Kunstigt led genopretter håndledslignende bevægelser til amputerede underarme

Et nyt kunstigt led genopretter vigtige håndledslignende bevægelser til amputerede underarm, hvilket kan forbedre deres livskvalitet markant. En gruppe forskere ledet af Max Ortiz Catalan, lektor ved Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, har offentliggjort deres forskning i tidsskriftet IEEE-transaktioner på neurale systemer og rehabiliteringsteknik .

For patienter, der mangler en hånd, en af ​​de største udfordringer for at genvinde et højt funktionsniveau er manglende evne til at pronere og supinere. Når du lægger hånden fladt på et bord, håndfladen nedad, det er fuldt proneret. Drej dit håndled 180 grader, så hånden er håndfladen opad, og den er fuldstændig supineret.

Dette er en vigtig bevægelse for at bruge et dørhåndtag, en skruetrækker, en knap på et komfur, eller blot vende et stykke papir. For dem der mangler en hånd, det er meget mere akavede og ubehagelige opgaver, og nuværende proteseteknologier tilbyder kun begrænset lindring af dette problem.

"En person med underarmsamputation kan bruge en motoriseret håndledsrotator styret af elektriske signaler fra de resterende muskler. de samme signaler bruges også til at styre håndprotesen, " forklarer Max Ortiz catalansk, Lektor ved Institut for Elektroteknik på Chalmers.

"Dette resulterer i en meget besværlig og unaturlig kontrolordning, hvor patienter kun kan aktivere enten håndledsprotesen eller hånden på én gang og skal skifte frem og tilbage. Desuden, patienter får ingen sensorisk feedback, så de har ingen fornemmelse af håndens position eller bevægelse."

Det nye kunstige led arbejder i stedet med et osseointegreret implantatsystem udviklet af den svenske virksomhed, Integrum AB — en af ​​partnerne i dette projekt. Et implantat placeres i hver af de to knogler i underarmen - ulna og radius - og derefter fungerer et håndledslignende kunstigt led som en grænseflade mellem disse to implantater og håndprotesen. Sammen, dette giver mulighed for meget mere naturalistiske bevægelser, med intuitiv naturlig kontrol og sensorisk feedback.

Patienter, der har mistet deres hånd og håndled, bevarer ofte nok muskulatur til at tillade dem at rotere radius over ulnaren - den afgørende bevægelse ved håndledsrotation. En konventionel socket protese, som er fastgjort til kroppen ved at komprimere stubben, låser knoglerne på plads, forhindre enhver potentiel håndledsrotation, og dermed spilder denne nyttige bevægelse.

"Afhængig af amputationsniveauet, du kan stadig have de fleste biologiske aktuatorer og sensorer tilbage til håndledsrotation. Disse giver dig mulighed for at føle, for eksempel, når du drejer en nøgle for at starte en bil. Du kigger ikke bag rattet for at se, hvor langt du skal dreje – du mærker det bare. Vores nye innovation betyder, at du ikke behøver at ofre denne nyttige bevægelse på grund af en dårlig teknologisk løsning, såsom en socket protese. Du kan fortsætte med at gøre det på en naturlig måde, " siger Max Ortiz Catalan.

Biomedicinske ingeniører Irene Boni og Jason Millenaar var på Chalmers som gæstende internationale studerende. De arbejdede med Dr. Ortiz Catalan på hans Biomechatronics and Neurorehabilitation Lab på Chalmers, og med Integrum AB på dette projekt. "I test designet til at måle manuel fingerfærdighed, vi har vist, at en patient med vores kunstige led scorede langt højere sammenlignet med konventionel socket-teknologi, " forklarer Jason Millenaar.

"Vores nye enhed tilbyder et meget mere naturligt bevægelsesområde, minimere behovet for kompenserende bevægelser af skulder eller torso, som dramatisk kunne forbedre dagligdagen for mange amputerede underarm, " siger Irene Boni.