Oberhalb des Ellenbogenamputierten kontrolliert er einzelne bionische Finger

Feb 20, 2024

4. August 2023 Conn Hastings Reha

Forscher der Technischen Universität Chalmers in Schweden haben eine neue Technik entwickelt, die es Menschen mit Amputationen oberhalb des Ellenbogens ermöglichen könnte, Roboterprothesen besser zu nutzen, einschließlich der Ausführung einzelner Fingerbewegungen. Im Gegensatz zu Amputierten unterhalb des Ellenbogens verfügen diese Patienten über eine begrenztere Anzahl verbleibender Muskeln, mit denen sie mehrere bionische Strukturen, wie beispielsweise bionische Finger, genau steuern können. Um dieses Problem anzugehen, führten diese Forscher einen chirurgischen Eingriff an einem oberhalb des Ellenbogenamputierten durch und konfigurierten seine peripheren Nerven neu, um kleine neuromuskuläre Konstrukte zu schaffen, die von einer Reihe von Sensoren bedient werden. Dadurch wurde die Fähigkeit des Amputierten, eine spezifische Kontrolle über mehrere Elemente einer Roboterprothese auszuüben, drastisch erhöht und könnte ein Wegweiser zur Verbesserung der Geschicklichkeit und Kontrolle solcher Patienten sein.

Roboterprothesen sind ein großer Schritt, um Amputierten die Möglichkeit zu geben, einen Teil ihrer Fähigkeit zur Bewältigung alltäglicher Aufgaben wiederzugewinnen. Amputationen unterscheiden sich jedoch darin, wo sie an einem Glied durchgeführt werden. Im Allgemeinen bleiben bei Amputationen der oberen Gliedmaßen bei Amputationen unterhalb des Ellenbogens zahlreiche kleine Restmuskeln zurück, die möglicherweise genutzt werden könnten, um Aspekte der Robotergliedmaße wie die Bewegung einzelner Finger zu steuern. Bei Amputationen oberhalb des Ellenbogens gibt es jedoch weniger Möglichkeiten hinsichtlich der verbleibenden Muskeln, die zur Steuerung der Prothese genutzt werden können.

Um dieses Problem anzugehen, haben diese Forscher einen neuen Ansatz entwickelt, der Oberarmamputierten mehr Auswahl bieten könnte. Sie führten den Eingriff an einem Amputierten durch, der sich freiwillig für das Projekt gemeldet hatte, und präparierten chirurgisch die peripheren Nerven in seinem verbliebenen Oberarm und leiteten einige davon in kleine freie Muskeltransplantate um, die auch kleine Elektroden enthielten. Tatsächlich entstand so eine ganze Reihe künstlicher neuromuskulärer Konstrukte, mit denen der Patient einzelne Komponenten eines bionischen Gliedes aktivieren konnte.

Die neue neuromuskuläre Architektur wurde über ein Titanimplantat, das das Team chirurgisch in den verbleibenden Knochen einfügte, mit einem bionischen Glied verbunden, was im Vergleich zur klassischen „Pocket“-Anpassung für mehr Festigkeit und Komfort sorgte. Wenn der Patient die neuromuskulären Konstrukte in bestimmten Mustern aktiviert, interpretieren KI-Algorithmen seine Absichten im Hinblick auf bestimmte Bewegungen seiner bionischen Extremität.

„In diesem Artikel zeigen wir, dass die verteilte und gleichzeitige Neuverkabelung von Nerven mit verschiedenen Muskelzielen nicht nur möglich ist, sondern auch zu einer verbesserten prothetischen Kontrolle beiträgt“, sagte Max Ortiz Catalan, ein an der Studie beteiligter Forscher. „Ein wesentliches Merkmal unserer Arbeit ist, dass wir die Möglichkeit haben, verfeinerte chirurgische Verfahren klinisch umzusetzen und zum Zeitpunkt der Operation Sensoren in die neuromuskulären Konstrukte einzubetten, die wir dann über eine osseointegrierte Schnittstelle mit dem elektronischen System der Prothese verbinden.“ Den Rest erledigen KI-Algorithmen.“

Sehen Sie sich unten einige Videos an, die die Forschung erklären und demonstrieren:

Studie in der Zeitschrift Science Translational Medicine: Verbesserte Kontrolle einer Gliedmaßenprothese durch chirurgische Herstellung elektroneuromuskulärer Konstrukte mit implantierten Elektroden

Über: Chalmers University of Technology

Conn Hastings

Conn Hastings erhielt einen Doktortitel vom Royal College of Surgeons in Irland für seine Arbeit im Bereich der Arzneimittelverabreichung. Dabei untersuchte er das Potenzial injizierbarer Hydrogele zur Abgabe von Zellen, Arzneimitteln und Nanopartikeln bei der Behandlung von Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Nach seiner Promotion und dem Abschluss eines Jahres als Postdoktorand verfolgte Conn eine Karriere im wissenschaftlichen Verlagswesen, bevor er hauptberuflich Wissenschaftsjournalist und -redakteur wurde und seine Erfahrung in den biomedizinischen Wissenschaften mit seiner Leidenschaft für schriftliche Kommunikation kombinierte.