Van Star Wars tot het echte leven: nieuwe prothese verandert levens

Geleverd door Analog Devices Inc.

Hoewel Luke Skywalker alleen een cameo-optreden maakt in de nieuwste Star Wars-film, wekt zijn terugkeer ook interesse in een prothetisch ledemaat dat de bijnaam heeft gekregen van de fictieve held met een cybernetische hand. (Fans zullen zich herinneren dat het bionische aanhangsel de rechterhand van Luke verving, die hij verloor in een lichtzwaardduel met Darth Vader in Star Wars Episode V: The Empire Strikes Back *.)

De DEKA-arm. Foto door DEKA Research and Development Corp. Gebruikt met toestemming.

De DEKA-arm, die de uitvinder, Dean Kamen, liefkozend Luke noemt, is een echt apparaat dat is gemaakt door de ingenieurs van Kamen's in New Hampshire gevestigde bedrijf. DEKA Onderzoek en Ontwikkeling . Luke, de meest geavanceerde prothetische arm die tot nu toe is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA), vertaalt signalen van spieren om complexe taken uit te voeren, zoals het buigen van vingers en het grijpen van voorwerpen. Het is een transformatieve innovatie in de protheses van de bovenste ledematen voor geamputeerden.

Van sciencefiction tot medisch feit

Wanneer de FDA goedgekeurd het apparaat voor marketing in 2014, noemde het het DEKA-armsysteem de eerste prothetische arm die meerdere, gelijktijdig aangedreven bewegingen kan uitvoeren die worden bestuurd door elektrische signalen van elektromyogram (EMG) elektroden die elektrische activiteit detecteren in spieren in de buurt van waar de prothese is bevestigd. De elektrische signalen van de elektroden en andere gebruikersinvoerapparaten worden vervolgens door de hoofdcomputer van de arm omgezet om tot 10 aangedreven gewrichten te bedienen.

Een van de meest innovatieve kenmerken van de DEKA Arm is het vermogen van de pols en vingers om posities aan te passen om meerdere verschillende door de gebruiker te selecteren grepen te verkrijgen. Bovendien stellen krachtsensoren in de hand de gebruiker van de arm in staat om de greep nauwkeurig te controleren. De prothetische arm is qua grootte en gewicht vergelijkbaar met een natuurlijk ledemaat en kan worden bestuurd door een verscheidenheid aan inputs. Een computer op de prothese ontvangt de EMG-signalen en interpreteert deze om vingers te openen of te sluiten, of om de greepconfiguratie te wijzigen zodat de gebruiker bijvoorbeeld een munt kan oppakken.

Met de DEKA-arm kan een geamputeerde gemakkelijk dingen doen zoals een kopje koffie vasthouden, schoenveters strikken en ritsen afhandelen - activiteiten die voorheen moeilijk waren met passieve prothesen

Om dergelijke complexe bewegingen uit te voeren, realiseerden de DEKA-ingenieurs zich dat ze ook extra besturingsingangen nodig hadden. Hun oplossing was om speciale sensoren op de voeten van de gebruiker te implementeren die draadloos signalen naar de computer van de arm sturen, waardoor de gebruiker meerdere gewrichten tegelijk kan bedienen.

Meerdere componenten van Analog Devices, Inc., (ADI)—inclusief instrumentatie versterkers , digitale isolatoren , en dubbele operationele versterkers - werden geïntegreerd in het ontwerp van de signaalketen van DEKA. Deze hoogwaardige componenten helpen DEKA ervoor te zorgen dat de arm voldoet aan de kritische eisen op het gebied van veiligheid, effectiviteit en marktrijpheid van het systeem.

Deze en andere ADI-componenten behoorden tot de componenten die werden getest tijdens het FDA-goedkeuringsproces van het armsysteem, toen het bureau gegevens beoordeelde met betrekking tot software en elektrische en batterijsystemen, maatregelen om onbedoelde bewegingen van de arm- en handmechanismen te voorkomen of te stoppen, duurzaamheidstests (zoals bestand tegen blootstelling aan veelvoorkomende omgevingsfactoren zoals stof en lichte regen) en impacttesten.

Innovatieve technologie leidt tot transformatieve mogelijkheden

Deze radicale vooruitgang in protheses komt voort uit een uitdaging die decennia in de maak was. Vóór de DEKA-arm waren prothesen gebaseerd op ontwerpen die meer dan 100 jaar geleden werden ontwikkeld. En hoewel de technologie van de onderste ledematen de afgelopen decennia geavanceerder is geworden, is de technologie van de bovenste ledematen achtergebleven vanwege de moeilijkere medische en technische problemen. Dus in 2006 heeft het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) van de Amerikaanse regering een programma opgezet met de naam Revolutionaire protheses met een ambitieus doel: een armprothese ontwerpen met de functionaliteit van een natuurlijk ledemaat.

DARPA benaderde DEKA om een ​​oplossing te creëren die de levenskwaliteit van geamputeerden drastisch zou verbeteren - een oplossing die delicaat genoeg was om een ​​druif op te rapen, maar toch robuust genoeg om gereedschap zoals een handboor te hanteren. DEKA-ingenieurs hebben dat doel bereikt. Met de DEKA-arm kan een geamputeerde nu veilig dingen doen zoals een kopje koffie vasthouden, schoenveters strikken en ritsen afhandelen - activiteiten die voorheen moeilijk waren met passieve prothesen.

Als onderdeel van de FDA-toepassing onderging het DEKA-systeem een ​​optimalisatiestudie die werd gefinancierd door het Department of Veterans Affairs (VA) en werd uitgevoerd in medische centra van VA en het Amerikaanse ministerie van Defensie. Negentig procent van de geamputeerden die aan het onderzoek deelnamen, kon met de DEKA-arm veelvoorkomende maar complexe huishoudelijke en zelfzorgtaken uitvoeren die ze met hun bestaande prothesen niet konden uitvoeren.

Deze technologische innovatie verandert echt levens. Het loopt vooruit op wat mogelijk is - en het is nog maar het begin.

* Star Wars Episode V: The Empire Strikes Back is een handelsmerk van Lucasfilm.

zich verstoppen