TEDGlobal 2011
Todd Kuiken: A prosthetic arm that "feels"
Todd Kuiken: Eine Armprothese die fühlt
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Der Physiater und Ingenieur Todd Kuiken entwickelt eine Armprothese, die mit dem menschlichen Nervensystem verbunden ist - und dadurch Bewegung, Kontrolle und sogar Fühlen verbessert. Die Patientin Amanda Kitts demonstriert diesen Roboterarm der nächsten Generation auf der Bühne.
Todd Kuiken - Biomedical engineer
A doctor and engineer, Todd Kuiken builds new prosthetics that connect with the human nervous system. Yes: bionics. Full bio
A doctor and engineer, Todd Kuiken builds new prosthetics that connect with the human nervous system. Yes: bionics. Full bio
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So today, I would like to talk with you
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3000
Heute möchte ich mit Ihnen über
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about bionics,
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3000
2000
Bionik reden.
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which is the popular term
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5000
2000
Das ist die allgemeine Bezeichnung
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for the science of replacing part of a living organism
3
7000
3000
für die Wissenschaft die Teile eines lebenden Organismus
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with a mechatronic device, or a robot.
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3000
durch ein mechatronisches Gerät ersetzt, oder einen Roboter.
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It is essentially
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Im wesentlichen trifft
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the stuff of life meets machine.
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Leben auf Maschine.
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And specifically, I'd like to talk with you
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Speziell möchte ich mit Ihnen darüber reden
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about how bionics is evolving
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20000
3000
wie sich Bionik entwickelt
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for people with arm amputations.
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für Menschen mit Armamputationen.
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This is our motivation.
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3000
Das ist unsere Motivation.
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Arm amputation causes a huge disability.
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29000
3000
Eine Armamputation ist eine starke Behinderung.
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I mean, the functional impairment is clear.
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32000
2000
Ich meine, die funktionelle Beeinträchtigung ist klar.
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Our hands are amazing instruments.
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34000
2000
Unsere Hände sind beeindruckende Werkzeuge.
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And when you lose one, far less both,
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36000
3000
Und wenn man eine verliert, geschweige denn beide,
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it's a lot harder to do the things
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39000
2000
ist es viel schwerer Dinge zu tun,
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we physically need to do.
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41000
2000
die wir physisch tun müssen.
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There's also a huge emotional impact.
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43000
2000
Es gibt auch eine große emotionale Auswirkung.
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And actually, I spend as much of my time in clinic
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45000
2000
Tatsächlich verbinge ich genausoviel Zeit in der Klinik
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dealing with the emotional adjustment of patients
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47000
3000
wegen der emotionalen Bewältigung der Patienten,
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as with the physical disability.
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50000
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wie der physischen Behinderung.
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And finally, there's a profound social impact.
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52000
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Letztendlich gibt es eine umfassende soziale Auswirkung.
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We talk with our hands.
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55000
2000
Wir artikulieren mit unseren Händen.
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We greet with our hands.
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2000
Wir grüßen mit unseren Händen.
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And we interact with the physical world with our hands.
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59000
3000
Wir interagieren mit der Welt durch unsere Hände.
01:17
And when they're missing,
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62000
2000
Wenn sie fehlen,
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it's a barrier.
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64000
2000
gibt es eine Beschränkung.
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Arm amputation is usually caused by trauma,
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66000
3000
Armamputation ist normalerweise die Folge von Gewalteinwirkung,
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with things like industrial accidents,
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69000
2000
wie zum Beispiel Industrieunfälle,
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motor vehicle collisions
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71000
2000
Motorradunfälle,
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or, very poignantly, war.
30
73000
2000
oder, sehr bewegend, Krieg.
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There are also some children who are born without arms,
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75000
3000
Es gibt auch Kinder die ohne Arme geboren werden,
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called congenital limb deficiency.
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78000
3000
genannt "angeborenes Gliedmaßenfehlen".
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Unfortunately, we don't do great
33
81000
2000
Unglücklichweise sind wir nicht sehr gut
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with upper-limb prosthetics.
34
83000
2000
mit Prothesen für obere Extremitäten.
01:40
There are two general types.
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85000
2000
Es gibt zwei allgemeine Arten.
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They're called body-powered prostheses,
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87000
2000
Sie werden körpergetriebene Prothesen genannt,
01:44
which were invented just after the Civil War,
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89000
2000
welche im amerikanischen Bürgerkrieg erfunden,
01:46
refined in World War I and World War II.
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91000
3000
und im ersten und zweiten Weltkrieg verbessert wurden.
01:49
Here you see a patent
39
94000
2000
Hier sehen Sie ein Patent
01:51
for an arm in 1912.
40
96000
2000
für einen Arm von 1912.
01:53
It's not a lot different
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98000
2000
Es gibt keine großen Unterschied
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than the one you see on my patient.
42
100000
3000
zu dem den Sie an meinem Patienten sehen.
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They work by harnessing shoulder power.
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103000
2000
Sie arbeiten mit Schulterkraft.
02:00
So when you squish your shoulders, they pull on a bicycle cable.
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105000
3000
Wenn Sie ihre Schulter bewegen, zieht es an einem Bowdenzug.
02:03
And that bicycle cable can open or close a hand or a hook
45
108000
3000
Der Bowdenzug kann dann eine Hand oder einen Haken öffnen oder schließen
02:06
or bend an elbow.
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111000
2000
oder einen Ellbogen biegen.
02:08
And we still use them commonly,
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113000
2000
Wir verwenden sie noch häufig,
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because they're very robust
48
115000
2000
denn es sind sehr robuste
02:12
and relatively simple devices.
49
117000
2000
und relativ einfache Geräte.
02:14
The state of the art
50
119000
2000
Der Stand der Technik sind
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is what we call myoelectric prostheses.
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121000
2000
was wir myoelektrische Prothesen nennen.
02:18
These are motorized devices
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123000
2000
Es sind motorisierte Geräte,
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that are controlled
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125000
2000
die durch schwache elektrische
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by little electrical signals from your muscle.
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127000
2000
Signale von Ihrem Muskel kontrolliert werden.
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Every time you contract a muscle,
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129000
2000
Jedesmal wenn Sie einen Muskel anspannen,
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it emits a little electricity
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131000
2000
sendet er etwas Elektrizität aus
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that you can record with antennae or electrodes
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133000
2000
die Sie mit Antennen oder Elektroden messen können
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and use that to operate the motorized prosthesis.
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135000
3000
und für den Betrieb der motorisierten Prothese verwenden können.
02:33
They work pretty well
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138000
2000
Sie funktionieren ziemlich gut
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for people who have just lost their hand,
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140000
2000
für Menschen, die nur ihre Hand verloren haben,
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because your hand muscles are still there.
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142000
2000
denn ihre Handmuskeln sind noch da.
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You squeeze your hand, these muscles contract.
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144000
2000
Sie drücken ihre Hand und diese Muskeln spannen sich an.
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You open it, these muscles contract.
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146000
2000
Sie öffnen, diese Muskeln spannen sich an.
02:43
So it's intuitive, and it works pretty well.
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148000
3000
Es ist intuitiv und funktioniert ziemlich gut.
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Well how about with higher levels of amputation?
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151000
2000
Aber was ist mit höheren Amputationen?
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Now you've lost your arm above the elbow.
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153000
2000
Sie haben ihren Arm oberhalb des Ellenbogens verloren.
02:50
You're missing not only these muscles,
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155000
2000
Ihnen fehlen nicht nur diese Muskeln,
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but your hand and your elbow too.
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157000
2000
sondern auch Ihre Hand und Ihr Ellenbogen.
02:54
What do you do?
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159000
2000
Was tut man?
02:56
Well our patients have to use
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161000
2000
Unsere Pateien müssen
02:58
very code-y systems
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163000
3000
codierte Systeme verwenden
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of using just their arm muscles
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166000
2000
indem sie ihre Arm Muskeln benutzen
03:03
to operate robotic limbs.
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168000
3000
um Robotergliedmaße zu verwenden.
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We have robotic limbs.
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171000
2000
Wir haben Robotergliedmaße.
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There are several available on the market, and here you see a few.
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173000
3000
Es sind verschiedene auf dem Markt, hier sehen Sie ein paar.
03:11
They contain just a hand that will open and close,
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176000
3000
Sie beinhalten eine Hand die sich öffnet und schließt,
03:14
a wrist rotator and an elbow.
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179000
2000
einen Gelenkrotierer und einen Ellenbogen.
03:16
There's no other functions.
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181000
2000
Es gibt keine weiteren Funktionen.
03:18
If they did, how would we tell them what to do?
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183000
2000
Wenn sie hätten, wie würden wir ihnen sagen was zu tun ist?
03:20
We built our own arm at the Rehab Institute of Chicago
80
185000
3000
Wir stellen unseren eigenen Arm am "Rehab Institute of Chicago" her,
03:23
where we've added some wrist flexion and shoulder joints
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188000
3000
wo wir zusätzliche Gelenkbeugen und Schultergelenke eingebaut haben
03:26
to get up to six motors, or six degrees of freedom.
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191000
3000
um bis zu sechs Motoren oder sechs Freiheitsgrade zu haben.
03:29
And we've had the opportunity to work with some very advanced arms
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194000
3000
Wir hatten die Möglichkeit mit einigen sehr modernen Armen zu arbeiten,
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that were funded by the U.S. military, using these prototypes,
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197000
3000
welche vom US Militär bezahlt wurden, diese Prototypen
03:35
that had up to 10 different degrees of freedom
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200000
3000
hatten bis zu 10 Freiheitsgrade
03:38
including movable hands.
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203000
2000
inklusive beweglicher Hände.
03:40
But at the end of the day,
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205000
2000
Aber letztendlich
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how do we tell these robotic arms what to do?
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207000
2000
wie sagen wir diesen Roboterarmen was zu tun ist?
03:44
How do we control them?
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209000
2000
Wie bedienen wir sie?
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Well we need a neural interface,
90
211000
2000
Nun wir brauchen ein neurales Interface,
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a way to connect to our nervous system
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213000
2000
einen Weg unser Nervensystem
03:50
or our thought processes
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215000
2000
oder unsere Gedanken zu verbinden,
03:52
so that it's intuitive, it's natural,
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217000
2000
so dass es intuitiv, natürlich wird,
03:54
like for you and I.
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219000
4000
wie für Sie und mich.
03:58
Well the body works by starting a motor command in your brain,
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223000
3000
Der Körper funktioniert, indem ein Bewegungssignal in Ihrem Gehirn startet,
04:01
going down your spinal cord,
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226000
2000
entlang dem Rückenmark,
04:03
out the nerves and to your periphery.
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228000
2000
aus den Nerven und dann in die Peripherie.
04:05
And your sensation's the exact opposite.
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230000
2000
Sinneseindrücke sind das exakte Gegenteil.
04:07
You touch yourself, there's a stimulus
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232000
2000
Sie berühren sich, es gibt einen Reiz,
04:09
that comes up those very same nerves back up to your brain.
100
234000
3000
der genau die gleichen Nerven entlang zum Gehirn geht.
04:13
When you lose your arm, that nervous system still works.
101
238000
3000
Wenn Sie ihren Arm verlieren, funktioniert das Nervensystem immer noch.
04:16
Those nerves can put out command signals.
102
241000
3000
Diese Nerven können Bewegungssignale aussenden.
04:19
And if I tap the nerve ending
103
244000
2000
Wenn ich das Nervenende
04:21
on a World War II vet,
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246000
2000
eines Veteranen des zweiten Weltkriegs berühre,
04:23
he'll still feel his missing hand.
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248000
2000
wird er immer noch seine fehlende Hand spüren.
04:25
So you might say,
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250000
2000
Nun sagen Sie vielleicht,
04:27
let's go to the brain
107
252000
2000
auf zum Gehirn
04:29
and put something in the brain to record signals,
108
254000
3000
und stecken wir etwas hinein das die Signale empfängt,
04:32
or in the end of the peripheral nerve and record them there.
109
257000
3000
oder in das Ende der peripheren Nerven und dort die Signale aufzeichnet.
04:35
And these are very exciting research areas,
110
260000
3000
Das sind sehr spannende Forschungsbereiche,
04:38
but it's really, really hard.
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263000
2000
aber es ist sehr,sehr schwer.
04:40
You have to put in
112
265000
2000
Man muss hunderte
04:42
hundreds of microscopic wires
113
267000
2000
mikroskopisch dünne Kabel hinein tun
04:44
to record from little tiny individual neurons -- ordinary fibers
114
269000
4000
um von kleinen winzigen individuellen Neuronen zu empfangen - gewöhnliche Fasern
04:48
that put out tiny signals
115
273000
2000
die winzige Mikrovolt-
04:50
that are microvolts.
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275000
2000
Signale aussenden.
04:52
And it's just too hard
117
277000
2000
Es ist einfach zu schwer,
04:54
to use now and for my patients today.
118
279000
2000
das jetzt und für meine Patienten zu verwenden.
04:56
So we developed a different approach.
119
281000
3000
Also entwickelten wir einen anderen Ansatz.
04:59
We're using a biological amplifier
120
284000
3000
Wir verwenden biologische Verstärker
05:02
to amplify these nerve signals -- muscles.
121
287000
3000
um diese Nervensignale zu verstärken - Muskeln.
05:05
Muscles will amplify the nerve signals
122
290000
2000
Muskeln verstärken das Nervensignal
05:07
about a thousand-fold,
123
292000
2000
um das Tausendfache,
05:09
so that we can record them from on top of the skin,
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294000
3000
sodass wir sie von der Haut aus messen können,
05:12
like you saw earlier.
125
297000
2000
wie Sie vorher gesehen haben.
05:14
So our approach is something we call targeted reinnervation.
126
299000
3000
Unser Ansatz ist etwas was wir "gezielte Reinnervation" nennen.
05:17
Imagine, with somebody who's lost their whole arm,
127
302000
3000
Stellen Sie sich vor, jemand hat seinen ganzen Arm verloren,
05:20
we still have four major nerves
128
305000
2000
wir haben noch vier große Nerven
05:22
that go down your arm.
129
307000
2000
die den Arm entlang gehen.
05:24
And we take the nerve away from your chest muscle
130
309000
3000
Wir nehmen den Nerv vom Brustmuskel
05:27
and let these nerves grow into it.
131
312000
3000
und lassen diese Nerven hinein wachsen.
05:30
Now you think, "Close hand," and a little section of your chest contracts.
132
315000
3000
Jetzt denken Sie, "Hand schließen", und ein kleiner der Teil Brust kontrahiert.
05:33
You think, "Bend elbow,"
133
318000
2000
Sie denken, "Ellenbogen beugen",
05:35
a different section contracts.
134
320000
2000
und ein anderer Teil kontrahiert.
05:37
And we can use electrodes or antennae
135
322000
2000
Wir können Elektroden oder Antennen verwenden
05:39
to pick that up and tell the arm to move.
136
324000
3000
um das aufzunehmen und die Armbewegung zu steuern.
05:42
That's the idea.
137
327000
2000
Das ist die Idee.
05:44
So this is the first man that we tried it on.
138
329000
3000
Das ist der erste Mensch an dem wir es versuchten.
05:47
His name is Jesse Sullivan.
139
332000
2000
Sein Name ist Jesse Sullivan.
05:49
He's just a saint of a man --
140
334000
2000
Er ist einfach ein Heiliger von einem Mann -
05:51
54-year-old lineman who touched the wrong wire
141
336000
2000
54jähriger Leitungsmonteur der das falsche Kabel berührte
05:53
and had both of his arms burnt so badly
142
338000
3000
und beide Arme so schwer verbrannte,
05:56
they had to be amputated at the shoulder.
143
341000
2000
dass sie bis zur Schulter amputiert werden mussten.
05:58
Jesse came to us at the RIC
144
343000
2000
Jesse kam zu uns an das RIC
06:00
to be fit with these state-of-the-art devices, and here you see them.
145
345000
3000
um mit den neuesten Geräten ausgestattet zu werden, hier sehen Sie ihn.
06:03
I'm still using that old technology
146
348000
3000
Ich verwende noch immer die alte Technologie
06:06
with a bicycle cable on his right side.
147
351000
2000
mit dem Bowdenzug auf der rechten Seite.
06:08
And he picks which joint he wants to move with those chin switches.
148
353000
3000
Er wählt mit den Kinnschaltern aus welches Gelenk er bewegen möchte.
06:11
On the left side he's got a modern motorized prosthesis
149
356000
3000
Auf der linken Seite hat er eine moderne motorisierte Prothese
06:14
with those three joints,
150
359000
2000
mit diesen drei Gelenken,
06:16
and he operates little pads in his shoulder
151
361000
3000
er arbeitet mit kleinen Auflagen in seiner Schulter
06:19
that he touches to make the arm go.
152
364000
2000
die er berührt um den Arm zu bewegen.
06:21
And Jesse's a good crane operator,
153
366000
2000
Jesse ist ein guter Kranführer,
06:23
and he did okay by our standards.
154
368000
2000
er kam verhältnismäßig gut zurecht.
06:25
He also required a revision surgery on his chest.
155
370000
3000
Er brauchte auch eine Korrekturoperation an seiner Brust.
06:28
And that gave us the opportunity
156
373000
2000
Das gab uns die Möglichkeit
06:30
to do targeted reinnervation.
157
375000
2000
für eine gezielte Reinnervation.
06:32
So my colleague, Dr. Greg Dumanian, did the surgery.
158
377000
3000
Mein Kollege, Dr. Greg Dumanian, machte die Operation.
06:35
First, we cut away the nerve to his own muscle,
159
380000
3000
Zuerscht schnitten wir den Nerv zu seinem eigenen Muskel weg,
06:38
then we took the arm nerves
160
383000
2000
dann nahmen wir die Armnerven
06:40
and just kind of had them shift down onto his chest
161
385000
2000
und verlegten sie sozusagen auf seine Brust
06:42
and closed him up.
162
387000
2000
und nähten ihn zu.
06:44
And after about three months,
163
389000
2000
Nach circa drei Monaten,
06:46
the nerves grew in a little bit and we could get a twitch.
164
391000
2000
wuchsen die Nerven etwas und wir bekamen ein Zucken.
06:48
And after six months, the nerves grew in well,
165
393000
3000
Nach sechs Monaten, wuchsen die Nerven gut ein,
06:51
and you could see strong contractions.
166
396000
2000
man konnte starke Kontraktionen sehen.
06:53
And this is what it looks like.
167
398000
2000
So sieht das nun aus.
06:55
This is what happens when Jesse thinks
168
400000
2000
Das passiert wenn Jesse daran denkt
06:57
open and close his hand,
169
402000
2000
seine Hand zu öffen und zu schließen,
06:59
or bend or straighten your elbow.
170
404000
3000
oder Ellbogen beugen oder strecken.
07:02
You can see the movements on his chest,
171
407000
2000
Sie können die Bewegungen an der Brust sehen,
07:04
and those little hash marks
172
409000
2000
diese kleinen Kreuze markieren,
07:06
are where we put our antennae, or electrodes.
173
411000
2000
wo wir unsere Antennen oder Elektroden befestigen.
07:08
And I challenge anybody in the room
174
413000
2000
Ich fordere jeden im Raum auf
07:10
to make their chest go like this.
175
415000
2000
seine Brust so zu bewegen.
07:12
His brain is thinking about his arm.
176
417000
2000
Sein Gehirn denkt an seinen Arm.
07:14
He has not learned how to do this with the chest.
177
419000
3000
Er hat nicht gelernt, wie er das mit seiner Brust macht.
07:17
There is not a learning process.
178
422000
2000
Es gibt keinen Lernprozess.
07:19
That's why it's intuitive.
179
424000
2000
Darum ist es intuitiv.
07:21
So here's Jesse in our first little test with him.
180
426000
3000
Hier ist Jesse in unserem ersten kleinen Test.
07:24
On the left-hand side, you see his original prosthesis,
181
429000
3000
Auf der linken Seite sehen Sie seine Original-Prothese,
07:27
and he's using those switches
182
432000
2000
er verwendet diese Schalter,
07:29
to move little blocks from one box to the other.
183
434000
2000
um kleine Blöcke von einer Box in in die andere zu bewegen.
07:31
He's had that arm for about 20 months, so he's pretty good with it.
184
436000
3000
Er hat den Arm seit etwa 20 Monaten, er kommt also ziemlich gut klar.
07:34
On the right side,
185
439000
2000
Auf der rechten Seite,
07:36
two months after we fit him with his targeted reinnervation prosthesis --
186
441000
3000
zwei Monate nachdem wir ihn mit der gezielten Reinnvervationsprothese ausgestattet haben -
07:39
which, by the way, is the same physical arm,
187
444000
3000
welcher, nebenbei gesagt, der gleiche physische Arm ist,
07:42
just programmed a little different --
188
447000
2000
nur etwas anders programmiert -
07:44
you can see that he's much faster
189
449000
2000
Sie können sehen, dass er viel schneller ist
07:46
and much smoother as he moves these little blocks.
190
451000
3000
und viel geschmeidiger, wenn er die kleinen Blöcke bewegt.
07:49
And we're only able to use three of the signals at this time.
191
454000
3000
Und wir sind gerade nur fähig drei der Signale zu verwenden.
07:52
Then we had one of those little surprises in science.
192
457000
5000
Dann hatten wir eine der kleinen Überraschungen der Wissenschaft.
07:57
So we're all motivated to get motor commands
193
462000
2000
Nun wir hätten alle gern motorische Befehle,
07:59
to drive robotic arms.
194
464000
2000
um Roboterarme zu bewegen.
08:01
And after a few months,
195
466000
2000
Nach ein paar Monaten,
08:03
you touch Jesse on his chest,
196
468000
2000
wenn man Jesses Brust berührt,
08:05
and he felt his missing hand.
197
470000
3000
so spührt er seine fehlende Hand.
08:08
His hand sensation grew into his chest again
198
473000
2000
Sein Handgefühl wuchs wieder in seine Brust,
08:10
probably because we had also taken away a lot of fat,
199
475000
3000
wahrscheinlich weil wir auch eine Menge Fett weg genommen haben,
08:13
so the skin was right down to the muscle
200
478000
2000
damit die Haut gleich über dem Muskel war,
08:15
and deinnervated, if you would, his skin.
201
480000
2000
wenn man so will, deinnervierten wir seine Haut.
08:17
So you touch Jesse here, he feels his thumb;
202
482000
2000
Wenn man Jesse hier berührt, spürt er seinen Daumen;
08:19
you touch it here, he feels his pinky.
203
484000
2000
man berührt hier, spürt er seinen kleinen Finger.
08:21
He feels light touch
204
486000
2000
Er spürt leichte Berührungen
08:23
down to one gram of force.
205
488000
2000
bis zu einem Gramm Last.
08:25
He feels hot, cold, sharp, dull,
206
490000
3000
Er fühlt heiß, kalt, scharf, stumpf,
08:28
all in his missing hand,
207
493000
2000
alles in seiner fehlenden Hand,
08:30
or both his hand and his chest,
208
495000
2000
oder beides seiner Hand und seiner Brust,
08:32
but he can attend to either.
209
497000
2000
aber er kann beides bedienen.
08:34
So this is really exciting for us,
210
499000
2000
Das ist nun wirklich spannend für uns,
08:36
because now we have a portal,
211
501000
2000
denn jetzt haben wir ein Portal,
08:38
a portal, or a way to potentially give back sensation,
212
503000
4000
ein Portal, oder ein Weg potenziell Reize zurückzugeben,
08:42
so that he might feel what he touches
213
507000
2000
so dass er vielleicht spürt, was er
08:44
with his prosthetic hand.
214
509000
2000
mit seiner Handprothese berührt.
08:46
Imagine sensors in the hand
215
511000
2000
Stellen Sie sich Sensoren in der Hand vor
08:48
coming up and pressing on this new hand skin.
216
513000
3000
die herauskommen und auf die neue Haut der Hand drücken.
08:51
So it was very exciting.
217
516000
2000
Es war sehr spannend.
08:53
We've also gone on
218
518000
2000
Wir haben weiter gemacht,
08:55
with what was initially our primary population
219
520000
2000
mit dem was zu Beginn unsere Primärbestand war:
08:57
of people with above-the-elbow amputations.
220
522000
2000
Menschen mit "über Ellenbogen Amputationen".
08:59
And here we deinnervate, or cut the nerve away,
221
524000
3000
Hier deinnervierten wir, oder schnitten den Nerv frei,
09:02
just from little segments of muscle
222
527000
2000
von kleinen Teilen des Muskels
09:04
and leave others alone
223
529000
2000
und ließen andere unberührt
09:06
that give us our up-down signals
224
531000
2000
das gab uns unser hoch-runter–Signal.
09:08
and two others that will give us a hand open and close signal.
225
533000
3000
Zwei Andere, die uns unser Hand auf-zu–Signal gaben.
09:11
This was one of our first patients, Chris.
226
536000
2000
Das war einer unserer ersten Patienten, Chris.
09:13
You see him with his original device
227
538000
2000
Sie sehen ihn mit dem Originalgerät
09:15
on the left there after eight months of use,
228
540000
2000
auf der linken Seite nach 8 Monaten Gebrauch.
09:17
and on the right, it is two months.
229
542000
2000
Auf der rechten Seite zwei Monate.
09:19
He's about four or five times as fast
230
544000
3000
Er ist ungefähr viermal so schnell
09:22
with this simple little performance metric.
231
547000
3000
mit dieser simplen kleinen Leistungsmetrik.
09:25
All right.
232
550000
2000
Nun gut.
09:27
So one of the best parts of my job
233
552000
3000
Eine der besten Sachen in meinen Job ist es,
09:30
is working with really great patients
234
555000
2000
mit richtig guten Patienten zu arbeiten,
09:32
who are also our research collaborators.
235
557000
2000
die auch unsere Forschungsmitarbeiter sind.
09:34
And we're fortunate today
236
559000
2000
Wir haben heute das Glück
09:36
to have Amanda Kitts come and join us.
237
561000
2000
dass Amanda Kitts da ist.
09:38
Please welcome Amanda Kitts.
238
563000
2000
Heißen Sie Amanda Kitts willkommen.
09:40
(Applause)
239
565000
7000
(Applaus)
09:47
So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?
240
572000
3000
Amanda, würdest du uns bitte erzählen wie du deinen Arm verloren hast?
09:50
Amanda Kitts: Sure. In 2006, I had a car accident.
241
575000
3000
Amanda Kitts: Sicher. 2006 hatte ich einen Autounfall.
09:53
And I was driving home from work,
242
578000
3000
Ich war auf dem Weg nach Hause von der Arbeit,
09:56
and a truck was coming the opposite direction,
243
581000
2000
ein LKW kam aus der Gegenrichtung,
09:58
came over into my lane,
244
583000
2000
er kam auf meine Spur,
10:00
ran over the top of my car and his axle tore my arm off.
245
585000
4000
fuhr über das Verdeck meines Autos und seine Achse riss meinen Arm ab.
10:04
Todd Kuiken: Okay, so after your amputation, you healed up.
246
589000
3000
Todd Kuiken: Okay, nach der Amputation verheilte alles.
10:07
And you've got one of these conventional arms.
247
592000
2000
Du bekamst einen der konventionellen Arme.
10:09
Can you tell us how it worked?
248
594000
3000
Kannst du uns sagen wie das funktioniert?
10:12
AK: Well, it was a little difficult,
249
597000
2000
AK: Nun, es war etwas schwer,
10:14
because all I had to work with was a bicep and a tricep.
250
599000
2000
denn ich konnte nur Bizeps und Trizeps benutzen.
10:16
So for the simple little things like picking something up,
251
601000
3000
Für die einfachen Dinge wie etwas aufheben,
10:19
I would have to bend my elbow,
252
604000
3000
würde ich meinen Ellenbogen biegen müssen,
10:22
and then I would have to cocontract
253
607000
2000
dann würde ich kontrahieren müssen,
10:24
to get it to change modes.
254
609000
2000
damit es den Modus ändert.
10:26
When I did that,
255
611000
2000
Wenn ich das tat,
10:28
I had to use my bicep
256
613000
3000
musste ich den Bizeps benutzen,
10:31
to get the hand to close,
257
616000
2000
um die Hand zu schließen,
10:33
use my tricep to get it to open,
258
618000
2000
und den Trizeps zum Öffnen verwenden,
10:35
cocontract again
259
620000
2000
erneut kontrahieren
10:37
to get the elbow to work again.
260
622000
2000
um den Ellenbogen erneut zu verwenden.
10:39
TK: So it was a little slow?
261
624000
2000
TK: Es war also etwas langsam?
10:41
AK: A little slow, and it was just hard to work.
262
626000
3000
AK: Etwas langsam und es war einfach schwer zu benutzen.
10:44
You had to concentrate a whole lot.
263
629000
2000
Man musste sich viel konzentrieren.
10:46
TK: Okay, so I think about nine months later
264
631000
3000
TK: Okay, ich denke an neun Monate später,
10:49
that you had the targeted reinnervation surgery,
265
634000
2000
als du eine gezielte Reinnvervationsoperation hattest,
10:51
took six more months to have all the reinnervation.
266
636000
3000
weitere sechs Monate für die ganze Reinnervation.
10:54
Then we fit her with a prosthesis.
267
639000
3000
Dann gaben wir ihr eine Prothese.
10:57
And how did that work for you?
268
642000
2000
Wie kommst Du damit zurecht?
10:59
AK: It works good.
269
644000
3000
AK: Es funktioniert gut.
11:02
I was able to use my elbow
270
647000
4000
Ich konnte meinen Ellenbogen
11:06
and my hand simultaneously.
271
651000
3000
und meine Hand gleichzeitig verwenden.
11:09
I could work them just by my thoughts.
272
654000
2000
Ich konnte Sie allein durch Gedanken verwenden.
11:11
So I didn't have to do any of the cocontracting and all that.
273
656000
3000
Ich musste keine Kontraktion und das alles machen.
11:14
TK: A little faster?
274
659000
2000
TK: Etwas schneller?
11:16
AK: A little faster. And much more easy, much more natural.
275
661000
4000
AK: Etwas schneller. Und viel einfacher, viel natürlicher.
11:20
TK: Okay, this was my goal.
276
665000
3000
TK: Okay, das war mein Ziel.
11:23
For 20 years, my goal was to let somebody
277
668000
3000
20 Jahre lang war mein Ziel, es jemanden
11:26
[be] able to use their elbow and hand in an intuitive way
278
671000
3000
zu ermöglichem, Ellenbogen und Hand auf intuitive Weise
11:29
and at the same time.
279
674000
2000
gleichzeitig zu bewegen.
11:31
And we now have over 50 patients around the world who have had this surgery,
280
676000
3000
Wir haben jetzt über 50 Patienten weltweit, die diese Operation hatten,
11:34
including over a dozen of our wounded warriors
281
679000
2000
inklusive ein Duzend verletzte Soldaten
11:36
in the U.S. armed services.
282
681000
2000
bei den US Streitkräften.
11:38
The success rate of the nerve transfers is very high.
283
683000
3000
Die Erfolgsrate des Nerventransfers ist sehr hoch.
11:41
It's like 96 percent.
284
686000
2000
Es sind 96 Prozent.
11:43
Because we're putting a big fat nerve onto a little piece of muscle.
285
688000
3000
Denn wir setzen einen großen fetten Nerv auf einen kleinen Muskel.
11:46
And it provides intuitive control.
286
691000
4000
Es bietet intuitive Kontrolle.
11:50
Our functional testing, those little tests,
287
695000
2000
Unsere funktionellen Tests, diese kleinen Tests,
11:52
all show that they're a lot quicker and a lot easier.
288
697000
2000
alle zeigen, das sie viel schneller und viel einfacher sind.
11:54
And the most important thing
289
699000
2000
Und das Wichtigste daran ist,
11:56
is our patients have appreciated it.
290
701000
2000
dass unsere Patienten es zu schätzen wissen.
11:58
So that was all very exciting.
291
703000
2000
Das war alles sehr spannend.
12:00
But we want to do better.
292
705000
3000
Aber wir wollen besser sein.
12:03
There's a lot of information in those nerve signals,
293
708000
4000
Es gibt eine Menge Informationen in diesen Nervensignalen,
12:07
and we wanted to get more.
294
712000
2000
und wir wollten mehr davon.
12:09
You can move each finger. You can move your thumb, your wrist.
295
714000
3000
Sie können jeden Finger bewegen. Sie können ihren Daumen, Ihr Gelenk bewegen.
12:12
Can we get more out of it?
296
717000
2000
Können wir mehr daraus machen?
12:14
So we did some experiments
297
719000
2000
Also machten wir ein paar Experimente,
12:16
where we saturated our poor patients with zillions of electrodes
298
721000
3000
bei denen wir unsere armen Patienten mit zig Elektroden überhäuften
12:19
and then had them try to do two dozen different tasks --
299
724000
3000
und dann ließ man sie zwei Dutzend verschiedene Aufgaben machen -
12:22
from wiggling a finger to moving a whole arm
300
727000
3000
vom Fingerwackeln bis zum Bewegen eines ganzen Arms.
12:25
to reaching for something --
301
730000
2000
Nach etwas greifen.
12:27
and recorded this data.
302
732000
2000
Wir zeichneten diese Daten auf.
12:29
And then we used some algorithms
303
734000
2000
Dann verwendeten wir einige Algorithmen
12:31
that are a lot like speech recognition algorithms,
304
736000
2000
die Spracherkennungsalgorithmen recht ähnlich sind,
12:33
called pattern recognition.
305
738000
2000
sogenannte "Mustererkennung".
12:35
See.
306
740000
2000
Sehen Sie.
12:37
(Laughter)
307
742000
2000
(Gelächter)
12:39
And here you can see, on Jesse's chest,
308
744000
2000
Here sehen sie auf Jesses Brust,
12:41
when he just tried to do three different things,
309
746000
2000
wenn er versucht drei verschiedene Dinge zu tun,
12:43
you can see three different patterns.
310
748000
2000
Sie sehen drei verschiedene Muster.
12:45
But I can't put in an electrode
311
750000
2000
Aber ich kann keine Elektrode hineinstecken
12:47
and say, "Go there."
312
752000
2000
und sagen, "Da hin."
12:49
So we collaborated with our colleagues in University of New Brunswick,
313
754000
3000
Wir arbeiten mit unsere Kollegen von der Universität von New Brunswick zusammen,
12:52
came up with this algorithm control,
314
757000
2000
es entstand diese Algorithmenkontrolle,
12:54
which Amanda can now demonstrate.
315
759000
2000
welche Amanda jetzt demonstrieren wird.
12:56
AK: So I have the elbow that goes up and down.
316
761000
5000
AK: Nun ich habe den Ellenbogen der hoch und runter geht.
13:01
I have the wrist rotation
317
766000
2000
Ich habe Gelenkrotation
13:03
that goes -- and it can go all the way around.
318
768000
3000
die funktioniert - und es kann komplett rundherum gehen.
13:06
And I have the wrist flexion and extension.
319
771000
4000
Ich habe die Gelenkbeugung und Streckung.
13:10
And I also have the hand closed and open.
320
775000
3000
Ich habe die Hand geschlossen und geöffnet.
13:13
TK: Thank you, Amanda.
321
778000
2000
TK: Danke, Amanda.
13:15
Now this is a research arm,
322
780000
2000
Das ist zwar ein Forschungsarm,
13:17
but it's made out of commercial components from here down
323
782000
3000
aber er ist von hier ab aus kommerziellen Komponenten gemacht
13:20
and a few that I've borrowed from around the world.
324
785000
3000
und ein paar, die ich von da und dort geliehen habe.
13:23
It's about seven pounds,
325
788000
3000
Er wiegt ca 3 Kilogramm,
13:26
which is probably about what my arm would weigh
326
791000
2000
was wahrscheinlich ungefähr das Gewicht meines Armes ist,
13:28
if I lost it right here.
327
793000
2000
wenn ich ihn ab hier verlieren würde.
13:30
Obviously, that's heavy for Amanda.
328
795000
3000
Offensichtlich ist das schwer für Amanda.
13:33
And in fact, it feels even heavier,
329
798000
2000
Tatsächlich fühlt es sich sogar schwerer an,
13:35
because it's not glued on the same.
330
800000
2000
denn er ist nicht angeklebt.
13:37
She's carrying all the weight through harnesses.
331
802000
2000
Sie trägt das ganze Gewicht durch Schultergurte.
13:39
So the exciting part isn't so much the mechatronics,
332
804000
3000
Der spannende Teil ist nicht die Mechatronik,
13:42
but the control.
333
807000
2000
sondern die Bedienung.
13:44
So we've developed a small microcomputer
334
809000
3000
Wir haben einen kleinen Mikrocomputer entwickelt,
13:47
that is blinking somewhere behind her back
335
812000
3000
der irgendwo hinter ihrem Rücken blinkt
13:50
and is operating this
336
815000
2000
und dieser bedient das
13:52
all by the way she trains it
337
817000
2000
allein dadurch, wie sie es trainiert
13:54
to use her individual muscle signals.
338
819000
2000
ihre eigene individuellen Muskelsignale zu verwenden.
13:56
So Amanda, when you first started using this arm,
339
821000
2000
Also Amanda, als du begonnen hast zum ersten mal den Arm zu verwenden,
13:58
how long did it take to use it?
340
823000
3000
wielange dauerte es ihn zu benutzen?
14:01
AK: It took just about probably three to four hours
341
826000
2000
AK: Es dauerte vermutlich drei bis vier Stunden
14:03
to get it to train.
342
828000
2000
um ihn zu trainieren.
14:05
I had to hook it up to a computer,
343
830000
2000
Ich musste ihn mit einem Computer verbinden,
14:07
so I couldn't just train it anywhere.
344
832000
2000
ich konnte ihn nicht irgendwo trainieren.
14:09
So if it stopped working, I just had to take it off.
345
834000
3000
Wenn ich aufhörte damit zu arbeiten, musste ich ihn abnehmen.
14:12
So now it's able to train
346
837000
2000
Jetzt kann er allein mit dem kleinen
14:14
with just this little piece on the back.
347
839000
2000
Teil an meinem Rücken trainiert werden.
14:16
I can wear it around.
348
841000
2000
Ich kann ihn herumtragen.
14:18
If it stops working for some reason, I can retrain it.
349
843000
3000
Wenn er aus irgendeinem Grund nicht mehr funktioniert, kann ich ihn erneut trainieren.
14:21
Takes about a minute.
350
846000
2000
Dauert circe eine Minute.
14:23
TK: So we're really excited,
351
848000
2000
TK: Wir sind nun sehr gespannt,
14:25
because now we're getting to a clinically practical device.
352
850000
3000
denn jetzt haben wir ein klinisch anwendbares Gerät.
14:28
And that's where our goal is --
353
853000
2000
Und das ist unser Ziel -
14:30
to have something clinically pragmatic to wear.
354
855000
4000
Etwas klinisch Anwendbares zum Tragen zu haben.
14:34
We've also had Amanda able to use
355
859000
3000
Amanda konnte auch einige unserer
14:37
some of our more advanced arms that I showed you earlier.
356
862000
3000
fortgeschritteneren Arme benutzen, die ich Ihnen vorhin gezeigt habe.
14:41
Here's Amanda using an arm made by DEKA Research Corporation.
357
866000
3000
Hier benutzt Amanda einen Arm der DEKA-Forschungsgruppe.
14:44
And I believe Dean Kamen presented it at TED a few years ago.
358
869000
4000
Ich glaube, Dean Kamen präsentierte ihn vor einigen Jahren bei TED.
14:48
So Amanda, you can see,
359
873000
2000
Amanda hat, wie Sie sehen können,
14:50
has really good control.
360
875000
2000
wirklich gute Kontrolle.
14:52
It's all the pattern recognition.
361
877000
2000
Das ist alles die Mustererkennung.
14:54
And it now has a hand that can do different grasps.
362
879000
3000
Es hat nun eine Hand die verschiedene Griffe kann.
14:57
What we do is have the patient go all the way open
363
882000
3000
Was wir tun ist, dass sich die Patienten vollständig öffnen
15:00
and think, "What hand grasp pattern do I want?"
364
885000
3000
und denken, "Welche Handgriffmuster möchte ich?"
15:03
It goes into that mode,
365
888000
2000
Es wechselt in diesen Modus,
15:05
and then you can do up to five or six different hand grasps with this hand.
366
890000
2000
dann kann man bis zu fünf oder sechs verschiedene Griffe mit dieser Hand machen.
15:07
Amanda, how many were you able to do with the DEKA arm?
367
892000
3000
Amanda, wieviele konntest du mit dem DEKA arm machen?
15:10
AK: I was able to get four.
368
895000
2000
AK: Ich konnte vier machen.
15:12
I had the key grip, I had a chuck grip,
369
897000
3000
Ich hatte den Faustgriff, ich hatte den Spitzgriff,
15:15
I had a power grasp
370
900000
2000
Ich hatte einen starken Griff
15:17
and I had a fine pinch.
371
902000
2000
und ich hatte einen sanften Kniff.
15:19
But my favorite one was just when the hand was open,
372
904000
2000
Aber mein Lieblingsgriff war wenn die Hand offen war,
15:21
because I work with kids,
373
906000
2000
denn ich arbeite mit Kindern,
15:23
and so all the time you're clapping and singing,
374
908000
3000
und man klatscht und singt die ganze Zeit,
15:26
so I was able to do that again, which was really good.
375
911000
3000
und ich konnte das wieder tun, was wirklich gut war.
15:29
TK: That hand's not so good for clapping.
376
914000
2000
TK: Die Hand ist nicht so gut zum Klatschen.
15:31
AK: Can't clap with this one.
377
916000
2000
AK: Ich kann mit dieser nicht klatschen.
15:33
TK: All right. So that's exciting
378
918000
2000
TK: Alles klar. Das ist also spannend,
15:35
on where we may go with the better mechatronics,
379
920000
2000
wohin es mit besserer Mechatronik geht,
15:37
if we make them good enough
380
922000
2000
wenn wir sie gut genug machen
15:39
to put out on the market and use in a field trial.
381
924000
3000
sie auf den Markt werfen und in Feldversuchen testen.
15:42
I want you to watch closely.
382
927000
2000
Ich möchte, dass Sie genau hinsehen.
15:44
(Video) Claudia: Oooooh!
383
929000
2000
(Video) Claudia: Ooooooh!
15:46
TK: That's Claudia,
384
931000
2000
TK: Das ist Claudia,
15:48
and that was the first time
385
933000
2000
und das war das erste Mal
15:50
she got to feel sensation through her prosthetic.
386
935000
3000
als sie ein Gefühl durch ihre Prothese bekam.
15:53
She had a little sensor at the end of her prosthesis
387
938000
3000
Sie hatte einen kleinen Sensor am Ende der Prothese,
15:56
that then she rubbed over different surfaces,
388
941000
3000
welches sie über verschiedene Oberflächen zog,
15:59
and she could feel different textures
389
944000
2000
sie konnte verschiedene Texturen fühlen -
16:01
of sandpaper, different grits, ribbon cable,
390
946000
3000
Schleifpapier, verschiedene Körner, Bandkabel,
16:04
as it pushed on her reinnervated hand skin.
391
949000
3000
als es ihre reinnverierte Handhaut drückte.
16:07
She said that when she just ran it across the table,
392
952000
3000
Sie sagte, als sie es über den Tisch zog,
16:10
it felt like her finger was rocking.
393
955000
2000
fühlte es sich an, als wenn ihr Finger zitterte.
16:12
So that's an exciting laboratory experiment
394
957000
2000
Das ist ein spannendes Laborexperiment
16:14
on how to give back, potentially, some skin sensation.
395
959000
3000
wie man theoretisch etwas Hautempfindung wiedererlangen kann.
16:17
But here's another video that shows some of our challenges.
396
962000
3000
Aber hier ist ein anderes Video, das einige unserer Herausforderungen zeigt.
16:20
This is Jesse, and he's squeezing a foam toy.
397
965000
3000
Das ist Jesse und er drückt ein Schaumspielzeug.
16:23
And the harder he squeezes -- you see a little black thing in the middle
398
968000
3000
Umso stärker er drückt - Sie sehen ein kleines schwarzes Ding in der Mitte
16:26
that's pushing on his skin proportional to how hard he squeezes.
399
971000
3000
das auf seine Haut drückt, proportional dazu wie sehr er presst.
16:29
But look at all the electrodes around it.
400
974000
2000
Aber schauen Sie sich all die Elektroden drumherum an.
16:31
I've got a real estate problem.
401
976000
2000
Ich habe ein Platzproblem.
16:33
You're supposed to put a bunch of these things on there,
402
978000
2000
Man muss ein paar von diesen Dingern hierhin packen,
16:35
but our little motor's making all kinds of noise
403
980000
3000
aber unsere kleinen Motoren verursachen jede Menge Störungen
16:38
right next to my electrodes.
404
983000
2000
gleich neben meinen Elektroden.
16:40
So we're really challenged on what we're doing there.
405
985000
3000
Es ist wirklich eine sehr schwierige Aufgabe.
16:43
The future is bright.
406
988000
2000
Die Zukunft ist gut.
16:45
We're excited about where we are and a lot of things we want to do.
407
990000
3000
Es freut uns, wie weit wir schon gekommen sind und was wir noch vorhaben.
16:48
So for example,
408
993000
2000
Zum Beispiel
16:50
one is to get rid of my real estate problem
409
995000
3000
wollen wir das Platzproblem lösen
16:53
and get better signals.
410
998000
2000
und bessere Signale bekommen.
16:55
We want to develop these little tiny capsules
411
1000000
3000
Wir wollen diese kleinen Kapseln entwickeln
16:58
about the size of a piece of risotto
412
1003000
2000
– ungefähr die Größe eines Reiskorns –
17:00
that we can put into the muscles
413
1005000
2000
die wir in die Muskeln bringen können,
17:02
and telemeter out the EMG signals,
414
1007000
3000
und die EMG Signale daraus fernmessen,
17:05
so that it's not worrying about electrode contact.
415
1010000
3000
damit man nicht über den Elektrodenkontakt nachdenken muss.
17:08
And we can have the real estate open
416
1013000
2000
Und wir haben den Platz frei
17:10
to try more sensation feedback.
417
1015000
2000
um mehr Gefühlsrückmeldung zu bekommen.
17:12
We want to build a better arm.
418
1017000
2000
Wir wollen einen besseren Arm bauen.
17:14
This arm -- they're always made for the 50th percentile male --
419
1019000
4000
Diese Arme - die sind immer gemacht für den 50-Perzentil-Amerikaner -
17:18
which means they're too big for five-eighths of the world.
420
1023000
4000
was bedeutet, dass sie fünf Achteln der Welt zu groß sind.
17:22
So rather than a super strong or super fast arm,
421
1027000
3000
Also statt eines superstarken oder superschnellen Arms,
17:25
we're making an arm that is --
422
1030000
2000
machen wir einen Arm der -
17:27
we're starting with,
423
1032000
2000
wir beginnen mit
17:29
the 25th percentile female --
424
1034000
3000
der 25-Percentil-Amerikanerin -
17:32
that will have a hand that wraps around,
425
1037000
2000
die eine Hand haben wird die umschließt,
17:34
opens all the way,
426
1039000
2000
komplett öffnet,
17:36
two degrees of freedom in the wrist and an elbow.
427
1041000
3000
zwei Freiheitsgrade in Gelenk und Ellenbogen.
17:39
So it'll be the smallest and lightest
428
1044000
2000
Es wird der kleinste und leichteste
17:41
and the smartest arm ever made.
429
1046000
2000
und der schlauste Arm der je gebaut wurde.
17:43
Once we can do it that small,
430
1048000
2000
Sobald wir ihn so klein machen können,
17:45
it's a lot easier making them bigger.
431
1050000
2000
ist es viel leichter ihn größer zu machen.
17:47
So those are just some of our goals.
432
1052000
3000
Das sind nur ein paar unserer Ziele.
17:50
And we really appreciate you all being here today.
433
1055000
4000
Und wir schätzen es wirklich, dass Sie heute alle hier sind.
17:54
I'd like to tell you a little bit about the dark side,
434
1059000
2000
Ich möchte Ihnen etwas über die dunkle Seite erzählen,
17:56
with yesterday's theme.
435
1061000
2000
mit einer Geschichte von gestern.
17:58
So Amanda came jet-lagged,
436
1063000
2000
Amanda kam mit Jetlag,
18:00
she's using the arm,
437
1065000
2000
sie verwendete den Arm
18:02
and everything goes wrong.
438
1067000
2000
und alles ging schief.
18:04
There was a computer spook,
439
1069000
2000
Es gab einen Computerfehler,
18:06
a broken wire,
440
1071000
2000
ein gebrochenes Kabel,
18:08
a converter that sparked.
441
1073000
2000
ein Wandler der funkte.
18:10
We took out a whole circuit in the hotel
442
1075000
2000
Wir haben im Hotel einen ganzen Schaltkreis herausgenommen,
18:12
and just about put on the fire alarm.
443
1077000
2000
und beinah den Feueralarm ausgelöst.
18:14
And none of those problems could I have dealt with,
444
1079000
3000
Mit keinem dieser Probleme hätte ich fertig werden können,
18:17
but I have a really bright research team.
445
1082000
2000
aber ich habe ein wirklich gutes Forschungsteam.
18:19
And thankfully Dr. Annie Simon was with us
446
1084000
3000
Glücklicherweise war Dr.Annie Simon bei uns
18:22
and worked really hard yesterday to fix it.
447
1087000
2000
und arbeite gestern sehr hart für die Reparatur.
18:24
That's science.
448
1089000
2000
Das ist Wissenschaft.
18:26
And fortunately, it worked today.
449
1091000
2000
Glücklicherweise funktionierte es heute.
18:28
So thank you very much.
450
1093000
2000
Also vielen Dank!
18:30
(Applause)
451
1095000
14000
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Todd Kuiken - Biomedical engineerA doctor and engineer, Todd Kuiken builds new prosthetics that connect with the human nervous system. Yes: bionics.
Why you should listen
As Dean Kamen said at TED2007, the design of the prosthetic arm hadn't really been updated since the Civil War -- basically "a stick and a hook." But at the Rehabilitation Institute of Chicago, physiatrist Todd Kuiken is building new arms and hands that are wired into the nervous system and can be controlled by the same impulses from the brain that once controlled flesh and blood.
Kuiken's training -- as both a physician and an engineer -- helps him see both sides of this complex problem. A technology called targeted muscle reinnervation uses nerves remaining after an amputation to control an artificial limb, linking brain impulses to a computer in the prosthesis that directs motors to move the limb. An unexpected effect in some patients: not only can they move their new limb, they can feel with it.
He said: "From an engineering standpoint, this is the greatest challenge one can imagine: trying to restore the most incredible machine in the universe."
Todd Kuiken | Speaker | TED.com