Handprotes får känsel
Forskare i Lund och Malmö har inte bara lyckats lura ut hur en underarmsamputerad person på rekordsnabb tid ska få en handprotes att utföra avancerade rörelser utan även kunna uppleva känsel i den.
Under senare år har flera handproteser utvecklats för att klara avancerade rörelser med rörliga leder och fingrar. Ett exempel är den protes som har utvecklats inom det eu-finansierade projektet Smart Hand, som drivs i samarbete mellan forskare i Sverige och fem andra länder.
I projektet har en italiensk forskargrupp tagit fram en motordriven handprotes gjord i aluminium och med ett stort antal rörliga leder. Fingrarna drivs av vajrar som känner av hur hårt handen belastas, så att exempelvis ett ägg inte ska knäckas av misstag. På fingrarna sitter olika sensorer som känner av vinklarna mellan fingrarna. Tummen och pekfingret kan dessutom registrera tryck.
Problemet med alla dessa funktioner är hur patienten ska kunna lära sig att styra en så pass komplicerad protes. För att lösa det har forskare vid Lunds tekniska högskola utvecklat ett avancerat artificiellt neuralt nätverk. Nätverket känner av underarmens myoelektriska signaler och de mönster av signaler som de bildar vid olika rörelser.
Med hjälp av en dator och en datorkopplad handske på den friska handen lär sig patienten förvånansvärt enkelt att med hjälp av muskelsignalerna från stumpen styra protesen.
Datorhandsken fungerar som lärare åt musklerna på stumpen. När datorn väl har lärt sig rörelserna från den friska handen speglas de över till stumpen som därefter kan styra protesen på egen hand.
Tekniken, som är världsunik, är utvecklad av Fredrik Sebelius som 2004 skrev en avhandling om hur principen fungerar. På sitt rum på Lunds tekniska högskola visar han en video med ett försök som görs på en ung man som har förlorat högerhanden. Inom loppet av bara ett par timmar har han lärt sig att utföra sex eller sju olika rörelser helt perfekt. Han kan till och med knäppa med tummen och pekfingret.
Men oavsett hur komplicerade rörelser en handprotes kan göra blir det en rätt så klumpig sak så länge patienten inte upplever den som en del av den egna kroppen. Med Smart hand kan det för första gången bli möjligt.
I hjärnans sensoriska och motoriska bark finns en form av kartbild som motsvarar kroppens alla organ. Om ett organs funktionalitet försvinner tar de omkringliggande organen i kartbilden snabbt över.
Vid en amputation tas handens område över av underarmen. Resultatet blir att fingrarna i stället känns längst ut på stumpen, oftast i exakt den ordning de hade på handen. Vid ett tryck på ett speciellt ställe på stumpen upplever personen därför känsel i tummen eller ett av sina fingrar.
Göran Lundborg, professor vid handkirurgiska kliniken på Universitetssjukhuset Mas i Malmö, har tillsammans med sina forskarkolleger nyligen visat att sambandet går att styrka rent visuellt med hjälp av funktionell magnetkamera. Vid beröring av vissa områden på stumpen aktiveras exakt samma områden i hjärnan som vid beröring av ett friskt finger.
Den här kunskapen har forskarna i projektet utnyttjat. Via sensorer överförs tryck från protesens olika fingrar till de punkter på stumpen som motsvarar respektive fingrar. Resultatet blir att patienten upplever verklig känsel ? i protesen.
Som med så mycket annan forskning återstår en hel del innan visionen om den kännande protesen kan realiseras och komma patienterna till godo. Men tanken är att det redan till hösten ska finnas en färdig prototyp av den smarta handen.
Smart Hand-projektet:
- Den kännande handprotesen utvecklas inom ramen för EU-projektet Smart hand, som startade för snart tre år sedan.¨
- I oktober 2009 ska den första prototypen vara framme. Medel söks för att kunna förlänga projektet.
- Hittills har projektet kostat 1,8 miljoner euro.
- Förutom från Sverige deltar forskare från Italien, Irland, Island, Danmark och Israel i projektet.
- I Sverige finns i dag cirka 2 000 underarmsamputerade personer. Varje år drabbas drygt 50 personer.