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Maßgeschneiderte Prothese decodiert 19 Gesten in Echtzeit

Forschende der Florida Atlantic University haben unter der Leitung von Professor Erik Engeberg eine neuartige, maßgeschneiderte Prothesensteuerung entwickelt, die die bisherige Einheitslösung durch individuell angepasste Wearables ersetzt. Das System kombiniert computergestützte 3D-Scans des Prothesenstumpfs mit einem 3D-gedruckten Ärmel, in den flexible Magnetfeldsensoren integriert sind. Diese erfassen feinste Muskel- und Druckveränderungen in Echtzeit. Ein auf die Anatomie jedes Nutzers trainiertes KI-Modell übersetzt die Signale präzise in Steuerbefehle für eine robotische Hand. Im Gegensatz zu standardisierten Sensoren, die oft an Schweiß, Hautveränderungen oder tagesformbedingte Verschiebungen scheitern, gewährleistet die personalisierte Anordnung von 18 oder 24 Sensormodulen eine stabile Signalübertragung. In Tests mit zehn Teilnehmenden, darunter drei Oberamputierte, klassifizierte das System 19 unterschiedliche Hand- und Handgelenksbewegungen zuverlässig. Die Haltbarkeit wurde durch mehr als 7.500 robotische Belastungszyklen verifiziert; dabei zeigten die Sensoren keine nennenswerte Drift, was kontinuierliche Präzision im Alltag bestätigt. Die Untersuchung belegt, dass keine universelle Sensoranordnung existiert. Die optimale Konfiguration variiert je nach individuellem Muskelstamm, Verletzungshistorie und anatomischer Gegebenheit. Bei individuell abgestimmten Sets erreichten mehrere Probanden Klassifizierungsraten von über neunzig Prozent. Engeberg betont, dass prosthetische Systeme zukünftig ähnlich wie Sehhilfen verschrieben werden sollten, um Komfort und Funktionalität optimal auf den Nutzer zuzuschneiden. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering publiziert. Die Forschenden stellen zudem einen offenen Datensatz bereit, der der wissenschaftlichen Gemeinschaft als Grundlage für künftige Entwicklungen dient. Mit schätzungsweise 2,1 Millionen amputierten Menschen in den USA und weltweit mehr als 50 Millionen Betroffenen stellt die Entwicklung einer intuitiven, haltbaren und individualisierten Steuerung eine direkte Antwort auf ein wachsendes medizinisches Problem dar. Die Studie markiert einen signifikanten Schritt hin zu Prothesen, die sich nahtlos in den menschlichen Bewegungsapparat integrieren.

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