Agonist-antagonist myoneural interface (AMI): Innovative treatment option for lower limb amputees?

TL;DR

The AMI is a new surgical technique that improves control and sensation for lower limb amputees by mimicking natural muscle interactions.

Contribution

AMI introduces a novel method for reconstructing proprioception and enabling bidirectional communication between prostheses and the nervous system.

Findings

AMI reduces cognitive load during prosthesis use compared to standard techniques.

AMI provides a more natural movement sensation, enhancing embodiment for amputees.

AMI improves both prosthetic control and sensory discrimination.

Abstract

Das „agonist-antagonist myoneural interface“ (AMI) ist ein innovativer Ansatz zur Rekonstruktion der Propriozeption und zur intuitiveren motorischen Kontrolle nach Gliedmaßenverlust. Es basiert auf der Nachbildung der natürlichen biomechanischen Beziehung zwischen Agonisten- und Antagonistenmuskeln, um dem Prothesennutzer eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Prothese und seinem peripheren Nervensystem zu ermöglichen. Neurovaskulär gestielte Agonisten-Antagonisten-Muskelpaare werden durch eine adaptierte Sehnennaht in einem Gleitlager miteinander verbunden, sodass Spannungsänderungen während der Bewegung ein propriozeptives Feedback erzeugen. Dieses Feedback wird über afferente Nervenbahnen zum Zentralnervensystem weitergeleitet, wodurch eine Wahrnehmung der Gelenkposition des ursprünglich von dem Muskelpaar geführten Gelenks ermöglicht und gleichermaßen die Prothesensteuerung erleichtert wird. Das AMI scheint eine Integration der Prothese in die bestehenden neuronalen Netzwerke zu ermöglichen und verbessert sowohl die Steuerung der Prothese als auch die sensorische Diskriminierung. Im Vergleich zur Standardoperationstechnik (Myodese oder Myoplastik) mit einer nahezu rein mechanischen Transposition der residuellen Stumpfmuskeln reduziert AMI die kognitive Belastung während der Prothesennutzung und vermittelt ein natürlicheres Bewegungsgefühl, was das Embodiment positiv beeinflusst. Insgesamt markiert AMI einen bedeutenden Fortschritt in der Mensch-Maschine-Integration und stellt einen vielversprechenden Ansatz, um die Lebensqualität von Menschen mit einem Gliedmaßenverlust nachhaltig zu verbessern, dar.

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