CSEM: Erste Handprothese, die Empfindungen übermittelt

Foto: Max Ortiz Catalan
Foto: Max Ortiz Catalan

In einem europäischen Projekt wurde die erste klinisch taugliche Handprothese entwickelt, die Empfindungen übermittelt und ihren Trägern auch anspruchsvolle Bewegungen ermöglicht. Diese Medizintechnologie gilt als eine wegweisende Errungenschaft für die Wiederherstellung der Handfunktion nach Amputationen. Das Schweizer Forschungs- und Entwicklungszentrum CSEM hat mit seiner Ultra-Low-Power-Verarbeitungs- und -Kommunikationstechnologie zu dieser Novität beigetragen

Obwohl sich Forschung und Entwicklung schon seit Jahrzehnten mit künstlichen Gliedmassen befassen, müssen sich Amputationspatienten noch immer mit Prothesen begnügen, die auf einer 40 Jahre alten Technologie beruhen. Mit Elektroden, die auf der Haut platziert werden, spüren konventionelle Prothesen Kontrollsignale des darunterliegenden Muskelstumpfs auf. Diese Signale sind jedoch sehr beschränkt und nicht verlässlich. Deshalb können mit einer Prothese bisher auch nur sehr einfache Bewegungen ausgeführt werden, etwa die Hand zu öffnen und zu schliessen. Etwas zu ertasten oder auch Empfindungen zu spüren, ist nicht möglich.

Das CSEM und zehn Partner haben in dem von der EU unterstützten Projekt "DeTOP" nun eine neuartige Handprothese entwickelt. Die Elektroden werden dabei in die Nerven des Muskelstumpfs implantiert. So liefern sie umfassendere und verlässlichere Informationen, wodurch anspruchsvollere Bewegungen und auch das Tasten möglich werden. Das CSEM hat für dieses Projekt mehrere Low-Power-Technologien entwickelt. Dazu gehören eine integrierte Schaltung sowohl für die Kontrolle der Prothese als auch für das Sammeln der sensorischen Feedbacks und ein Echtzeit-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll.

Bei dieser Prothese werden zum ersten Mal Roboter-, Sensor- und Schnittstellen-Technik miteinander eingesetzt. Das Herzstück ist die in den Knochen integrierte Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Diese Knochenverankerungstechnik ist eine langfristige, stabile Lösung, um Prothesen der Gliedmassen auf bequeme, natürlich Art und Weise direkt am Skelett zu befestigen. Sie ermöglicht zudem die beidseitige elektronische Kommunikation zwischen der Prothese und den Elektroden, was für eine noch bessere Funktionalität und mehr Gefühl sorgt.

Diese Prothese ist die erste dieser Art, die im Alltag eingesetzt werden kann. Sie wurde in Schweden bereits erfolgreich implantiert. Weitere Implantationen sind geplant. Die neuartigen Technologien und klinischen Umsetzungen des Projekts haben das Potenzial, die Entwicklung von biologisch inspirierten Maschinen und Spin-offs massiv zu beeinflussen. Sie könnten auch Menschen mit Behinderungen verschiedenster Arten zu einer besseren Lebensqualität verhelfen.