Zulassungsverfahren ausstehend

Implantiere Sensoren übertragen Muskelimpulse kabellos an Prothesen

Prothesen

Sensoren, die direkt mit den Nervenbahnen verbunden werden, ermöglichen Personen mit Amputationen eine präzisere Steuerung ihrer Prothese. Aufgrund des sehr teuren Zulassungsverfahrens der EU wurde die vielversprechende Entwicklung leider pausiert.

Wien (Österreich). Bisher werden bei myoelektrische Arm- und Handprothesen, die seit etwa 50 Jahren genutzt werden, Bewegungen ausgelöst, indem die Muskelimpulse der Nutzer über deren Haus erkannt werden. Eine Reihe von Störfaktoren kann bei dieser Art der Übertragung allerdings zu Problemen führen. Wissenschaftler der Medizinischen Universität Wien und des Unternehmens Otto Bock haben nun ein Implantat entwickelt, dass die Impulse der Muskeln kabellos an die Prothesen sendet.

In einer klinischen Studie mit drei Patienten konnten die neuen Sensoren bereits erfolgreich getestet werden. Hans Dietl, Science Officer des Orthopädietechnik-Unternehmens Otto Bock erklärt, dass „er felsenfest davon überzeugt ist, dass eine derartige Technologie für die Patienten Vorteile bietet.“ Neben der neuen Prothesentechnologie wurden kürzlich noch weitere technische Innovationen vorgestellt, die beeinträchtigten Personen im Alltag helfen können.

Bewegungen und Schweiß behindern Signalübertragung

Bei aktuellen myoelektrische Prothesen, bei denen die Sensoren zur Steuerung auf der Haut der Nutzer aufliegen, kommt es durch Bewegungen und Schweiß häufig zu Übertragungsfehlern. Dieses Problem soll durch die implantierten Sensoren komplett verhindert werden. Ähnlich wie Herzschrittmacher sind die Sensoren mit Keramik umhüllt. Ihr Gehäuse ist allerdings wesentlich kleiner, was dafür sorgt, dass die zur Implantation erforderliche Operation für den Patienten schonender ist.

Die Forscher haben bereits drei Menschen, deren Oberarm amputiert werden musste, die neuen Sensoren implantiert. Die Gedankensteuerung funktioniert, indem Nerven, die für die Steuerung der nicht mehr vorhandenen Muskeln zuständig waren, chirurgisch zu den Sensoren der Prothese umgeleitet werden. Laut der im Fachmagazin Science Robotics veröffentlichten Studie wurden zwei Testpersonen sechs Sensoren implantiert, die andere Testperson erhielt fünf Sensoren.

Prothese versorgt Sensoren mit Strom

Die im Körper implantierten Sensoren werden durch eine Spule, die sich in der Prothese befindet mit Strom versorgt. Es muss also nicht wie bei Herzschrittmacher, die ihren Strom aktuell über einen Akku erhalten und in Zukunft eventuell über Reibungselektrizität selbst erzeugen können, regelmäßig ein operativer Eingriff erfolgen, um die Energieversorgung sicherzustellen. Gleichzeitig dient die Spule auch zur Signalübertragung von den Sensoren zur Prothese.

Im Vergleich zu den Oberflächensensoren, die nach etwa sechs Monaten nutzbare Signale an die Prothese übertragen, sind die implantierten Sensoren wesentlich schneller bereit. Bei den drei Testpersonen vergingen von der Operation bis zur Funktionsfähigkeit etwa drei Monate. Anschließend konnten die Personen ihre Prothese mit drei Freiheitsgraden kontrollieren. Dies umfasst das Öffnen und Schließen der Hand, eine Drehbewegung der Hand und das Heben und Absenken des künstlichen Unterarms durch den Ellenbogen der Prothese.

Die Wissenschaftler resümieren, dass die „implantierten Sensoren substanziell besser funktionieren als die Oberflächensensoren.“ Dies liegt an der höheren Signalstärke durch das direkte Abgreifen an den Nervenbahnen und das nicht mehr auftretende Verrutschen. Bis die neue Übertragungstechnik im industriellen Ausmaß verwendet werden kann, benötigt sie allerdings noch eine sehr teure Funkzulassung der EU Medical Device Regulation. Aus diesem Grund wurde die Weiterentwicklung vorerst gestoppt.

Science Robotics, doi: 10.1126/scirobotics.aaw6306

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