vessey i gymnasiet svømning, og hun håber at bruge sin bioniske havfruehale til at konkurrere i en triathlons svømningshændelse.