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Vom Gehirn gesteuerte Armprothese erfolgreich entwickelt
Ein prothetischer Arm, der direkt mit Knochen, Nerven und Muskeln verbunden ist, hat sich als Erfolg erwiesen. Dies ist das erste Mal, dass eine Roboterprothese auf diese Weise verbunden wurde, und diese Entdeckung wird in Zukunft aufregende Möglichkeiten für Patienten eröffnen.
Der Patient kann seinen Prothesenarm durch die direkte Verbindung zwischen dem Implantat und den Nerven und Muskeln des Patienten mit weniger Aufwand und Präzision steuern.
Bildnachweis: Ortiz-Catalan ua, Sci. Trans. Med., 2014.
Der mit implantierten neuromuskulären Grenzflächen gesteuerte Arm wurde im Januar 2013 an einen amputierten Armpatienten gegeben, und ein Artikel über seine langfristige Stabilität und Wirksamkeit wurde jetzt im Journal veröffentlicht Wissenschaft Translationale Medizin.
Der Hauptautor Max Ortiz-Catalan, ein Wissenschaftler an der Technischen Universität Chalmers in Göteborg, Schweden, sagt, dass seine Arbeit über das Labor hinausgeht, damit der Patient sich den Herausforderungen der realen Welt stellen kann.
Der betreffende Patient wurde vor 10 Jahren amputiert. Bevor er den neuen Arm erhielt, wurde sein Arm mit Elektroden kontrolliert, die über der Haut platziert waren.
Diese typische Form des Kontrollsystems kann unzuverlässig sein und die Verwendbarkeit von Prothetik begrenzen. Infolgedessen lehnen viele Patienten sie als eine Form der Rehabilitation ab.
"Eine Verbindung zwischen Körper und Maschine"
Das neue Implantatsystem verwendet ein Titanimplantat, das im Rahmen eines als Osseointegration bezeichneten Prozesses direkt mit dem Knochen des Arms verbunden ist. Dies schafft eine langfristige stabile Fusion zwischen Patient und Implantat, die Dr. Ortiz-Catalan im Detail erklärt:
"Der künstliche Arm wird direkt am Skelett befestigt und sorgt so für mechanische Stabilität. Dann wird das biologische Kontrollsystem des Menschen, dh Nerven und Muskeln, über neuromuskuläre Elektroden mit dem Kontrollsystem der Maschine verbunden. Dies schafft eine innige Verbindung zwischen Körper und Körper die Maschine, zwischen Biologie und Mechatronik. "
Durch den direkten Anschluss von Elektroden an die Nerven und Muskeln können Patienten ihre Prothese leichter und präziser steuern und kleinere und empfindlichere Gegenstände handhaben.
Aufgrund der engen Nachbarschaft zwischen den Elektroden und den Nerven, die das Gerät steuern, wird verhindert, dass Aktivität von anderen Muskeln mit dem Gerät interferiert, was es dem Patienten ermöglicht, den Arm in irgendeine Position zu bewegen, ohne sich darum sorgen zu müssen, die Kontrolle darüber zu verlieren.
Die Osseointegrationstechnologie wurde von Associate Prof. Rickard Brånemark und seinen Kollegen am Sahlgrenska University Hospital in Göteborg, Schweden, entwickelt. Prof. Brånemark leitete die Implantationschirurgie und arbeitete für den Rest des Projekts eng mit Dr. Ortiz-Catalan und Prof. Bo Håkansson von der Chalmers University of Technology zusammen.
Könnte dies das "fehlende Glied" sein?
Der Patient, der das neue prothetische System erhalten hat, kann es erfolgreich anwenden, wenn es um die körperlichen Anforderungen seines täglichen Lebens geht. Der Patient arbeitet als LKW-Fahrer und hatte keine Probleme mit Routinetätigkeiten wie dem Festklemmen seiner Anhängerladung oder dem Bedienen von Maschinen.
Er ist auch in der Lage, Handlungen auszuführen, die ein wenig mehr Feingefühl erfordern, wie das Auspacken von Eiern oder das Aufbinden der Schnürsenkel auf den Schlittschuhen seiner Kinder - Handlungen, die andere Prothesen möglicherweise nicht bequem ausführen konnten. Das Team beabsichtigt nun, in den nächsten Monaten weitere Patienten mit dieser neuen bahnbrechenden Technologie zu behandeln.
Der nächste Schritt für diese Forschung besteht darin, eine langfristige Empfindung für den Patienten über die Prothese zu erreichen. Diese neue Implantatform ist eine bidirektionale Schnittstelle; Der Arm kann nicht nur Signale vom Gehirn empfangen, sondern auch das Gehirn kann Signale empfangen, die in die entgegengesetzte Richtung kommen.
"Eine zuverlässige Kommunikation zwischen der Prothese und dem Körper war das fehlende Glied für die klinische Implementierung von neuronaler Kontrolle und sensorischem Feedback, und das ist jetzt vorhanden", sagt Dr. Ortiz-Catalan und ergänzt:
"Intuitive sensorische Rückkopplung und Kontrolle sind entscheidend für die Interaktion mit der Umwelt, zum Beispiel um ein Objekt trotz Störungen oder Unsicherheiten zuverlässig zu halten. Heute geht kein Patient mit einer Prothese herum, die solche Informationen liefert, aber wir arbeiten daran, das zu ändern kurzfristig."
Dr. Ortiz-Catalan sieht die Technologie als einen wichtigen Schritt hin zu einer natürlicheren Kontrolle der künstlichen Gliedmaßen. "Es ist das fehlende Glied, um hochentwickelten neuralen Schnittstellen zu erlauben, anspruchsvolle Prothesen zu steuern", sagt er. "Bisher war dies nur in kurzen Experimenten in kontrollierten Umgebungen möglich."
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