Erste sensorisch verbesserte künstliche Hand ermöglicht dem Amputierten, sich zu "fühlen"

Ein 36-jähriger Mann aus Dänemark ist der erste Amputierte der Welt, der mit einer sensorisch verbesserten künstlichen Hand in Echtzeit "fühlt". Die Prothese wird operativ mit Nerven im Oberarm verbunden, so dass er mit Objekten umgehen und sofort spüren kann, wie sie sich fühlen.

Das mit der künstlichen Hand verbundene sensorische System wurde von Silvestro Micera und seinen Kollegen der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz und der Sant'Anna School of Advanced Studies (SSSA) in Italien geschaffen.

Ein Prototyp der Technologie wurde im Februar letzten Jahres getestet, deren Ergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht wurden .

Um Sensoren in einer künstlichen Hand zu erzeugen, die Informationen durch Berührung erfassen, messen die Wissenschaftler die Spannung in künstlichen Sehnen, die die Fingerbewegung steuern. Diese Messung wurde in einen elektrischen Strom umgewandelt.

Da das zentrale Nervensystem diesen elektrischen Strom nicht verstehen kann, wandeln die Forscher mithilfe von Computeralgorithmen die elektrischen Signale in einen Impuls um, der von sensorischen Nerven verstanden werden kann.

Diese neuen Impulse wurden dann durch Drähte in vier Elektroden geschickt, die chirurgisch in die Nerven des Oberarms implantiert wurden und so den Tastsinn erzeugten.


Dennis Aabo Sørensen (im Bild) ist der erste Amputierte, der mit einer sensorisch verbesserten Prothesenhand Objekte "fühlen" konnte.
Bildnachweis: Lifehand 2 / Patrizia Tocci

"Das sensorische Feedback war unglaublich"

Dennis Aabo Sørensen verlor seine linke Hand bei einem Feuerwerksunfall 9 Jahre vor der Operation für das neue sensorische System im Gemelli Krankenhaus in Rom im Januar 2013.

Der Neurologe Paolo Maria Rossini leitete die Operation, die die Implantation von "transneuralen" Elektroden in die ulnaren und medianen Nerven von Sørensens linkem Arm erforderte.

Sørensen unterzog sich dann 19 Tagen Vorversuchen, bevor er die prothetische Hand eine Woche lang jeden Tag an die Elektroden legte.

Die Wissenschaftler stellen fest, dass die von Thomas Stieglitz und seinen Kollegen an der Universität Freiburg entwickelten Elektroden ultradünn waren und sehr schwache Signale direkt ins Nervensystem übertragen werden konnten.

Die Forscher geben zu, dass sie besorgt waren, dass, da die Nerven in Sørensens Arm seit 9 Jahren nicht mehr benutzt worden seien, sie die Sensitivität hätten reduzieren können.

Aus einer Reihe von Labortests, bei denen Sørensen Augenbinde und Ohrstöpsel tragen musste, während sie verschiedene Objekte mit der sensorisch verbesserten künstlichen Hand ergriffen, fanden die Wissenschaftler das Ergebnis der Operation als erfolgreich.

Sørensen war in der Lage, die Stärke seiner Griffe an den Objekten sowie ihre Form und Konsistenz zu erkennen.

Er erklärt:

"Das sensorische Feedback war unglaublich. Ich konnte Dinge fühlen, die ich über 9 Jahre lang nicht fühlen konnte. Wenn ich ein Objekt hielt, konnte ich fühlen, ob es weich oder hart war, rund oder quadratisch."

Aufgrund von Sicherheitseinschränkungen innerhalb klinischer Studien ließ Sørensen die Elektroden nach einem Monat vom Arm nehmen.

Aber die Forscher sagen, sie sind zuversichtlich, dass die Elektroden für viele Jahre mit voller Funktionalität implantiert werden könnten, ohne das Nervensystem zu schädigen.

Sørensen und Micera erklären im folgenden Video, wie das sensorische System funktioniert:

Die Zukunft der bionischen Hand

Obwohl die Wissenschaftler sagen, dass diese Studie der erste Schritt in Richtung einer bionischen Hand ist, stellen sie fest, dass es noch viele Jahre dauern wird, bis eine sensorisch verbesserte Prothesenhand verfügbar ist.

Sie sagen, ihr nächster Schritt wird darin bestehen, die Elektronik für das sensorische Feedback kleiner zu machen, damit sie für eine tragbare Prothese verwendet werden können.

Die Forscher wollen auch die sensorische Technologie verbessern, um detailliertere Empfindungen durch Berührung zu erzeugen und das Bewusstsein um die Winkelbewegung der Finger zu verbessern.

Vorläufig hat Sørensen wieder eine kommerzielle Prothesenhand benutzt, die die Muskelbewegung in seinem Stumpf erkennt. Dies ermöglicht es ihm, Objekte zu halten und seine Hand zu öffnen und zu schließen.

Obwohl die Studie bedeutete, dass er nur eine Berührung in seiner linken Hand für kurze Zeit erfahren konnte, sagt Sørensen, dass er erfreut war, daran teilzunehmen.

"Ich war mehr als glücklich, mich freiwillig für die klinische Studie zu melden, nicht nur für mich selbst, sondern auch um anderen Amputierten zu helfen", sagt er.

Letztes Jahr berichtete Medical News Today über eine Studie, die neuronale Muster beschreibt, die auftreten, wenn Tiere Objekte berühren - Erkenntnisse, die zur Schaffung von berührungsempfindlichen Prothesen führen können, die direkt mit dem Gehirn kommunizieren.

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