Bionische Hand: ETH baut Prothese, mit der man fühlen kann
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Bionische HandETH baut Prothese, mit der man fühlen kann

Forscher der ETH Lausanne haben eine Handprothese entwickelt, mit der ein Amputierter Dinge ertasten konnte. Über Elektroden ist sie mit den Nerven verbunden.

von
lmm

Der Proband durchlief über 700 Tests mit der Prothese. (Video: Reuters)

Es ist ein erster Schritt zur bionischen Hand: Mit einer Handprothese, die über Elektroden mit den Nerven in seinem Oberarm verbunden war, konnte ein Amputierter wieder Dinge ertasten. Die «fühlende» Prothese hat ein internationales Forscherteam unter Leitung der ETH Lausanne (EPFL) entwickelt. «Die sensorische Rückmeldung war unglaublich», sagte der Proband, Dennis Aabo Sørensen aus Dänemark, in einer Mitteilung der EPFL vom Mittwoch. «Ich spürte Dinge, die ich seit neun Jahren nicht mehr gespürt hatte.» Sørensen hatte seine Hand bei einem Unfall mit Feuerwerkskörpern verloren.

Mit der Prothese konnte Sørensen nicht nur spüren, wie stark er zugriff, sondern auch die Form und Konsistenz der Objekte ertasten. «Wenn ich ein Objekt festhielt, konnte ich spüren, ob es hart oder weich, rund oder eckig war», sagte er.

Er konnte Dinge mit zwei Fingern oder der ganzen Hand ergreifen. Mit dem Pilotversuch mit einer Testperson wollte das Team um Silvestro Micera von der EPFL und der Scuola Superiore Sant'Anna in Pisa zeigen, dass Prothesen, die dem Amputierten seinen Tastsinn zurückgeben, grundsätzlich möglich sind. Sie berichten davon im Fachjournal «Science Translational Medicine».

Prothese mit Tastsinn

Das Besondere an der Prothese ist, dass sie berührungssensibel ist. Die Forscher massen dazu die Spannung in den künstlichen Sehnen der Hand, die die Fingergelenke kontrollieren, und wandelten die Messresultate in elektrische Signale um. Mit Hilfe einer Software wurden daraus Impulse, die das Nervensystem interpretieren kann.

Um den Tastsinn wiederherzustellen, implantierte ein Team von Chirurgen und Neurologen am Gemelli-Spital in Rom vier Elektroden in Sørensens Oberarm. Die extrem dünnen und äusserst präzisen Elektroden hatte das Team um Thomas Stieglitz von der Universität Freiburg i. Br. entwickelt.

Nach 19 Tagen begann die Testphase: Während einer Woche verband das Forscherteam jeden Tag die Prothese mit den Elektroden in Sørensens Oberarm. Mit Augenbinde und Ohrstöpseln versehen durchlief der Proband über 700 Tests, um zu testen, wie gut er die Kraft des Greifens modulieren und die Eigenschaften von Objekten erkennen konnte.

Kommerzialisierung weit entfernt

Die Versuche bestätigen laut den Forschern, dass es gelungen ist, sensorische Rückmeldungen von der Prothese an die Nerven zu senden – und so den zuvor unbenutzten Tastsinn des Probanden wiederzuerwecken. Der Proband konnte dank dieses Feedbacks aktiv kontrollieren, mit wie viel Kraft er mit der Prothese zugriff.

Noch sei eine kommerzielle Anwendung solcher mit Sensoren ausgerüsteten Prothesen weit entfernt, erklärten die Forscher. Der nächste Schritt sei es, die Elektronik für das sensorische Feedback im Hinblick auf eine tragbare Prothese zu verkleinern.

Prothese wie Motorradbremse

Nach einem Monat wurden gemäss den Vorgaben für klinische Studien die Elektroden aus Sørensens Arm entfernt. Die Forscher sind aber überzeugt, dass sie ohne Schaden auch längerfristig implantiert bleiben könnten.

Sørensen war für den Versuch ausgewählt worden, weil er mit seiner herkömmlichen Prothese äusserst geschickt umgehen kann. Diese kann Muskelbewegungen im Armstumpf wahrnehmen und lässt sich so öffnen und schliessen. «Es funktioniert wie eine Motorradbremse», sagte Sørensen. «Wenn man die Bremse zieht, schliesst sich die Hand, wenn man loslässt, öffnet sie sich.»

Doch da dabei keine Sinneswahrnehmungen zurück ins Nervensystem geliefert werden, kann Sørensen nicht fühlen, was er greifen will. So muss er die Prothese stets im Auge behalten, damit er die Objekte nicht zerdrückt. (lmm/sda)

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