Take a fresh look at your lifestyle.

Bionic arm combines intuitive motor control, touch and grip for the first time

450

Een bionische arm die intuïtieve motorbesturing, aanraking en grip combineert, zal geamputeerden het gevoel geven objecten te voelen, beweren de ontwikkelaars.

Dit is het eerste prothetische ledemaat dat in staat is om alle belangrijke functies van een hand tegelijkertijd te testen en een brein-computerinterface gebruikt om de interactie te activeren.

Hoofdonderzoeker professor Paul Marasco, van de Cleveland Clinic in Ohio, zei dat proefpersonen voelden dat een van hun handen bewoog, ook al hadden ze geen hand, en het gevoel hadden dat hun vingers dingen aanraakten, ook al hadden ze geen vingers. .

Door aanraking, grip en motorische controle samen te brengen, werden de zintuigen en het brein van de drager voor de gek gehouden door te denken dat de prothese een echte menselijke hand was, zei professor Marasco.

Het verbindt met zenuwen van ledematen die impulsen van de hersenen van de patiënt naar de prothese sturen wanneer ze deze willen gebruiken of verplaatsen, en de arm ontvangt fysieke informatie van de omgeving via sensoren en stuurt deze via zenuwen terug naar de hersenen.

Scroll naar beneden voor video

Een bionische arm die intuïtieve motorbesturing, aanraking en grip combineert, zal geamputeerden het gevoel geven objecten te voelen, beweren de ontwikkelaars

Dit is de eerste prothetische ledemaat die in staat is om alle belangrijke functies van een hand tegelijkertijd te testen, en een hersen-computerinterface gebruikt om de interactie te activeren

Dit is de eerste prothetische ledemaat die in staat is om alle belangrijke functies van een hand tegelijkertijd te testen, en een hersen-computerinterface gebruikt om de interactie te activeren

HOE HET WERKT: BIONIC LIMB VERZENDT SIGNALEN VAN EN NAAR DE HERSENEN

Het systeem is het eerste dat alle drie de sensorische en motorische functies in een neurale machine-interface in één keer in een prothetische arm test.

De interface tussen hersenen en machine maakt verbinding met de zenuwen van de ledematen van de drager.

Het stelt patiënten in staat om zenuwimpulsen van hun hersenen naar de prothese te sturen wanneer ze die willen gebruiken.

Ze kunnen ook informatie uit de omgeving ontvangen en deze via hun zenuwen terugsturen naar hun hersenen.

Dankzij de bidirectionele feedback en controle van de kunstmatige arm konden studiedeelnemers taken met een vergelijkbare mate van nauwkeurigheid uitvoeren als niet-gehandicapte mensen.

Bij gerichte sensorische reïnnervatie, of het opnieuw verbinden van een deel van het lichaam dat de zenuwtoevoer heeft verloren, activeert het aanraken van de huid met kleine robots sensorische receptoren die patiënten in staat stellen het gevoel van aanraking waar te nemen.

Bij gerichte motorische reïnnervatie, wanneer patiënten denken aan het bewegen van hun ledematen, communiceren de gereïnnerveerde spieren met een gecomputeriseerde prothese om op dezelfde manier te bewegen.

Bovendien trillen kleine, krachtige robots kinesthetische sensorische receptoren in diezelfde spieren, waardoor prothesedragers voelen dat hun hand en arm bewegen.

Het Amerikaanse team begon met een standaard-of-care, kant-en-klare prothetische arm die vervolgens werd uitgerust met hun nieuwe complexe bionische systeem.

Uit tests op vrijwilligers bleek dat dragers hun prothesearm intuïtiever konden bewegen en tegelijkertijd sensaties van aanraking en beweging konden voelen.

De tweerichtingscommunicatie, tussen hersen- en armsensoren, stelde de vrijwilligers in staat een reeks taken uit te voeren die vergelijkbaar zijn met een niet-geamputeerde, vonden ze.

‘Deze bevindingen zijn een belangrijke stap om mensen met een amputatie volledig herstel van de natuurlijke armfunctie te bieden’, zegt prof. Marasco.

‘Misschien waren we het meest enthousiast om te horen dat ze oordelen, beslissingen namen en hun fouten berekenden en corrigeerden als een persoon zonder amputatie’, voegde de bionica-specialist eraan toe.

‘Met de nieuwe bionische ledemaat gedroegen mensen zich alsof ze een natuurlijke hand hadden. Normaal gesproken is dit hersengedrag heel verschillend tussen mensen met en zonder protheses voor de bovenste ledematen.’

Het werd getest op twee proefpersonen met armamputaties die eerder gerichte sensorische en motorische reïnnervatie hadden ondergaan

De procedures brengen een neurale machine-interface tot stand door geamputeerde zenuwen om te leiden naar de resterende huid en spieren.

Toen ze eraan dachten hun ledematen te bewegen, communiceerden de gereïnnerveerde spieren met een gecomputeriseerde prothese om op dezelfde manier te bewegen.

De krachtige machines trilden ook kinesthetische sensorische receptoren in diezelfde spieren – waardoor ze ‘voelden’ dat hun hand en arm bewogen.

Beide deelnemers waren in staat om elementaire, alledaagse taken uit te voeren waarbij handen en armen de prothese moesten dragen, waaronder het oppakken en gebruiken van kopjes, flessen en pinnen tot het vastpakken van een pen en schrijven ermee.

Hoofdonderzoeker professor Paul Marasco, van de Cleveland Clinic in Ohio, zei dat proefpersonen voelden dat een van hun handen bewoog, ook al hadden ze geen hand, en het gevoel hadden dat hun vingers dingen aanraakten, ook al hadden ze geen vingers.

Hoofdonderzoeker professor Paul Marasco, van de Cleveland Clinic in Ohio, zei dat proefpersonen voelden dat een van hun handen bewoog, ook al hadden ze geen hand, en het gevoel hadden dat hun vingers dingen aanraakten, ook al hadden ze geen vingers.

Een van de vrijwilligers, Claudia Mitchell, 41 jaar oud, zei over de sensatie van het gebruik van een smartphone met de arm: ‘Als ik hem achterover leun, raakt hij mijn ‘vinger’ aan’, eraan toevoegend: ‘Ik kan echt zien welke. Ik voel dat.’

Mitchell, die in Arkansas woont, zei dat de nieuwe arm een ​​’enorme verschil’ in haar leven heeft gemaakt, met alledaagse activiteiten voor haar, waaronder het snijden van een perzik.

De veteraan van de US Marine verloor haar linkerarm bij de schouder bij een motorongeluk in 2004. Ze zei dat ze nu handig een make-uptasje kan oppakken met haar prothetische duim en wijsvinger – en een voorwerp kan voelen en weten hoe moeilijk het is om het vast te pakken.

Door aanraking, grip en motorische controle samen te brengen, werden de zintuigen en het brein van de drager voor de gek gehouden door te denken dat de prothese een echte menselijke hand was, zei professor Marasco

Door aanraking, grip en motorische controle samen te brengen, werden de zintuigen en het brein van de drager voor de gek gehouden door te denken dat de prothese een echte menselijke hand was, zei professor Marasco

Opblaasbare robothand geeft geamputeerden realtime tactiele controle

Wetenschappers hebben een opblaasbare robothand gemaakt die een fractie kost van stijvere prothetische ledematen en die geamputeerden realtime tactiele controle geeft.

Het buigzame ontwerp, dat een griezelige gelijkenis vertoont met de opblaasbare robot in de animatiefilm ‘Big Hero 6’, omvat vijf ballonachtige vingers die zijn bevestigd aan een 3D-geprinte ‘palm’ in de vorm van een menselijke hand.

De makers zijn bijzonder enthousiast omdat de onderdelen ongeveer $ 500 (£ 362) kosten, waardoor het veel betaalbaarder is dan andere bionische ledematen die tienduizenden dollars kunnen kosten.

Geamputeerden die het kunstmatige ledemaat testten, voerden dagelijkse activiteiten uit, zoals een koffer dichtritsen, een pak sap inschenken en een kat aaien, net zo goed – en in sommige gevallen beter dan – degenen met meer rigide neuroprotheses, aldus onderzoekers.

Ze zei: ‘Het waren activiteiten waarvan ik ooit dacht dat ze nooit meer mogelijk zouden zijn.’

Haar op maat gemaakte prothese is uitgerust met een krachtig geautomatiseerd robotaanraaksysteem waarmee ze sensatie en beweging kan voelen alsof het uit haar ontbrekende hand komt. Haar hersenen interpreteren de arm alsof het haar eigen is.

Geavanceerde evaluatietools toonden aan dat de prestaties van de vrijwilligers beter waren dan die van mensen met amputaties die traditionele protheses gebruikten.

De andere deelnemer was boswachter Rob Anderson, 43, uit Grande Prairie, Alberta, Canada.

Omdat mensen met traditionele protheses niet met hun ledematen kunnen voelen, gedragen ze zich bij het uitvoeren van dagelijkse klusjes anders dan mensen zonder amputatie.

Ze moeten bijvoorbeeld constant naar hun apparaat kijken terwijl ze het gebruiken, legt prof. Marasco uit, en worstelen met het leren corrigeren voor fouten bij het uitoefenen van geweld.

Met de nieuwe kunstmatige arm konden de onderzoekers zien hoe de hersenen en gedragsstrategieën van de paren veranderden om overeen te komen met die van een persoon zonder amputatie.

Ze hoefden niet meer op hun prothese te letten, ze konden dingen vinden zonder te kijken en ze konden fouten beter corrigeren.

Prof Marasco zei: ‘In de afgelopen tien jaar hebben ontwikkelingen in protheses dragers geholpen om betere functionaliteit te bereiken en het dagelijks leven zelfstandig te beheren.

Haar op maat gemaakte prothese is uitgerust met een krachtig geautomatiseerd robotaanraaksysteem waarmee ze sensatie en beweging kan voelen alsof het uit haar ontbrekende hand komt.  Haar brein interpreteert de arm alsof het haar eigen is

Haar op maat gemaakte prothese is uitgerust met een krachtig geautomatiseerd robotaanraaksysteem waarmee ze sensatie en beweging kan voelen alsof het uit haar ontbrekende hand komt. Haar brein interpreteert de arm alsof het haar eigen is

‘Voor het eerst kunnen mensen met een amputatie van de bovenste ledematen nu weer ‘denken’ als een valide persoon, wat prothesedragers nieuwe niveaus van naadloze re-integratie in het dagelijks leven biedt.’

De analyse in Science Robotics kan worden toegepast op elke prothese of elk defect van de bovenste ledematen waarbij gevoel en beweging betrokken zijn.

Prof Marasco zei: ‘We hebben het systeem gebouwd met behulp van een kant-en-klare prothese als basis’, en voegden er geavanceerde computer-, aanraak- en bewegingssensoren aan toe.

‘Als je naar het ledemaat kijkt, ziet het er eigenlijk uit als een ander,’ zei hij, eraan toevoegend ‘je kunt niet zien dat daarbinnen een zeer geavanceerd, geautomatiseerd communicatie- en feedbacksysteem draait.’

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Robotica.

HOE WERKEN MIND-CONTROLLED PROTHETICA?

Protheses die aan een deel van het menselijk lichaam worden bevestigd, zijn vaak objecten waarmee een persoon een specifieke functie kan uitoefenen, zoals bladen om te rennen.

Wetenschappers werken aan de ontwikkeling van protheses die gepersonaliseerd zijn en reageren op de commando’s van de drager.

Hiervoor worden kleine kussentjes op de huid van de patiënt geplaatst.

Ze bevinden zich rond het uiteinde van spieren en waar de zenuwuiteinden beginnen.

De pads detecteren de elektrische signalen die door de spierzenuwen worden geproduceerd en vertalen dit via een computer.

Om deze sensoren te activeren, moet de patiënt actief nadenken over het uitvoeren van een handeling.

Om bijvoorbeeld een bicepscontractie te signaleren, zou de persoon die de prothese draagt, moeten nadenken over het buigen van zijn arm.

Door te begrijpen welke spieren door de hersenen worden gesignaleerd om samen te trekken, kunnen wetenschappers voorspellen hoe een ledemaat zou bewegen.

Dit wordt vervolgens in realtime door de prothese nagemaakt, waardoor dragers een handeling kunnen bedenken en het kunstledemaat deze vervolgens zal uitvoeren.

.

Leave A Reply

Your email address will not be published.