Alles im Griff – durch Gedankenkraft

Die aktuell verfügbaren robotischen Armprothesen werden mithilfe der verbliebenen Muskelreste an Schulter oder Arm gesteuert, die jedoch oft ebenfalls geschädigt wurden. Außerdem beherrschen die Endoprothesen nur ein oder zwei Greif-Kommandos, was ein Großteil der Anwender als Nachteil empfindet.

Um die Leistungskraft der Prothesen zu erhöhen, wählte das Forscherteam um Professor Dr. Dario Farina vom Institute of Biomedical Engineering des Imperial College London nun einen neuen Ansatz: Statt übrig gebliebener Muskelreste wie in herkömmlichen Prothesen nutzt der "Armroboter" elektrische Signale aus Motoneuronen für Körperteile, die von der Amputation verschont blieben.

Sensor-Pflaster leitet Befehle an Roboterarm

Den Nutzen der Robotertechnologie überprüfte das internationale Forscherteam in einer kleinen Studie mit sechs Patienten, deren Arme entweder von der Schulter abwärts oder über dem Ellenbogen amputiert worden waren. Sämtliche Probanden unterzogen sich einem operativen Eingriff. Dabei wurden Teile des peripheren Nervensystems, die ursprünglich für Hand- und Armbewegung der amputierten Gliedmaße zuständig waren, auf gesunde Muskeln umgeleitet. Je nach Art der Amputation erfolgte die Verbindung entweder am M. pectoralis oder am M. bizeps. Der Eingriff ermöglichte den Forschern eine klare Detektion der von den spinalen Motoneuronen ausgesandten Signale, die sich auch zur Verstärkung nutzen ließ.

 So beweglich wie die natürliche obere Extremität

Die Signalweiterleitung von derart präparierten Muskeln zur Prothese erfolgte über ein Sensor-Pflaster, das die elektrischen Impulse der Moto­neuronen als Kommandos zur Prothesensteuerung verwendete. Physiotherapeutisches Training ermöglichte den Freiwilligen schließlich ein deutlich umfangreicheres Bewegungsrepertoire als mit einer muskelgesteuerten Prothese – sie mussten einfach an Phantom-Armbewegungen denken. Die Teilnehmer waren jetzt in der Lage, ihr Ellenbogengelenk zu steuern, das Handgelenk zu bewegen und die Hand zu öffnen oder zu schließen. Die neuartige Technologie ermöglichte somit alle grundlegenden Hand- und Armfunktionen wie mit dem verlorenen Körperteil.

Innerhalb der nächsten drei Jahre marktreif

Letztendlich wollen die Wissenschaftler ihren gedankengesteuerten Roboterarm mit einer kompletten Bandbreite an Hand- und Armbewegungen ausstatten, damit er sich wie ein natürlicher Arm einsetzen lässt. Mit ihrer Forschung haben sie nun das Ende der Machbarkeitsphase erreicht und hoffen, in klinischen Studien mit mehr Teilnehmern ihren Ansatz weiter verfeinern zu können. Zudem rechnen sie in den nächsten drei Jahren mit der Marktreife des aktuellen Modells.

Quelle: Pressemitteilung – Imperial College London