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Medizin

Lernende Handprothese führt zwei Bewegungsabläufe gleichzeitig durch

Mittwoch, 25. Juli 2018

Göttingen – Eine selbstlernende Steuerung für Handprothesen haben Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen entwickelt. Sie kann mehrere Bewegungsabläufe gleichzeitig ausführen. Die Forscher haben ihre Arbeit im Fachmagazin Science Robotics vorgestellt (2018; doi: 10.1126/scirobotics.aat3630).

Motorisierte Handprothesen erlauben im Augenblick nur die Steuerung einer einzelnen Funktion zur gleichen Zeit. So kann die Prothese entweder geöffnet oder gedreht werden, nicht aber beides gleichzeitig. Forschern der Arbeitsgruppe „Applied Rehabilitation Technology Lab (ART-Lab)“ an der Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und Plastische Chirurgie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) ist es zusammen mit Dario Farina vom Imperial College London gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, mehrere Funktionen der Hand gleichzeitig und unabhängig voneinander zu benutzen. 

Bei dem Verfahren werden die schwachen elektrischen Signale der Muskulatur im Armstumpf von acht im Prothesenschaft integrierten Elektroden aufgenommen, verstärkt und an einen ebenfalls im Schaft integrierten Minicomputer geschickt. Auf diesem interpretiert ein Algorithmus des maschinellen Lernens, der zuvor auf den jeweiligen Patienten trainiert wurde, die Signale. Er kann so aus den acht Signalen die Absicht des Patienten ableiten und entsprechende Steuersignale an die Prothesen­motoren schicken.

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Der neu entwickelte Prototyp erkennt dabei nicht nur die Art der Funktion, sondern auch die vom Patienten gewünschte Geschwindigkeit der Bewegung und zwar unabhängig für jede der beteiligten Funktionen. So ist es zum Beispiel möglich, die Hand langsam zu drehen und gleichzeitig schnell zu öffnen.

Die Studie der Göttinger Forscher belegte die Zuverlässigkeit des Verfahrens an fünf Personen mit Amputation oder angeborener Fehlbildung im Unterarmbereich. Der Einfluss der Armposition war dabei gering und die Steuerung blieb stabil.

Das Göttinger Forscherteam um Arndt Schilling, Leiter des ART-Labs konnte die Alltagstauglichkeit ihrer Steuerung in einer Langzeitstudie außerdem an einem Prothesenträger über zwei Monate im normalen Alltag zeigen. Dabei blieb die Steuerung stabil, ohne dass ein Nachtrainieren erforderlich wäre. Durch die zunehmende Übung mit der neuen Steuerung verbesserte sich die Tauglichkeit der Prothese sogar weiter. 

„Das neue Verfahren ist ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung. Es eröffnet neue Bewegungsoptionen, die den Alltag deutlich erleichtern und ein verbessertes Lebensgefühl verschaffen“, sagte der Erstautor der Studie, Janne Hahne vom ART-Lab der Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und Plastische Chirurgie der UMG. © hil/aerzteblatt.de

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