Gedankenkraft steuert bionische Handprothese


Wesentliche Voraussetzung hierfür war das technologische und medizinische Know-how, derartige Zweiweg-Schnittstellen zwischen dem technischen System der bionischen Handprothese und dem biologischen System, dem peripheren Nervensystem, herzustellen und zu charakterisieren. Bidirektional bedeutet, nicht nur die Handprothese durch Erfassung von Biosignalen mit Gedankenkraft zu bewegen, sondern mittels Stimulation der Nerven den Tastsinn über die Prothese auch wiederherzustellen.

Die interdisziplinären Wissenschaftsteams aus Italien, Spanien und Deutschland arbeiteten seit 2003 auf den spektakulären Höhepunkt Endes des Jahres 2009 hin: Ein junger italienischer Jurist mit infolge eines Unfalls erlittener Handamputation war weltweit erster Empfänger einer »Cyberhand« aus Aluminium, Stahl und Karbonfasern. Mittels 4 in den Armstumpf des amputierten linken Unterarms implantierter Elektrodenstrukturen konnten vom peripheren Nervensystem 32-kanalig elektrische Impulse erfasst werden.

Aus den daraus abgeleiteten Bewegungsmustern gelang es, einzelne Finger der künstlichen Hand zu steuern und die wichtigsten Griffe zu formen. Die Schnittstelle Mensch-Maschine war gelungen, der 26-jährige Patient konnte über einen Zeitraum von 24 Tagen die Finger der bionischen Handprothese einzeln so steuern, dass definierte Grifffunktionen (wie Pinzettengriff, Schlüsselgriff und Koffergriff) möglich wurden. Über die elektrische Stimulation sensibler afferenter Fasern beider peripherer Nerven wurde ein bisher einmaliges sensorisches Feedback erreicht, bei dem der Patient die Finger seiner fehlenden Hand sogar spüren konnte.

Das Fraunhofer IBMT verfügt über eine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der implantierbaren Mikroelektroden aus Platin auf Polyimidträgern. Verschiedene Elektrodenformen zur Ankopplung an das Nervensystem wurden bereits entwickelt, hergestellt, charakterisiert und zum Einsatz im Menschen vorbereitet. Das Besondere an diesen Implantaten ist ihr extrem geringes Gewicht, ihre hohe Flexibilität und ihre Biokompatibilität. Die im ausgezeichneten Projekt eingesetzte Elektrodenstruktur wurde wie ein Faden längs durch den jeweiligen Nerv gezogen und zwischen den einzelnen Nervenfasern fixiert.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT