Когда появились первые протезы? История основания эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов Протезы история

Эволюция протезирования представляет собой длительную и легендарную историю: от примитивных истоков до сложных современных конструкций. Как и в развитии любой другой области, некоторые идеи и изобретения работали и успешно развивались, в то время как другие остались на обочине истории и устарели.

Длинный и извилистый путь к компьютеризированным протезам начался около 1500 г. до н.э. Чтобы оценить, как далеко человечество зашло в области протезирования, для начала нам стоит посмотреть на опыт древних египтян.

Египтяне были пионерами ортопедической техники. Их «рудиментарные» протезы были сделаны из ткани, и считается, что их носили больше для чувства «цельности», чем ради их протезных функций. Первый функциональный протез большого пальца ноги, принадлежащей особе дворянского рода, был найден в Египте. Согласно данным ученых, он был создан в период 950-710 гг. до н.э. Протез состоял из двух деревянных частей, которые скреплялись кожаной нитью через отверстия, просверленные в древесине. Кожаный ремешок крепил палец к ноге с помощью кожаных нитей.

Сложно переоценить значение пальцев в жизни человека, но примечателен тот факт, что первый реальный пример протезирования относится именно к ним, а не к тем частям тела или конечностям, которые могут казаться более важными – например, рукам или ногам. Существует предположение, что на создание такого протеза египтян вынудила важность традиционных египетских сандалий в гардеробе знатной женщины, которые невозможно было носить, не имея большого пальца.

Это внимание к эстетической привлекательности протезов является довольно распространенным явлением среди древних устройств и даже может быть более важным, чем их функциональность.

424 г. до н.э. – 1 г. до н.э.

В результате раскопок в 1858 году в итальянском городе Капуя была найдена первая искусственная нога, которую сделали приблизительно в 300 г. до н.э. Она сделана из бронзы и железа, с деревянным сердечником, которую, по-видимому, носили ниже колена. Существует точная копия этого протеза, которую можно увидеть в Музее науки в Лондоне.

Самый известный случай в древнеримской истории протезирования описан римским ученым Плинием Старшим, и связан с генералом Марком Сергием, который считается первым документально подтвержденным носителем искусственной конечности. Во второй Пунической войне Сергий потерял правую руку и получил протез, сделанный из железа, чтобы тот мог держать свой щит и продолжать битву.

В истории Древней Греции также сохранились сведения об успешном протезировании. В 424 году до н.э. древнегреческий историк Геродот писал о персидском провидце, который был приговорен к смерти, но ампутировал себе ногу и сделал деревянный протез, чтобы пройти почти 50 километров пути до следующего города и таким образом скрыться от преследования.

Темные века (476-1000 гг.)

В этот период человечество продвинулось в протезировании и создавало более сложные устройства, чем ручной крюк или деревянная нога. Большинство протезов в то время выполняли больше эстетическую функцию и были сделаны для того, чтобы скрыть уродства или травмы, полученные в бою. У рыцарей были протезы для рук, которые позволяли держать щит и для ног, чтобы можно было закрепить ее в стремени, с небольшим вниманием к функциональности. В то время носить протезы вне битвы могли себе позволить только очень богатые люди.

Проектированием и созданием искусственных конечностей в темные века в основном занимались торговцы и оружейники. Но кроме них развитию протезирования способствовали и люди других профессий. Так, например, часовщики были особенно полезны для добавления сложных внутренних функций с помощью пружин и зубчатых колес.

Эпоха ренессанса (1400-1800 гг.)

Эпоха возрождения открыла новые перспективы для искусства, философии, науки и медицины. В это время произошло возрождение в истории протезирования зубов: их изготавливали преимущественно из железа, стали, меди и дерева.

История протезирования всегда переплетается с историей войн и жизнью солдат, которые ведут борьбу. Примеры из Средневековья показывают, насколько медленно развивалась эта область – железные руки, которые изготавливали для рыцарей, были не более продвинутыми, чем те, что использовал генерал Сергий тысячу лет назад.

В 1508 году у немецкого наемника Гетца фон Берлихингена была пара технологически продвинутых железных рук, сделанных после того, как он потерял правую руку в битве при Ландсхуте. Ими можно было управлять с помощью пружин, подвешенных на кожаных ремешках.

Около 1512 года итальянский хирург, путешествуя по Азии, обратил внимание на человека с двусторонней ампутацией рук, который мог снять шляпу, открыть свой кошелек и поставить свою подпись с помощью протеза. Еще одна история того времени связана с серебряной рукой, которая была сделана для турецкого адмирала Хайреддина Барбароссы, воевавшего с испанцами в Бужи.

С середины до конца 1500-х годов

Французский армейский цирюльник Амбруаз Паре, по мнению многих ученых, является отцом современной хирургии ампутации и ортопедических конструкций. В 1529 году он ввел современные процедуры ампутации в медицинском сообществе, а в 1536 году сделал навесные протезы для верхних и нижних конечностей. Он также модифицировал искусственную ногу ниже колена, добавив к ней регулируемые ремни безопасности, управление блокировкой колена и другие технические особенности, которые используются в современных устройствах.

Его работа продемонстрировала первое истинное понимание того, как должен работать протез. Коллега Паре – Лоррен, французский слесарь, сделал один из самых важных вкладов в этой области, используя в изготовлении протеза кожу, бумагу и клей вместо тяжелого железа.

Большая часть работы Паре отменила многие из широко распространенных медицинских верований того времени, часть из которых приносила больше вреда, чем пользы. Например, Паре установил, что если наносить масло к месту огнестрельного ранения или любой другой раны, то оно не приводит к исцелению, как считалось ранее, а на самом деле оказывает негативное воздействие. То же касается и прижигания – еще одного распространенного метода, который казался Паре неэффективным. Вместо этого Паре пользовался перевязкой артерий, и стал, возможно, первым врачом, который проводил эту операцию.

XVII-XIX вв.

В 1696 году Питер Вердайн разработал первый протез ноги ниже колена без дополнительной фиксации, который позже станет основой для современного протезирования суставов и корсетных устройств.

В 1800 году лондонец Джеймс Поттс разработал протез, изготовленный из деревянного стержня со стальным коленным суставом и шарнирной ногой, которая крепилась кетгутовыми нитями от колена до лодыжки. Впоследствии такой протез будут называть «ногой Англси» в честь Генри Уильяма Пэджета – первого человека, удостоенного титула маркиза Англси, который потерял ногу в битве при Ватерлоо и воспользовался изобретением Поттса. В 1839 году Уильям Селфо завез этот протез в США, где он стал известен как «нога Селфо».

В 1843 году сэр Джеймс Сайм открыл новый метод ампутации лодыжки, не приводящий к ампутации до бедра. Этот подход приветствовался в сообществе инвалидов-ампутантов, поскольку это означало, что появилась возможность ходить не с протезом, заменяющим всю ногу, а только лишь с искусственной ступней.

В 1846 году Бенджамин Палмер решил улучшить положение дел для пациентов с ампутацией нижней конечностей и доработал «ногу Селфо», добавив переднюю пружину, сгладив внешний вид и прикрыв сухожилия, чтобы имитировать естественные движения.

Дуглас Блай изобрел и запатентовал «анатомическую ногу доктора Блая» в 1858 году, которую он называл «наиболее полным и успешным изобретением из когда-либо созданных среди искусственных конечностей». А уже в 1863 году Дюбуа Пармли изобрел усовершенствованный протез с присоской, полицентрическим коленом и множеством шарниров.

Позже Густав Герман предложил использовать алюминий вместо стали, чтобы сделать протезы легче и функциональнее. Такое легкое устройство пришлось ждать до 1912 года, когда Марсель Дезуттер, известный английский летчик, потерявший ногу в авиакатастрофе, не сделал первый алюминиевый протез при помощи своего брата-инженера Чарльза.

Прогресс, которого достигли в своем развитии технологии протезирования за 300 лет, оказался незначительным. Однако достижения в хирургии и ампутации в середине XIX века позволили врачам сформировать культю таким образом, чтобы она была более восприимчива к присоединению протеза. Протезы не сильно улучшились, но жизнь становилась все более удобной для тех, кто носил их.

Переход к современности

По мере того, как продолжалась гражданская война в США, количество ампутаций росло катастрофически быстро, что заставляло американцев усиленно развиваться в области протезирования. Джеймс Хангер, один из первых ампутантов гражданской войны, разработал то, что он позже запатентовал как Hanger Limb – протез, изготовленный из бочарных клепок и металла, который имел шарнирные суставы в области колена и лодыжки. Hanger Limb оказалась на тот момент самой передовой технологией в истории протезирования, и основанная Хангером компания продолжает оставаться лидером в этой области.

В отличие от гражданской войны, Первая мировая не способствовала особенному прогрессу в этой области. Несмотря на отсутствие технических достижений хирурги и военные осознавали важность обсуждения технологии и разработки протезов. В конечном итоге это привело к формированию американской ассоциации протезирования и применения ортопедических изделий (AOPA).

После Второй мировой войны ветераны были недовольны отсутствием технологичных решений и требовали улучшения. Тогда правительство США заключило сделку с военными компаниями для улучшения протезов, а не оружия. Это соглашение открыло путь к разработке и производству современных протезов. Новые устройства намного легче – изготавливаются из пластика, алюминия и композитных материалов, чтобы обеспечить пациентов наиболее функциональными устройствами.

В 1970-х годах изобретатель Исидро М. Мартинес оказал огромное влияние на индустрию протезирования, когда разработал протез нижней конечности, который, вместо того, чтобы попытаться повторить движения природной конечности, был ориентирован на улучшение походки и уменьшение трения. Снижая давление и делая ходьбу более комфортной, Мартинес, который сам был инвалидом, улучшил жизнь многих будущих пациентов.

Наиболее резкое различие между современными искусственными конечностями и теми, что были сделаны в прошлом, находится на границе между протезом и той частью тела, к которой он будет крепиться. В прошлом система подвески для протезов конечностей была сделана из кожаных или тканных ремней, а паз был деревянным или металлическим, облицованным тканью. Большинство современных протезов сочетают в себе пластиковое гнездо и присоски. Они тщательно утепляются и предотвращают повреждение той части конечности, к которой крепится.

Современные разъемы также облегчают надевание и снимание протеза. Это особенно полезно, когда человек носит несколько протезов. Например, спортсмены могут иметь несколько протезов для бега, катания на лыжах, езды на велосипеде и другой физической деятельности. Чаще всего, они не похожи визуально на человеческие конечности. Это тщательно продуманная конструкция из пластика, резины и углеродного волокна, которые пропорционально приспособлены к телу. Они тщательно контролируются и проверяются во время соревнований, чтобы гарантировать, что не используются никакие дополнительные преимущества, например, более длинная конечность.

Существует множество ярких примеров, как наука помогает всему человечеству и конкретным группам людей. Один из них - это помощь людям с ограниченными возможностями. Эта тема очень обширная, в ней большое количество аспектов, а по всему миру живут тысячи людей, которые не сломались, не смотря на физические ограничения, и вдохновляют своим примером других.

В этой статье вы найдете краткий исторический экскурс в индустрию протезирования и рассказ о двух инженерах, которые внесли в нее огромный вклад.

Древние протезы

Упоминания о протезировании встречаются еще в древности. Например, древние египтяне были знакомы с протезированием, о чем свидетельствует мумия Нового Царства с деревянным пальцем. Также все мы с вами слышали и видели пиратские крюки и деревянные ноги, хоть все это и далеко от современных протезов для конечностей.

Протезирование в средние века

Также протезированием занимались в средневековье, протезы изготавливались из металла(оно и понятно - эпоха рыцарей и доспехов). Врачи старались копировать саму конечность и максимально подражать природе.

Развитие протезирование в конце XIX - начале XX веков

Бурное развитие протезирования началось в XX веке. Так, например, немецкий врач -Герман Крукенберг сразу после окончания Первой мировой разработал протез, напоминающий «клешню» . В основе протеза лежала конструкция, состоящая из концов лучевой и локтевой костей. Этот протез был предназначен для раненых с травматической ампутацией кисти.

Обувных дел мастер - гений протезов Джеймс Джиллингем

Теперь стоит отдельно поговорить про такого человека, как Джеймс Джиллингем родом из Англии. Он внес немалый вклад в индустрию протезирования конечностей. Его мастерством можно только восхищаться. Он притворял свои идеи в жизнь, начиная с середины XIX столетия, когда технологии находились в зачаточном состоянии, а медицина не могла предоставить обширный спектр услуг.

В то время, потеря конечности была трагедией для человека - он становился инвалидом без возможности на реабилитацию, но Джеймс Джиллингем давал людям второй шанс.

У Джеймса открылся талант, когда в 1866 году он, находясь в своей обувной мастерской, познакомился с человеком, потерявшем руку. Врачи оказались бессильны и пострадавшему оставалось только смириться с утратой и продолжать жизнь, однако Джеймс, не долго думая, решил помочь и создал протез для потерпевшего. Протез получился легким, прочным и совершенно не вызывал дискомфорта.

Слухи об этом случае разлетелись по всей Англии и официальная медицина обратила внимание на мастера.

Джиллингему за короткий период времени (1866−1910 гг.) удалось невозможное сделать возможным - он протезировал более 15 000 человек, вернув им не только возможность стать на ноги, но и восстановить подвижность рук. Многих пациентов он фотографировал, публикуя снимки в медицинских справочниках и журналах, при этом, давая врачам советы, как лучше проводить ампутации. Хоть Джеймс и говорил, что в его протезах не было ничего сложного и особенного, все же главный секрет, делающий эти конструкции столь уникальными, так и остался не разгадан.

Хью Герр - наступление трансгуманизма неизбежно

Хью Герр - одна из центральных личностей в сфере протезирования, американский альпинист, инженер-биофизик, доцент Массачусетского технологического института. Хью родился 25 октября 1964 года в США. Его хобби сделало его инвалидом: в возрасте 17 лет в 1982 году ему ампутировали обе голени, отмороженные во время альпинистского восхождения. Именно это несчастный случай мотивировал Хью начать работу в этой сфере.

С тех пор, Хью стал одержим идеей создания протезов нижних конечностей, превосходящих по параметрам обычные ноги. Герр имеет на вооружении большое количество« ног» собственной разработки. В течении дня он меняет протезы, например, для бега он использует длинные карбоновые дуги, а в повседневной жизни обычные протезы для ходьбы.

Инвалидность - не помеха любимому хобби!

Как упоминалось выше, Герр потерял свои конечности в результате несчастного случая, во время альпинистского восхождения, он отморозил ноги и их ампутировали. Однако это не помешало ему в «покорении вершин». Хью не потерял любовь к альпинизму. поэтому разработал несколько специальных протезов для скалолазания. В их числе: длинные алюминиевые протезы с небольшой резиновой стопой, которые увеличивают рост до 2.1 метра, протезы со стопой в виде алюминиевых когтей и клиновидные, из полиэтиленовые протезы-ледорубы.

Люди не ограниченны. Человек не может быть сломлен. Наша искусственная среда, наши технологии - вот, что может быть ограничено и сломлено. Мы, люди, не должны принимать наши ограничения, ведь мы можем превзойти инвалидность за счет технологических инноваций.

Выступление Хью на лекции TED

Запись лекции с русской озвучкой:

Такие личности как Хью Герр и Джеймс Джиллингем, не смотря на разницу во времени, сделали огромный вклад в борьбу инвалидов за полноценное существование. Их идеи дали толчок к развитию в этом направлении для того, чтобы в ближайшем будущем с развитием технологий такое понятие как« инвалидность» перестало существовать, а многие люди смогли жить полноценной жизнью. Упорством и силой духа таких людей можно только восхищаться!

За последние несколько лет хирургия и, в частности, протезирование достигли невероятных высот. В Австралии, например, разрабатывают нейрокомпьютерный интерфейс, который позволит парализованным пациентам контролировать роботизированные протезы, а в Великобритании придумали искусственную руку, которая видит предметы перед собой.

Такие разработки, безусловно, облегчают жизнь людям, вынужденным носить искусственные конечности. Но когда же были изобретены первые протезы — 200 лет назад? В эпоху средневековья? На самом деле, намного раньше: история ампутации конечностей и последующего протезирования восходит к античности.

Первые пробы

Войны в Древней Греции не щадили солдат: около 80% раненых погибали в день сражения, а из оставшихся 20% - каждый третий умирал от полученных травм, уже вернувшись домой.

Конечно, замена потерянных конечностей становилась одной из самых важных задач медицины. В Древней Греции начали применять ампутацию еще в конце V — начале IV века до нашей эры. Судя по Гиппократовскому корпусу «О вправлении суставов», это были самые простые ампутации кистей рук, стоп и пальцев. Кроме того, в своем труде Гиппократ предостерегает от удаления всей руки или ноги.

Примерно в это же время начала развиваться ортопедическая хирургия, и у древних греков появились первые протезы, которые стали альтернативой костылям и палкам для опоры. Например, Геродот — древнегреческий «отец истории» — в своем труде рассказывает, как во время греко-персидской войны (499−449 гг. до н.э.) персидский гадатель Гегесистрат, заключенный спартанцами в тюрьму, ампутировал себе часть ноги и смастерил взамен деревянный аналог.

Древние египтяне использовали похожую технологию. Археологам удалось обнаружить в гробницах искусственные пальцы ног из дерева. Как говорят исследователи, признаки износа демонстрируют их жизненную необходимость, а не эстетическую функцию.

Хирургия как область медицины значительно продвинулась в эпоху Эллинизма (323−31 гг. до н.э.). Успехи были в значительной мере достигнуты благодаря практикующим врачам из Александрии, которые глубоко изучали анатомию человека и даже проводили вивисекцию преступников, приговоренных к смертной казни.

Это помогло древнегреческим медикам понять систему кровообращения, в частности — как остановить кровотечение. Они обнаружили, что ампутацию можно проводить медленнее и осторожнее, чем раньше. И это понижало риск смерти пациента на операционном столе.

Детали из железа и бронзы

На юге Италии, в городе Капуя, археологи нашли в гробнице искусственную ногу, датированную концом IV — началом III века до нашей эры. Она имела деревянную сердцевину, покрытую бронзой. Протез крепился на место при помощи кожаного пояса, который, как полагают исследователи, позволял легче двигаться.

Еще один пример — римский генерал Марк Сергий Сил. Он потерял правую руку во время Второй Пунической войны (218−201 гг. до н.э.). Вместо того, чтобы уйти в отставку генерал смог достать железную руку, которую впоследствии использовал, чтобы держать щит, научившись управлять мечом левой рукой.

Протезы, обнаруженные и изученные археологами, показывают, что, скорее всего, они были спроектированы и изготовлены с учетом индивидуальных особенностей и предпочтений человека. Вполне возможно, что их создавали те же ремесленники, которые делали для воинов оружие и доспехи.

Темные пятна истории

В истории протезирования есть еще загадки: в частности, исследователи до сих пор не знают, как искусственные конечности вживлялись солдатам — в медицинских трактатах нет упоминания об этих процедурах.

Кстати, после окончания эпохи и вплоть до XVI века протезы практически никак не модифицировались, пока французский королевский хирург Амбруаз Паре не придумал механическую версию искусственных конечностей, которые могли сгибаться как настоящие.

Насчитывает уже не одно столетие, а по некоторым свидетельствам, счет идет уже на тысячи лет.

Это подтверждают археологические находки на территории современного Гондураса, где был найден фрагмент черепа инка, жившего в VI в. до н.э., в нижней челюсти которого на месте отдельных зубов виднелись имплантаты из панциря морских мидий. А во Франции был обнаружен череп, датированный I в. н.э., с металлическим имплантатом в лунке клыка верхней челюсти. В раскопках города Тарквиния, где жили этруски, были найдены протезы из искусственных зубов и ряда золотых колец, укреплявшихся на соседних здоровых зубах. И уже в Древнем Риме появились первые учебники по зубоврачебному ремеслу, написанные римскими цирюльниками и ювелирами, которые занимались протезированием зубов. На Востоке первопроходцем стал знаменитый арабский хирург Абуль-Касим, который одним из первых заявил, что зубопротезирование - это медицина, так как помогает человеку излечить недуг и исправить дефект. Но с древности до недавних времен подавляющее количество людей просто безвозвратно теряло зубы, так как лечение было одно - удаление, и только очень обеспеченные особы могли себе позволить протезирование зубов, да и то, по нашим меркам, довольно экзотическими способами.

До середины XVIII века искусственные зубы изготавливались из костей крупного рогатого скота, зубов лошадей, моржей, слоновой кости, и прикреплялись к соседним посредством золотой или серебряной проволоки. Использовались также человеческие зубы, купленные у бедных или удаленные у трупов. Например, первый президент США Джордж Вашингтон пользовался костью бегемота с фиксированными на ней восемью человеческими зубами. И вызывает большое сомнение, что это было действительно удобно и красиво…

Считается, что современные вставные зубы придумал дантист Людовика XV Пьер Фошар, который делал протезы для самых знаменитых людей своего времени. Он был настоящим исследователем и постоянно совершенствовал применяемые зубные конструкции. Фошару, в частности, принадлежит идея применения фиксирующих протезных пружин из утолщенной золотой проволоки или из спирали: оттисков в то время еще не было, а пружины позволяли устанавливать зубной протез гибко, учитывая индивидуальные особенности пациента. Он же изобрел штифтовые зубы, и придумал укреплять на одном или двух штифтах несколько соединенных зубов, что явилось прототипом современных мостов. И что замечательно, начал подбирать цвет искусственных зубов, и даже пытался придать зубам из слоновой кости более естественный вид, он покрывал их колпачками из золота, на которые наносился слой обожженной фарфоровой эмали различных цветов.

Так что именно с этого времени, а наиболее явственно и массово с конца XIX века, начинает развиваться как наука, занимающаяся восстановлением структуры и функции жевательного аппарата. Уже тогда появились основные идеи, совершенствуемые в нынешней ортопедической стоматологии, которая на протяжении всей истории протезирования зубов, тщательно отбирала наиболее разумные возможности восстановления зубов, и сейчас пытается довести их до идеала.