EO

Breingestuurde armprotheses die ‘voelen’ zijn in Zweden al onderdeel van het dagelijks leven (video)

06 mei 2020 om 11:01 uur

In Zweden lopen sinds een jaar drie mensen rond met een armprothese die wordt aangestuurd door het brein en die hen een gevoel van aanraking laat ervaren. De technologie is zonder onderbreking door patiënten gebruikt tijdens hun dagelijkse bezigheden, zonder toezicht van onderzoekers en niet beperkt tot besloten of gecontroleerde omgevingen. De ervaringen zijn positief.


Voor het eerst kunnen mensen met armamputaties gevoel van aanraking ervaren in een door het brein aangestuurde armprothese die ze in het dagelijks leven gebruiken. Een studie in het New England Journal of Medicine rapporteert over de drie Zweedse patiënten. Ze gebruiken de breingestuurde prothese al zeven jaar. Het laatste jaar zijn de tastsensaties in de prothetische hand toegevoegd.

 

Het implantaatsysteem voor de armprothese heet e-Opra en is gebaseerd op het Opra implantaatsysteem van het Zweedse bedrijf Integrum AB. Het implantaatsysteem verankert de prothese aan het skelet in de stomp van het geamputeerde ledemaat, via een proces dat osseo-integratie wordt genoemd. Elektroden worden geïmplanteerd in spieren en zenuwen in de amputatiestomp en het e- Opra-systeem verzendt signalen in beide richtingen tussen de prothese en de hersenen, net als in een biologische arm.

 

De prothese wordt door de geest bestuurd, via de elektrische spier- en zenuwsignalen die door de armstomp worden gestuurd en door de elektroden worden opgevangen. De signalen worden doorgegeven aan het implantaat, dat door de huid gaat en aansluit op de prothese. De signalen worden vervolgens geïnterpreteerd door een ingebed controlesysteem dat door de onderzoekers is ontwikkeld. Het controlesysteem is klein genoeg om in de prothese te passen en verwerkt de signalen met behulp van geavanceerde kunstmatige intelligentie-algoritmen, wat resulteert in controlesignalen voor de bewegingen van de prothetische hand.

 

De aanraaksensaties komen voort uit krachtsensoren in de prothetische duim. De signalen van de sensoren worden door het besturingssysteem in de prothese omgezet in elektrische signalen die worden gestuurd om een zenuw in de armstomp te stimuleren. De zenuw leidt naar de hersenen, die vervolgens de drukniveaus tegen de hand waarnemen.

 

Het neuromusculoskeletale implantaat kan worden aangesloten op elke in de handel verkrijgbare armprothese, waardoor ze effectiever kunnen werken.

 

Onderzoeksleider Max Ortiz Catalan van de Chalmers University of Technology (Zweden):
"Ons onderzoek toont aan dat een prothetische hand die aan het bot is bevestigd en wordt bestuurd door elektroden die in zenuwen en spieren zijn geïmplanteerd, veel nauwkeuriger kan werken dan conventionele prothetische handen. We hebben het gebruik van de prothese verder verbeterd door tactiele sensorische feedback te integreren die de patiënten gebruiken om te beoordelen hoe moeilijk het is om een bepaald object te grijpen of erin te knijpen. In de loop van de tijd verbetert het vermogen van de patiënten om kleinere veranderingen in de intensiteit van sensaties waar te nemen."

 

De neuromusculoskeletale prothese combineert voor het eerst de volgende functies:

  • Hij heeft een directe verbinding met de zenuwen, spieren en het skelet van een persoon.
  • Hij is brein-gecontroleerd en geeft sensaties af die door de gebruiker worden waargenomen als afkomstig van de ontbrekende hand.
  • Hij is op zichzelf staand; alle benodigde elektronica zit in de prothese, zodat patiënten geen extra apparatuur of batterijen hoeven mee te nemen.
  • Het gebruik is veilig en stabiel op lange termijn; de technologie is zonder onderbreking door patiënten gebruikt tijdens hun dagelijkse bezigheden, zonder toezicht van de onderzoekers, en is niet beperkt tot besloten of gecontroleerde omgevingen.

 

Het nieuwste deel van de technologie, het tastgevoel, is mogelijk door stimulatie van de zenuwen die vóór de amputatie met de biologische hand waren verbonden. Krachtsensoren in de duim van de prothese meten het contact en de druk die tijdens het vastgrijpen op een object wordt uitgeoefend. Deze informatie wordt doorgegeven aan de zenuwen van de patiënt, die naar hun hersenen leiden. Patiënten kunnen dus voelen wanneer ze een object aanraken, de kenmerken ervan beoordelen en inschatten hoe hard ze erop drukken.

 

"De uitdaging is het creëren van neurale interfaces die naadloos grote hoeveelheden kunstmatig verzamelde informatie naar het zenuwstelsel kunnen zenden, zodat de gebruiker sensaties natuurlijk en moeiteloos kan ervaren."

 

Het einddoel van het onderzoeksteam is, in samenwerking met Integrum AB, om een algemeen verkrijgbaar product te ontwikkelen dat geschikt is voor zoveel mogelijk van deze mensen.

Het huidige onderzoek had betrekking op patiënten met amputaties boven de elleboog, en deze technologie is bijna een eindproduct geworden. Het onderzoeksteam werkt parallel aan een nieuw systeem voor amputaties onder de elleboog. In die gevallen zijn er in plaats van één groot bot (opperarmbeen) twee kleinere botten (radius en ellepijp) waaraan het implantaat moet worden verankerd. De groep werkt ook aan de aanpassing van het systeem voor beenprothesen.

 

"Op dit moment nemen patiënten in Zweden deel aan de klinische validatie van deze nieuwe prothetische technologie voor armamputatie. We verwachten dat dit systeem binnen enkele jaren buiten Zweden beschikbaar zal zijn, en we boeken ook aanzienlijke vooruitgang met een vergelijkbare technologie voor beenprothesen, die we later dit jaar bij een eerste patiënt willen implanteren."

 

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Lichtschermen PSENopt II – Nu met verbeterde spiegelzuilen

Pilz maakt het portfolio met lichtschermen compleet: De lichtschermen PSENopt II zijn niet alleen verkrijgbaar voor...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

16 juni 2020, online

Power Electronics event

Het doel van dit event is de diversiteit van toepassingen, innovaties en kennis te presenteren op het...

16 juni 2020, Veldhoven

Business Software Event 2020

‘Boost your business with connected software & smart data’. Dat is het thema van het Business...

17 juni 2020, Vianen

Industrial Ethernet Event

Hoe kun je het maximale uit Industrial Ethernet halen?

Meer agendapunten »