Diese Woche hat das Rehabilitation Institute of Chicago die erste Frau vorgestellt, die mit seiner „bionischen Arm“-Technologie ausgestattet wurde. Claudia Mitchell, der nach einem Motorradunfall der linke Arm an der Schulter amputiert werden musste, kann nun mit ihrer Handprothese eine Schublade greifen, indem sie denkt: „Greif die Schublade.“ Die Tatsache, dass ein Mensch mehrere komplexe Bewegungen einer Gliedmaßenprothese mit seinen Gedanken steuern kann, eröffnet Amputierten eine Welt der Möglichkeiten. Der Aufbau – sowohl chirurgisch als auch technologisch -, der diese Leistung möglich macht, ist fast so erstaunlich wie die Ergebnisse des Verfahrens.
Die Technologie des „bionischen Arms“ ist vor allem aufgrund zweier Tatsachen bei Amputationen möglich. Erstens sendet der motorische Kortex im Gehirn (der Bereich, der die willkürlichen Muskelbewegungen steuert) immer noch Steuersignale aus, auch wenn bestimmte willkürliche Muskeln nicht mehr für die Steuerung zur Verfügung stehen; und zweitens entfernen die Ärzte bei der Amputation einer Gliedmaße nicht alle Nerven, die früher Signale zu dieser Gliedmaße geleitet haben. Wenn also der Arm einer Person abgetrennt wird, gibt es noch funktionierende Nervenenden, die in der Schulter enden und ihre Informationen einfach nirgendwohin schicken können. Wenn diese Nervenenden zu einer funktionierenden Muskelgruppe umgeleitet werden können, dann landen diese Signale, wenn eine Person denkt „greif mit der Hand nach dem Griff“ und das Gehirn die entsprechenden Signale an die Nerven sendet, die mit der Hand kommunizieren sollen, bei der funktionierenden Muskelgruppe und nicht in der Sackgasse der Schulter.
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Die Umleitung dieser Nerven ist keine einfache Aufgabe. Dr. Todd Kuiken vom RIC entwickelte das Verfahren, das er „gezielte Muskelreinnervation“ nennt. Die Chirurgen schneiden die Schulter auf, um Zugang zu den Nervenenden zu erhalten, die die Bewegungen von Armgelenken wie Ellbogen, Handgelenk und Hand steuern. Ohne die Nerven zu verletzen, leiten sie dann die Nervenenden zu einer funktionierenden Muskelgruppe um. Im Falle des „bionischen Arms“ des RIC bringen die Chirurgen die Nervenenden an einer Reihe von Brustmuskeln an. Es dauert mehrere Monate, bis die Nerven in diese Muskeln eingewachsen und vollständig integriert sind. Das Endergebnis ist eine Neuausrichtung der Steuersignale: Der motorische Kortex sendet über die Nervenbahnen Signale für den Arm und die Hand aus, wie er es schon immer getan hat; aber statt an der Schulter landen diese Signale an der Brust.
Um diese Signale zur Steuerung des bionischen Arms zu nutzen, werden bei der RIC-Anlage Elektroden auf der Oberfläche der Brustmuskeln angebracht. Jede Elektrode steuert einen der sechs Motoren, die die Gelenke der Armprothese bewegen. Wenn eine Person denkt „Hand öffnen“, sendet das Gehirn das Signal „Hand öffnen“ an den entsprechenden Nerv, der sich jetzt im Brustkorb befindet. Wenn das Nervenende das Signal empfängt, zieht sich der Brustmuskel, mit dem es verbunden ist, zusammen. Wenn sich der Brustmuskel der „offenen Hand“ zusammenzieht, erkennt die Elektrode an diesem Muskel die Aktivierung und sagt dem Motor, der die bionische Hand steuert, dass sie sich öffnen soll. Da jedes Nervenende in ein anderes Stück des Brustmuskels integriert ist, kann eine Person, die den bionischen Arm trägt, alle sechs Motoren gleichzeitig bewegen, was zu einem ziemlich natürlichen Bewegungsumfang für die Prothese führt.
Weitere Informationen über den „bionischen Arm“ des RIC, Roboterprothesen und verwandte Themen finden Sie auf der nächsten Seite.
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