Norge utføres det rundt 1000 amputasjoner årlig, og for mange blir proteser et viktig hjelpemiddel i hverdagen. Om lag 600 nordmenn bruker i dag armprotese.

Men ettersom de færreste er forberedt på et liv uten lemmer, kreves det betydelig innsats og trening for å mestre bruken av en kunstig arm.

Likevel opplever mange at protesen ikke gjør som de vil.

Nå er en ny generasjon proteser underveis, som styres elektronisk av musklene i den resterende delen av armen.

Føler fart og retning

– Et vanlig problem i dag er at protesen mistolker signalene den får. Dermed gjør den kanskje en annen bevegelse enn hva brukeren hadde til hensikt.

Det forteller førsteamanuensis Øyvind Stavdahl og stipendiat Anders Fougner ved Institutt for teknisk kybernetikk ved NTNU.

I samarbeid med kanadiske forskere har de utviklet en ny tilnærming til problemet: en elektronisk armprotese utstyrt med en spesiell sensor, et såkalt akselerometer, som måler endringer i fart og retning.

– Akselerometeret gjør at protesen vet hvilken posisjon den har i rommet. Forenklet sagt: hva som er opp og hva som er ned. Dermed blir den lettere å styre, sier Stavdahl.

Musklene styrer

Siden den første elektriske protesen kom på markedet på 1940-tallet, har det vært en enorm teknologisk utvikling på feltet. Til tross for dette har moderne armproteser en enkel konstruksjon, og består stort sett av en mekanisk hånd som kan endre grep, og i noen tilfeller rotere håndleddet.

– Protesene vi forsker på, styres av musklene i den resterende delen av armen. Når musklene aktiveres, for eksempel når man lukker hånden, sender musklene ut det vi kaller for myoelektriske signaler.

– Disse signalene blir fanget opp av elektroder plassert på utsiden av huden. Deretter blir de oversatt til styringssignaler av en mikroprosessor. Den mekaniske hånden vil åpne seg, lukke seg, eller rotere, alt etter hvilke muskelgrupper som aktiveres, forteller Fougner.

Det kreves trening for å kunne mestre disse håndbevegelsene, og aller helst bør man øve seg på å styre protesen med armen i mange ulike posisjoner. Uten slik trening vil protesen gjøre feil bevegelse opptil 30 prosent av tiden.

Den vanskelige kaffekoppen

Pasienter som gjennomgår amputasjoner, får opptrening i protesebruk på sykehuset. Her mestrer de ofte bruken bra. Problemene oppstår først når de kommer hjem og skal utføre sine daglige gjøremål.

Ifølge Stavdahl kan noe så enkelt som å ta seg en kopp kaffe fort bli en utfordring:

– Dersom man prøver å gripe koppen når armen er i en uvant posisjon, for eksempel over hodet, vil musklene produsere signaler som er vanskelig å tyde for protesen. Protesen mistolker derfor signalene, og gjør noe annet enn det man hadde til hensikt. Med det resultat at kaffekoppen går i gulvet.

Et akselerometer reduserer disse problemene ved at den beregner posisjonen til armen, og dermed kan kompensere for de forvirrende signalene fra musklene. Det er dermed større sannsynlighet for at protesen beveger seg slik eieren vil.

Mobil, pc, spill – og protese

Den samme teknologien brukes allerede i smarttelefoner, som iPhone, håndholdte datamaskiner, og spillkonsoller som Nintendo Wii. Her brukes akselerometeret for å registrere hvilken vei iPhonen er vendt, og bildet eller teksten på skjermen vil «følge etter».

– Vi har tatt komponenter fra andre markeder og testet dem ut i proteser, hvor vi ser at det helt klart har en nyttefunksjon. Det vi gjør, er noe helt nytt, forteller Stavdahl.

– Men det er like viktig at opptreningen av protesebruk i tillegg blir mer allsidig, presiserer Fougner.

Studier de har gjort, viser nemlig at trening på håndbevegelser i mange ulike posisjoner, kombinert med bruk av akselerometere, reduserer andelen uønskede bevegelser fra 30 til 5 prosent.

Bedre hverdag – verden over

Dess yngre man er når armen amputeres, dess lettere blir læringsprosessen. Men noen gir opp underveis, og legger protesen på hylla for godt.

– Vi håper at forskingen vår kan forbedre hverdagen for disse protesebrukerne. Teknologien vi har tatt i bruk, er relativ enkel og billig å produsere. Selv om markedet er lite i Norge, er det et stort kommersielt potensial i utlandet, spesielt i Asia og Midtøsten.

– Det er dermed ikke utenkelig at en mer funksjonell protese kan komme på markedet i løpet av få år, sier Stavdahl.