Kolejny raz cały świat oglądał mały krok człowieka będący wielkim skokiem ludzkości

"To mały krok człowieka, ale wielki skok ludzkości". Tak powiedział Neil Armstrong, pierwszy człowiek na Księżycu, opuszczając ostatni stopień drabinki lądownika LEM i stawiając stopę na księżycowym pyle. Oglądały to miliony ludzi na całym świecie i wszyscy mieli świadomość, że obserwują wydarzenie historyczne. "To mały kop człowieka, ale wielki skok ludzkości" napisałem w moim felietonie publikowanym w Gazecie Krakowskiej, nawiązując do faktu, że podczas rozpoczęcia tegorocznego Mundialu Juliano Pinto, człowiek od lat sparaliżowany, sam kopnął piłkę. Oglądały to też miliony ludzi na całym świecie, ale tym razem zdecydowanie nie wszyscy mieli świadomość, że obserwują wydarzenie historyczne. Wszystkich interesował mecz, więc mało kto skupiał się na sukcesie nauki, jakim było przywrócenie możliwości ruchów sparaliżowanej osobie. Telewizja poświęciła temu zdarzeniu zaledwie kilkusekundową migawkę. Ja jednak chciałbym zachęcić do zainteresowania się tym wydarzeniem, chciałbym wskazać, jak ważne znaczenie może mieć ono dla tysięcy sparaliżowanych ludzi, a także chciałbym opowiedzieć Państwu o technice, która je umożliwiła.

Mój dzisiejszy wpis na blogu jest syntezą moich felietonów, które na ten temat zamieściłem w Gazecie Krakowskiej. Wspominałem we wcześniejszych wpisach na tym blogu o tym, że najpierw mnie wywalili z tej Gazety (gdzie od lat pisałem felietony popularnonaukowe), a potem mnie ponownie wpuścili - i to nawet na prestiżową drugą stronę. Mój powrót do Gazety zbiegł się właśnie z wydarzeniem, o którym dzisiaj tu pisze, więc cztery pierwsze felietony jemu poświęciłem.

Felietonów tych przytaczać tu nie będę, bo stanowią one własność Gazety i - ku mojemu rozbawieniu - są nawet traktowane jako argument mający skłaniać do założenia sobie elektronicznego jej abonamentu :-)

Natomiast ponieważ pisząc te gazetowe felietony (a także zajmując się zagadnieniami inżynierii biomedycznej przez wiele wcześniejszych lat) zgromadziłem sporą wiedzę na ten fascynujący temat, więc spróbuję się z Państwem tą wiedzą podzielić.

Zacznę może od stwierdzenia, że ten pierwszy wykop piłki na Mundialu przez sparaliżowanego Brazylijczyka, nazwany przeze mnie "wielkim skokiem ludzkości", obiektywnie mówiąc aż tak wielkim osiągnięciem nie był. Zapowiedzi były szumne i buńczuczne: Sparaliżowana osoba miała wyjechać na wózku inwalidzkim na środek sportowej areny, na którą zwrócone były oczy całego świata, następnie miała wstać z wózka, zrobić kilka kroków - i kopnąć piłkę. Tak to było zapowiadana na reklamowych banerach i propagandowych filmach animowanych. Rzeczywistość okazała się o wiele skromniejsza. Jednak nawet w tym ograniczonym zakresie, w jakim to zademonstrowano na Mundialu, sprawa miała wszelkie znamiona sensacji.

Dlaczego?

Bo od tysięcy lat ludzie sparaliżowani byli pozbawieni jakiejkolwiek szansy na poprawę swojej doli. Z każdej innej dolegliwości można się było w taki lub inny sposób wyleczyć, można przynajmniej było mieć nadzieję na to, że się chorobę przezwycięży. Że powrót w szeregi ludzi zdrowych i pełnosprawnych będzie możliwy. Natomiast paraliż to był „wyrok dożywotni”. Można było usprawniać opiekę nad osobami sparaliżowanymi, można było doskonalić wózki inwalidzkie, ale nie można było nawet marzyć o tym, żeby człowiek sparaliżowany mógł normalnie chodzić.

Obecnie sytuacja beznadziejna nie jest, gdyż tam, gdzie medycyna wyczerpała już wszystkie swoje możliwości, z pomocą cierpiącym ludziom przychodzi technika. W jaki sposób? A w taki, że źle działającą "maszynerię" ludzkiego ciała może wspomóc, a jeśli trzeba, to nawet zastąpić urządzenie techniczne. Przyjrzyjmy się temu bliżej. Czy zastanawialiście się kiedyś Państwo, jak działa Wasze ciało rozpatrywane jako poruszająca się maszyna?

Otóż z pewnością zasadniczą rolę odgrywają mięśnie. To ich skurcze i rozkurcze powodują ruch wszystkich części ciała. Sparaliżowany dlatego nie może się poruszać, że jego mięśnie nie dostają sygnałów z mózgu wywołujących skurcz i rozkurcz, są bezwładne, nieużyteczne. Żeby zapewnić człowiekowi sparaliżowanemu możność działania - trzeba zamiast jego nieczynnych mięśni wykorzystać siłowniki elektryczne. Energii do ich napędu dostarczą akumulatory umieszczone w plecaku noszonym przez pacjenta.

Źródło siły powodującej ruch już mamy – ale jak tę siłę przyłożyć do ciała sparaliżowanego człowieka?

Sprawa nie jest prosta!

Mięśnie z naturalnym szkieletem łączą mocne ścięgna, które pozwalają przekazywać do kości, stawów i więzadeł siły powodujące wymagany ruch. Ale znajdujące się na zewnątrz ciała siłowniki elektryczne nie mogą być w prosty sposób dołączone bezpośrednio do potrzebujących napędu elementów szkieletu człowieka. Wymagałoby to mnóstwa skomplikowanych zabiegów ortopedycznych i nie dałoby się stosować przez dłuższy czas ze względu na ból i powstające stany zapalne. Próba napędzania kończyn za pomocą sił przykładanych do kości poprzez otulające je warstwy mięśni, naczyń krwionośnych i tłuszczu pokrytego skórą - też jest skazana na niepowodzenie.

Jak więc dołączyć sztuczny napęd do naturalnych kończyn?

Trzeba wziąć przykład ze stawonogów: krabów, raków, a także ... owadów. Wszystkie te stworzenia mają szkielety zewnętrzne – ich mięśnie napędzają części ciała będąc od środka przymocowane do fragmentów skorupy lub chitynowej powłoki. Zasada: twarde w środku, miękkie na zewnątrz, obowiązująca w naszym ciele i w organizmach ssaków, gadów, płazów i ryb – jest tu odwrócona – u kraba czy owada twarde jest na zewnątrz, a miękkie w środku.

I to właśnie jest wzór dla inżynierów: trzeba zbudować twardy i mocny szkielet na zewnątrz ciała pacjenta, napędzany siłownikami elektrycznymi, którego ruchy przenoszone są na kończyny pacjenta za pomocą specjalnych zaczepów. I to właśnie jest egzoszkielet, bo przedrostek „egzo-” zawsze oznacza coś zewnętrznego.

Taki egzoszkielet może być dowolnie mocny, więc obok poruszania bezwładnych kończyn sparaliżowanego pacjenta może on także wspomagać ludzi w pełni sprawnych, którzy muszą wykonywać czynności wymagające nadludzkiej siły. Tę siłę może im dostarczyć właśnie egzoszkielet.

Ale jak sprawić, żeby egzoszkielet poruszał się zgodnie z wolą człowieka?
O tym opowiem Państwu w kolejnym moim wpisie na tym blogu :-)