Die Welt kommt der Entwicklung voll funktionsfähiger Prothesen immer näher. Der erste klinische bionische Aufsatz ist direkt mit dem Nervensystem und dem Skelettsystem verbunden und kann in Verbindung mit künstlicher Intelligenz etwa 80 % der täglichen Gebrauchsfunktionen der Hände und Finger des Benutzers wiederherstellen.
Unter der Leitung von Professor Max Ortiz-Catalan, Leiter der Neuroprothetik-Forschung am Australian Institute of Bionics, hat ein großes Team von Ingenieuren und Chirurgen aus der ganzen Welt eine neue Technologie zur Integration von Prothese und Körper entwickelt, die der schwedischen Amputierten Karin ein Glied verleiht, das fast so funktionsfähig ist wie die Hand, die sie bei einem Unfall in der Landwirtschaft verloren hat. Darüber hinaus hat die Prothese dem täglichen Gebrauch von mehr als drei Jahren gut standgehalten.
„Karin ist die erste Unterarmamputierte, die diese hochintegrierte bionische Hand des neuen Konzepts erhält, die unabhängig und zuverlässig im täglichen Leben verwendet werden kann“, sagte Ortiz-Catalan. „Die Tatsache, dass sie ihre Prothese seit vielen Jahren bequem und effektiv bei täglichen Aktivitäten nutzen kann, ist ein großartiges Beispiel für die potenziell lebensverändernde Kraft dieser neuen Technologie für Menschen, die mit dem Verlust von Gliedmaßen konfrontiert sind.“
Die prothetische Befestigung und die Kontrolle durch den Benutzer bleiben zwei große Hindernisse in diesem Bereich der Medizin. Um diese häufigen Probleme anzugehen, haben Forscher eine Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt, die künstliche Strukturen durch einen Prozess der Osseointegration bequem an den Knochen eines Patienten verankert. Anschließend können in Nerven und Muskeln implantierte Elektroden angeschlossen werden, um das Nervensystem des Körpers anzuzapfen.
Unter Osseointegration versteht man die direkte strukturelle und funktionelle Verbindung zwischen dem lebenden Knochen des Patienten und dem künstlichen Implantat, in diesem Fall einer bionischen Gliedmaßenstruktur aus Titanmetall. Hierbei handelt es sich um ein komplexes Verfahren, bei dem Speiche und Elle ausgerichtet und mit gleichem Gewicht belastet werden müssen, wodurch der umgebende Platz für andere notwendige Komponenten eingeschränkt wird.
Rickard Brånemark, außerordentlicher Professor an der Universität Göteborg und Gründer des Biotech-Implantatunternehmens Integrum, sagte: „Die Biointegration von Titanimplantaten in Knochengewebe bietet Möglichkeiten, die Versorgung von Amputierten weiter voranzutreiben. Durch die Kombination von Osseointegration mit rekonstruktiver Chirurgie, implantierten Elektroden und künstlicher Intelligenz können wir die menschliche Funktion auf eine noch nie dagewesene Weise wiederherstellen Wiederaufbau“.
Das Forschungsteam konnte ein neuromuskuloskelettales Implantat entwerfen, das das Nervensystem auf engstem Raum um zwei Knochenbefestigungspunkte herum verbindet.
„Karin nutzt jetzt dieselben neuronalen Ressourcen, die sie zur Kontrolle ihrer fehlenden biologischen Hand nutzt“, sagte Ortiz-Catalan.
Chirurgen des Sahlgrenska-Universitätskrankenhauses positionierten anschließend Karins Nerven und Muskeln neu, um optimale Bewegungssteuerungsinformationen für die Prothese bereitzustellen.
Dr. Paolo Sassu, Leiter der Chirurgie, sagte: „Je nach klinischer Situation können wir dem Patienten die beste Lösung bieten, manchmal eine biologische Handtransplantation, manchmal eine neuromuskuloskelettale bionische Prothese. In beiden Bereichen verbessern wir uns ständig.“
Zusätzlich zu den alltäglichen Aufgaben, bei denen es um das Tragen von Gewichten und kontrollierte Bewegungen geht, etwa das Füllen einer Tasse und das Benutzen eines Reißverschlusses, hat es auch die Phantomschmerzen, mit denen sie seit dem Unfall vor fast 20 Jahren zu kämpfen hatte, und die daraus resultierenden Schmerzmittel deutlich reduziert. Anhaltende Schmerzen sind einer der Gründe, warum viele Amputierte auf herkömmliche Prothesen verzichten.
Sie sagte: „Es fühlte sich an, als würden meine Hände ständig in einen Fleischwolf gesteckt. Das verursachte mir viel Stress und ich musste große Dosen verschiedener Schmerzmittel einnehmen. Diese Studie bedeutet mir sehr viel, weil sie mir ein besseres Leben ermöglicht.“
Das zukünftige Glied, das vom italienischen Roboter-Handprothesenunternehmen Prensilia entwickelt wurde, heißt „MiaHand“. Es verfügt über fünf Greifer, einen für jeden Finger, und kann 80 % der täglichen Bewegungen ausführen. Die Ergebnisse einer dreijährigen integrierten Studie zur MiaHand stellen einen großen Fortschritt in der Entwicklung von Ersatzgliedmaßen dar, die bequem und normal im täglichen Leben verwendet werden können.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlicht.