211service.com
Patiënten testen een geavanceerde prothetische arm
Door de zenuwen die normaal verbonden zijn met het verloren ledemaat chirurgisch te herschikken, hebben artsen een intuïtieve manier ontwikkeld voor geamputeerde patiënten om een robotarm te besturen.
Een patiënt test een prototype van een prothetisch ledemaat dat wordt ontwikkeld door DARPA. Krediet: DEKA Research and Development en The Rehabilitation Institute of Chicago
Todd Kuiken en collega's van het Rehabilitation Institute of Chicago rapporteerden de techniek voor het eerst bij een enkele patiënt in 2007, en nu hebben ze het bij verschillende andere patiënten getest. De patiënten konden allemaal met succes de geavanceerde prothese besturen, met gemotoriseerde schouders, ellebogen, polsen en handen. Ze konden de arm in de ruimte bewegen, handbewegingen nabootsen en een verscheidenheid aan voorwerpen oppakken, waaronder een waterglas, een delicate cracker en een schijf die over een tafel rolt. (In de onderstaande video worden drie patiënten getoond die de arm gebruiken.) De bevindingen worden vandaag gerapporteerd in Tijdschrift van de American Medical Association .
De gemotoriseerde armprothesen die tegenwoordig het meest worden gebruikt, coöpteren bestaande schouderbewegingen om de hand, elleboog of pols op de ledemaat te controleren. Deze apparaten kunnen frustrerend en traag zijn: de gebruiker moet die spieren bewust samentrekken om een beweging te activeren, en er kan slechts één beweging tegelijk worden uitgevoerd.
Kuiken heeft een geheel nieuw soort interface ontwikkeld. Met behulp van een chirurgische procedure die gerichte spierreïnnervatie wordt genoemd, brengen chirurgen zenuwen die eerder signalen naar het geamputeerde ledemaat droegen over naar de spieren in de borst en bovenarm. De omgeleide zenuwen groeien dan in de spieren, die samentrekken wanneer de patiënt denkt aan het verplaatsen van het verloren ledemaat. Die signalen worden door sensoren op het prothetische ledemaat gelezen en omgezet in beweging.
Drie patiënten die de operatie hebben ondergaan, hebben een prototype-arm getest die in ontwikkeling is door het Revolutionizing Prosthetics Program van het Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) (zie video hieronder). Ze konden het apparaat binnen slechts twee weken betrouwbaar besturen.
De snelheid en nauwkeurigheid van de bewegingen vertegenwoordigen aanzienlijke verbeteringen ten opzichte van eerdere myo-elektrische systemen, schrijft Gerard Loeb , een arts en wetenschapper in de afdeling biomedische technologie en neurologie aan de Universiteit van Zuid-Californië, in een begeleidend hoofdartikel. Nog belangrijker is echter het gemak waarmee patiënten leerden taken uit te voeren waarvoor gecoördineerde beweging in meer dan één gewricht nodig was.
Kuiken en collega's werken aan het toevoegen van sensorische feedback aan het systeem door zenuwen te transplanteren die ooit sensorische signalen van de geamputeerde arm naar de hersenen droegen. Dit soort feedback is vooral belangrijk om bijvoorbeeld te bepalen hoeveel kracht je moet gebruiken om een glas vast te pakken zonder het te breken. De onderzoekers hebben al aangetoond dat patiënten die deze zenuw hebben getransplanteerd, sensaties in de borstkas kunnen voelen van de verloren hand. Ze willen uiteindelijk sensoren aan de prothetische vingers toevoegen, die tactiele informatie kunnen vertalen naar getransplanteerde zenuwen, waardoor de patiënt het gevoel krijgt dat hij een echte hand heeft.