Nieuws

Kunstmatig evenwichtsorgaan

Deze zomer vinden in Maastricht en Genève de eerste implantaties van een kunstmatig evenwichtsorgaan plaats. Het op een micro-elektromechanische gyroscoop gebaseerde implantaat is het resultaat van een intensieve internationale samenwerking.

Het implantaat herstelt deels de functie van één van de twee evenwichtsorganen. Hierbij meet een externe sensor achter het oor de driedimensionale beweging van het hoofd. Een processor zet dit signaal om in een elektrische puls die via elektroden doorgegeven wordt aan het defecte evenwichtsorgaan. De aanpak is vergelijkbaar met die van een cochleair implantaat dat doven opnieuw laat horen.

Het evenwichtsorgaan bestaat uit vijf onderdelen, verankerd in het schedelbot achter elk oor. Zenuwweefsel in twee blaasjes meet in twee dimensies de lineaire versnelling en de oriëntatie van het hoofd ten opzichte van het zwaartekrachtsveld. De blaasjes bevatten trilhaartjes waarop calciumcarbonaatkristallen liggen. Bij beweging laat de massatraagheid van de kristallen de trilhaartjes buigen waardoor een signaal naar de hersenen ontstaat. Drie halfcirkelvormige kanalen meten in drie dimensies de rotatieversnelling van het hoofd. In de kanalen buigt een bewegende vloeistof de trilhaartjes. Deze informatie is nodig voor een stabiel beeld. Wie bijvoorbeeld loopt, veert bij elke stap op en neer, toch schokt het beeld niet omdat het evenwichtsorgaan via de hersenen de ogen in tegengestelde richting laat meebewegen.

‘Normaal gebeurt de navigatie, het rechtop naar een doel lopen, volledig automatisch’, zegt Herman Kingma, hoogleraar vestibulologie (evenwichtsleer) van het Maastricht Universitair Medisch Centrum+. Kingma won vorig jaar de IgNobel prijs (ironische tegenhanger van de Nobelprijs) voor zijn onderzoek naar de vraag waarom discuswerpers duizelig worden en kogelslingeraars niet. ‘Beide evenwichtsorganen functioneren als een verschilversterker, ze zijn ook in rust actief en registreren dat je stil zit. Valt er één uit dan ontstaat al een enorme disbalans. Mensen van wie beide evenwichtsorganen uitvallen, hebben problemen met lopen en het stabiliseren van beelden. Ze struikelen vaak en het beeld op hun netvlies ijlt na bij iedere hoofdbeweging’, aldus Kingma.

Wereldwijd werken maar een paar groepen aan een kunstmatig evenwichtsorgaan. De ontwikkeling kwam in een stroomversnelling toen onderzoekers van de universiteit van Pisa het initiatief namen voor een internationale samenwerking tussen Europese universiteiten (onder andere Maastricht) en een Amerikaanse universiteit. Kingma: ‘De Amerikanen namen vooral de dierexperimenten voor hun rekening en toonden aan dat alleen de stimulatie van de halfcirkelvormige kanalen in één oor genoeg is om de dieren een acceptabel evenwichtsgevoel terug te geven.’ Kingma zelf deed samen met de Maastrichtse KNO-chirurg prof. Robert Stokroos experimenten bij mensen waarbij hij tijdens het implanteren van een cochleair implantaat het evenwichtsorgaan stimuleerde en zo de ogen liet bewegen.

Alle inspanningen leverden een kunstmatig evenwichtsorgaan op waaraan de Oostenrijkse fabrikant van cochleaire implantaten, Medel, nu de laatste hand aan legt. Het externe deel van het implantaat komt met een magnetische verankering achter het oor. Dit deel bevat een micro-elektromechanische gyroscoop op een chip. Het hart van de chip bevat een massa die met vier verende structuren aan de chip hangt. Bij elke beweging rekken de structuren uit en veroorzaken zo een elektrisch signaal. De chip meet in zes vrijheidsgraden de versnelling van het hoofd. Een processor zet dit signaal om in elektrische pulsen die het geïmplanteerde deel van het kunstmatige evenwichtsorgaan doorgeven aan een elektrode.

Als alles goed gaat, krijgen in de loop van de zomer zowel in Maastricht als in Genève drie patiënten een eerste implantaat. Kingma: ‘De Zwitsers leggen de elektrode op de zenuw van het evenwichtsorgaan. Wij leggen een elektrode in elk van de drie halfcirkelvormige kanalen. Welke methode het beste is, kunnen we pas na de operatie vaststellen. Na het herstel van de operatiewond zullen we het evenwichtsorgaan aanzetten. Dan beginnen de experimenten die moeten uitwijzen welke vorm van stimulatie het beste resultaat levert en of een éénzijdige stimulatie van alleen de halfcirkelvormige kanaaltjes genoeg is voor succes.’

Kingma verwacht dat de patiënten voor vijftig tot zeventig procent zullen herstellen: ‘De ogen kunnen langzame bewegingen van het hoofd weer bijhouden. Uit alle experimenten blijkt dat het kan lukken. Wellicht klink ik optimistisch maar dat is nu eenmaal mijn aard.’

Deel deze pagina
Gratis proefabonnement TW

Bestel nu GRATIS 1 proefnummer TW

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Vision & Robotics

Vision & Robotics is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak- en agro-/foodindustrie. 

Graag meer lezen over onderwerpen zoals robotica, sensoren, kunstmatige intellegentie en nog veel meer klik hier

Vision & Robotics heeft ook een nieuwsbrief! klik hier om je in te schrijven.

Abonnement

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers TW


Wilt u lid worden, een los nummer aanvragen of een adreswijziging doorgeven? Neem dan contact op met MijnTijdschrift (088-2266622). 

Of bekijk ons aanbod van abonnementen.

Naar boven