On sensory feedback in hand prostheses

Författare

Christian Antfolk

Summary, in Swedish

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling behandlar ämnet känselåterkoppling i handproteser. Att mista sin hand är en traumatisk upplevelse och den som har mist sin hand förlorar både känsel och motorik. En rudimentär greppfunktion kan återskapas genom att använda en handprotes. Nya och avancerade proteser som kontrolleras med hjälp av muskelsignaler finns numera på marknaden och dessa myoelektriska handproteser möjliggör användandet av flera greppfunktioner. De avancerade myoelektriska handproteser som finns idag har inte någon känselåterkoppling som når användarens medvetande. Detta kan bidra till begränsat användande. Känselåterkopplingens betydelse är flerfaldig. Man behöver känselåterkoppling för att kunna reglera styrkan i ett handgrepp. Vidare så kan känselåterkoppling från handprotesen eventuellt vara av betydelse vid behandling av fantomsmärta. I hjärnan finns en kartbild av kroppens alla delar. Vid en handamputation tas handens område i hjärnkartan snabbt över av underarmens område. Fingrarna känns nu i ett specifikt mönster på amputationsstumpen och magnetkameraundersökning visar att beröring av detta mönster registreras i hjärnans handkarta. Genom att använda detta mönster av fingrar som finns i amputationsstumpen för att återkoppla känsel kan en kroppsegen uppfattning av proteshanden framkallas. Tidigare utvecklade system inom forskningen har använt sej av vad som kallas "sensory substitution" eller känselersättning. I ett sådant system omkodas t.ex. tryck på en proteshands finger till vibrationer som överförs till ett annat ställe på kroppen. Vi har utvecklat ett nytt koncept för känselåterkoppling i handproteser. Genom att använda sensorer placerade i fingerspetsarna på en handprotes och genom att ha små elektriska motorer eller ett system av luftbubblor som stimulerar huden på den amputerades underarm kan man få en handprotes att förmedla känsel. Undersökningar har utförts på ickeamputerade och amputerade. Vidare genom att specifikt stimulera det mönster av fingrar som de flesta amputerade upplever i amputationstumpen kan den amputerade få en verklig känselförnimmelse av varje finger. Eftersom känselåterkopplingssystemet är tänkt att användas i myoelektriskt styrda handproteser har vi också visat att systemet kan användas utan att negativt påverka de signaler som genereras av musklerna och används av styrsystemet. Ett helt passivt system (utan elektronik och batterier) har också utvecklats i vilket man använder luftbubblor som sensorer och stimulatorer. Detta system utvecklades för en myoelektriskt styrd protes men skulle också kunna användas i kosmetiska och kroppsdrivna system p.g.a. dess låga vikt. En preliminär undersökning av kroppstillhörighet har också genomförts i vilken man kunde se att amputerade kunde integrera en robothand i sin kroppsbild. Vi har också jämfört vårt system med ett system som baseras på känselersättning i form av vibrationer. I denna studie använde vi oss av det tidigare nämnda mönstret av fingrar en amputerad upplever på sin kvarvarande arm. Resultaten visade att det system som bygger på tryckstimuli var att föredra framför ett känselersättningssystem baserat på vibrationer. Fastän denna forskning har haft fokus på handproteser så skulle resultaten också kunna tillämpas på fot och benproteser. Även om våra undersökningar har visat goda resultat inom området för känselåterkoppling i handproteser finns det flera aspekter inom handprotesområdet som kräver vidare forskning och utveckling. En handprotes ska verka i symbios med sin användare och för att öka användbarheten så bör proteshänders mekanik, styrning och i synnerhet känselåterkoppling vidareutvecklas.

Avdelning/ar