Ny armprotes styrs av tanken

Den tankestyrda armprotesen, ”cyberarmen”, har utvecklats av läkare från universitetssjukhuset Allgemeines Krankenhaus i Wien, Johns Hopkins och Northwestern University i USA samt forskare vid företaget Otto Bock i Österrike.

Förutsättningen för att kunna använda protesen är en komplicerad operation, som hittills bara kan göras i Wien och på två neurologiska kliniker i USA.

På den första pilotpatienten, en 20-årig österrikare, utfördes en sex timmar lång operation där nerver från armstumpen drogs om. Genom så kallad selektiv nervtransfer kan hjärnsignaler som ursprungligen styrde den amputerade handen och armen i stället användas för protesstyrningen.

Först kapades de normala nerverna till bröstmuskulaturen, pectoralis major och minor, samtidigt som bröstmuskulaturen på kirurgisk väg delades in i olika områden. Nervändarna från armstumpen frigjordes och opererades om så att nerverna i stället ficks att växa fast med de indelade regionerna i bröstmuskulaturen, de tjänar så att säga som förstärkare av nervimpulserna. Ett stort antal elektroder som ligger an mot huden fångar upp de svaga myoelektriska muskelsignalerna, så kallade EMG-signaler.

Men avancerad nervkirurgi leder bara halvvägs. Den österrikiska cyberarmen har en avancerad styrdator för att tolka signalerna och omvandlar dessa till den önskade
rörelsen av armprotesen.

När nervändarna vuxit fast med regionerna i bröstmuskulaturen tränade patienten därefter de olika rörelsemönster han ville göra, till dess att de kontraherande musklerna i bröstmuskulaturen alstrade tillräckligt kraftiga myoelektriska signaler. Då patienten med tankens kraft aktiverar sin ”fantomarm”, det vill säga den amputerade armen, sker en muskelkontraktion i bröstmuskulaturen. En matris av hudelektroder detekterar det stora antalet myoelektriska signaler.

Signalerna från sensorerna i proteshylsan ger olika slags signalmönster beroende på den önskade rörelsen av fantomarmen. Grundtanken är att användaren inte ska lära sig att styra protesen, utan att protesen i stället ska lära sig att utföra användarens tänkta rörelse. För att tolka och särskilja dessa signalmönster krävs en mycket avancerad analyselektronik som arbetar med så kallad mönsterigenkänning.

Enligt Otto Bock är fördelen med den nya cyberarmen, jämfört med dagens myoelektriska proteser, att den kan utföra flera olika rörelser samtidigt och att styrningen av protesen inte sker via inlärda muskelstyr­impulser. Med den nyutvecklade armprotesen behöver patienten bara tänka sig hur han intuitivt rör sin amputerade hand och arm i ett tredimensionellt rum. Protesen tolkar själv signalerna och omformar den tänkta rörelsen till en reell rörelse.

I europa använder en patient hittills den nya armprotesen. I USA pågår ett parallellt projekt med sju patienter. Hittills har utvecklingen i Österrike kostat mellan fem och sex miljoner euro, men protesen är fortfarande på utvecklingsstadiet.

Otto Bock räknar dock med att den nya armprotesen kan gå i serieproduktion om cirka tre år. Till att börja med är den tänkt för dubbelt armamputerade patienter.

Den enda nackdelen med den nya tankestyrda armprotesen, enligt Otto Bock, är att det inte får ha gått alltför lång tid sedan amputationen. Då har nerverna i armstumpen redan hunnit degenerera och låter sig inte opereras.

Håkan Bertmar