US-Ingenieure entwickeln Handprothese mit Tastsinn
Amerikanische Forscher haben eine künstliche Hand konstruiert, die fühlen kann: Menschen mit Amputationen nehmen Vibrationen wahr, ertasten verschiedene Materialien und pflücken sogar Weintrauben.
Mit der Prothese der US-Forscher kann der Patient an 19 Stellen fühlen. Er kann Kraft genau dosieren und sogar Trauben pflücken, ohne sie dabei zu zerquetschen.
Foto: Case-Western-Reserve-University
Wissenschaftler arbeiten schon lange daran, künstliche Hände zu entwickeln, die mehr können als Greifen wie eine Zange oder einzelne Finger zu bewegen. Zwei Forscherteams, das eine aus den USA, das andere aus Schweden, haben neue Studien vorgelegt. Mit ihren unterschiedlichen Prothesen können Patienten bemerkenswert viel wahrnehmen. Die Testergebnisse sind im Journal Science Translational Medicine veröffentlicht.
Patient erfühlt Sandpapier und Wattebausch
Das Team der amerikansichen Case-Western-Reserve-Universität in Cleveland hat eine Kunsthand entwickelt, die an 19 verschiedenen Stellen etwas fühlen kann. Erprobt wurde das Modell über zwei Jahre an zwei Patienten. Sie konnten zum Beispiel Vibrationen spüren oder Druck auf den einzelnen Fingern. Einer konnte sogar erkennen, ob er gerade einen Wattebausch oder Sandpapier berührt.
Auch ganz feine Bewegungen haben geklappt, bei denen es auf genaue Kraftdosierung ankommt, etwa das Pflücken einer Weintraube von einer Rispe. Erstaunlich war zudem, dass die Patienten kaum noch Phantomschmerzen hatten und die Prothese spürten, als wäre es ihre eigene Hand.
Die Kunsthand wird über Manschetten mit dem amputierten Oberarm verbunden. Eine Verbindung zum Nervensystem leitet Informationen ans Gehirn weiter. Der Patient kann dann sogar Materialien wie Sandpapier erkennen.
Quelle: Case-Western-Reserve-University
Das Team um Daniel Tan und Matthew Schiefer ging bei den Experimenten so vor: Die Kunsthand wurde über elektronische Manschetten mit dem amputierten Oberarm verbunden. Von dort wurde eine Verbindung zum Nervensystem des Trägers hergestellt, sodass Informationen ans Gehirn weitergeleitet wurden. Um die Berührungsinformationen der Sensoren in elektronische Signale umwandeln zu können, haben die Forscher spezielle Algorithmen entwickelt.
Schweden verankerten Prothese fest im Arm
Die Neuroprothese der US-Wissenschaftler ist nicht fest verbunden mit dem amputierten Oberarm, sondern kann abgenommen werden. Anders ist das bei dem Neuromodell schwedischer Forscher der Universität Göteborg: Der Patient, bisher gibt es nur eine Testperson, trägt die Prothese fest im Oberarmknochen verankert. Und im Inneren des Arms ist sie direkt an die Muskeln und Knochen angeschlossen.
Der federführende Wissenschaftler Ortiz Catalan sagt über diese Lösung: „Eine verlässliche Kommunikation zwischen der Prothese und dem Körper war das fehlende Glied zu einer klinischen Anwendung von neuronaler Steuerung und sensorischer Rückmeldung, und die gibt es nun.“ Der große Vorteil hier: Nicht nur die Empfindsamkeit des Patienten ist hoch, sondern er kann sich mit dem fest implantierten Ersatz sehr frei bewegen.
Doch so bemerkenswert diese Ergebnisse der beiden Forscherteams sind: Bis eine Neuroprothese zu einem dauerhaft tragbaren und zufriedenstellenden Handersatz wird, sind etliche weitere Studien nötig, an denen auch Forscher aus Freiburg arbeiten. Denn gerade die Konstruktion einer Ersatzhand ist schwierig. Der Grund: Kein anderes Teil des menschlichen Körpers vollbringt so komplexe Bewegungsabläufe wie eine gesunde Hand.
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