Neuartige Handprothese ermöglicht anspruchsvolle Bewegungen

First person with below-elbow amputation implanted with an osseo-neuromuscular prosthesis. Electrodes implanted in nerves and muscles are accessed via two titanium implants that serve for skeletal attachment and communication interface with the prosthesis. The prosthesis is virtual during the recovery period after surgery to evaluate the interface.
Quelle: Dr. Max Ortiz Catalan / CSEM
12.02.2019 In einem europäischen Projekt wurde die erste klinisch taugliche Handprothese entwickelt, die Empfindungen übermittelt und ihren Trägern auch anspruchsvolle Bewegungen ermöglicht. Diese Medizintechnologie der Zukunft ist eine wegweisende Errungenschaft für die Wiederherstellung der Handfunktion nach Amputationen. Das CSEM hat mit seiner Ultra-Low-Power-Verarbeitungs- und -Kommunikationstechnologie zu dieser Entwicklung beigetragen.

Obwohl sich Forschung und Entwicklung schon seit Jahrzehnten mit künstlichen Gliedmaßen befassen, müssen sich Amputationspatienten noch immer mit Prothesen begnügen, die auf einer 40 Jahre alten Technologie beruhen. Mit Elektroden, die auf der Haut platziert werden, spüren konventionelle Prothesen Kontrollsignale des darunterliegenden Muskelstumpfs auf. Diese Signale sind jedoch sehr beschränkt und nicht verlässlich. Deshalb können mit einer Prothese bisher auch nur sehr einfache Bewegungen ausgeführt werden, etwa die Hand zu öffnen und zu schließen. Etwas zu ertasten oder auch Empfindungen zu spüren, ist nicht möglich.

Implantierte Elektroden liefern verlässlichere Informationen für anspruchsvolle Bewegungen

Das CSEM und zehn Partner haben in dem von der EU unterstützten Projekt "DeTOP" eine neuartige Handprothese entwickelt. Die Elektroden werden in die Nerven des Muskelstumpfs implantiert. So liefern sie umfassendere und verlässlichere Informationen, wodurch anspruchsvollere Bewegungen und auch das Tasten möglich werden. Das CSEM hat für dieses Projekt mehrere Low-Power-Technologien entwickelt. Dazu gehören eine integrierte Schaltung sowohl für die Kontrolle der Prothese als auch für das Sammeln der sensorischen Feedbacks und ein Echtzeit-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll.

Kombination von Roboter-, Sensor- und Schnittstellen-Technik

Bei dieser Prothese werden zum ersten Mal Roboter-, Sensor- und Schnittstellen-Technik miteinander eingesetzt. Das Herzstück ist die in den Knochen integrierte Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Diese Knochenverankerungstechnik ist eine langfristige, stabile Lösung, um Prothesen der Gliedmaßen auf bequeme, natürlich Art und Weise direkt am Skelett zu befestigen. Sie ermöglicht zudem die beidseitige elektronische Kommunikation zwischen der Prothese und den Elektroden, was für eine noch bessere Funktionalität und mehr Gefühl sorgt.

Diese Prothese ist die erste dieser Art, die im Alltag eingesetzt werden kann. Sie wurde in Schweden bereits erfolgreich implantiert. Weitere Implantationen sind geplant. Die neuartigen Technologien und klinischen Umsetzungen des Projekts haben das Potenzial, die Entwicklung von biologisch inspirierten Maschinen und Spin-offs massiv zu beeinflussen. Sie könnten auch Menschen mit Behinderungen verschiedenster Arten zu einer besseren Lebensqualität verhelfen.

Kontakt: Florence Amez-Droz, CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA
florence.amez-droz@csem.ch