Myoelektrik
Myoelektrik (gr. mỹs (Genitiv: myós) für Präfix Muskel[1]) ist die Fachbezeichnung für die infolge komplizierter biochemischer Prozesse in den Muskelzellen erzeugte elektrische Spannung im Mikrovoltbereich, welche bei Prothesen nach (Teil-)Amputationen von Extremitäten zum Einsatz kommt.
Technische Funktion
Die myoelektrische, das heißt durch Muskelkontraktion in Bewegung gesetzte, batteriebetriebene Prothese wird über das mit Oberflächenelektrode abgeleitete Elektromyogramm (EMG) gesteuert. Die erfassten Signale werden gleichgerichtet und in Steuersignale für die Motoren der Prothese gewandelt. Dabei wird die Proportionalität zwischen Muskelkraft und erfassbarem Myogramm ausgenutzt. Die Muskelkraft steigt weitestgehend proportional mit der Anzahl der aktivierten Muskelfasern. Die Effektivität der myoelektrischen Prothese wird jedoch durch die sequentielle Ansteuerung, die Anzahl der verfügbaren Steuersignale und die nach der Amputation verbliebenen Fähigkeiten, unterschiedliche Muskelgruppen gezielt und unabhängig voneinander anzuspannen, beeinflusst.[2]
Diese ist auf der Hautoberfläche des Menschen mittels empfindlicher Elektroden messbar und beispielsweise zur Steuerung von Prothesen nutzbar.
Ansteuerung der Prothese
Zwei-Kanal-Steuerung
Hierbei werden lediglich zwei Elektroden verwendet, die über gegensätzliche Muskelgruppen platziert werden. Die Prothese erkennt, welcher der Muskeln gerade stärker angespannt wird und führt eine Funktionen (z. B. Hand öffnen oder schließen und Handgelenk drehen und Ellenbogen beugen) aus. Durch ein besonderes Signal, z. B. gleichzeitiges Anspannen, kann die Prothese in einen weiteren Modus umschalten. Die Intensität einer Bewegung wird durch die Intensität der Muskelanspannung gesteuert.
Targeted Muscle Reinnervation (TMR)
Bei der TMR, dt. gezielte Neunervierung von Muskeln), werden verbliebene Nerven im Arm auf neue Zielmuskeln umgeleitet, die ihre ursprüngliche Funktion verloren haben oder entbehrlich sind (bsw ein Segment des Brustmuskels). Innerhalb mehrerer Monate wachsen die Nerven in die neuen Muskel ein, wodurch diese Muskeln bewusst vom Patienten aktiviert werden können, was von dort platzierten Elektroden gemessen und an die Prothese weiter geleitet wird.
Die Technik wurde entwickelt, falls der Arm sehr hoch amputiert wurde, bsw nahe der Schulter oder am oberen Oberarm.
Man kann die TMR auch mit Algorithmen zur Mustererkennung kombiniert, um die Prothese in verschiedene Modi zu schalten.
Außenwirkung
Der erste kommerzielle myoelektrische Arm wurde 1964 vom Zentralen Prothesen Forschungsinstitut der UdSSR entwickelt und vertrieben von der Hangar Limb Factory im UK.[3][4] Es wurde in Frank Elstners Die große Show der Naturwunder vorgestellt.
Einzelnachweise
- ↑ myo- Rechtschreib-Duden
- ↑ Nach dem Vorbild der Natur. (PDF; 381 kB) In: Ärzteblatt. Abgerufen am 24. Juli 2011.
- ↑ E. David Sherman: A Russian Bioeleciric-Controlled Prosthesis: Report of a Research Team from the Rehabilitation Institute of Montreal. In: Canadian Medical Association Journal. Band 91, Nr. 24, 1964, S. 1268–1270, PMID 14226106, PMC 1927453 (freier Volltext).
- ↑ Ashok Muzumdar: Powered Upper Limb Prostheses: Control, Implementation and Clinical Application. Springer, 2004, ISBN 978-3-540-40406-4.