De wereld komt dichter bij het creëren van volledig functionele prothesen. Het eerste klinische bionische hulpstuk is rechtstreeks verbonden met het zenuwstelsel en het skeletstelsel en kan, in combinatie met kunstmatige intelligentie, ongeveer 80% van de dagelijkse gebruiksfuncties van de handen en vingers van de gebruiker herstellen.
Onder leiding van professor Max Ortiz-Catalan, hoofd neuroprothetisch onderzoek aan het Australian Institute of Bionics, heeft een groot team van ingenieurs en chirurgen van over de hele wereld een nieuwe prothese-lichaamsintegratietechnologie ontwikkeld die de Zweedse geamputeerde Karin een ledemaat geeft dat bijna net zo functioneel is als de hand die ze verloor bij een landbouwongeval. Bovendien heeft de prothese het ruim drie jaar bij dagelijks gebruik goed volgehouden.
"Karin is de eerste onder de elleboog geamputeerde die dit nieuwe concept, een sterk geïntegreerde bionische hand, krijgt die onafhankelijk en betrouwbaar in het dagelijks leven kan worden gebruikt", aldus Ortiz-Catalan. "Het feit dat ze haar prothese al vele jaren comfortabel en effectief kan gebruiken bij dagelijkse activiteiten, is een goed voorbeeld van de potentiële levensveranderende kracht van deze nieuwe technologie voor mensen die te maken krijgen met verlies van ledematen."
Prothetische bevestiging en gebruikerscontrole blijven twee grote obstakels op dit gebied van de geneeskunde. Om deze veelvoorkomende problemen aan te pakken, hebben onderzoekers een mens-machine-interface ontwikkeld die op comfortabele wijze kunstmatige structuren aan de botten van een patiënt verankert via een proces van osseo-integratie. Elektroden die in zenuwen en spieren worden geïmplanteerd, kunnen vervolgens worden aangesloten om gebruik te maken van het zenuwstelsel van het lichaam.
Osseo-integratie verwijst naar de directe structurele en functionele verbinding tussen het levende bot van de patiënt en het kunstmatige implantaat, in dit geval een bionische ledemaatstructuur gemaakt van titaniummetaal. Dit is een complexe procedure waarbij de radius en de ulna moeten worden uitgelijnd en met hetzelfde gewicht moeten worden belast, waardoor de omringende ruimte voor andere noodzakelijke componenten wordt beperkt.
Rickard Brånemark, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Göteborg en oprichter van biotech-implantaatbedrijf Integrum, zei: "De bio-integratie van titaniumimplantaten in botweefsel creëert mogelijkheden om de zorg voor geamputeerden verder te verbeteren. Door osseo-integratie te combineren met reconstructieve chirurgie, geïmplanteerde elektroden en kunstmatige intelligentie, kunnen we de menselijke functie herstellen op een manier die nog nooit eerder mogelijk is geweest. Het amputatieniveau onder de elleboog is bijzonder uitdagend, en het bereikte functieniveau markeert een belangrijke mijlpaal op het hele gebied van geavanceerde ledematen. wederopbouw.”
Het onderzoeksteam slaagde erin een neuro-musculoskeletaal implantaat te ontwerpen dat het zenuwstelsel verbindt binnen een beperkte ruimte rond twee botbevestigingspunten.
"Karin gebruikt nu dezelfde neurale bronnen die ze gebruikt om haar ontbrekende biologische hand onder controle te houden," zei Ortiz-Catalan.
Chirurgen van het Sahlgrenska Universitair Ziekenhuis hebben vervolgens de zenuwen en spieren van Karin geherpositioneerd om optimale bewegingscontrole-informatie voor het prothetische ledemaat te verschaffen.
Dr. Paolo Sassu, hoofd chirurgie, zei: "Afhankelijk van de klinische situatie kunnen we de patiënt de beste oplossing bieden, soms een biologische handtransplantatie, soms een bionische neuromusculoskeletale prothese. We verbeteren voortdurend op beide gebieden."
Naast de dagelijkse taken die gepaard gaan met het dragen van gewichten en gecontroleerde bewegingen, zoals het vullen van een kopje en het gebruiken van een ritssluiting, heeft het ook de fantoompijn waarmee ze te maken heeft gehad sinds het ongeval bijna twintig jaar geleden – en de daaropvolgende pijnstillers – aanzienlijk verminderd. Aanhoudende pijn is een van de redenen waarom veel geamputeerden de traditionele protheses opgeven.
Ze zei: “Het voelde alsof mijn handen de hele tijd in een vleesmolen werden gestopt. Het bezorgde me veel stress en ik moest grote doses verschillende pijnstillers slikken. Dit onderzoek betekent veel voor mij omdat ik hierdoor een beter leven kan leiden.”
Het toekomstige ledemaat ontwikkeld door het Italiaanse robothandprothesebedrijf Prensilia heet "MiaHand". Het heeft vijf grijpers, één voor elke vinger, en kan 80% van de dagelijkse bewegingen uitvoeren. De resultaten van een drie jaar durend geïntegreerd onderzoek naar de MiaHand vertegenwoordigen een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van vervangende ledematen die comfortabel en normaal kunnen worden gebruikt in het dagelijks leven.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Robotics.