Neue Handprothesen vermitteln mehr Gefühl
Gleich zwei neue Handprothesen stellen Forschende diese Woche im Fachmagazin «Science Robotics» vor. Ein Ansatz zielt darauf ab, dass Patienten nicht nur Form und Härte von Objekten fühlen, sondern auch ihre Handstellung wahrnehmen. Ein zweites Forschungsprojekt konzentriert sich auf eine künstliche Hand, mit deren Hilfe Patienten spüren können, wenn ihnen ein Objekt aus den Fingern gleitet, um dann kräftiger zuzugreifen.
Ein Team der ETH Lausanne (EPFL) berichtet mit internationalen Kollegen von einer Prothese, die eine Wahrnehmung der Handstellung möglich macht. Dabei werden über Elektroden Nerven im Armstumpf stimuliert. Zwei Patienten konnten bei Tests ohne hinzuschauen ähnlich akkurat wie Menschen ohne Amputation angeben, ob und wie weit ihre künstliche Hand geöffnet war, wie die Forschenden schreiben.
In Videos zu den Experimenten ist zu sehen, wie die Probanden mit einer künstlichen Hand einen Gegenstand umfassen. Aufgrund der Stellung ihrer Finger können sie sagen, ob es sich um ein grösseres oder kleineres Objekt handelt. Die Hand war dabei allerdings nicht direkt am Armstumpf befestigt, sondern lag auf einem Tisch.
Die Studie zeige, dass die Stimulation der Nerven einen Eindruck der Position sowie taktile Rückmeldung gleichzeitig und in Echtzeit vermitteln kann, sagte Studienleiter Silvestro Micera gemäss einer Mitteilung der EPFL vom Donnerstag. «Das Gehirn kann diese Informationen problemlos kombinieren.»
Das neue System hat zwei Vorteile, wie Thomas Stieglitz von der Universität Freiburg im Breisgau, der an der Studie beteiligt war, erläutert: «Wenn der Patient die Handstellung nur durch Hinschauen kennt und dann greifen will, erfordert das hohe Konzentration und dauert viel länger. Zudem nimmt der Patient eine Prothese stärker als eigenes Körperteil wahr, wenn er die Handstellung intuitiv spürt.» Mit herkömmlichen Prothesen können Patienten zwar mit Muskelkraft greifen lernen, fühlen die Bewegung aber nicht. Sie müssen deshalb immer hinschauen, um die künstliche Hand zu steuern.
Die Wissenschaftler hatten 2014 gezeigt, dass ein Patient mit einer künstlichen Hand Form, Grösse und Härte fühlen kann, wenn mit der Prothese kommunizierende Elektroden durch die Nerven im Arm gefädelt werden. Inzwischen konnten sie zwei weiteren Patienten die Elektroden für jeweils sechs Monate implantieren.
Die Patienten bekamen je zwei Implantate mit je 14 Kontakten im Mittelarmnerv (Nervus medianus), der Empfindungen von Daumen und Zeigefinger ans Gehirn leitet, und im Ellennerv (Nervus ulnaris), der die Signale für den kleinen Finger leitet. Nach etwas Training konnten die Patienten nicht nur Form und Härte erfassen, sondern auch, wie weit die Finger der Prothese zum Greifen geöffnet waren.
Bevor Amputierte solche Prothesen im Alltag nutzen können, seien technische Weiterentwicklungen nötig, sagt Stieglitz. Zum einen waren die Kabel bei den Versuchen bislang durch die Haut gelegt. Das birgt die Gefahr von Infektionen. Die Stimulatorelektronik müsse unter die Haut gelegt werden, wie bei einem Herzschrittmacher etwa im Brustbereich. Dafür existierten aber noch keine Stecker, die klein genug sind, um die im Nerv des Oberarms implantierten Elektroden mit der Elektronik zu verbinden.
Auch die Elektroden, die durch die Nerven gefädelt werden und so dünn wie Blattgold sind, müssten für jahrelangen Gebrauch stabiler gemacht werden. Stieglitz hofft auf genügend Materialfortschritte in den nächsten fünf Jahren.
In der gleichen Ausgabe von «Science Robotics» berichtet ein Team um Loredana Zollo von der Campus Bio-Medico Universität in Rom von einer Handprothese, die gefühlvolleren Umgang mit Objekten erlaubt. Auch dieses Forschungsteam implantierte einer jungen Frau, der die linke Hand amputiert worden war, spezielle Elektroden in Armnerven. Die Probandin konnte dadurch unter anderem fühlen, wenn ihr Gegenstände durch die Finger rutschen, und fester zugreifen. Auf Bildern ist zu sehen, wie sie mit der Prothese Wasser in einen Becher schüttet und sich Lippenstift aufträgt.