Eine 50-jährige Schwedin, die bei einem Unfall in der Landwirtschaft ihre Hand verloren hat, wurde mit einer hochmodernen Prothese ausgestattet, die sich als transformativ erwiesen hat.
Die bionische Hand basiert auf einer revolutionären Technologie, die eine direkte Verbindung zu den Knochen, Muskeln und Nerven des Benutzers herstellt – Schaffung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die ermöglicht es der KI, Gehirnsignale in präzise und dennoch einfache Bewegungen umzusetzen.
Die Frau, die die bionische Hand erhielt, Karin (deren vollständiger Name nicht bekannt gegeben wird), hat jetzt einen eingeschränkten Tastsinn und kann alle fünf ihrer bionischen Finger einzeln bewegen, mit einer Erfolgsquote von 95 Prozent.
Nachdem sie zwei Jahrzehnte ohne rechte Hand gelebt hat, kann sie nun 80 Prozent ihrer üblichen täglichen Aktivitäten ausführen, wie Essen zubereiten, Gegenstände aufheben, Kleidung oder Taschen öffnen und schließen sowie Türgriffe oder Schrauben drehen.
Darüber hinaus ließen Karins quälende Phantomschmerzen, die sich ihrer Meinung nach anfühlten, als würde ihre Hand durch einen Fleischwolf gehen, nach Erhalt der Handprothese deutlich nach.
„Ich habe meine Prothese besser im Griff, aber vor allem sind meine Schmerzen zurückgegangen“, sagt Karin.
„Heute brauche ich viel weniger Medikamente.“
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Das internationale Team von Ingenieuren, die an der bionischen Hand gearbeitet haben, berichtete kürzlich in der Zeitschrift über Karins Erfolg Wissenschaftsrobotik.
Die aus Schweden, Italien und Australien stammenden Forscher sagen, es sei das erste Mal, dass sich eine Roboterhand mit internen Elektroden als langfristig für Amputationen unterhalb des Ellenbogens erwiesen habe.
“Die Tatsache, dass [Karin] „Dass sie ihre Prothese seit Jahren bequem und effektiv bei alltäglichen Aktivitäten nutzen kann, ist ein vielversprechender Beweis für die potenziell lebensverändernden Fähigkeiten dieser neuartigen Technologie für Menschen, die mit dem Verlust von Gliedmaßen konfrontiert sind“, sagt der Robotikingenieur Max Ortiz Catalán, der die Forschung bei leitete das Bionics Institute in Melbourne, Australien und das Centre for Bionics and Pain Research in Schweden (das er mitbegründet hat).
Als Karin vor drei Jahren zum ersten Mal mit der Prothese ausgestattet wurde, war die Technologie laut Forschern einzigartig. Keine andere Handprothese auf dem Markt enthielt eingebettete Sensoren. Bis heute verfügen die meisten Modelle über sensorische Elektroden an der Außenseite, direkt unter der „Haut“ des Roboters.
Diese Konvention verringert jedoch die Qualität und Quantität der sensorischen Signale, die von und zur Roboterhand gesendet werden, und schränkt ihre Kontrolle ein – ein Problem, das die Prothesentechnologie seit ihrer Entstehung vor etwa 60 Jahren plagt.
Im letzten Jahrzehnt hat Ortiz Catalán an einer besseren Lösung gearbeitet, die auf „Osseointegration“ basiert.
Im Grunde bedeutet das, dass, wenn ein Implantat in den Knochen einer Person eingesetzt wird, die Knochenzellen eng um ihn herum wachsen.
„Diese Integration ist so stark, dass wir die künstliche Gliedmaße tatsächlich direkt am Skelett befestigen können“, erklärt Ortiz Catalán in einem Video.
Wenn diese Technik mit rekonstruktiver Chirurgie kombiniert wird, argumentiert Ortiz Catalán, könne er „Biologie und Elektronik wirklich integrieren“.
Um eine Schnittstelle für Karins Prothese zu schaffen, wurden zwei Implantate in ihren Elle- und Speichenknochen eingesetzt. Anschließend wurde ein Muskeltransplantat aus ihrem Bein mit diesen Implantaten verbunden, sodass die durchtrennten Muskeln und Nerven in Karins Armstumpf wieder befestigt werden konnten.
Wichtig ist, dass diese Muskeltransplantate Elektroden enthielten, um die Signale an der Schnittstelle zu verstärken.
Da die Prothese direkt im Knochen verankert ist, ist sie laut Forschern für Patienten viel angenehmer zu tragen als herkömmliche „Kugelgelenk“-Prothesen.
Da die sensorischen Elektroden nicht außen, sondern im Inneren der Roboterhand eingebettet sind, wird die direkte neuronale Stimulation zudem konsistent und zuverlässig von der Hand wahrgenommen.
Im Vergleich zu einer herkömmlichen Prothese verbesserte diese neue Technologie Karins Griffpräzision um fast das Vierfache.
Die Handprothese trägt den Namen Mia Hand und wurde von der italienischen Firma Prensilia entwickelt, die auf robotische und biomedizinische Geräte spezialisiert ist, und von der Europäischen Kommission finanziert.
„Wir am Bionics Institute sind begeistert von dem, was Professor Ortiz Catalán und sein Team von Mitarbeitern bisher erreicht haben, und von ihrer kontinuierlichen Entwicklung der bionischen Gliedmaßentechnologie der nächsten Generation – insbesondere angesichts ihres Potenzials, bei der Linderung von Phantomschmerzen zu helfen.“ sagt der CEO des Instituts, Robert Klupacs.
Ortiz Catalán arbeitet jetzt in der Ukraine, um Amputierten während des Krieges Fachwissen zur Verfügung zu stellen.
Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftsrobotik.