Onderzoekers van het Radboudumc en de Universiteit Twente werken aan een nieuwe generatie beenprothesen die het natuurlijke looppatroon beter benadert. Binnen de samenwerking Health Tech Nexus ontwikkelen zij een zogenoemde ‘Autonomous leg’: een bionische voet die automatisch ritmische bewegingen kan uitvoeren, zonder dat de gebruiker elke stap bewust hoeft aan te sturen.
De technologie is gebaseerd op een neuromechanisch model dat de werking nabootst van centrale patroongeneratoren in het ruggenmerg. Deze neurale netwerken sturen bij gezonde mensen automatische bewegingen zoals lopen aan. “Ons doel is een prothese die meebeweegt zonder dat de gebruiker elke stap bewust hoeft aan te sturen,” zegt prof. Massimo Sartori, hoogleraar neuromuscular robotics & engineering aan de Universiteit Twente.
Eerste tests tonen potentie
In een eerste proef liep een deelnemer met de bionische voet op een loopband bij verschillende snelheden. Daarbij bleek dat het systeem in staat is om de spieren in het onderbeen ritmisch aan te sturen. Volgens de onderzoekers leidt dit tot een vloeiender looppatroon en minder belasting voor de gebruiker.
“Dat kan in de toekomst helpen om de cognitieve belasting en vermoeidheid van gebruikers aanzienlijk te verminderen,” zegt Ruud Leijendekkers, universitair hoofddocent en fysiotherapeut aan het Radboudumc.
Doel is een zelfstandig systeem
Op dit moment is het systeem nog gekoppeld aan een externe computer via een kabel. De onderzoekers werken aan een volledig geïntegreerde versie met sensoren, batterij en een minicomputer. Daarmee moet het mogelijk worden om de prothese buiten het laboratorium te testen, bijvoorbeeld in de thuissituatie of op straat. Deze stap is belangrijk om de technologie verder te ontwikkelen richting certificering als medisch hulpmiddel en om de meerwaarde ten opzichte van bestaande, passieve prothesen aan te tonen.
Het project maakt deel uit van het Europese SimBionics-programma en wordt uitgevoerd in samenwerking met onder meer Ottobock, Aalborg University en revalidatiecentrum Roessingh. Binnen Health Tech Nexus bundelen Radboudumc en Universiteit Twente hun expertise om innovatieve oplossingen te ontwikkelen voor complexe zorgvraagstukken waarvoor nog geen effectieve behandelingen beschikbaar zijn.
Natuurlijker lopen
Vorig jaar lieten onderzoekers van de University of Michigan zien dat een nieuwe generatie robotische knieprotheses amputatiepatiënten kan helpen om natuurlijker te bewegen en veiliger te lopen. In een studie met de commercieel beschikbare Power Knee bleek dat een verbeterd, AI-gestuurd algoritme het looppatroon optimaliseert, de kans op struikelen vermindert en overbelasting van andere gewrichten tegengaat.
Waar traditionele passieve protheses vooral eenvoudig en betrouwbaar zijn, bieden actief aangedreven robotknieën voordelen bij complexere bewegingen zoals traplopen en opstaan. Het nieuwe algoritme past zich continu aan het tempo en de houding van de gebruiker aan, in plaats van vaste bewegingspatronen te volgen.
Volgens de onderzoekers zorgt dit voor vloeiendere bewegingen en minder compensatie door het lichaam, wat het comfort en de algehele gezondheid kan verbeteren. De resultaten benadrukken het potentieel van robotische protheses voor bredere toepassing in de zorg.
