Über Muskelsignale gesteuerter Roboterarm erfolgreich am Menschen implantiert

Eine menschliche Hand und eine Roboterhand berühren sich.

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Fortgeschrittene Prothetik: Willkommen in der Zukunft

„Wir sind die Borg. Sie werden assimiliert werden!“ Wer Star Trek oder ähnliche Sciencefiction Geschichten kennt, der weiß, dass Mischwesen aus Mensch und Maschine ein beliebtes Thema in diesem Genre darstellen. Dass so etwas auch in der Realität möglich ist, zeigte kürzlich ein internationales Forschungsteam. Sie implantierten erfolgreich Roboterarme als Prothesen an Freiwillige einer Studie. Die Arme werden über die Biosignale gesteuert, die von den Muskeln der Amputationsstümpfe ausgehen.


Eine internationale Forschungsgruppe um Oskar Aszmann von der Medizinischen Universität Wien brachte die Mensch-Maschine-Interaktion auf ein neues Level. Sie implantierten weltweit erstmals einen Roboterarm an einen Menschen, der die Biosignale der Amputationsstelle auslesen und diese in Bewegungen umwandeln kann. Drei Teilnehmer erhielten im Rahmen einer Studie so einen voll funktionstüchtigen Roboterarm als Ersatz für ihre fehlende Gliedmaße. Die Ergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Science Robotics“ vorgestellt.

Eine menschliche Hand und eine Roboterhand berühren sich.
Voll funktionskräftige Roboterprothesen können zukünftig verlorene Gliedmaßen ersetzen. Dass dies funktioniert, bewies ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der MedUni Wien. (Bild: Alexander Limbach/fotolia.com)

Fortgeschrittene Mensch-Maschine-Interaktion ist keine Fiktion mehr

Maschinen mit menschlichen Biosignalen zu steuern, sind längst keine Sciencefiction-Geschichte mehr. Schon heute gibt es zahlreiche Beispiele, wie so eine Kommunikation gelingen kann. Maschinen können Aktivitäten des Gehirns, der Muskeln oder der Augen interpretieren, um bestimmte Prozesse zu steuern. So lässt sich beispielsweise der Mauszeiger eines Computers dank modernster Technik mit den Bewegungen des Auges bedienen.

Verlorene Gliedmaßen mit Roboterprothesen ersetzen

Wie solche Interaktionen in Zukunft genutzt werden können, zeigten internationale Forschende an drei Teilnehmenden einer aktuellen Studie. Die drei männlichen Patienten verloren einen Arm infolge eines Unfalls. Die Forschungsgruppe ersetzte die fehlenden Gliedmaßen mit Roboterarmen, die über die Muskelsignale aus den Stümpfen gesteuert werden können. Dabei werden die Biosignale aus den Muskeln drahtlos an die Prothese übertragen und dort mechanisch in die gewünschte Bewegung umgesetzt.

Intuitive Steuerung durch Muskelsignale

Um dies zu ermöglichen, implantierten die Forschenden spezielle Sensoren in den Amputationsstumpf. Diese Sensoren lesen die Muskelsignale aus, die Betroffene normalerweise verwenden, um ihren Arme zu bewegen. Die ausgelesenen Signale werden dann drahtlos an den Arm übermittelt, der die entsprechende Bewegung ausführt. Auf diese Weise kann der Arm intuitiv vom Benutzer gesteuert werden. Um die Leistung des Arms sicherzustellen, kann er durch magnetische Spulen im Prothesenschaft drahtlos aufgeladen werden.

Forschung ist nicht nur für Prothesen relevant

Die Forschungsgruppe betont, dass Systeme mit drahtloser Übertragung von Biosignalen nicht nur für die moderne Prothetik geeignet sind. Theoretisch sei diese Technik auf viele weitere Sektoren der Biotechnologie übertragbar. So ist es durchaus denkbar, dass Maschinen in Zukunft mit reiner Gedankenkraft (beziehungsweise Hirnströmen) gesteuert werden können. (vb)

Autor:
Diplom-Redakteur (FH) Volker Blasek
Quellen:
  • Medizinischen Universität Wien: Prothetik: Erstmals Sensoren zur drahtlosen Muskelsignalübertragung nach Nerventransfers implantiert (Aufruf: 18.07.2019), meduniwien.ac.at
  • Salminger, S. / Sturma, A. / Hofer, C. / u.a.: Long-term implant of intramuscular sensors and nerve transfers for wireless control of robotic arms in above-elbow amputees, Science Robotics, 2019, robotics.sciencemag.org

Wichtiger Hinweis:
Dieser Artikel enthält nur allgemeine Hinweise und darf nicht zur Selbstdiagnose oder -behandlung verwendet werden. Er kann einen Arztbesuch nicht ersetzen.