L osing een arm niet hoeft te betekenen verliezen al tastzin, dankzij prothetische armen die zenuwen met lichte elektrische feedback te stimuleren.
De patiënt kan alledaagse taken uitvoeren met een sensorische controlemodule die in zijn prothetische arm is geïntegreerd. Onderzoekers van de University of Illinois hebben een regelalgoritme ontwikkeld dat de stroom regelt, zodat een patiënt een stabiel gevoel krijgt.
'We geven een gevoel terug aan iemand die zijn hand heeft verloren. Het idee is dat we niet langer willen dat de handprothese aanvoelt als een stuk gereedschap, maar dat het aanvoelt als een verlengstuk van het lichaam ”, aldus Aadeel Akhtar, een MD / Ph.D. student in het neurowetenschappelijke programma en het medische geleerde programma aan de Universiteit van Illinois. Akhtar is de hoofdauteur van een paper waarin de sensorische controlemodule wordt beschreven, gepubliceerd in Science Robotics, en de oprichter en CEO van PSYONIC, een startend bedrijf dat goedkope bionische wapens ontwikkelt. “Commerciële protheses hebben geen goede sensorische feedback. Dit is een stap in de richting van betrouwbare sensorische feedback voor gebruikers van protheses, ”zei hij.
Prothetische armen hebben sensoren in de vingertoppen om zenuwstimulatie te bieden. Dus als de gebruiker ergens mee in contact komt, komt een elektrisch signaal op de huid overeen met de hoeveelheid druk die door de arm wordt uitgeoefend. Laten we een voorbeeld nemen, een waterfles zou een licht gevoel geven, maar een harde duw zou een sterker signaal hebben.
Timothy Bretl, de hoofdonderzoeker van het onderzoek, zei: “Er zijn veel problemen geweest met het geven van betrouwbare feedback aan gebruikers. Tijdens normaal dragen na verloop van tijd begonnen elektroden die met de huid zijn verbonden af te pellen, wat kan leiden tot het genereren van elektrische stroom in het gebied dat gehecht blijft, wat een pijnlijke schok voor de gebruiker kan veroorzaken. Ook kan zweten de verbinding tussen elektrode en huid onderbreken, waardoor de gebruiker helemaal geen feedback voelt. "Een stabiele, betrouwbare zintuiglijke ervaring kan de kwaliteit van leven van een prothesegebruiker aanzienlijk verbeteren", aldus Bretl.
De feedback die de patiënt ervaart, wordt bewaakt door een controller, waardoor de gebruiker het huidige niveau kan aanpassen voor constante feedback. Zelfs op het moment van zweten of wanneer de elektroden voor 75% zijn afgepeld. Onderzoekers testten de controller op twee patiënten, ze voeren een test uit waarbij de elektroden op onconventionele wijze werden afgepeld en ontdekten dat de controllermodule automatisch de elektrische stroom verminderde, zodat geduldig een constante feedback meldde zonder enige schok. De gebruiker voerde ook de dagelijkse taak uit (zoals: traplopen, een spijker in een plank slaan en op een elliptische machine rennen) in de test, wat verlies van gevoel door zweet kon veroorzaken.
“We ontdekten dat wanneer we onze controller niet gebruikten, de gebruikers de sensatie aan het einde van de activiteit niet meer konden voelen. Maar toen we het besturingsalgoritme hadden ingeschakeld, zeiden ze dat ze de sensatie nog steeds prima konden voelen, ”zei Akhtar.
Het toevoegen van de gecontroleerde stimulatiemodule zou veel minder kosten dan de prothese zelf, zei Akhtar. "Hoewel we de exacte uitsplitsing van de kosten nog niet weten, is het ons doel om deze volledig te laten dekken door een verzekering, zonder eigen kosten voor gebruikers."
Het team werkt aan de grootte van de module die de elektrische feedback geeft. Om het kleiner te maken, helpt het om het in een prothetische arm te passen in plaats van extern te bevestigen. Ze zijn ook van plan om te testen met meer nee. van patiënten voor betere oplossingen.
“Zodra we een geminiaturiseerde stimulator hebben, zijn we van plan om meer patiënttesten uit te voeren, waar ze hem voor een langere periode mee naar huis kunnen nemen en we kunnen evalueren hoe het voelt als ze dagelijkse activiteiten uitvoeren. We willen dat onze gebruikers de dingen die zo delicaat zijn als een kinderhand betrouwbaar kunnen voelen en vasthouden ”, aldus Akhtar. "Dit is een stap in de richting van het maken van een handprothese die een verlengstuk van het lichaam wordt in plaats van alleen maar een ander hulpmiddel te zijn."