Prothetische Hände und Endgeräte für die obere Extremität

Prothetische Hände und Endgeräte für die obere Extremität sind die Endkomponenten einer Armprothese, die mit Objekten interagieren und Greif-, Kneif- oder Haken-artige Greiffunktionen ermöglichen. Sie unterscheiden sich sowohl in ihrer Form – anatomische Hände versus Spalthaken und Werkzeuge – als auch in der Art und Weise, wie der Benutzer sie steuert, von körpergesteuerten Kabelsystemen bis hin zu myoelektrischen Geräten, die durch Muskelsignale angetrieben werden.

Definition

Ein Endgerät für die obere Extremität ist die Komponente am Ende einer Armprothese, die Greiffunktionen ausführt – eine prothetische Hand, ein Haken oder ein spezialisiertes Werkzeug – und kann entweder durch Körperkraft über ein Gurt- und Kabelsystem oder durch extern angetriebene (myoelektrische) Steuerung, die durch Muskelsignale ausgelöst wird, betrieben werden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Funktion und das Design von Endgeräten für die obere Extremität, die wichtigsten Steuerungsstrategien (körpergesteuert und myoelektrisch, einschließlich Mustererkennung und gezielter Muskelreinnervation) sowie die Kompromisse zwischen Geschicklichkeit, Feedback, Gewicht und Zuverlässigkeit. Es handelt sich um eine Referenzübersicht über Komponenten und Steuerung der oberen Extremität, nicht um eine Verschreibungs- oder Anpassungsanleitung.

Core questions

• Welche Greiffunktionen muss ein Endgerät für die obere Extremität bieten, und wie unterscheiden sich Hände und Haken?
• Wie funktionieren körpergesteuerte und myoelektrische Steuerungsstrategien?
• Wie erweitern Mustererkennung und gezielte Muskelreinnervation die Steuerung von Multifunktionsgeräten?
• Welche Kompromisse bestehen zwischen Geschicklichkeit, Feedback, Gewicht und Zuverlässigkeit?

Key concepts

• Endgerät (Hand, Haken, Werkzeug)
• Greif- und Griffmuster
• Körpergesteuerte (kabelbetätigte) Steuerung
• Myoelektrische (extern angetriebene) Steuerung
• Direkte Steuerung versus Mustererkennung
• Gezielte Muskelreinnervation
• Sensorisches Feedback und Gerätegewicht

Mechanisms

Ein Endgerät erzeugt Greiffunktionen durch gegenüberliegende Flächen (Finger oder Haken), die sich öffnen und schließen. Körpergesteuerte Geräte verwenden ein Gurt- und Kabelsystem, sodass Schulter- oder Schulterblattbewegungen das Gerät öffnen oder schließen, wodurch der Benutzer über das Kabel ein gewisses inhärentes Kraftfeedback erhält. Myoelektrische Geräte erfassen elektrische Signale von Restmuskeln über Oberflächenelektroden und übersetzen diese in Geräteaktionen; bei der direkten Steuerung treibt ein Paar von Muskelstellen das Öffnen und Schließen an, während die Mustererkennungssteuerung koordinierte Muster der Muskelaktivität interpretiert, um zwischen mehreren Funktionen zu wählen. Die gezielte Muskelreinnervation leitet Restnerven chirurgisch auf ungenutzte Muskeln um, wodurch zusätzliche intuitive Steuerungsstellen geschaffen und die für die multifunktionale myoelektrische Steuerung verfügbaren Signale verbessert werden. Designs wägen Geschicklichkeit und Anzahl der Griffe gegen Gewicht, Kosten, Robustheit und das begrenzte sensorische Feedback ab, das aktuelle Geräte bieten.

Clinical relevance

Die Wahl des Endgeräts und der Steuerungsstrategie beeinflusst, wie gut eine Person alltägliche Aufgaben ausführen kann und wie leicht sie eine Prothese für die obere Extremität annimmt und weiterhin verwendet. Das Verständnis der Optionen unterstützt daher gemeinsame Entscheidungen in der Rehabilitation. Dieses Thema beschreibt Geräte, Steuerungsmethoden und Evidenz zu Referenz- und Bildungszwecken; es bietet keine individuelle Verschreibungs-, Anpassungs- oder chirurgische Anleitung.

Evidence & guidelines

Die Evidenz zur Prothesensteuerung der oberen Extremität umfasst kontrollierte Studien und eine randomisierte klinische Studie, die zeigen, dass bei ausgewählten Anwendern mit gezielter Muskelreinnervation die Mustererkennungssteuerung bei funktionellen Aufgaben die konventionelle direkte Steuerung übertreffen kann. Ein Großteil der breiteren Evidenz besteht aus Labor- und kleinen klinischen Studien, und hohe Abbruchraten bei Prothesen der oberen Extremität bleiben eine anerkannte Herausforderung auf diesem Gebiet.

History

Prothesen für die obere Extremität basierten lange Zeit auf körpergesteuerten Spalthaken und Händen, die über Gurt- und Kabelsysteme bedient wurden. Die myoelektrische Steuerung unter Verwendung von Restmuskelsignalen entwickelte sich im späteren zwanzigsten Jahrhundert, und nachfolgende Fortschritte bei multiartikulierenden Händen, Mustererkennungssteuerung und gezielter Muskelreinnervation zielten darauf ab, die Anzahl der Funktionen zu erweitern, die ein Benutzer intuitiv steuern kann.

Debates

Übertreffen fortschrittliche myoelektrische und multiartikulierende Hände einfachere Geräte im Alltag?

Kontrollierte Studien, einschließlich einer randomisierten Studie nach gezielter Muskelreinnervation, zeigen, dass die Mustererkennungssteuerung bei Aufgaben die direkte Steuerung übertreffen kann, dennoch behalten körpergesteuerte Geräte Vorteile in Bezug auf Robustheit, Gewicht und Feedback, und hohe Abbruchraten erschweren Behauptungen einer überlegenen Gesamtleistung.

Seminal works

• kuiken-2009
• hargrove-2017

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen körpergesteuerten und myoelektrischen Endgeräten?

Körpergesteuerte Geräte werden mechanisch über ein Gurt- und Kabelsystem, das durch Körperbewegung angetrieben wird, bedient, während myoelektrische Geräte Elektroden verwenden, um Muskelsignale zu erfassen, und Elektromotoren, um das Endgerät zu öffnen und zu schließen.

Was ist gezielte Muskelreinnervation?

Es ist ein chirurgischer Eingriff, der Restnerven auf ungenutzte Muskeln umleitet, damit diese zusätzliche Steuersignale erzeugen, was intuitivere Stellen zur Steuerung einer multifunktionalen myoelektrischen Prothese bieten kann.