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Restoring of SENSAtions from Lost LeGs for health And qualIty of life augmeNtation in amputees

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Bionische Beine – direkte Nervenstimulation stellt natürlichen Tast- und Bewegungssinn von Gliedmaßen wieder her

In Europa liegt die Zahl der Amputationen von Gliedmaßen bei fünf Millionen. Im Rahmen einer europäischen Studie wurde eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die darauf abzielt, die praktischen Einschränkungen bestehender Protheselösungen zu überwinden, den Tast- und Bewegungssinn von Gliedmaßen wiederherzustellen und Phantomgliederschmerzen zu mindern.

Gesundheit

Kommerziell erhältliche Prothesen geben kein sensorisches Feedback und riskieren somit Stürze und einen Verlust des Vertrauens in die Prothese. Amputierte verlassen sich vor allem auf intakte Gliedmaßen, was zu einem asymmetrischen Gang führt, der auf lange Sicht neben einer eingeschränkten Mobilität und erhöhten Müdigkeit zu Arthritis, Osteoporose und Rückenschmerzen führt. Die mangelnde physiologische Verbindung zwischen der Prothese und dem Nervensystem von Patienten kann zudem Phantomgliederschmerzen verursachen.

Eine Prothese, die das Tast- und Bewegungsempfinden wiederherstellt

Um dies anzugehen, wurde im Rahmen des Projekts SensAgain eine innovative Neuroprothese entwickelt, die das in der Extremität verloren gegangene Gefühl zurückbringt. Das Projekt wurde durch SensArs Neuroprosthetics koordiniert und baute auf der SENSY-Technologie auf, die im Rahmen von Projekt NEBIAS entwickelt worden war. Die SENSY-Technologie, die ursprünglich darauf ausgelegt war, Handamputierten das Gefühl ihrer verlorenen Hand zurückzugeben, wurde weiterentwickelt und auf die Prothetik für untere Gliedmaßen angepasst. Mitgründer und CEO von SensArs Neuroprosthetics Francesco Petrini erklärt hierzu: „Die Lösung für natürlichere, besser steuerbare Prothesen ist eine Verbindung zwischen dem Gerät mit den peripheren Nerven, die nach der Amputation anatomisch und funktional intakt bleiben.“ Die Neuroprothese besteht aus einer Einlegesohle, die unter dem Fuß der von dem Patienten verwendeten Beinprothese platziert wird sowie einem externen Steuergerät, das die Druckinformationen von der Einlegesohle und die Bewegungsinformationen von der Beinprothese empfängt. Diese Informationen werden dann über ein implantierbares Stimulationssystem umgewandelt, das mit den Patientennerven verbunden ist. Die Signale werden über kleine Stromimpulse an die Nerven übermittelt. In den Worten Petrinis heißt das: „SENSY kommuniziert in der Sprache des Nervensystems“. Dann erledigt die Natur den Rest: Die Signale von den Nerven werden an das Gehirn der Person übermittelt, welche die Berührung und Bewegung der unteren Gliedmaßenprothese wahrnimmt. „Der Prototyp wurde mit sehr aussichtsreichen Ergebnissen mit einem Konsortium von europäischen Sachverständigen im Bereich Neurologie, Neurowissenschaft, Neurotechnik, Chirurgie und Technologie klinisch an drei Personen mit amputierten unteren Gliedmaßen validiert“, fährt Petrini fort. Die Ergebnisse dieser Pilotstudie wurden 2019 in den Fachzeitschriften Science Translation Medicine und Nature Medicine vorgestellt. Die Patienten nahmen an mehr als 20 Stellen der Fußsohle Berührungen wahr und spürten Kontraktionen von vier Beinmuskeln. Diese Empfindungen, die durch die Sensoren ausgelöst wurden, die der Prothese hinzugefügt worden waren, ermöglichte den Patienten, das Sturzrisiko zu senken und die Mobilität zu steigern. Die Prothese wurde als Verlängerung des Körpers wahrgenommen und nicht als externes Gerät, was üblicherweise bei kommerziellen Lösungen der Fall ist. Dies sorgte für mehr Zutrauen in die Verwendung des Geräts und senkte die kognitive Belastung für die Steuerung der Prothese.

Zukunftsaussichten

Das SensAgain-Team arbeitet gemeinsam durch die Verbindung des Nervensystems mit den Maschinen und der Wiederherstellung der Empfindungsfähigkeit des fehlenden Beins an der Überwindung der Hindernisse derzeit erhältlicher Gliedmaßenprothesen. Hierdurch erhalten Menschen mit Behinderung nicht nur ein einzigartiges Gerät für die Rehabilitation, es wird auch die Anwendung von Prothesen beflügelt. In Anbetracht dessen, dass Amputierte unter zusätzlichen Komorbiditäten wie Arthritis, Osteoporose und Rückenschmerzen leiden, soll die SENSY-Prothese zur Wiederherstellung der Gliedmaßenfunktionalität die allgemeine Patientengesundheit verbessern. SensArs hat über Projekt GoSafe, das im November 2019 begann, weitere Mittel von der Europäischen Kommission erhalten. Nach der Fertigstellung des industriellen Prototypen wird SENSY an Tieren validiert und es wird eine größere klinische Studie durchgeführt. Mit klinischen Ergebnissen wird bis Ende 2022 gerechnet. Diese werden für die Zulassung des Geräts zur Kommerzialisierung genutzt.

Schlüsselbegriffe

SensAgain, Gliedmaßen, Extremität, Prothese, Amputierter, SENSY, Elektrode, sensorisches Feedback

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