MyLeg: Europees onderzoeksproject voor innovatieve beenprothese

Zeven onderzoeksinstituten hebben een grote Europese subsidie ontvangen om een nieuw type beenprothese te gaan maken. Met het nieuwe ontwerp zullen mensen na een beenamputatie op een natuurlijker manier kunnen lopen: de prothese zich zal aanpassen aan looppatronen en de aansturing verloopt via elektrische impulsen uit de hersenen. Robot-ingenieur Rafaella Carloni van de Rijksuniversiteit Groningen leidt het project van 4,5 miljoen euro. De officiële start vindt dan ook plaats in Groningen, op 16 en 17 april.

Doel van het project, met de naam MyLeg - Smart and intuitive osseointegrated transfemoral prosthesis embodying advanced dynamic behaviors, is om een nieuwe prothese te ontwerpen voor mensen met een beenamputatie boven de knie. ‘We willen een prothese ontwikkelen die intuïtief te bedienen is, goed aanvoelt en betrouwbaar is in verschillende taken’, legt Carloni uit. Zij is adjunct hoogleraar in het onderzoeksinstituutArtificial Intelligence and Cognitive Engineering van de Faculty of Science and Engineering aan de RUG.

Hersenen

De nieuwe prothese zal drie belangrijke eigenschappen combineren, vertelt Carloni: ‘Allereerst wordt de prothese via een implantaat in het dijbeenbot vastgezet.’ De meeste protheses zitten vast aan de stomp via een koker, maar dat kan voor ongemak zorgen op het raakvlak van beide. Een tweede punt is dat de beenprothese een controlesysteem bevat voor het maken van bewegingen met onder meer motoren en veren. Dit maakt het mogelijk om de prothese aan te passen aan verschillende looppatronen en eigenschappen van het terrein.

‘Hij moet de eigen mechanische eigenschappen kunnen aanpassen, net als een gezond been. Afhankelijk van de looppatronen en omstandigheden kunnen onze spieren de benen slapper of stijver maken’, legt Carloni uit. De derde eigenschap is de intuïtieve controle van de prothese via elektrische impulsen uit de hersenen. ‘We zullen elektrische sensoren in de spieren van de stomp implanteren waaruit we af willen leiden welke beweging de patiënt wil maken. Daarmee is de prothese dan te besturen.’

Mechatronica

De grote stap die het MyLeg project moet zetten is om deze drie belangrijke eigenschappen te integreren. Dat moet mogelijk gemaakt worden door een multidisciplinair team van robotspecialisten, biomechanische en biomedische ingenieurs, chirurgen gespecialiseerd in botimplantaten en de implantatie van sensoren in de spieren, fysiotherapeuten en bewegingswetenschappers.

Als robot wetenschapper zal Carloni, samen met haar groep, zich richten op het ontwerp van de mechatronica voor de prothese, de bewegingscontrole en de intuïtieve controle. In de Bernoulliborg op de Zernike Campus zal zij de leiding geven aan promovendi en postdocs in het Robotica lab. Als porjectleider is Carloni op 16 en 17 april gastvrouw van de MyLeg kick-off bijeenkomst in Groningen. ‘Daar zullen presentaties zijn van de verschillende partners in het project en gesprekken met enkele geamputeerden’, vertelt Carloni enkele dagen voor de bijeenkomst. De toekomstige gebruikers van de prothese zijn ook nodig in de verschillende testfasen tijdens het project. ‘We zullen eerst de verschillende onderdelen van de prothese afzonderlijk testen. Tegen het einde van het project, over vier jaar, willen we testen met een compleet prototype.’

Het totale budget van MyLeg is 4,5 miljoen euro, waarvan 4 miljoen komt uit het Horizon 2020 programma van de EU, de rest komt van de partners. Meer informatie is te vinden op de website van MyLeg.

Partners in MyLeg

RUG: Dit team is onderdeel van de Robotica groep in de Faculty of Science and Engineering. Deze groep richt zich vooral op de ontwikkeling van nieuwe controlesystemen voor beweging, cruciaal om een goede loopbeweging te krijgen. De groep gebruikt hiervoor unieke mechanische ontwerpen en intelligente besturingssystemen.

Universiteit van Bologna: Dit team werkt binnen het centrum voor Industrieel onderzoek van de universiteit. Hier wordt gewerkt aan vernieuwende toepassingen in mechanische techniek en materiaaltechnologie.

Roessingh Research and Development (Enschedé): Dit is ondereel van Roessing Rehabiliation Center, het grootste centrum in Nederland waar uiteenlopende disciplines onder één dak samenwerken aan innovaties voor de revalidatie.

Radboud UMC, Nijmegen: Dit team is verbonden aan het Orthopedisch Onderzoekslaboratorium, experts in het opzetten, monitoren en statistisch analyseren van klinische studies. Bovendien is dit lab toonaangevend in de wereld op het terrein van osseointegratie (botimplantaten) en de analyse van problemen met kunstheupen en –knieën.

ÖSSUR (IJsland): Dit bedrijf is opgericht door Össur Kristinsson, een prothesebouwer. Het bedrijf begon als een kliniek voor prothesen in 1971, waarna het een wereldwijd erkende reputatie ontwikkelde op het terrein van ontwerp en productie van kokers, liners en bevestigingsmechanismen. Op dit moment werken er ruime 130 mensen bij Össur in onderzoek en ontwikkeling, bij vestigingen op IJsland, in Frankrijk en in de VS.

Universiteit Twente: Dit team is verbonden aan de Biomechanical Engineering groep. Hun onderzoek richt zich op de interactie tussen het menselijke bewegingsapparaat en medische hulpmiddelen dit ondersteunen. De resultaten van het onderzoek worden gebruikt voor de ontwikkeling van innovatieve producten.

Norwest Advanced Orthopaedics (Australië): Dit is een orthopedische privékliniek in Sydney. Prof. Munjed Al Muderis werkt daarin samen met specialisten van de Osseointegratie groep van Australië om mensen met een amputatie boven of onder de knie te voorzien van een prothese die vast zit via een implantaat, ontworpen om de menselijke anatomie zo dicht mogelijk te benaderen.