Weltpremiere

Roboterhand wird an der MHH getestet

Robotermechanische Greifintelligenz: Experten der Orthopädie stellten gemeinsam mit Patienten die Funktionsweise des in Italien hergestellten Prototyps vor.

Ein Mann mit Armprothese hebt eine Karte auf. — Kartenspielen für die Forschung: Proband Ludwig L. wird von Professor Windhagen und Dr. Jakubowitz (von links) getestet.

In der Regel sind Armprothesen entweder nur kosmetische Ebenbilder der verlorenen Extremität oder sie bieten im Vergleich zur menschlichen Hand nur stark vereinfachte Funktionen. Seit Anfang Juni wird im Institut für Orthopädische Bewegungsdiagnostik der Orthopädischen Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) im Annastift weltweit zum ersten Mal der Prototyp einer neuen Roboterhand mit armamputierten Patienten getestet. "Im Vergleich zu den bisher verfügbaren Prothesenhänden besitzt die in Italien entwickelte Hand eine 'robotermechanische Greifintelligenz', die durch ein ausgeklügeltes System aus künstlichen Sehnen, Umlenkrollen und Differentialgetrieben erzielt wird", erläutert Professor Dr. Henning Windhagen, Direktor der MHH-Klinik für Orthopädie.

Bewegung aller Finger mit nur einem Motor

Dank des neuen Systems können erstmals die Bewegungen aller Finger gleichzeitig und intuitiv mit nur einem Motor gesteuert werden. Durch die Fingerkonstruktion passt sich die Hand an die unterschiedlichsten Formen wie rund, eckig oder flach an, so dass das mühsame Erlernen verschiedener Greifmuster – wie es bei herkömmlichen Prothesen notwendig war – wegfällt.

Greifintelligenz

In die Entwicklung dieser Greifintelligenz sind Forschungsergebnisse des Instituts für Orthopädische Bewegungsdiagnostik aus besonders aufwändigen, zweijährigen Bewegungsstudien mit gesunden Probanden und betroffenen Patienten eingeflossen. "In den vergangenen Monaten haben wir uns auf eine erste Testreihe mit einem vorläufigen Prototyp der Roboterhand konzentriert", erklärt Dr. Eike Jakubowitz, Leiter des Instituts und Leiter der Studie. "Unsere Patienten sind integraler Bestandteil der Entwicklung in dem von der EU geförderten Forschungsprojekt SoftPro", ergänzt Professor Dr. Windhagen. Die Ergebnisse dieser ersten Versuchsreihe seien dazu genutzt worden, die Greifintelligenz zu verfeinern, so dass der finale Prototyp mit den jetzt anstehenden Patiententests unter simulierten Alltagsbedingungen im Labor geprüft werden kann.

Patienten können Nähnadel greifen

Die beiden Patienten aus der Region Hannover, Roswitha M. und Ludwig L., haben bereits an der Testreihe bereits teilgenommen Der neue Prototyp erlaubt es ihnen, einen Pappbecher zu greifen, ohne ihn zu zerdrücken. Zudem können sie mit einem filigranen Spitzgriff eine Nähnadel aufnehmen und halten.

Prothese gibt Rückmeldung

Ziel des multizentrischen Projekts mit einem Gesamtvolumen von 7,4 Millionen Euro ist es, die Technologie innerhalb der nächsten zwei Jahre in eine prothetische Anwendung zu überführen. "Es ist schon erstaunlich, wie nah wir diesem Ziel mit der Roboterhand schon gekommen sind", erklärt Jakubowitz. "Weil der Motorstrom je nach Greifkraft unterschiedlich groß ausfällt, wird diese Information beispielsweise dazu genutzt, dem Armamputierten eine Rückmeldung zu geben. So kann er auch ein Ei aus dem Supermarktregal nehmen, ohne es mit der Prothesenhand zu zerdrücken." Das Konsortium sieht für das Jahr 2020 vor, das mittlerweile sehr gut funktionierende Konzept der robotermechanischen Greifintelligenz in einen vorvermarktbaren Zustand zu bringen. Das entspricht einer Entwicklung vom Technologie-Reifegrad TRL5 auf TLR8.