Voor het eerst kunnen mensen met armamputaties gevoel ervaren in een hersengestuurde armprothese die ze in het dagelijks leven kunnen gebruiken. Drie Zweedse patiënten leven al enkele jaren met deze nieuwe technologie. Het is een van 's werelds meest geïntegreerde koppelingen tussen mens en machine.
Van de zeven jaar waarin de patiënten in hun dagelijks leven een hersengestuurde prothese gebruikt hebben, konden ze de laatste paar jaar ook een nieuwe functie gebruiken: tastsensaties in de hand. Dit is een nieuw concept voor kunstmatige ledematen die 'neuromusculoskeletale protheses' worden genoemd, omdat ze zijn verbonden met de zenuwen, spieren en het skelet van de gebruiker.
Het onderzoek werd geleid door Max Ortiz Catalan, universitair hoofddocent aan de Chalmers University of Technology, in samenwerking met de Sahlgrenska Universitair Ziekenhuis, de Universiteit van Göteborg en Integrum AB, die zich allen in Göteborg (Zweden) bevinden. Onderzoekers van de Medische Universiteit van Wenen (Oostenrijk) en het Massachusetts Institute of Technology in de Verenigde Staten waren ook betrokken.
Nauwkeurig en gevoelig
"Ons onderzoek toont aan dat een neuromusculoskeletale prothese veel nauwkeuriger kan werken dan conventionele prothetische handen. We hebben het gebruik van de prothese verder verbeterd door aanraakgevoelige sensoren te integreren die de patiënten gebruiken om te beoordelen hoe moeilijk een object te grijpen of erin te knijpen is. In de loop der tijd is het vermogen van de patiënten, om kleinere veranderingen in de intensiteit van sensaties waar te nemen, verbeterd", zegt Max Ortiz Catalan.
Alles in één
Het nieuwe concept van een dergelijke prothese is uniek door de volgende functies, die in een andere prothese nog niet gezamenlijk voorkwamen:
- Het heeft een directe verbinding met de zenuwen, spieren en het skelet van een persoon.
- Het is hersengestuurd en zorgt dat aanrakingen door de gebruiker worden waargenomen als afkomstig van de ontbrekende hand.
- Het is op zichzelf staand; alle benodigde elektronica zit in de prothese, zodat patiënten geen extra apparatuur of batterijen hoeven mee te nemen.
- Het is veilig en stabiel op lange termijn; de technologie is zonder onderbreking door patiënten gebruikt tijdens hun dagelijkse bezigheden, zonder toezicht van de onderzoekers. Het gebruik is niet beperkt tot besloten of gecontroleerde omgevingen.
Afbeelding: Sara Manca/Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
Krachtsensoren
Het nieuwste deel van de technologie, het tastgevoel, is mogelijk door stimulatie van de zenuwen die vóór de amputatie met de biologische hand waren verbonden. Krachtsensoren in de duim van de prothese meten het contact en de druk die tijdens het vastgrijpen op een object wordt uitgeoefend. Deze informatie wordt doorgegeven aan de zenuwen van de patiënt, die naar hun hersenen leiden. Patiënten kunnen dus voelen wanneer ze een object aanraken, de kenmerken van het object en hoe hard ze erop drukken, wat cruciaal is voor het nabootsen van een biologische hand.
"Momenteel zijn de sensoren niet het obstakel om de sensatie te herstellen", zegt Max Ortiz Catalan. "De uitdaging is het creëren van koppelingen met de zenuwen die naadloos grote hoeveelheden kunstmatig verzamelde informatie naar het zenuwstelsel kunnen zenden, zodat de gebruiker sensaties natuurlijk en moeiteloos kan ervaren."
Volgende stappen
Het einddoel van het onderzoeksteam is om, in samenwerking met Integrum AB, een algemeen verkrijgbaar product te ontwikkelen dat geschikt is voor zoveel mogelijk mensen met een armamputatie. "We verwachten dat dit systeem binnen enkele jaren buiten Zweden beschikbaar zal zijn, en we boeken ook aanzienlijke vooruitgang met een vergelijkbare technologie voor beenprothesen, die we later dit jaar bij een eerste patiënt willen implanteren", maakt ten slotte Max Ortiz Catalan bekend.
Bekijk de bijbehorende video's (Engelse ondertiteling beschikbaar bij Zweedse gedeelten):
(Bron: Chalmers)