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WORK IN PROGRESS 2018-05-14T15:12:35+00:00

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Wiederherstellung der Greiffunktion mittels vernetzter INTAKT-Mikrostimulatoren

Viele Schädigungen des zentralen Nervensystems, wie Querschnittlähmungen, Schlaganfälle oder Hirntumore, gehen mit Einschränkungen der Handfunktion einher. Die negativen Auswirkungen einer limitierten Greiffunktion auf die Bewältigung von Alltagsaufgaben sind offensichtlich. Besonders schwer trifft es Hoch-Querschnittgelähmte, da bei ihnen beide Hände betroffen sind. Von einer Sekunde auf die andere sind diese Menschen selbst bei einfachen Aufgaben ganztägig und lebenslang auf Hilfe durch Dritte angewiesen, was die Fähigkeit zu einem selbstbestimmten Leben massiv einschränkt.

Greiffunktion

Daher besteht ein wesentliches Ziel des INTAKT-Projekts in der Schaffung der Grundlagen zur Wiederherstellung der Bewegungsfunktion der Hand nach zentralen Lähmungen. Erreicht werden soll dies durch eine vernetzte elektrische Stimulation von 7-12 Muskeln des Unterarms und der Hand über die INTAKT-Mikroimplantate. Damit können neben einem Schlüssel- und Zylindergriff auch noch andere Griffformen wie ein Haken- oder ein Zeigegriff erzeugt werden. Die Auswahl bzw. Steuerung einer bestimmten Handbewegung erfolgt über ein Eye Tracking-System durch eine klare Zuordnung von erfassten Augen-, Lid- und Kopfbewegungen zu definiertem elektrischen Stimulationsmuster. Damit kann ein Nutzer das System interaktiv und ohne fremde Hilfe selbstständig steuern (s. Abb).

Notfallroutinen zur schnellen Handöffnung oder zum Abschalten der Stimulation sind vorgesehen. Neben der Steuerung über das Eye Tracking-System können – wo vorhanden – noch intakten Muskelgruppen für eine intuitivere Kontrolle mit einbezogen werden. Hierfür können die noch vorhandenen elektrischen Muskelaktivitäten (Elektromyogramm, EMG) von den INTAKT-Implantaten registriert und an eine zentrale Steuereinheit gesendet werden. Die Bewertung der gewonnenen Signale resultiert aus internen patientenspezifischen Routinen und ist angelehnt an Datenfilterprinzipien des Kleinhirns.

Die telemetrische Kommunikation zwischen den Implantaten und einer zentralen Steuereinheit wird optisch oder per Funk ermöglicht. Die interaktive Ankopplung an eine externe übergeordnete Kontrolleinheit ist über ein Interface (Manschette mit integrierter Elektronik und Energieversorgung) gegeben. Die Energieversorgung ist induktiv, d. h. es gibt keine Kabelverbindungen von den Implantaten nach außen als auch zueinander, sondern erfolgt mittels Magnetfeld. Sollte die induktive Verbindung eines Mikrostimulators nach außen abbrechen, so können die Mikroimplantate einige Minuten autonom weiterarbeiten, so dass ein ergriffener Gegenstand nicht sofort aus der Hand fällt und sicher abgestellt werden kann.

Eine tabletcomputerbasierte Bedienersoftware erlaubt es dem Arzt, komfortabel die initiale Konfiguration des Systems und im Besonderen der Stimulationsmuster vorzunehmen. Der Nutzer selbst soll möglichst wenig Einstellungen vornehmen müssen. Im Idealfall beschränken sich die Nutzereingaben auf die Kalibration des Eye Trackers.