Gehirngesteuerte Handprothese wird Realität

Wissenschaftler sind der Entwicklung einer hochmodernen Prothese, die direkt über die Gedanken der Amputierten gesteuert werden kann, einen Schritt näher gekommen.

Gesundheit

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Stellen Sie sich Patienten vor, die die Bewegung ihrer prothetischen Gliedmaße einfach durch Denken von Befehlen steuern. Es mag wie Science-Fiction klingen, wird aber dank des EU-finanzierten Projekts DeTOP (Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis with neural control and sensory feedback) bald Realität. Ein Konsortium aus Ingenieuren, Neurowissenschaftlern und medizinischen Fachkräften hat große Fortschritte bei der Weiterentwicklung der Technologie hinter natürlicheren und funktionelleren Prothesen erzielt.

„Das Team verwendet eine osseointegrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle, um eine physische Verbindung zwischen einem Menschen und einer Roboter-Prothese herzustellen.“ Eine schwedische Patientin wurde zur ersten Empfängerin von Titanimplantaten mit dem osseointegrierten Mensch-Maschine-Schnittstellensystem. Die osseointegrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle wird direkt an den Knochen in den Armen des Nutzers angebracht, von denen aus Elektroden zu den Nerven und Muskeln verlängert werden, um Signale zur Steuerung einer Roboterhand zu gewinnen und taktile Empfindungen zu erzeugen. Laut einer Pressemitteilung von „News Medical“ wird die Patientin in den nächsten Monaten an eine Trainingsprothese herangeführt, bevor sie mit der neuen künstlichen Hand ausgestattet wird, die von den DeTOP-Partnern entwickelt wurde. Auf diese Weise kann das Team das gesamte System einschließlich der implantierten Schnittstelle, der Elektronik sowie der Handgelenk- und Handfunktionen bewerten. Bewegungskoordination und Griffstärke sollen ebenfalls während der Tests beurteilt werden.

Natürliche Steuerung

In der gleichen Pressemitteilung sagt Projektkoordinator Christian Cipriani von der Sant'Anna School of Advanced Studies: „Das Implantat bietet uns die einzigartige Gelegenheit zu untersuchen, wie das Gehirn mit der neuen Hand kommuniziert. Die Steuerung sollte sehr natürlich sein – wenn die Patientin beispielsweise daran denkt, den Zeigefinger zu bewegen, sollte sich der Zeigefinger auf diesen Befehl hin auch tatsächlich bewegen.“ Immer mehr Patienten warten auf solche Eingriffe mit osseointegrierten Mensch-Maschine-Schnittstellen, bei denen verschiedene Arten von Armamputationen einbezogen werden, um sicherzustellen, dass das System flexibel genug ist, um den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. „Die Arbeiten zur Entwicklung integrierter Schaltkreise, mit denen Biosignale von Nutzern gesammelt werden können, sollen ebenfalls fortgesetzt werden. Diese Schaltkreise werden bei einem Menschen implantiert, um die Mensch-Maschine-Verbindung noch effizienter und reaktionsschneller zu gestalten“, wie in der Pressemitteilung weiter erklärt wird.

Ziel des Projekts DeTOP ist „die Entwicklung der nächsten Generation transradialer Prothesen durch die klinische Implementierung von Roboter-, Sensor- und Langzeitschnittstellentechnologien“, heißt es auf CORDIS. Transradiale Prothesen sind Geräte, die von Menschen mit unter dem Ellenbogen amputierten Armen verwendet werden. Das laufende Projekt hat gezeigt, dass vor Jahrzehnten entwickelte neuromuskuläre Schnittstellen die Steuerung und Funktionalität von Prothesen deutlich verbessern können, wenn sie durch eine langzeitstabile osseointegrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle klinisch praktikabel gemacht werden.

Die Ergebnisse des Projekts werden Auswirkungen auf verschiedene Bereiche haben, darunter die biomedizinische Industrie, die Neurowissenschaften, die Ergotherapie der oberen Extremität und die Unterhaltungselektronik. Darüber hinaus wird das Projekt auch Einfluss auf chirurgische Eingriffe bei Personen haben, die unter amputierten Gliedmaßen leiden oder die aufgrund anderer Erkrankungen des Nervensystems wie etwa Schlaganfall, Hirn- und Rückenmarkstrauma, brachialem oder lumbosakralem Plexus und peripheren Nervenverletzungen motorische Defizite aufweisen. DeTOP endet im Jahr 2020.

Weitere Informationen:
DeTOP-Projektwebsite

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Italien