Världspremiär för muskel- och nervstyrd armprotes

För första gången någonsin har en operation genomförts på Sahlgrenska Universitetssjukhuset där en armprotes har fästs permanent med hjälp av elektroder på muskler och nerver hos en patient som är amputerad. Resultatet är att styrningen av en avancerad robotprotes förbättrats och liknar rörelsemönstret hos en mänsklig arm.

Ett kirurgiskt team under ledning av docent och överläkare Rickard Brånemark, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, har genomfört den första operationen i sitt slag för att koppla en armprotes till nerver och muskler på en patient som är amputerad.

Operationen var möjlig tack vare den nya avancerade tekniken som har utvecklats av Max Ortiz Catalan under handledning av Rickard Brånemark på Sahlgrenska Universitetssjukhuset samt Bo Håkansson på Chalmers.

- Den nya tekniken är ett stort genombrott som innebär många fördelar för personer som är amputerade, jämfört med den begränsade teknologi som finns  idag, konstaterar Rickard Brånemark.

Stora utmaningar
Utvecklingen av förbättrade amputationsproteser har präglats av två stora utmaningar:
1) Hur man uppnår en stabil koppling till amputationsstumpen samt
2) Hur man uppnår en naturlig och effektiv kontroll av protesen för att i större utsträckning återfå den förlorade funktionen motsvarande rörelsemönstret hos en mänsklig arm.

- Den nya tekniken löser dessa problem samtidigt genom att kombinera en skelettförankrad protes med implanterade elektroder, säger Rickard Brånemark, som tillsammans med sitt team utvecklat det banbrytande implantatsystemet OPRA. Det innebär att en titanskruv, så kallat osseointegrerat implantat, kopplar protesen direkt till benet i amputationsstumpen, vilket ger många fördelar jämfört med en traditionellt använd hylsprotes.

- Det  leder till att patienten får ökad rörlighet, färre hudrelaterade problem samt en mer naturlig känsla av att armprotesen är en del av kroppen. Sammantaget bidrar det till en ökad livskvalitet hos personer som är amputerade, säger Rickard Brånemark.

Så här fungerar det
De viljestyrda proteser som redan finns idag utnyttjar ytelektroder som fästs på huden och registrerar elektrisk muskelaktivitet för att få en protes att utföra rörelser. Problemet är att protesen ofta är begränsad till endast två rörelser jämfört med de tiotal rörelser som den mänskliga armen och handen kan utföra. Med elektroder som opereras in i kroppen kan man ta tillvara på fler signaler och på så sätt göra fler rörelser möjliga. Dessutom kan man åstadkomma naturlig ”känsel” genom stimulering av nerver.

- Vi tror att implanterade elektroder i kombination med denna permanenta länk mellan människa och protes, i form av det osseointegrerade implantatet, är ett genombrott som banar väg för en ny era inom rehabilitering av amputerade patienter, säger Rickard Brånemark.

Patienten
Den första patienten har nyligen opererats, och de första testerna gav utmärkta resultat. Patienten har tidigare använt en viljestyrd protes med stora problem i kalla och varma miljöer och störning från axelmuskulatur. Tack vare det nya systemet har dessa problem nu försvunnit, och patienten kan med mindre ansträngning generera kontrollsignaler. Dessutom har tester visat på att fler rörelser kan utföras på ett koordinerat sätt, och att flera rörelser kan utföras samtidigt.

- Nästa steg blir att elektrisk stimulering av nerver kommer att testas för att se om patienten kan känna stimuli från omgivningen, det vill säga få en konstgjord känsel. Det slutgiltiga målet är att på ett naturligare sätt ersätta en förlorad extremitet, för att förbättra livskvaliteten för personer med amputation, slår Rickard Brånemark fast.

Detta är ett tvärvetenskapligt projekt som utförs i samarbete mellan Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Sahlgrenska akademin, Chalmers och Integrum AB. Samverkan mellan flera olika områden (medicin, biomaterial, mekatronik, analog och digital elektronik, Artificial Intelligence, biomekanik etc.) är en förutsättning för detta komplexa projekt.

Betydande forskning har genomförts av doktoranden Max Ortiz Catalan under handledning av Rickard Brånemark på Sahlgrenska samt Bo Håkansson på Chalmers. Projektet är finansierat av VINNOVA, ALF och Promobilia.

Bildtext: De neuromuskulära elektroderna är permanent implanterade, medan själva protesen kan tas av.

Kontaktpersoner:

Max Ortiz Catalan, Chalmers tekniska högskola, tel +46 31-760 10 65, +46 70 846 10 65, e-post: maxo@chalmers.se

Rickard Brånemark, överläkare i ortopedisk kirurgi, Sahlgrenska Universitetssjukhuset och docent vid Sahlgrenska akademin, Göteborgs Universitet.
Tel +46 70 846 10 61, e-post: rickard.branemark@vgregion.se