Портал №1 в России по проблемам людей с инвалидностью
Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям

Архив:

Полимерные протезы мышц лица

В последнее время протезирование различных частей тела достигло невиданных успехов, но в области лица чаще всего использовались методы пластической хирургии без применения каких-либо новых разработок в области протезирования. Эту традицию сломали двое американских хирургов Крейг Сендерс и Тревис Толлефсон из Калифорнийского университета.

Большинство реконструктивных хирургических методик, в настоящее время применяемых для операций в области лица, восстанавливают структуру, но не утраченную функцию. Сендерс и Толлефсон предложили использовать электроактивные полимеры в качестве мышц лица, которые пострадали вследствие перенесенных неврологических заболеваний, в т.ч. периферического паралича или постинсульных осложнений, т.е. восстановить не только косметический дефект, но и функцию органа.

Электроактивные полимеры (Electroactive Polymers или EAP) являются полимерными материалами, форма которых изменяется при изменении напряжении электрического тока, подведенного к ним с помощью микропроводов. Они могут быть использованы в качестве приводов и датчиков. В качестве приводов они используются из-за их свойства деформироваться и выдерживать при этом значительные нагрузки. Из-за сходства с биологическими тканями их часто называют искусственными мышцами. EAP обладают большим потенциалом для применения в области робототехники, где необходимо использование линейных движений значительной амплитуды.

Electroactive Polymers может иметь несколько конфигураций, но они обычно разделены на два основных класса: диэлектрические и ионные. Диэлектрический электроактивный полимер, в котором изменение размера полимера вызвано электростатическими силами. Такого рода полимеры сокращаются под действием высокого напряжения (несколько тысяч вольт). А вот ионные EAP сокращаются при перемещении ионов внутри полимера. Лишь несколько вольт необходимо для приведения их в действие. К ионным электроактивным полимерам относятся и некоторые материалы в виде геля.

Сендерс и Дэвис предложили использовать искусственные мышцы из электрополимеров в качестве протезов для мышц века, которые Крейг Сендерс частично или полностью парализованы в результате травм или неврологических заболеваний. В этом случае сохраняется принцип бионических протезов для рук - протез приводится в действие сигналом голоного мозга, т.е. он полностью контролируется человеком.

Тревис Толлефсон Отсутствие иннервации век, частичное или полное, оказывает влияние не только социальную адаптацию человека и значительные психологические проблемы, но и соматические заболевания глаз из-за изъязвлений слизистых оболочек глаза и его придаточного аппарата.

Для восстановления движения век недействующие мышцы глаз заменяются полимерными, при этом в качестве связок служат нити, зафиксированные на веке. Нервный импульс передается на элетрополимер и он сокращается или расслабляется, тем самым поднимая или опуская веки. Одним из вариантов работы полимерной мышцы является случай одностороннего поражения мышц, смыкающих и размыкающих веки (например, при инсульте). В таком случае полимерная мышца может сокращаться синхронно с нормально иннервированной на противоположной стороне.

Системы синхронизации полимерных мышц могут быть использованы также для имитации моргания или для защитной реакции закрывания веком глазного яблока при ярком освещении или внезапном появлении возле глаз быстро движущихся объектов. В последнем случае реализован принцип рефлекторного смыкания век.

Исследователи из Калифорнийского университета, запатентовавшие свою технологию, отмечают, что она может быть действенной во многих разработках протезов, в т.ч. и для создания искусственной диафрагмы, мышц пальцев рук и др.