Technik - Erste Handprothese mit Tastsinn

Dennis Sørensen war der erste, der die Prothese mit Tastsinn ausprobieren durfte. Mit ihr kann er nicht nur greifen, sondern erstmals seit neun Jahren wieder fühlen. Noch ist die künstliche Hand in der Entwicklung. Führend am Projekt beteiligt ist die ETH Lausanne.

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  Kräftemessen: Dennis Sørensen ist das mit dieser künstlichen Hand der ETH Lausanne wieder möglich.

  EPFL / Hillary Sanctuary

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  So könnten Dennis Sørensens Hände in Zukunft aussehen.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Via Kabel gibt die neue Prothese Feedback ans Gehirn.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Dennis Sørensen kann mit der Prothese wieder fühlen. Auch das Greifen wird dadurch leichter.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Trotz verbundener Augen und Stöpseln im Ohr kann Sørensen ertasten, ob ein Objekt hart oder weich ist.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Dennis Sørensen ohne Prothese vor dem Test.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Das internationale Entwickler-Team beobachtet am Computer, ob die Impulsübertragung funtioniert.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

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  Victory: Silvestro Micera schätzt, dass die Prothese in zwei bis drei Jahren für Langzeittests bereit stehen wird.

  Lifehand 2, Patrizia Tocci

Welches Wunderwerk die menschliche Hand ist, kann man wohl erst abschätzen, wenn man eine verloren hat – so wie Dennis Sørensen nach einen Unfall mit Feuerwerk vor neun Jahren. Früher habe er ohne nachzudenken nach einem Glas greifen können, um daraus zu trinken. Mit seiner Handprothese ist das anders.

Er kann sie zwar über Muskelimpulse im Unterarm steuern. Aber: «Die Hand gibt meinem Gehirn keinerlei Rückmeldungen. Ich muss sie beim Greifen stets mit den Augen überwachen.» Andernfalls besteht die Gefahr, dass er zu fest zudrückt und das Glas zerbricht. Eine neue Handprothese mit Tastsinn ändert dies nun.

Es war, als hätte ich wieder eine normale Hand.

Dennis Sørensen

Silvestro Micera von der ETH Lausanne hat sie zusammen mit anderen europäischen Wissenschaftlern entwickelt. Wie die bisherige Prothese von Dennis Sørensen wird sie über Muskelimpulse im Unterarm gesteuert. Zusätzlich messen Sensoren, wie viel Kraft die Motoren der Prothese während der Bewegung der Finger aufwenden. Diese Daten melden sie via Kabel und Nervenbahnen ans Gehirn. Für das Gehirn ist das, als ob ihm die richtige Hand melden würde, wie viel Druck beim Zudrücken auf die Finger wirkt.

Unter der Leitung des Italieners Silvestro Micera entstand an der EPFL der Prototyp für die neuartige Prothese.

EPFL / Hillary Sanctuary

Bisher ist die neue Prothese an einem Menschen getestet worden: Dennis Sørensen. «Es war, als hätte ich wieder eine normale Hand. Plötzlich kommunizierte meine linke Hand wieder mit dem Gehirn.»

Bis es soweit war, mussten die Forscher einige Schwierigkeiten überwinden, sagt Silvestro Micera: «Die grösste Hürde war die Entwicklung der Elektroden.» Diese müssen fein genug sein, damit die Ärzte sie in Nervenstränge des Unterarms einführen können, ohne Schaden anzurichten. Wären sie zu grob, würden sie den Signalstrom nicht nur an einen Nerv innerhalb des Nervenstrangs abgeben, sondern an mehrere.

Neurochirurgen verpflanzten die Elektroden in den Arm von Dennis Sørensen. Ein Präzisionseingriff – aber trotzdem wussten die Ärzte nicht, welche Nerven innerhalb des behandelten Stranges die richtigen waren. Darum weist die Elektrode an ihrem Ende mehrere Anschlüsse auf. Nach der Operation testeten die Forscher mit kleinen Stromstössen, welche sie reizen mussten, damit Dennis Druckempfindungen spürte – in seiner ehemaligen Hand. «Ich spürte die Finger an meiner Hand, die ich vor neun Jahren verloren hatte – das war verrückt.»

Fast wie früher

Anschliessend bestimmten die Forscher die Spannbreite an Stromstärken, die feine bis starke Druckgefühle auslösen. Bis knapp unter die Schmerzgrenze. «Wir mussten die Messdaten der Sensoren in die Sprache des Gehirns übersetzen», sagt Micera, «etwa so, wie wenn man vom Deutschen ins Italienische übersetzt.»

Blindtest:

Mit der neuen Prothese kann Dennis Sørensen fühlen, wie sich der Plastikbecher in seiner Hand anfühlt.

Lifehand 2, Patrizia Tocci

Und dann kam für Dennis Sørensen der grosse Moment: Er zog zum ersten Mal die neue Prothese an, und ihre Drucksensoren wurden an die Elektroden in seinen Armnerven angeschlossen. «Es fühlte sich fast an, wie wenn ich meine richtige Hand wieder hätte. Es war unglaublich, das zu spüren.»

In den Experimenten, die folgten, gaben die Forscher Sørensen verschiedene Objekte in die Prothesenhand – einen Würfel aus Holz, einen Plastikbecher, Watte – und er musste sagen, ob sie hart, weich oder mittelhart seien. Dabei waren ihm die Augen verbunden und die Ohren verstopft, er konnte also wirklich nur mit der Handprothese fühlen. Das funktionierte in über 80 Prozent der Fälle.

Dennis wird der erste sein

Nach einem Monat des Experimentierens wurden Dennis Sørensen die Elektroden wieder aus dem Arm entfernt. Für eine längere Dauer hatten die Forscher keine Zulassung. Diese müssen sie nun mit weiteren Tests erarbeiten. Zusätzlich müssen sie die Verdrahtung der Elektroden verkleinern, so dass alles unter die Haut in den Arm passt. Dann sind sie bereit für weitere Tests mit Menschen.

Dennis Sørensen hätte die Prothese am liebsten behalten. Sie sei viel besser als die alte. Er wusste vor dem Experiment, dass es zeitlich begrenzt sein würde: «Ich wollte mithelfen auf dem Weg zu einer besseren Prothese.» Silvestro Micera schätzt, dass die neue Prothese in zwei bis drei Jahren fertig sein wird. Ihre Verdrahtung wird dann über Monate, wenn nicht Jahre im Träger bleiben können. «Natürlich wird Dennis der erste sein, den ich frage, ob er sie möchte, wenn sie fertig ist.»

Die neue Prothese wird getestet (Video der ETH Lausanne)