Dankzij een nieuwe technologie kunnen mensen die een been missen straks een robotische prothese aansturen, alsof het een natuurlijk verlengde van het eigen lichaam betreft.

 

Lopen met een beenprothese is best lastig. Een natuurlijk been is constant aan het corrigeren om te voorkomen dat je uit evenwicht raakt, vooral op oneffen terrein. Een kunstbeen doet dat normaal gesproken niet. Hierdoor gaat het hele lichaam uiteindelijk compenseren om in balans te blijven. Dat veroorzaakt een onnatuurlijke beweging die veel energie kost, oncomfortabel is en bovendien tot blessures kan leiden.

 

Prothese

Daarom werken de Universiteit Twente en het orthopedische technologiebedrijf Ottobock aan een nieuwe technologie die een prothese aanstuurt als een natuurlijk verlengde van het lichaam. Afgelopen week demonstreerden ze hun nieuwe prothesetechnologie tijdens de RehabWeek in Rotterdam, een internationaal congres voor de revalidatietechnologiesector.

 

Signalen

Als mensen bewegen, worden de spieren aangestuurd door elektrische signalen uit de hersenen. Een afgeleide van deze signalen kan worden geregistreerd door elektroden op de huid bij de spieren te plaatsen. Dat levert een elektromyogram (EMG) op – dat uiteindelijk dus een maat is voor de spieractiviteit.

De onderzoekers maakten een digitaal model van een menselijk been, waarin de spieren, pezen en gewrichten zo natuurgetrouw mogelijk waren nagebootst. Daarna zochten uit hoe ze dit been net als een echt been konden laten bewegen in reactie op EMG-signalen. Vervolgens maakten ze de vertaalslag naar een prothese, die ze dus op dezelfde manier aanstuurden als het digitale model. In dit geval gaat het daarbij om de Empower Enkel Prothese (een prothese met elektrische ondersteuning) van Ottobock.

 

 

 

Geschaald

‘We gaan in eerste instantie uit van een algemeen model van een gemiddeld been’, vertelt Herman van der Kooij, hoofd van de BioMechatronics-groep aan de Universiteit Twente, die meewerkte aan het onderzoek. ‘Dat model schalen we dan straks naar bepaalde eigenschappen van de persoon die de prothese uiteindelijk krijgt, zoals de afmetingen van het intacte been en het gewicht van de persoon.’

 

Zelf sturen

Tot nu toe is de prothese nog niet getest bij mensen met een amputatie. Van der Kooij: ‘Als alles volgens plan verloopt, gaat dat eind dit jaar of begin volgend jaar gebeuren. Zij kunnen dan voor het eerst zelf de beweging van hun enkel aansturen.’

De activiteit van de spieren wordt dan continu gemeten en omgezet in bewegingen van het kunstbeen. Van der Kooij: 'Hiervoor kunnen de spieren van het geamputeerde been bijvoorbeeld gedeeltelijk behouden en omgelegd worden, zodat men de activiteit nog kan meten. Of men laat de zenuwen van geamputeerde spieren ingroeien in andere spieren, en maakt daarvan dan het EMG.'  

Bij de huidige commerciële prothesen gebeurt de aansturing door een microprocessor die bepaalt wanneer de prothese wat moet doen.

 

Openingsbeeld: Ottobock