23 sep. 2019
2 minuten
Twee vrijwilligers kunnen hun prothetische voet en knie in realtime voelen. Hun bionische prothese beschikt over sensoren die verbinding maken met zenuwen in de dij. De resulterende neurofeedback vermindert de fysieke en mentale belasting aanzienlijk.
Tijdens het lopen voelen mensen met gezonde benen wanneer ze hun knie bewegen of wanneer hun voeten de grond raken. Het zenuwstelsel maakt voortdurend gebruik van sensorische feedback om de spieren aan te sturen. Mensen met een beenprothese weten echter niet precies waar de prothese zich bevindt, hoe deze beweegt of op welk type terrein hij staat. Ze kunnen hun prothese daarom niet volledig vertrouwen tijdens het lopen. Een eenvoudige wandeling over kiezels of zand kan zo erg vermoeiend zijn. Bovendien hebben ze vaak fantoompijn.
Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van ETH Zurich en het in Lausanne gevestigde start-upbedrijf SensArs heeft nu een interface ontwikkeld om de beenprothese te verbinden met de zenuwen in de dij, waardoor sensorische feedback wordt gegeven. Ze begonnen met een in de handel verkrijgbare hightech prothese, bevestigden sensoren op de zool van de voet en verzamelden de gegevens over bewegingen in het elektronische kniegewricht.
De informatie van de tast- en bewegingssensoren wred door algoritmen vertaald in stroomimpulsen – de taal van het zenuwstelsel – die aan de restzenuw werden afgegeven. Deze geven vervolgens signalen aan de hersenen, die de prothese zo lijkt te voelen en zijn looppatroon aanpast.
Het kostte de onderzoekers 3 maanden om mens en machine succesvol te verbinden, maar de resultaten waren er wel naar. Wandelen met neurofeedback was fysiek veel minder veeleisend, zoals blijkt uit de aanzienlijke vermindering van het zuurstofverbruik van de vrijwilligers tijdens het lopen. Ook hoefden de vrijwilligers zich lang niet zo hard te concentreren, waardoor ze meer aandacht konden besteden aan andere taken.
De interface met het zenuwstelsel kan ook worden gebruikt om de zenuwen onafhankelijk van de prothese te stimuleren. Voordat ze aan de proef begonnen, klaagden beide vrijwilligers over fantoompijn. In de loop van een therapieprogramma van een maand met neurostimulatie wisten de wetenschappers deze pijn bij een van de vrijwilligers aanzienlijk te verminderen; bij de andere verdween de pijn volledig.
De signalen van de prothese werden tijdens het onderzoek langs kabels door de huid naar de elektroden in de dij gestuurd. SensArs is nu van plan om een draadloos neurostimulatie-apparaat te ontwikkelen dat volledig in de patiënt kan worden geïmplanteerd als een pacemaker en dat op de markt kan worden gebracht.
Anderen lazen ook
