Page 170 - HTW_25_Jahre_Forschung

höheres Signal-Rausch-Verhältnis. Auch sind sie
weniger von Artefakten überlagert . Bei einem
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hohen Amputationsniveau und einer nur geringen
Restmuskulatur kann nach einem selektiven
Nerventransfer (Targeted Muscle Reinnervation,
TMR) zur Brustmuskulatur die muskuläre Signal-
erfassung trotzdem angewandt werden .
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Die unterschiedliche Kontraktion der Muskulatur
bei verschiedenen Arm- und Handbewegungen
ermöglicht eine selektive Signalerfassung. Ihre
Klassifikation und Zuordnung zu definierten
Bewegungsmustern wurde experimentell gezeigt
und bildet die Grundlage für eine intuitive Steue-
rung von Handprothesen .
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Zur Konditionierung und telemetrischen Sig-
nalübertragung wurde ein Implantat entwickelt,
gefertigt und über einen Zeitraum von mehr als
8 Monaten erfolgreich im Primaten getestet .
7, 8
Das Implantat (s. Abbildung 3) ist mit Silikon
gekapselt und hat eine Größe von 38×25×8 mm.
Die Signalverstär-
kung erfolgt in einer
Bandbreite zwischen
6 Hz und 1500 Hz. Die
Signalübertragung
wird nahezu in Echtzeit
MICS-konform zwi-
Abb. 2: Dünn-Film Longitudinal Intrafascikuläre Elektrode
schen 402 und 405 MHz
(tf-LIFE 4) zur Erfassung bioelektrischer Aktivitäten der motori-
bei einer Übertra-
schen Fasern eines peripheren Nervs:
gungsrate von ca. 260
a) Elektrodenstruktur
kBit/s durchgeführt. Die
b) Applikation
Latenz des Gesamtsys-
c) Ausschnitt
tems ist ~23 ms ± 7ms.
d) Einzelelektrode mit menschlichem Haar zum Größenvergleich
Die Energieversorgung
erfolgt induktiv. Nach
Die Signalübertragung war drahtgebunden. erfolgter Explantation
Konditionierung, Verarbeitung und Analyse der wiesen Implantat und Abb. 3: Voll implantierbares Gesamtsystem zur mehrkanaligen Erfas-
Signale fanden außerhalb des Körpers statt. Die Elektroden keine nen- sung epimysialer motorischer Aktivitäten und deren telemetrischen
Begrenzung des Zeitraumes für das Experiment nenswerten Verände- Übertragung in Echtzeit, aus . 7
war zulassungsbedingt. Während der Zeit der rungen auf. Somit kann insgesamt eingeschätzt
Implantation stellten sich keine nennenswerten werden, dass ein neuer Ansatz der motorischen
Veränderungen an den Elektroden ein .
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intuitiven Handprothesensteuerung erfolgreich
getestet worden war.
Muskuläre Applikation
Ausblick
Epimysial auf der Muskulatur fixierte Elektroden
sind aufgrund der muskulären Kontraktion einer Neben der Wiederherstellung einer motorischen
ständigen mechanischen Beanspruchung aus- Funktionalität muss eine bionische Handprothe-
gesetzt. Daher müssen diese Elektroden flexibel se auch die sensorische Komponente berücksich-
und dehnbar sein, so dass Polyimid für einen tigen. Eine elektrische Stimulation der peripheren
Langzeiteinsatz ungeeignet ist. Als Trägermaterial Nerven kann ein Gefühl der amputierten Hand
wird für epimysiale Elektroden Silikon eingesetzt erzeugen 1, 10 . Daraus ergibt sich die Möglichkeit,
(s. Abbildung 3) . der Handprothesensteuerung ein sensorisches
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Diese Applikation der Elektroden ist im Ver- Feedback als Rückkopplung hinzuzufügen. Der so
gleich zur nervalen Signalerfassung weniger entstehende Regelkreis lässt sich als Closed loop
invasiv und bietet eine Reihe weiterer Vorteile. System realisieren (s. Abbildung 4).
Die abgeleiteten muskulären Signale haben eine
168 höhere Amplitude (ca. 200µV), einen geringeren Wichtige technische Probleme, an denen auch
Frequenzbereich (bis maximal 600 Hz) und ein
169 weiterhin gearbeitet werden muss, sind neben