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Feb 29, 2024

Ein Mann, der bei einem Arbeitsunfall seinen linken Arm verloren hat, ist nun in der Lage, jeden Finger seiner bionischen Hand mit seinem Verstand zu kontrollieren, und zwar mithilfe einer bahnbrechenden Technologie, die von Forschern in Schweden entwickelt wurde.

Der 54-jährige Tonney, der sich weigerte, seinen Nachnamen zu nennen, kann alltägliche Aufgaben wie die Verwendung eines Schraubenziehers, das Gießen von Wasser in ein Glas und das Greifen von Gegenständen ausführen.

Der Amputierte aus Schweden unterzog sich chirurgischen Eingriffen am Stumpf, damit seine Armmuskeln die Handprothese manipulieren konnten.

Die Forscher sagten, dies sei das erste Mal, dass eine Person mit einer Amputation oberhalb des Ellenbogens in der Lage sei, „jeden einzelnen Finger einer bionischen Hand zu kontrollieren“.

Professor Max Ortiz Catalan, Gründungsdirektor des Zentrums für Bionik und Schmerzforschung in Schweden – der die Forschung leitete, sagte, dass diese Technologie bisher nur bei Amputationen unterhalb des Ellenbogens demonstriert wurde, „wo es viele Muskeln im Unterarm gibt.“ Kontrolliere die Finger“.

Prof. Ortiz Catalan und sein Team verwendeten Elektrodensensoren und ein Titanknochenimplantat, um Tonneys Arm mit der Prothese zu verbinden.

Die Forscher sagten, dass ihr Titanimplantat im Vergleich zu herkömmlichen Gliedmaßenbefestigungen, die Unbehagen verursachen und mechanisch instabil sein können, komfortabel und „stark im verbleibenden Knochen verankert“ sei.

In einem amputierten Glied können die Signale der verbleibenden Nerven zu schwach sein, um von den Elektroden erfasst zu werden. Deshalb hat das Team diese Nerven auf neue Ziele in den vorhandenen Muskeln umkonfiguriert, um die Signale zu „verstärken“.

Prof. Max Ortiz-Catalan, links, und sein Kollege Jan Zbinden, rechts, Doktorand am CBPR, mit Tonney (Anna-Lena Lundqvist/Chalmers University of Technology)

Algorithmen des maschinellen Lernens werden verwendet, um die Absichten des Trägers in Bewegungen der Prothese umzusetzen, sodass Tonney seine bionische Hand mithilfe seines Geistes bewegen kann.

Prof. Ortiz Catalan sagte: „Wir haben chirurgische und technische Ansätze kombiniert, um dieses Problem zu lösen.

„Wir haben die motorischen Nervensignale im Grunde auf verschiedene Arten von Muskelzielen umverteilt, die alle als biologische Verstärker fungieren.“

Das Team sagte, Tonney nutze seinen bionischen Arm seit mehr als drei Jahren in seinem täglichen Leben.

Prof. Ortiz Catalan sagte: „Ein weiteres wichtiges Merkmal unserer Arbeit ist, dass unsere Patienten ihre Prothese tatsächlich außerhalb des Labors und in der realen Welt verwenden können.“

„Unser Patient nutzt die implantierten Elektroden, um seine Handprothese im täglichen Leben zu steuern, weil unsere einzigartige neuromuskuloskelettale Schnittstelle ihm diese Freiheit gibt.“

Als nächste Schritte wollen die Forscher die Steuerung der bionischen Hand verbessern.

Prof. Ortiz Catalan sagte: „Wir arbeiten auch daran, sensorisches Feedback (Gefühl) bereitzustellen, um die Kontrolle zu ergänzen und möglicherweise zu verbessern.“

Ihre Arbeit wird in der Zeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht.