Rehabilitation mit technischer Unterstützung
Die menschliche Hand wird von efferenten Nervensignalen aus dem zentralen Nervensystem über das periphere Nervensystem gesteuert. Gleichzeitig werden Informationen über Fingerposition und Haltekraft durch Aktivierung afferenter Nerven an das zentrale Nervensystem übergeben. Ziel ist, diese Struktur zu implementieren, so dass die im Rahmen des CYBERHAND-Projektes entwickelte Handprothese vom Patienten, der diese trägt, gesteuert wird. Die efferenten Nervensignale des zentralen Nervensystems werden verarbeitet, anschließend erfolgt eine sensorische Rückmeldung durch Stimulation bestimmter afferenter Nerven. Das Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona hat sich auf Elektroden zur Nervenregeneration anstelle biomimetischer Sensoren konzentriert, die die Wahrnehmung der menschlichen Hand nachahmen. Von Elektroden zur Nervenregeneration aufgezeichnete Nervensignale müssen vor der Stimulation bestimmter Nerven verstärkt und gefiltert werden. Die vorgestellte anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) besteht aus vier Verstärkern für Aufzeichnungen mit Mehrfachelektroden mit einer Amplitude von nur wenigen Mikrovolt (µVs). Die Schaltung wurde in CMOS-Technologie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) gefertigt und kann mit Mantel-, Sieb- und Stabelektroden eingesetzt werden. Ein interessantes Merkmal des Mehrkanal-Stimulators, der die elektrischen Impulse an die afferenten Nerven überträgt, ist die Möglichkeit der Programmierung zur Erzeugung einer komplexen Wellenform mithilfe von Computersoftware. Auch wenn die Schaltung ideal für eine Handprothese ist, gibt es noch viel Platz für Verbesserungen und Optimierungen. Ein wichtiger Punkt bei den Aktivitäten der CYBERHAND-Projektpartner war die begrenzte Anzahl implantierbarer Elektroden und somit eine Einschränkung möglicher Stimulationskanäle. Neue Entwicklungen bieten jedoch Möglichkeiten für eine Handprothese, die über eine Verbindung zu neuromuskulärem Gewebe direkt vom tragenden Patienten gesteuert werden kann.
