Deze week introduceerde het Rehabilitation Institute of Chicago de eerste vrouw met een “bionische arm”-technologie. Claudia Mitchell, bij wie na een motorongeluk haar linkerarm bij de schouder werd geamputeerd, kan nu met haar prothesehand een treklade vastpakken door te denken: “treklade vastpakken”. Dat iemand met succes meerdere, complexe bewegingen van een prothesearm kan besturen met zijn of haar gedachten, opent een wereld van mogelijkheden voor geamputeerden. De opzet – zowel chirurgisch als technologisch – die deze prestatie mogelijk maakt is bijna net zo verbazingwekkend als de resultaten van de procedure.
De “bionische arm” technologie is vooral mogelijk vanwege twee feiten van amputatie. Ten eerste, de motorische cortex in de hersenen (het gebied dat vrijwillige spierbewegingen controleert) zendt nog steeds controlesignalen uit, zelfs als bepaalde vrijwillige spieren niet langer beschikbaar zijn voor controle; en ten tweede, wanneer artsen een ledemaat amputeren, verwijderen ze niet alle zenuwen die ooit signalen naar dat ledemaat hebben geleid. Dus als iemands arm weg is, zijn er werkende zenuwuiteinden die eindigen in de schouder en die gewoon nergens hun informatie heen kunnen sturen. Als die zenuwuiteinden kunnen worden omgeleid naar een werkende spiergroep, dan, wanneer een persoon denkt “grijp handvat met hand”, en de hersenen de overeenkomstige signalen naar de zenuwen sturen die met de hand moeten communiceren, komen die signalen bij de werkende spiergroep terecht in plaats van bij het dode eind van de schouder.
Advertentie
Het omleiden van die zenuwen is geen eenvoudige taak. Dr. Todd Kuiken van het RIC ontwikkelde de procedure, die hij “gerichte spierregeneratie” noemt. Chirurgen ontleden de schouder om bij de zenuwuiteinden te komen die de bewegingen van armgewrichten zoals de elleboog, pols en hand controleren. Dan, zonder de zenuwen te beschadigen, leiden ze de uiteinden om naar een werkende spiergroep. In het geval van de “bionische arm” van het RIC, hechten chirurgen de zenuwuiteinden aan een set borstspieren. Het duurt enkele maanden voordat de zenuwen in deze spieren zijn gegroeid en volledig zijn geïntegreerd. Het eindresultaat is een heroriëntatie van de controlesignalen: De motorische cortex zendt signalen uit voor de arm en de hand via zenuwbanen zoals het altijd deed; maar in plaats van dat die signalen eindigen bij de schouder, eindigen ze bij de borst.
Om die signalen te gebruiken om de bionische arm te besturen, plaatst de RIC opstelling elektroden op het oppervlak van de borstspieren. Elke elektrode bestuurt een van de zes motoren die de gewrichten van de armprothese bewegen. Wanneer een persoon “open hand” denkt, sturen de hersenen het signaal “open hand” naar de juiste zenuw, die zich nu in de borst bevindt. Wanneer het zenuwuiteinde het signaal ontvangt, trekt de borstspier waarmee het verbonden is samen. Wanneer de borstspier van de “open hand” samentrekt, detecteert de elektrode op die spier de activering en vertelt de motor die de bionische hand controleert om te openen. En aangezien elk zenuwuiteinde in een ander deel van de borstspier is geïntegreerd, kan iemand die de bionische arm draagt alle zes de motoren tegelijk bewegen, wat resulteert in een vrij natuurlijk bewegingsbereik van de prothese.
Voor meer informatie over de “bionische arm” van het RIC, robotprothesen en aanverwante onderwerpen, ga naar de volgende pagina.
Advertentie