Armprothese nutzt natürliche Gedankensteuerung

Forscher an der Chalmers University of Technology haben eine robotische Armprothese entwickelt, die direkt am Skelett verankert wird und eine natürliche Gedankensteuerung verspricht. Denn wenngleich Gedankensteuerung seit Jahren im Fokus von Forschern weltweit steht, hat das schwedische Team nämlich einen wichtigen Durchbruch gemacht.

„Wir haben wirklich die Mittel für eine dauerhafte Verbindung zu neuromuskulären Interfaces“, erklärt der maßgeblich am Projekt beteiligte Doktorand Max Ortiz Catalan gegenüber pressetext.

Dazu hat das Team das für die sogenannte Osseointegration (Verankerung von Prothesen am Knochen) entwickelte OPRA Implant System des projektbeteiligten Mediziners Rickard Branemark so modifizert, dass es problemlosen Zugang zu direkt an Nervenenden und in Muskelgewebe verankerten Elektroden erlaubt. Bereits diesen Winter sollen erste Patienten operiert werden. Die Forscher sind zuversichtlich, dass sich die laborerprobte Prothese in der Praxis bewähren wird.

Bessere Nervensteuerung

Bislang auf dem Markt verfügbare gedankengesteuerte Prothesen nutzen Tricks wie eine Verstärkung von Nervensignalen durch den Brustmuskel, ehe Elektroden an der Prothese die Signale indirekt empfangen. Schon seit längerem befassen sich Forscher aber auch damit, Nervensignale mit implantierten Elektroden direkt abzunehmen. Das Problem dabei ist, das Signal ohne Probleme nach außen zur Prothese zu leiten. „Das haben wir mit dem OPRA Implant System gelöst“, so Catalan. Als Verankerung für Prothesen kommt dieses System schon bei über 200 Personen zum Einsatz, es für eine bessere Gedankensteuerung zu adaptieren, ist ein logischer nächster Schritt.

Dafür, wie Elektroden mit Nerven verbunden werden, hat sich das Team an der Neuroprosthetik orientiert. Denn es gibt hunderte Patienten, die mit derartigen Impantaten leben, die allerdins primär der Stimulation dienen. „Wir haben daran gearbeitet, diese Interfaces für die Aufnahme zu optimieren, was aufgrund der schwachen Signale komplizierter ist“, erklärt der Doktorand. Es werden sowohl Elektroden an den Nerven als auch in noch vorhandenen Muskeln zum Einsatz kommen, über die die Prothese zudem wie ein echter Arm Feedback ans Gehirn geben kann – ein weiterer Vorteil der Entwicklung.

Forscher sehen großes Potenzial

Durch das optimierte Interface sollen die Steuersignale der Nerven sauberer an die Prothese übertragen werden als bei Abnahme mit Oberflächenelektroden, um eine wirklich natürliche Steuerung zu ermöglichen. Dann sollten der robotische Arm und die daran befindliche Hand sich durch intuitves Denken praktisch wie das natürliche Vorbild bewegen. Denn dass die Prothese Signale sehr gut interpretieren kann, haben Tests bereits gezeigt, bei denen die Nervensignale mit Oberflächenelektroden abgenommen werden.

Dabei hat das Team auch mit Armamputierten gearbeitet, die so in einer VR-Umgebung die Prothese testen konnten. Das hat auch zur Optimierung der Algorithmen beigetragen, die Nerven- in Steuersignale übersetzen. „Nach einigen Minuten konnten die Meisten die künstlichen Arme auf Arten bewegen, von denen sie nicht dachten, dass sie es könnten“, sagt Ortiz. Schon bald soll sich zeigen, ob das System in der Praxis hält, was es verspricht. „Wir sind zuversichtlich, was den positive Ausgang des Projekts betrifft“, meint der Forscher.