UTFaculteitenETNieuwsDe volgende stap in de intuïtieve aansturing van bionische benen

De volgende stap in de intuïtieve aansturing van bionische benen

De Universiteit Twente heeft in samenwerking met wereldleider in protheses Ottobock nieuwe prothesetechnologie gedemonstreerd tijdens RehabWeek, een internationaal congres voor de revalidatietechnologiesector dat dit jaar in Rotterdam plaatsvond van 25 tot en met 29 juli. Deze nieuwe technologie stelt geamputeerden in staat om een robotische prothese aan te sturen als een natuurlijk verlengde van het eigen lichaam. De technologie is gebaseerd op het concept van musculoskeletale modellering en wijkt daarmee af van de veelgebruikte machine learning-methoden. 

Wereldwijd zijn er miljoenen mensen die een amputatie van een ledemaat hebben moeten ondergaan. Ondanks ontwikkelingen in de sector is de functionaliteit van de huidige prothesen voor ledematen nog steeds beperkt. In de mens wordt beweging geïnitieerd door elektrische signalen die door de hersenen naar de spieren worden gestuurd. Door elektroden op de huid te plaatsen bij perifere spieren, kan een surrogaat van deze hersensignalen worden geregistreerd in de vorm van elektromyogrammen (EMG's).

De onderzoekers creëerden een gedetailleerd digitaal model van iemands been en de organische weefsels binnenin dat been. Het digitale model omvatte een nauwkeurige omschrijving van de verloren spieren, pezen en gewrichten van de geamputeerde. De onderzoekers registreerden EMG-signalen van verschillende plekken in de beenspieren. Deze signalen zijn vervolgens gebruikt om te bepalen op welke wijze de virtuele spieren in het model zouden worden geactiveerd en kracht zouden genereren in de beengewrichten. De voorspelde bewegingskrachten werden vervolgens in realtime naar de robotische prothese gestuurd.

Prof. Massimo Sartori
“Met virtuele modellen van het menselijk lichaam kunnen we het best voorspellen hoe de interactie tussen de mens en revalidatiemachines zal verlopen.”
Prof. Massimo Sartori

De technologie werd live gedemonstreerd tijdens RehabWeek als deel van de workshop “Intuitive Bidirectional Control of Bionic Limbs: Bringing across Accademia, Clinics, and Industry” (“Intuïtieve bidirectionele aansturing van bionische ledematen: het samenbrengen van de academische en klinische wereld en de industrie”). Vooraanstaande onderzoekslaboratoria op het gebied van bionische ledematen namen deel aan de workshop.

Dr. Jose Gonzales-Vargas
“Het mogelijk maken om mechatronische toestellen intuïtief aan te sturen en tegelijkertijd het bewustzijn van de gebruiker te vergroten, in alle verschillende situaties in het dagelijks leven; dat is waar onderzoek naar prothesen en orthesen de meeste winst kan behalen. Met deze resultaten komen we een stap dichter bij dat doel. (Innovation en research manager bij Ottobock en coördinator van het project).”
Dr. Jose Gonzales-Vargas

Dit onderzoek werd gefinancierd door het SimBionics-project van de EU, met als partners de Universiteit Twente (Nederland), Roessingh Research and Development (Nederland), Ottobock (Duitsland) en de Universiteit van Aalborg (Denemarken). De doelen van het project zijn onder andere:

-          Het ontwikkelen van een nieuwe aansturingsinterface die neuromechanische modellering en kunstmatige sensorische feedback integreert in een prothese voor een onderste ledemaat. Maar ook het ontwikkelen van kwalitatieve en kwantitatieve instrumenten om verschillende systemen te beoordelen en met elkaar te vergelijken.

-          Het bieden van opleidingen aan promovendi waarin zij de technische en klinische vaardigheden leren om protheses voor ledematen te ontwikkelen, en waarin zij leren hoe zij nieuwe ideeën en ontwikkelingen op dit gebied succesvol op de markt kunnen brengen.

Hoofdonderzoekers: Prof. Herman van der Kooij en prof. Massimo Sartori (Universiteit Twente), prof. Hans Rietman (Roessingh Research and Development), prof. Strahinja Dosen (Universiteit van Aalborg) en dr. Jose Gonzalez-Vargas (Ottobock). Promovendi: Lucas Avanci-Gaudio en Federica Damonte, met als begeleider dr. Guillaume Durandau. 

Links:
-          SimBionics-project: Home – SimBionics
-          RehabWeek: Home | RehabWeek 2022
-          De workshop georganiseerd door UT: Events | ICORR/Rehabweek Workshop 2022 | Department of Biomechanical Engineering (utwente.nl)

drs. J.G.M. van den Elshout (Janneke)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)