Een nieuwe generatie robotische knieprotheses biedt amputatiepatiënten meer bewegingsvrijheid en een natuurlijker looppatroon. Onderzoekers van de University of Michigan hebben aangetoond dat een commercieel beschikbare robotknie, de Power Knee, met een verbeterd algoritme kan helpen om het looppatroon van gebruikers te optimaliseren, de kans op struikelen te verminderen en overbelasting van gezonde gewrichten te beperken.
Tot nu toe kozen veel prothesegebruikers voor passieve beenprotheses: licht, eenvoudig en betrouwbaar. De afgelopen jaren is, met de komst van robot geassisteerde chirurgie, 3D-printtechnologie en verbeterde procedures ook al veel vooruitgang geboekt bij het plaatsen van knieprotheses. Echter, bij activiteiten als opstaan uit een stoel, traplopen of langere afstanden lopen, schiet die eenvoud vaak tekort. Een actief aangedreven knieprothese kan dan het verschil maken.
“Zelfs met slechts twee trainingssessies met de robotknie zagen we duidelijke voordelen,” zegt prof. Robert Gregg, hoofdonderzoeker en auteur van de studie die werd gepubliceerd in het Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. “Onze resultaten laten zien dat robotknieën daadwerkelijk functionele winst opleveren. Dit is bewijs dat tot nu toe ontbrak en essentieel is voor bredere vergoeding door zorgverzekeraars.”
Algoritme voor slimme aansturing
Het onderzoeksteam testte twee verschillende aansturingsmethoden. De standaardsoftware van Össur herkent bewegingen op basis van vaste patronen, zoals het moment waarop iemand wil gaan zitten of opstaan. Dit maakt de prothese veilig, maar minder vloeiend: de gebruiker moet wachten tot de knie de beweging ‘herkent’.
Het nieuwe AI-gestuurde algoritme van het Michigan-team werkt anders. Het past zich continu aan het tempo en de houding van de gebruiker aan, gebaseerd op wiskundige modellen van natuurlijke menselijke beweging. Door realtime metingen van de dijbeenbeweging te analyseren, kan de knie zich automatisch aanpassen, wat zorgt voor vloeiendere en natuurlijkere bewegingen.
Volgens onderzoeker Kevin Best, mede-auteur van de studie die gepubliceerd is in Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, verkleint deze aanpak de kans op overbelasting van de heup en rug. “Door de knie te laten bewegen zoals een echt gewricht, hoeven gebruikers minder te compenseren. Dat verbetert niet alleen het comfort, maar ook de algehele gezondheid.”
Meedenkende protheses
De eerste resultaten zijn veelbelovend: deelnemers konden sneller opstaan en lopen zonder extra vermoeidheid. Hun looppatroon werd symmetrischer, en ze tilde hun tenen hoger op, waardoor wat het risico op struikelen kleiner wordt. Twee deelnemers hebben de Power Knee inmiddels gekozen als hun vaste prothese.
In vervolgonderzoek willen de wetenschappers de technologie testen bij traplopen en buitenshuis gebruik. “Met deze stap komen we dichter bij een toekomst waarin protheses niet alleen ondersteunen, maar meedenken met de gebruiker,” zegt Gregg. “Dit is een belangrijke mijlpaal richting echt slimme, mensgerichte mobiliteitshulpmiddelen.”
