Delen:
10 Bionische innovaties die de geneeskunde kunnen revolutie
Nadat fictieve astronaut Steve Austin zwaar gewond raakte bij een experimenteel vliegtuigongeluk, verzekerde directeur Oscar Goldman zijn kantoor van strategische inlichtingenmensen: "We kunnen hem herbouwen; we hebben de technologie. "In 1974, wanneer De zes miljoen dollar man televisieseries begonnen, zou de claim van Goldman absurd zijn geweest als deze in de echte wereld was gemaakt.
Nu, iets meer dan 40 jaar later, hebben we de technologie om menselijke wezens te herbouwen - of delen daarvan, tenminste. Omdat deze tien bionische innovaties die van geneesmiddel zouden kunnen veranderen, erop wijzen, duurt het niet lang voordat we de gewonde mannen en vrouwen volledig kunnen 'herbouwen'.
10 oog
Als gevolg van leeftijdsgebonden maculaire degeneratie verloor de Britse gepensioneerde Ray Flynn zijn vermogen om gezichten te onderscheiden in 2009. Zijn kwaliteit van leven verbeterde drastisch in 2015, toen hij een elektrisch implantaat ontving dat een videovoeding doorgeeft aan gezonde cellen in zijn netvlies. Een kleine camera bevestigd aan zijn bril vangt de video op. Hij kan gezichten nu opnieuw herkennen en lezen. Hij kan zijn tv ook duidelijker zien. Het meest verbazingwekkende van alles is dat hij zelfs met gesloten ogen kan zien, dankzij zijn videoglazen.
Mensen die lijden aan retinitis pigmentosa zijn bijgestaan door dezelfde technologie die Flynn helpt te zien. Oftalmoloog Paulo Stanga van het Manchester Royal Eye Hospital zei: "Deze technologie is revolutionair en verandert het leven van patiënten - herstelt een functionele visie en helpt hen om zelfstandiger te leven."
9 Ear
In sommige gevallen kan gentherapie werken met bionische technologie om het gehoor te verbeteren. Het meeste gehoorverlies vindt plaats tussen de haarcellen in het slakkenhuis en de gehoorzenuw. Cochleaire implantaten verlichten dit door de gehoorzenuw te simuleren met kleine elektroden. Wanneer echter de gehoorzenuwen zijn beschadigd, moeten de signalen die door de elektroden worden verzonden sterker zijn, waardoor het resulterende geluid verwarrend wordt. De enige manier om het geluid te verfijnen, is door de gehoorzenuwen te herstellen.
Dat is waar gentherapie in het spel komt. In tests heeft een dergelijke therapie ervoor gezorgd dat 'verschrompelde' gehoorzenuwen opnieuw groeiden. Meer specifiek, Jeremy Pinyon, een auditieve wetenschapper aan de Universiteit van New South Wales, en zijn team dienden een voor het gen coderende neurotrofine, een eiwit dat de zenuwgroei stimuleert, toe aan cellen in de binnenoren van dove cavia's. Dit resulteerde in auditieve zenuwregeneratie, waardoor de dieren weer konden horen. Hoewel de procedure al enige tijd niet klaar is voor klinisch gebruik, toont het belofte als een manier om door middel van gentherapie verbeterde bionische oren te produceren.
8 tanden
Het vermogen om tanden te regenereren en holtes te voorkomen met behulp van bionische technologie is mogelijk in de nabije toekomst, omdat tandartsen bioactieve vervangingen gebruiken om tandbederf tegen te gaan. Dr. Ana Angelova Volponi zegt dat onderzoek naar het creëren van dergelijke "bioteeth" grote vooruitgang heeft geboekt door volwassen gingivale stamcellen te gebruiken.
Hoewel de ontwikkeling van bioteeth mogelijk is, verschillen experts over de bruikbaarheid van tanden die groeien als een routine tandartspraktijk. Het onderzoek gaat echter door, deels met 3D-printen, in de hoop dat we in de toekomst vervangende tanden kunnen laten groeien.
7 Hand
De film uit 2006 Het labyrint van Pan introduceerde een personage met ogen in zijn handpalmen. Hoewel de film een fantasie is, is een bionische hand uitgerust met een eigen kunstoog een feit. De prothese gebruikt kunstmatige intelligentie om objecten te "zien". De bedoeling van de drager om een object op te nemen, wordt als elektrische impulsen doorgegeven aan de hand. De hand reageert door een foto van het object te maken. Vervolgens, met behulp van "een van de vier mogelijke grijpposities", sluit de hand het gewenste voorwerp en tilt het op.
Foto's van meer dan 500 verschillende voorwerpen werden gebruikt om de hand te trainen. Elk werd getoond in 72 afbeeldingen om verschillende hoeken aan te geven en verschillende achtergronden weer te geven. Naarmate de tests vorderden, leerde de hand welke grijppositie het beste werkte voor elk object. Momenteel is de hand een prototype, hoewel hij is getest door twee geamputeerden, met een effectiviteit van 90 procent. Voordat het in dienst kan worden genomen, moet het een slagingspercentage van 100 procent bereiken. Onderzoekers hopen dat nieuwe algoritmen hen in staat stellen dat doel te bereiken. Ze zijn ook van plan de hand lichter te maken en de camera in zijn handpalm te plaatsen, in plaats van op de rug van de hand.
6 Pancreas
De bionische alvleesklier gemaakt door onderzoekers van het Massachusetts General Hospital en Boston University meet de bloedsuikerspiegel automatisch en geeft zo nodig insuline af. Een sensor geïmplanteerd onder de huid volgt de bloedsuikerspiegel in het weefsel van de drager en uploadt de gegevens naar een iPhone-applicatie. Om de vijf minuten berekent de app de benodigde hoeveelheid insuline, die deze via een pomp levert.
Het is niet nodig om de koolhydraten te bepalen die in elke maaltijd worden geconsumeerd en de hoeveelheid in het apparaat in te voeren. In plaats daarvan geven dragers aan of de maaltijd 'typisch', 'meer dan gewoonlijk', 'minder dan standaard' of een 'kleine bite' was, en of het ontbijt, lunch of diner was. Een test van zowel volwassen als adolescente diabetici toonde aan dat de bloedsuikerspiegel van de deelnemers gezonder was toen ze de bionische alvleesklier gebruikten in plaats van hun gebruikelijke behandelingen. Na verdere tests kan de bionische pancreas een nieuwe manier zijn om de bloedsuikerspiegel bij diabetespatiënten te controleren en te controleren.
5 Beenbrace
Toen hij twee jaar oud was, viel John Simpson, nu zestig jaar oud, in zijn kin.Als gevolg hiervan kreeg hij polio, waardoor hij niet in staat was om te lopen zonder beenbrace. De beugel was omslachtig en beperkt qua functie. "Zolang als ik me kan herinneren", zegt hij, "moest ik lopen met een stalen knijpremmet met vergrendeling, die ik handmatig moest instellen wanneer ik mijn been wilde buigen. Als dat niet lukte, brak ik mijn been. "Zijn nieuwe bionische beenbeugel heeft hem echter vrijheid gegeven. Hiermee kan hij lopen, fietsen en traplopen. Het apparaat heeft zijn leven "revolutionair" gemaakt, zei hij.
Met behulp van Bluetooth-technologie bewaakt de geautomatiseerde bionische beugel, met behulp van sensoren op de dij van Simpson, zijn stappen en beweegt met hem mee. De koolstofvezelbeugel is sterker dan staal en werkt op een oplaadbare batterij. De bionische beugel controleert elke 0,02 seconden de positie van de knie, waardoor Simpson de flexibiliteit krijgt die hij nodig heeft, maar het ontbrak aan zijn vorige brace.
4 knie
Hailey Daniswicz buigt de spieren in haar dij. Elektroden sturen signalen naar een computer. Op een monitor buigt een avatar zijn knie. De jonge vrouw verloor haar onderlichaam aan kanker. Als de computer eenmaal is gekalibreerd om 'lichte bewegingen van haar dij te herkennen', kan ze worden uitgerust met een bionisch been dat ze op natuurlijke wijze bestuurt. Volgens projectleider Levi Hargrove, onderzoekswetenschapper aan het Rehabilitation Institute of Chicago's Centre for Bionic Medicine, is het doel om "de machine met de persoon te integreren".
De prothese maakt gebruik van elektromyografie (meten van de elektrische activiteit van spieren) en patroonherkenningssoftware. Negen elektroden, elk verbonden met een andere spier, detecteren elektrische signalen die van de zenuwen naar de spieren worden gestuurd. De computer herkent signaalpatronen en bepaalt of ze haar knie wil buigen of haar enkel wil buigen. Daniswicz en de drie andere proefpersonen van het programma konden niet alleen hun benen bewegen en hun knieën buigen, maar ze konden ook hun enkels onder controle houden met behulp van de bionische knie.
Meer dan twee miljoen mensen hebben hun onderbenen geamputeerd en twee keer zoveel worden voorspeld dat ze in 2050 zo'n operatie zullen ondergaan als gevolg van een toename van diabetes. Op dit moment vertrouwen prothetische benen op hun dragers die de beweging van de benen initiëren door ze te slingeren. Het is te hopen dat nieuwe bionische knieën en ledematen deze prothesen in de toekomst radicaal zullen veranderen.
3 enkel
Volgens Hugh Herr, directeur van de Biomechatronics-groep van het Massachusetts Institute of Technology: "Technologie marcheert vooruit in zo'n versneld tempo dat we ons gemakkelijk veel stoornissen kunnen voorstellen die tegenwoordig niet langer handicaps zijn." Bionische ledematen zijn een van de toepassingen die kunnen herstel van verloren vaardigheden voor gehandicapten. Adrianne Haslet-Davis is een voorbeeld. Als professionele ballroomdanser verloor ze een deel van haar been tijdens de bomaanslagen op Boston Marathon.
De heer, die tijdens een klimongel zijn eigen benen verloor, bouwde een kunstmatige enkel die het dansvermogen van Haslet-Davis herstelde. "In dit lab stelen we van de natuur", legt Herr uit. "We modelleren het lichaamsdeel dat ontbreekt en we modelleren de spieren en hoe de spieren worden gecontroleerd door het ruggenmerg en van die wetenschap halen we principes op die dicteren hoe de mechanica worden ontworpen." Het team van Herr heeft 90 geamputeerden voorzien van op maat gemaakte versies van de bionische enkel. De Veterans Administration, het ministerie van Defensie en enkele particuliere verzekeringsmaatschappijen droegen de enkels, maar in de toekomst hoopt Herr dat de hightech prothese op grotere schaal beschikbaar zal zijn voor degenen die ze nodig hebben.
2 Exoskelet
Vooruitgang in de bionische technologie heeft geresulteerd in de ontwikkeling van een bionisch exoskelet. Versleten over het lichaam helpt het exoskelet de drager om te lopen. Kevin Oldt raakte gewond aan zijn rug in een sneeuwscooterongeval. Als gevolg hiervan was hij afhankelijk van een rolstoel. Nu, met zijn exoskelet, een harnasachtig apparaat dat een assortiment van stutten, sensoren, riemen en software combineert, krijgt hij hulp die specifiek is afgestemd op zijn behoeften.
Zodra Oldt begint te lopen, geholpen door krukken, richten de vier elektromotoren van het exoskelet zijn onderlichaam recht. Zijn benen werken met het exoskelet, terwijl de laatste de hoeveelheid kracht meet die hij genereert terwijl hij zijn voet opheft en tegen de vloer duwt. In april 2016 heeft de Amerikaanse Food and Drug Administration het Ekso GT exoskelet goedgekeurd dat Oldt gebruikt voor patiënten met een beroerte en mensen met wervelletsels onder de nek.
1 staart
Het komt niet vaak voor dat iemand een staart nodig heeft, maar het speciale effectenteam voor de Lord of the Rings films leverden Nadya Vessey uit Auckland, Nieuw-Zeeland, mee, zodat ze een duik kon nemen. Een aangeboren toestand verhinderde dat haar benen behoorlijk ontwikkelden, en op 16-jarige leeftijd werden ze geamputeerd. Toen Vessey 50 was, vroeg een jonge jongen haar haar prothetische benen te verwijderen en vroeg haar wat er van haar eigen benen was geworden. Ze vertelde hem dat ze een zeemeermin is.
Geïnspireerd door haar uitleg, schreef ze aan Oscar-winnende Weta Workshop, het special effects-bedrijf dat ook visuele effecten creëerde The Chronicles of Narnia en King Kong, vragen ze om van haar een zeemeerminnenstaart te maken. Ze reageerden door haar zo'n staart te bouwen uit natpak en plastic mallen.
De structuur van de staart stelt haar in staat om te zwemmen in sierlijke, golvende bewegingen zoals die van het mythologische wezen dat ze lijkt wanneer ze de prothese draagt. De staart is op maat gemaakt voor Vessey, compleet met een polycarbonaat wervelkolom en staartvin en digitaal afgedrukte schaalpatronen.Ondanks het verlies van haar benen, nam Vessey deel aan het zwemmen op de middelbare school en ze hoopt de bionische zeemeerminnenstaart te gebruiken om deel te nemen aan het zwemevenement van een triatlon.