Die bionische Armprothese kann nun den mentalen Anweisungen des Besitzers folgen

Jodie O'Connell-Ponkos verlor ihren Arm während des unachtsamen Umgangs mit einem industriellen Fleischwolf. Es geschah 1985. Fast sofort erhielt sie eine Prothese und trug sie mehrere Jahre lang. Während dieser ganzen Zeit hasste das Mädchen ihre künstliche Hand und warf sie einfach weg. Seitdem hat sie seit 20 Jahren keine anderen Prothesen mehr verwendet.

Sie ist nicht die einzige, die Prothesen nicht allzu gern hat. Viele Menschen, die ein Glied verloren haben, weigern sich, künstliche Gliedmaßen zu tragen, daher ist die Geschichte von Jody nicht ungewöhnlich. Amputierte Patienten lehnen konventionelle Prothesen sowie fortschrittliche servogetriebene Systeme ab. Die Ausfallrate moderner Systeme liegt laut Statistik bei 75%.

Einer der Gründe ist, dass eine Reihe neuer Prothesen moderne Materialien, leistungsstarke Servos und verbesserte Befestigungen verwenden. Das Kontrollsystem der meisten künstlichen Gliedmaßen wurde jedoch bereits in den 1950er Jahren entwickelt. Und seitdem hat sich wenig geändert. Die meisten dieser Prothesen verwenden relativ einfache Steuerungssysteme. Nur die fortschrittlichsten Modelle sind mit Sensoren ausgestattet, die die elektrische Aktivität des verbleibenden Teils der Extremität messen und entsprechend reagieren können. Die Arbeit mit solchen Prothesen erfordert solide Übung und sie bleiben immer noch unangenehm.

In diesem Jahr nahm O'Connell-Poncos am neuen medizinischen Programm teil. Ihr wurde angeboten, eine neue Art von Prothese zu testen, die selbst ein sehr schwaches Signal von Nervenenden erkennen kann, nicht nur von Muskeln. Entworfen von der ProthesenfirmaCoapt . Dies ist ein bionisches System, das fast alle natürlichen Bewegungen ausführt, an die der Prothesenbesitzer gerade gedacht hat.


Mit der neuen Prothese können Sie komplexe Bewegungen ausführen, die mit der Bewegung der anderen Hand synchronisiert sind. Oben hat die Besitzerin der Neuheit gezeigt, dass sie jetzt ihre Haare problemlos zu einem Pferdeschwanz zusammenbinden kann.

Coapt kam 2013 auf den Markt. Jetzt benutzen ungefähr 200 Leute ihre Prothesen. Die Prothese wird über das eingebaute Computersystem gesteuert, das die von den Muskeln empfangenen elektrischen Signale analysiert und auf den mechanischen Teil der Prothese überträgt.

Der Unterschied zwischen dieser Prothese und anderen Systemen besteht in der Fähigkeit, Signale für jede spezifische Bewegung zu erkennen. Prothesenentwickler vergleichen ein herkömmliches myoelektrisches System mit einem Audiosystem. Ein solches System könne nur die Lautstärke der Musik bestimmen, erkenne jedoch keine einzelnen Songs. So sind gewöhnliche Prothesen - sie nehmen das Signal wahr, unterscheiden aber nicht, für welche Bewegung das Signal verantwortlich ist.

Die neue Prothese „versteht“ jedoch, dass dieses elektrische Signal von den Fingern und dieses - vom Handgelenk - aktiviert werden muss. Infolgedessen arbeitet die Armprothese in Übereinstimmung mit den Gedanken des Benutzers. Wenn er etwas in die Hand nimmt, reagiert die Prothese automatisch auf das Signal. Wenn der Besitzer der Prothese das Haar korrigieren möchte, erfüllt das System die Absicht des Besitzers. Wie oben erwähnt, arbeitet das Gerät von Coapt synchron mit dem anderen Glied, sodass Sie mit Ihrer einheimischen und künstlichen Hand koordinierte Aktionen ausführen können.

In Kürze wird Coapt eine fortschrittlichere Prothese der zweiten Generation herausbringen. In diesem Jahr erhielt das Unternehmen das Recht, Technologien zu nutzen, die an der Purdue University entwickelt wurden.. Sie können elektrische Signale direkt von der Haut lesen und diese Signale dann in Befehle des mechanischen Systems der Prothese umwandeln.

Coapt ist nicht das einzige Unternehmen, das komplexe bionische Prothesen entwickelt, die auf die Absicht einer Person reagieren, etwas zu tun. Vor nicht allzu langer Zeit erhielt Melissa Loomis, die in Canton (Ohio, USA) lebt , eine komplexe Prothese von DARPA.


Im Gegensatz zum vorherigen System reagiert diese Prothese nicht nur auf einen mentalen Impuls zum Handeln. Die Person, die die DARPA-Entwicklung verwendet hat, kann sogar eine Berührung des Themas spüren. Loomis fühlt vier der fünf Finger seiner künstlichen Hand sowie eine Handfläche.

Die Prothese selbst besteht aus zwei Teilen: einem Transceiver, der an den Nervenenden der Schulter der Frau befestigt ist, und der Prothese selbst mit einem Signalempfänger. Sobald Loomis beschließt, sein Glied zu bewegen, nimmt der Empfänger die Signale in den Nervenenden auf, dekodiert sie und leitet sie an die Prothese weiter. Die bionische Prothese reagiert entsprechend und aktiviert das eine oder andere Servosystem. Ergebnis - die künstliche Hand bewegt sich.

Um mit der DARPA-Prothese arbeiten zu können, mussten etwa 100 verschiedene Kontakte in die Schulter implantiert werden, die die Nervenenden der Schulter mit einem Transceiver und mehreren Temperatursensoren verbinden.

Eine andere im letzten Jahr getestete bionische Prothese bewältigt Treppen. Es wurde in einem Forschungslabor am Rehab Institute in Chicago entwickelt. Die Beinprothese bestimmt automatisch die Art der Aktion, die der Besitzer der Beinprothese ausführen möchte.

Zu diesem Zweck liest das Computerprothesensystem elektromyographische Signale unter Verwendung von Elektroden, die sich in jeder der 9 verbleibenden Muskeln der verbleibenden Extremität befinden. Danach werden 13 mechanische Sensoren in die Prothese integriert. Ein spezieller Algorithmus erkennt Signale, analysiert Muster und das System beginnt, je nach Situation zu handeln.



Letztes Jahr wurde eine weitere gedankengetriebene Beinprothese namens MyoElectric Sensor (IMES) eingeführt .

Fachleute, die an komplexen bionischen Prothesen arbeiten, behaupten, dass das Haupthindernis für die Entwicklung fortschrittlicherer Systeme dieses Typs keineswegs die Komplexität der mechanischen und elektronischen Teile der Prothese ist. Das Hauptproblem ist das Lesen von Signalen, die das Gehirn aussendet. Wenn eine Person beispielsweise eine Hand heben möchte, werden in ihrem Gehirn etwa 500 Millionen Neuronen aktiviert. Wissenschaftler können das gleichzeitige Signal von maximal mehreren hundert solcher Neuronen empfangen und analysieren. „Wir haben eine Menge Dinge im Kopf, aber es stehen nur sehr wenige Tools zur Verfügung, um all dies zu analysieren“, sagt Professor McLaughlin, einer der Teilnehmer am MPL- Projekt ( Modular Prosthetic Limb ).

Selbst die fortschrittlichsten Systeme wie die MPL- oder die Coapt-Prothese verwenden eine Reihe vordefinierter Bewegungen. Zum Beispiel sind das Zeigen mit einem Finger, das Ballen einer Faust, das Arbeiten mit einem Pinsel und andere Bewegungen nur 6 bis 8. Eine gewöhnliche Hand ist viel funktionaler als jede der fortschrittlichsten modernen Prothesen. Aber jeden Monat gibt es neue, komplexere und fortschrittlichere Systeme. Vor dem Erscheinen eines vollwertigen mechanischen Arms bleibt vielleicht nicht mehr viel Zeit.

Source: https://habr.com/ru/post/de397861/