Pro­the­sen­steue­rung per Ohrmuskulatur

Der Hightech-Wissenstransfer muss in Deutschland verbessert werden, um die Ergebnisse aus der Wissenschaft auch bei dem Patienten ankommen zu lassen. Ein Beispiel ist die Prothesensteuerung per Ohrmuskulatur.

„In den ver­gan­ge­nen 30 Jah­ren hat sich in der Arm­pro­the­tik für die Pati­en­ten zu wenig getan“, sagt Prof. Dr. med. David Lie­be­tanz, Ober­arzt an der Kli­nik für Kli­ni­sche Neu­ro­phy­sio­lo­gie, der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Göt­tin­gen. High­tech fin­de in Deutsch­land vor­nehm­lich in den Labo­ren statt und kom­me viel zu wenig beim Pati­en­ten an, so der Neu­ro­lo­ge. Das wür­den die Wis­sen­schaft­ler der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Göt­tin­gen (Prof. Dr. David Lie­be­tanz), der Uni­ver­si­täts­kli­nik Hei­del­berg (Priv.-Doz. Dr.-Ing. Rüdi­ger Rupp) und des Karls­ru­her Insti­tuts für Tech­no­lo­gie (Priv.-Doz. Dr.-Ing. Mar­kus Reischl) ger­ne ändern, die bereits vor einem Jahr eine Stu­die zu ihrem gemein­sam ent­wi­ckel­ten Pro­to­typ einer zusätz­li­chen Ohr­steue­rung für Arm­pro­the­sen vor­ge­legt hatten.

Die Idee

„Der­zeit kön­nen Pati­en­ten mit kon­ven­tio­nel­len Steue­run­gen der Arm­pro­the­sen über die Unter­arm­mus­ku­la­tur die Hand nach­ein­an­der auf und zu machen oder dre­hen. Im All­tag brau­chen Men­schen aber oft bei­de Funk­tio­nen gleich­zei­tig“, erklärt Lie­be­tanz. Des­halb woll­ten die Wis­sen­schaft­ler mit­hil­fe einer Steue­rung über die Ohr­mus­ku­la­tur eine zusätz­li­che Steue­rung und damit einen wei­te­ren Frei­heits­grad für die Pati­en­ten ent­wi­ckeln. „Uns ging es nicht dar­um, das Rad neu zu erfin­den, son­dern mit dem zusätz­li­chen, sehr wert­vol­len Signal von der Ohr­mus­ku­la­tur die Gesamt­leis­tung der Arm­pro­the­se für die Pati­en­ten deut­lich zu ver­bes­sern.“ Der Grund­ge­dan­ke dahin­ter: Die Wis­sen­schaft­ler hat­ten bereits 2013 eine Stu­die vor­ge­legt, die die Steue­rung von Roll­stüh­len per Ohr­mus­ku­la­tur zeig­te. Da die Signa­le vom Ohr uni­ver­sell sei­en, müss­ten sie auch für die Steue­rung ande­rer Gegen­stän­de taug­lich sein. Denn fast jeder Mensch kön­ne die Ohr­mus­ku­la­tur wil­lent­lich akti­vie­ren, wenn er die­se Fähig­keit gezielt trai­nie­re. „Dafür reicht es aus, eine Woche lang täg­lich eine hal­be Stun­de zu üben“, so Lie­be­tanz. „Pati­en­ten, die bereits mit ihren Ohren wackeln kön­nen, brau­chen maxi­mal eine hal­be Stun­de, um mit unse­rem Pro­to­typ für die Arm­pro­the­sen umge­hen zu können.“

Die ers­te Studie

Um den prin­zi­pi­el­len Beweis der Funk­ti­ons­wei­se – den „pro­of of princip­le“ – zu erbrin­gen, lie­ßen die Wis­sen­schaft­ler zehn Pro­ban­den vier Stun­den lang den Pro­to­typ Pro­the­sen­steue­rung per Ohr­mus­ku­la­tur im Labor tes­ten. Laut die­ser Stu­die zei­ge sich, dass mit der Ohr­steue­rung eine gleich­zei­ti­ge Ansteue­rung der Hand­dre­hung und ‑öff­nung bzw. ‑schlie­ßung mög­lich sei. Das Öff­nen und Schlie­ßen der Hand wur­de wie bei kon­ven­tio­nel­len Steue­run­gen über die Unter­arm­mus­ku­la­tur gelenkt. Dar­über hin­aus konn­te die Hand direkt mit der Ohr­mus­ku­la­tur gedreht wer­den. Mit der zusätz­li­chen Ohr­steue­rung kon­trol­lier­ten die Pro­ban­den die Hand­pro­the­se wesent­lich schnel­ler als mit den bis­he­ri­gen Steu­er­sys­te­men, sie mach­ten auch bedeu­tend weni­ger Feh­ler, wie die Autoren der Stu­die betonen.

Der Pro­to­typ

Der noch im expe­ri­men­tel­len Sta­di­um ste­cken­de Pro­to­typ besteht aus einem Draht, der unter­halb der Haut seit­lich vom Ohr ange­bracht wird und die dort emp­fan­ge­nen elek­tri­schen Signa­le draht­los an einen Rech­ner über­trägt. Im Com­pu­ter wer­den die­se gemein­sam mit den Signa­len aus dem Arm­stumpf ver­ar­bei­tet und die ent­spre­chen­den Impul­se an die Arm­pro­the­se aus dem Labor des Ent­wick­lungs­teams weitergeleitet.

Die nächs­ten Schritte

In Zukunft sol­le, so Lie­be­tanz, ein Implan­tat unter­halb des Ohres ein­ge­setzt wer­den, das die Signa­le per Funk direkt an einen Chip in einer han­dels­üb­li­chen Arm­pro­the­se sen­det. Ein Implan­tat sei für Dau­er­nut­zer wesent­lich ange­neh­mer und natür­lich könn­ten die Pati­en­ten nicht stän­dig mit einem exter­nen Rech­ner ver­knüpft wer­den. Für die­se Wei­ter­ent­wick­lung benö­ti­ge das vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) geför­der­te Pro­jekt aber die Unter­stüt­zung der Indus­trie. „Bis­her reagiert die Indus­trie lei­der sehr zurück­hal­tend“, erklärt der Neu­ro­lo­ge abschlie­ßend. „Wir sind qua­si in den Start­lö­chern und füh­ren viel­ver­spre­chen­de Gesprä­che mit For­schungs­ein­rich­tun­gen, um unse­re uni­ver­sell ein­setz­ba­re Ohr­steue­rung wei­ter­zu­ent­wi­ckeln, damit die­se Inno­va­ti­on auch bei den Pati­en­ten ankommt.“

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