So today, I would like to talk with you about bionics, which is the popular term for the science of replacing part of a living organism with a mechatronic device, or a robot. It is essentially the stuff of life meets machine. And specifically, I'd like to talk with you about how bionics is evolving for people with arm amputations.
Ik wil het vandaag hebben over wat in de volksmond 'bionica' heet, de wetenschap van de vervanging van een deel van een levend organisme door een mechanisch toestel, een robot. Het komt neer op een kruising van 'the stuff of life' en de machine. Ik wil het meer bepaald hebben over de evolutie van de bionica voor mensen met armamputaties.
This is our motivation. Arm amputation causes a huge disability. I mean, the functional impairment is clear. Our hands are amazing instruments. And when you lose one, far less both, it's a lot harder to do the things we physically need to do. There's also a huge emotional impact. And actually, I spend as much of my time in clinic dealing with the emotional adjustment of patients as with the physical disability. And finally, there's a profound social impact. We talk with our hands. We greet with our hands. And we interact with the physical world with our hands. And when they're missing, it's a barrier. Arm amputation is usually caused by trauma, with things like industrial accidents, motor vehicle collisions or, very poignantly, war. There are also some children who are born without arms, called congenital limb deficiency.
Onze motivatie is als volgt. Armamputaties leiden tot een zware handicap. Het functionele verlies is duidelijk. Onze handen zijn verbluffende instrumenten. Als je er één, laat staan twee verliest, wordt het veel moeilijker om de fysiek noodzakelijke dingen te doen. Er is ook een enorme emotionele impact. Ik besteed net zoveel tijd in mijn werk aan de emotionele aanpassing van de patiënten als aan hun fysieke handicap. Tenslotte is er een diepe sociale impact. We praten met onze handen. We begroeten mensen met onze handen. We zijn met de fysieke wereld in contact via onze handen. Als we die niet hebben, is dat een drempel. Armputatie is meestal een gevolg van een trauma, bijvoorbeeld door arbeidsongevallen, auto-ongevallen, of, zeer uitgesproken, oorlog. Er zijn ook kinderen die zonder armen worden geboren. Dat heet congenitale deficiëntie van de ledematen.
Unfortunately, we don't do great with upper-limb prosthetics. There are two general types. They're called body-powered prostheses, which were invented just after the Civil War, refined in World War I and World War II. Here you see a patent for an arm in 1912. It's not a lot different than the one you see on my patient. They work by harnessing shoulder power. So when you squish your shoulders, they pull on a bicycle cable. And that bicycle cable can open or close a hand or a hook or bend an elbow. And we still use them commonly, because they're very robust and relatively simple devices.
Helaas zijn we niet zo goed in prothesen van de bovenste ledematen. Er zijn twee algemene types. Dit zijn lichaamsgestuurde prothesen, uitgevonden vlak na de Burgeroorlog, en verfijnd tijdens de twee Wereldoorlogen. Hier zie je een patent voor een arm uit 1912. Het verschilt nauwelijks van wat je bij mijn patiënt ziet. Ze maken gebruik van de schouderkracht. Als je je schouders naar voren trekt, trekken ze aan een fietskabel. Die fietskabel kan een hand of een haak openen, of een elleboog plooien. We gebruiken ze nog vaak, omdat het zeer robuuste en relatief eenvoudige toestellen zijn.
The state of the art is what we call myoelectric prostheses. These are motorized devices that are controlled by little electrical signals from your muscle. Every time you contract a muscle, it emits a little electricity that you can record with antennae or electrodes and use that to operate the motorized prosthesis. They work pretty well for people who have just lost their hand, because your hand muscles are still there. You squeeze your hand, these muscles contract. You open it, these muscles contract. So it's intuitive, and it works pretty well.
Het neusje van de zalm zijn de zogenaamde myoelektrische prothesen. Het zijn toestellen met een motor die gestuurd worden door kleine elektrische signalen van je spier. Telkens als je een spier samentrekt, geeft het wat elektriciteit vrij die je kan opvangen met antennes of elektroden waarmee je de gemotoriseerde prothese aanstuurt. Ze werken vrij goed voor mensen die hun hand pas kwijt zijn, omdat je handspieren er nog zitten. Als je je vuist balt, trekken deze spieren samen. Als je ze opent, trekken deze spieren samen. Het is intuïtief, en het werkt vrij goed.
Well how about with higher levels of amputation? Now you've lost your arm above the elbow. You're missing not only these muscles, but your hand and your elbow too. What do you do? Well our patients have to use very code-y systems of using just their arm muscles to operate robotic limbs. We have robotic limbs. There are several available on the market, and here you see a few. They contain just a hand that will open and close, a wrist rotator and an elbow. There's no other functions. If they did, how would we tell them what to do?
Wat met hogere niveaus van amputatie? Hier ben je je arm kwijt boven de elleboog Je mist niet alleen deze spieren, maar ook je hand en je elleboog. Wat doe je? Onze patiënten moeten gebruik maken van code-achtige-systemen, waarbij ze enkel hun armspieren gebruiken om robot-ledematen aan te sturen. We hebben robot-ledematen. Er zijn er verschillende op de markt. Hier zie je er een paar. Ze bestaan uit een hand die opent en sluit, een polsrotator en een elleboog. Ze hebben geen andere functies. Als die er waren, hoe zouden we ze dan aansturen?
We built our own arm at the Rehab Institute of Chicago where we've added some wrist flexion and shoulder joints to get up to six motors, or six degrees of freedom. And we've had the opportunity to work with some very advanced arms that were funded by the U.S. military, using these prototypes, that had up to 10 different degrees of freedom including movable hands. But at the end of the day, how do we tell these robotic arms what to do? How do we control them? Well we need a neural interface, a way to connect to our nervous system or our thought processes so that it's intuitive, it's natural, like for you and I.
We hebben onze eigen arm gebouwd in het Revalidatie-instituut van Chicago. We hebben een paar polsbuigings- en schoudergewrichten toegevoegd, tot zes motoren, of zes vrijheidsgraden. We kregen de kans om met een paar zeer geavanceerde armen te werken, met financiering van het Amerikaanse leger. Deze prototypes hadden tot 10 vrijheidsgraden, met inbegrip van beweegbare handen. Maar als puntje bij paaltje komt, hoe zeggen we deze robotarmen dan wat ze moeten doen? Hoe controleren we ze? We hebben een neurale interface nodig, een manier om ons zenuwstelsel te verbinden, of onze denkprocessen, op een intuïtieve, natuurlijke manier, zoals voor jou en mij.
Well the body works by starting a motor command in your brain, going down your spinal cord, out the nerves and to your periphery. And your sensation's the exact opposite. You touch yourself, there's a stimulus that comes up those very same nerves back up to your brain. When you lose your arm, that nervous system still works. Those nerves can put out command signals. And if I tap the nerve ending on a World War II vet, he'll still feel his missing hand. So you might say, let's go to the brain and put something in the brain to record signals, or in the end of the peripheral nerve and record them there. And these are very exciting research areas, but it's really, really hard. You have to put in hundreds of microscopic wires to record from little tiny individual neurons -- ordinary fibers that put out tiny signals that are microvolts. And it's just too hard to use now and for my patients today.
Het lichaam begint met een bewegingscommando in je brein, dat naar beneden gaat langs je ruggengraat, tot aan de zenuwen en je periferie. Wat jij aanvoelt, is precies het omgekeerde. Je raakt jezelf aan. Er is een stimulus die vanuit diezelfde zenuwen terug naar je brein gaat. Als je je arm verliest, dan werkt dat zenuwstelsel nog. Die zenuwen kunnen signalen uitzenden. Als ik klop op het zenuwuiteinde van een veteraan uit de Tweede Wereldoorlog, dan voelt hij zijn ontbrekende hand nog steeds. Dus zou je kunnen zeggen: laten we in het brein iets inplanten om signalen op te slaan, of in het uiteinde van de perifere zenuw. Dit zijn zeer spannende onderzoeksdomeinen, maar het is erg, erg moeilijk. Je moet honderden microscopische draadjes inplanten om piepkleine individuele neuronen op te nemen -- gewone vezels die minuscule signalen uitzenden, van microvolts. Het is vandaag de dag te moeilijk te gebruiken voor mijn patiënten.
So we developed a different approach. We're using a biological amplifier to amplify these nerve signals -- muscles. Muscles will amplify the nerve signals about a thousand-fold, so that we can record them from on top of the skin, like you saw earlier. So our approach is something we call targeted reinnervation. Imagine, with somebody who's lost their whole arm, we still have four major nerves that go down your arm. And we take the nerve away from your chest muscle and let these nerves grow into it. Now you think, "Close hand," and a little section of your chest contracts. You think, "Bend elbow," a different section contracts. And we can use electrodes or antennae to pick that up and tell the arm to move. That's the idea.
Dus hebben we een andere aanpak ontwikkeld. We gebruiken een biologische versterker om deze zenuwsignalen te versterken -- spieren. Spieren versterken de zenuwsignalen met ongeveer een factor duizend, zodat we ze kunnen opnemen bovenop de huid, zoals je al eerder zag. We noemen onze aanpak 'gerichte herzenuwing'. Bedenk dat iemand die zijn hele arm kwijt is, nog steeds vier hoofdzenuwen langs zijn arm heeft lopen. We nemen de zenuw weg van je borstspier en laten deze zenuwen erin groeien. Nu denk je 'Sluit hand', en een klein deel van je borst trekt samen. Je denkt 'Buig elleboog', en een ander deel trekt samen. We gebruiken elektroden of antennes om dat op te pikken en de arm te doen bewegen. Dat is het idee.
So this is the first man that we tried it on. His name is Jesse Sullivan. He's just a saint of a man -- 54-year-old lineman who touched the wrong wire and had both of his arms burnt so badly they had to be amputated at the shoulder. Jesse came to us at the RIC to be fit with these state-of-the-art devices, and here you see them. I'm still using that old technology with a bicycle cable on his right side. And he picks which joint he wants to move with those chin switches. On the left side he's got a modern motorized prosthesis with those three joints, and he operates little pads in his shoulder that he touches to make the arm go. And Jesse's a good crane operator, and he did okay by our standards.
Dit is de eerste man bij wie we het probeerden. Hij heet Jesse Sullivan. Het is een heilige -- een lijnwerker van 54 die de verkeerde draad aanraakte, en wiens beide armen zo zwaar verbrand waren dat ze moesten worden geamputeerd aan de schouder. Jesse kwam naar ons Revalidatiecentrum om deze ultramoderne toestellen aangemeten te krijgen. Hier zie je ze. Ik gebruik nog steeds de oude technologie met een fietskabel aan zijn rechterkant. Hij kiest welk gewricht hij wil bewegen met die kinschakelaars. Links heeft hij een moderne gemotoriseerde prothese met drie gewrichten. Hij bestuurt kleine pads in zijn schouder die hij aanraakt om de arm aan te sturen. Jesse is een goede kraanbestuurder. Hij deed het goed, naar onze normen.
He also required a revision surgery on his chest. And that gave us the opportunity to do targeted reinnervation. So my colleague, Dr. Greg Dumanian, did the surgery. First, we cut away the nerve to his own muscle, then we took the arm nerves and just kind of had them shift down onto his chest and closed him up. And after about three months, the nerves grew in a little bit and we could get a twitch. And after six months, the nerves grew in well, and you could see strong contractions. And this is what it looks like. This is what happens when Jesse thinks open and close his hand, or bend or straighten your elbow. You can see the movements on his chest, and those little hash marks are where we put our antennae, or electrodes. And I challenge anybody in the room to make their chest go like this. His brain is thinking about his arm. He has not learned how to do this with the chest. There is not a learning process. That's why it's intuitive.
Hij had ook een controle-operatie aan zijn borst nodig. Daardoor kregen wij de kans om gerichte herzenuwing uit te voeren. Mijn collega, Dr. Greg Dumanian, voerde de operatie uit. Eerst sneden we de zenuw naar zijn eigen spier weg. Dan namen we de armzenuwen en verplaatsten ze naar zijn borst. Dan naaiden we hem weer dicht. Na ongeveer drie maanden groeiden de zenuwen er een beetje in, en kregen we een krampje. Na zes maanden groeiden ze er stevig in, en zag je stevige contracties. Het ziet er zo uit. Dit is wat er gebeurt als Jesse denkt 'open en sluit hand', of 'buig en strek ellebog'. Je ziet de bewegingen op zijn borst. Die kleine markeringen geven aan waar we onze antennes of elektroden plaatsten. Ik daag iedereen hier in de zaal uit om hun borst zo te laten bewegen. Zijn brein denkt aan zijn arm. Hij heeft niet geleerd om dit met zijn borst te doen. Er is geen leerproces. Daarom is het intuïtief.
So here's Jesse in our first little test with him. On the left-hand side, you see his original prosthesis, and he's using those switches to move little blocks from one box to the other. He's had that arm for about 20 months, so he's pretty good with it. On the right side, two months after we fit him with his targeted reinnervation prosthesis -- which, by the way, is the same physical arm, just programmed a little different -- you can see that he's much faster and much smoother as he moves these little blocks. And we're only able to use three of the signals at this time.
Dit is Jesse bij onze eerste test met hem. Links zie je zijn originele prothese. Hij gebruikt de schakelaars om kleine blokjes van één doos naar een andere te verplaatsen. Hij heeft die arm al een maand of 20, dus hij is er goed in. Aan de rechterkant, twee maanden nadat we hem een gerichte herzenuwingsprothese aanmaten -- en dat is trouwens fysiek dezelfde arm, gewoon wat anders geprogrammeerd -- zie je dat hij veel sneller is en veel vlotter bij het verplaatsen van deze kleine blokjes. We kunnen momenteel nog maar drie signalen gebruiken.
Then we had one of those little surprises in science. So we're all motivated to get motor commands to drive robotic arms. And after a few months, you touch Jesse on his chest, and he felt his missing hand. His hand sensation grew into his chest again probably because we had also taken away a lot of fat, so the skin was right down to the muscle and deinnervated, if you would, his skin. So you touch Jesse here, he feels his thumb; you touch it here, he feels his pinky. He feels light touch down to one gram of force. He feels hot, cold, sharp, dull, all in his missing hand, or both his hand and his chest, but he can attend to either. So this is really exciting for us, because now we have a portal, a portal, or a way to potentially give back sensation, so that he might feel what he touches with his prosthetic hand. Imagine sensors in the hand coming up and pressing on this new hand skin. So it was very exciting.
En toen kwam één van die kleine verrassingen in de wetenschap. We waren dus zeer gemotiveerd om bewegingscommando's robotarmen te laten besturen. Na enkele maanden voelde Jesse, als je zijn borst aanraakte, zijn ontbrekende hand. Zijn handgevoel groeide terug in zijn borst, wellicht omdat we ook veel vet hadden weggenomen, zodat zijn huid vlak bij de spier zat, en zijn huid als het ware ontzenuwde. Als je Jesse hier aanraakt, voelt hij zijn duim. Raak hem hier en hij voelt zijn pink. Hij voelt een zachte aanraking tot een kracht van één gram. Hij voelt heet, koud, scherp, stomp, allemaal in zijn ontbrekende hand, of tegelijk in zijn hand en zijn borst, maar hij kan aan beide gevolg geven. Dit is echt spannend voor ons, omdat we nu een portaal hebben, een weg om misschien het gevoel terug te geven, zodat hij voelt wat hij aanraakt met zijn handprothese. Stel je in die hand sensoren voor die op deze nieuwe handhuid duwen. Dit was dus erg spannend.
We've also gone on with what was initially our primary population of people with above-the-elbow amputations. And here we deinnervate, or cut the nerve away, just from little segments of muscle and leave others alone that give us our up-down signals and two others that will give us a hand open and close signal. This was one of our first patients, Chris. You see him with his original device on the left there after eight months of use, and on the right, it is two months. He's about four or five times as fast with this simple little performance metric.
We hebben ook verdergewerkt met wat initieel onze primaire doelgroep was, mensen met amputaties boven de elleboog. Hier ontzenuwen we, of snijden we de zenuw weg van kleine stukjes spier, terwijl we andere laten zitten die ons op-en-neer-signalen geven, en nog twee die ons de signalen 'hand open en dicht' geven. Dit was één van onze eerste patiënten, Chris. Je ziet hem met zijn oorspronkelijke toestel links, na acht maanden gebruik, en rechts na twee maanden. Hij is ongeveer 4 of 5 keer sneller op deze eenvoudige kleine prestatietest.
All right. So one of the best parts of my job is working with really great patients who are also our research collaborators. And we're fortunate today to have Amanda Kitts come and join us. Please welcome Amanda Kitts.
Oké. Eén van de leukste dingen aan mijn job is het werken met geweldige patiënten die tegelijk onze onderzoeksmedewerkers zijn. We hebben vandaag het geluk dat Amanda Kitts ons komt vervoegen. Graag een welkomstapplaus voor Amanda Kitts.
(Applause)
(Applaus)
So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?
Amanda, kan je ons vertellen hoe je je arm kwijtraakte?
Amanda Kitts: Sure. In 2006, I had a car accident. And I was driving home from work, and a truck was coming the opposite direction, came over into my lane, ran over the top of my car and his axle tore my arm off.
Amanda Kitts: Zeker. In 2006 had ik een auto-ongeval. Ik reed naar huis van het werk. Er kwam een vrachtwagen van de andere kant op mijn rijvak terecht. Hij reed over mijn auto, en zijn as rukte mijn arm af.
Todd Kuiken: Okay, so after your amputation, you healed up. And you've got one of these conventional arms. Can you tell us how it worked?
Todd Kuiken: Na je amputatie revalideerde je. Je hebt zo'n conventionele arm. Kan je ons vertellen hoe het werkte?
AK: Well, it was a little difficult, because all I had to work with was a bicep and a tricep. So for the simple little things like picking something up, I would have to bend my elbow, and then I would have to cocontract to get it to change modes. When I did that, I had to use my bicep to get the hand to close, use my tricep to get it to open, cocontract again to get the elbow to work again.
AK: Het was niet zo gemakkelijk, want ik had alleen maar een biceps en een triceps. Voor kleine dingetjes, zoals om iets op te pikken, moest ik mijn elleboog buigen en dan tegelijk samentrekken om de modus te veranderen. Als ik dat had gedaan, moest ik mijn biceps gebruiken om de hand te laten sluiten, mijn triceps om ze te laten openen, en opnieuw tegelijk samentrekken om de elleboog weer in werking te stellen.
TK: So it was a little slow?
TK: Dat was dus nogal traag?
AK: A little slow, and it was just hard to work. You had to concentrate a whole lot.
AK: Nogal traag, en gewoon lastig werken. Je moest je heel erg concentreren.
TK: Okay, so I think about nine months later that you had the targeted reinnervation surgery, took six more months to have all the reinnervation. Then we fit her with a prosthesis. And how did that work for you?
TK: Ongeveer negen maanden later onderging je de operatie voor de gerichte herzenuwing. Het duurde nog zes maanden om de herzenuwing te voltooien. Dan maten we haar een prothese aan. Hoe draaide dat uit voor jou?
AK: It works good. I was able to use my elbow and my hand simultaneously. I could work them just by my thoughts. So I didn't have to do any of the cocontracting and all that.
AK: Het werkt prima. Ik kon mijn elleboog en mijn hand tegelijk gebruiken. Ik kon ze hanteren louter door te denken. Geen nood meer aan tegelijk samentrekken en zo.
TK: A little faster?
TK: Wat sneller?
AK: A little faster. And much more easy, much more natural.
AK: Wat sneller, en veel, veel natuurlijker.
TK: Okay, this was my goal. For 20 years, my goal was to let somebody [be] able to use their elbow and hand in an intuitive way and at the same time. And we now have over 50 patients around the world who have had this surgery, including over a dozen of our wounded warriors in the U.S. armed services. The success rate of the nerve transfers is very high. It's like 96 percent. Because we're putting a big fat nerve onto a little piece of muscle. And it provides intuitive control. Our functional testing, those little tests, all show that they're a lot quicker and a lot easier. And the most important thing is our patients have appreciated it.
TK: Daar was het me om te doen. Al 20 jaar stel ik me tot doel om iemand zijn elleboog en hand intuïtief te laten gebruiken, tegelijk. Nu hebben we wereldwijd ongeveer 50 patiënten die deze operatie ondergingen, met inbegrip van meer dan een dozijn gewonde strijders uit het Amerikaanse leger. De succesratio van de zenuwoverdrachten is zeer groot. Zowat 96 procent. Want we hechten een dikke vette zenuw aan een klein stukje spier. Het resultaat is intuïtieve controle. Onze functionele testen, die kleine testjes, geven allemaal aan dat ze veel sneller en gemakkelijker zijn. Het belangrijkste is de appreciatie van onze patiënten.
So that was all very exciting. But we want to do better. There's a lot of information in those nerve signals, and we wanted to get more. You can move each finger. You can move your thumb, your wrist. Can we get more out of it? So we did some experiments where we saturated our poor patients with zillions of electrodes and then had them try to do two dozen different tasks -- from wiggling a finger to moving a whole arm to reaching for something -- and recorded this data. And then we used some algorithms that are a lot like speech recognition algorithms, called pattern recognition. See.
Dat was dus allemaal heel spannend. Maar we willen het nog beter doen. Er zit veel informatie in die zenuwsignalen. We wilden er meer uithalen. Je kan elke vinger bewegen. Je kan je duim en je pols bewegen. Valt er meer uit te halen? We deden een paar experimenten waarbij we onze arme patiënten volplakten met ontelbare elektroden en hen vervolgens twee dozijn verschillende taken lieten doen -- gaande van een vinger bewegen tot een hele arm uitsteken om iets te pakken. We noteerden deze gegevens. Vervolgens gebruikten we algoritmes die erg lijken op spraakherkenningsalgoritmes, zogenaamde patroonherkenning. Kijk.
(Laughter)
(Gelach)
And here you can see, on Jesse's chest, when he just tried to do three different things, you can see three different patterns. But I can't put in an electrode and say, "Go there." So we collaborated with our colleagues in University of New Brunswick, came up with this algorithm control, which Amanda can now demonstrate.
Je ziet op de borst van Jesse dat als hij drie verschillende dingen heeft gedaan, je drie verschillende patronen ziet. Maar ik kan er geen elektrode opzetten en zeggen "Daarheen." Dus werkten we samen met onze collega's van de universiteit van New Brunswick de algoritmecontrole uit die Amanda nu kan demonstreren.
AK: So I have the elbow that goes up and down. I have the wrist rotation that goes -- and it can go all the way around. And I have the wrist flexion and extension. And I also have the hand closed and open.
AK: Ik heb een elleboog die op en neer gaat, ik heb polsrotatie, zo -- en het kan helemaal rond. Ik heb polsbuiging en polsstrekking. En de hand gaat open en dicht.
TK: Thank you, Amanda. Now this is a research arm, but it's made out of commercial components from here down and a few that I've borrowed from around the world. It's about seven pounds, which is probably about what my arm would weigh if I lost it right here. Obviously, that's heavy for Amanda. And in fact, it feels even heavier, because it's not glued on the same. She's carrying all the weight through harnesses.
TK: Hartelijk dank, Amanda. Dit is een onderzoeksarm, maar hij bestaat van hier tot beneden uit commerciële onderdelen, plus een paar dingen die ik van overal ter wereld heb geleend. Hij weegt ongeveer 3,5 kg, wat ongeveer het gewicht van mijn arm zou zijn als ik die nu zou verliezen. Dat is natuurlijk zwaar voor Amanda. Het voelt zelfs nog zwaarder aan omdat het er niet op is vastgelijmd. Ze draagt het hele gewicht via een harnas.
So the exciting part isn't so much the mechatronics, but the control. So we've developed a small microcomputer that is blinking somewhere behind her back and is operating this all by the way she trains it to use her individual muscle signals. So Amanda, when you first started using this arm, how long did it take to use it?
Het spannende deel is dus niet zozeer de mechatronica, maar de controle. We hebben een kleine microcomputer ontwikkeld die ergens op haar rug knippert. Hij stuurt de arm aan op basis van hoe zij hem traint om haar individuele spiersignalen te gebruiken. Amanda, toen je deze arm begon te gebruiken, hoe lang duurde het toen om hem te gebruiken?
AK: It took just about probably three to four hours to get it to train. I had to hook it up to a computer, so I couldn't just train it anywhere. So if it stopped working, I just had to take it off. So now it's able to train with just this little piece on the back. I can wear it around. If it stops working for some reason, I can retrain it. Takes about a minute.
AK: Het duurde zo ongeveer 3 tot 4 uur om met de training te starten. Ik moest hem op een computer aansluiten, dus ik kon niet zomaar overal oefenen. Als hij niet meer werkte, moest ik hem eraf halen. Nu volstaat dit kleine ding op de rug om te kunnen oefenen. Ik kan het overal dragen. Als het om één of andere reden niet meer werkt, train ik het opnieuw. Duurt ongeveer een minuutje.
TK: So we're really excited, because now we're getting to a clinically practical device. And that's where our goal is -- to have something clinically pragmatic to wear. We've also had Amanda able to use some of our more advanced arms that I showed you earlier. Here's Amanda using an arm made by DEKA Research Corporation. And I believe Dean Kamen presented it at TED a few years ago. So Amanda, you can see, has really good control. It's all the pattern recognition. And it now has a hand that can do different grasps. What we do is have the patient go all the way open and think, "What hand grasp pattern do I want?" It goes into that mode, and then you can do up to five or six different hand grasps with this hand. Amanda, how many were you able to do with the DEKA arm?
TK: We vinden dit heel spannend, want nu krijgen we een toestel dat klinisch bruikbaar is. Dat is ons doel -- iets hebben dat klinisch hanteerbaar is om te dragen. Amanda is ook in staat geweest om een paar meer geavanceerde armen te gebruiken die ik eerder toonde. Hier gebruikt Amanda een arm van de DEKA Research Corporation. Ik denk dat Dean Kamen die een paar jaar geleden op TED heeft getoond. Je ziet dat Amanda echt goede controle heeft. Het gaat allemaal om patroonherkenning. Nu heeft het een hand die verschillende grijpbewegingen aankan. We laten de patiënt helemaal opengaan en denken: "Welke grijpbeweging wil ik?" Het gaat over naar die modus, en dan kan je tot 5 of 6 grijpbewegingen doen. Amanda, hoeveel kon jij er doen met de DEKA-arm?
AK: I was able to get four. I had the key grip, I had a chuck grip, I had a power grasp and I had a fine pinch. But my favorite one was just when the hand was open, because I work with kids, and so all the time you're clapping and singing, so I was able to do that again, which was really good.
AK: Ik kon er vier doen. Ik had een sleutelgreep, een klauwgreep, een krachtige grijpbeweging en een fijne knijpbeweging. Maar mijn favoriete was gewoon een open hand, want ik werk met kinderen. Ik ben dus de hele tijd aan het klappen en zingen. Dat kon ik opnieuw, en dat was heel fijn.
TK: That hand's not so good for clapping.
TK: Die hand is niet zo geschikt om te klappen.
AK: Can't clap with this one.
AK: Met deze hand kan ik niet klappen.
TK: All right. So that's exciting on where we may go with the better mechatronics, if we make them good enough to put out on the market and use in a field trial. I want you to watch closely.
TK: Dat geeft spannende vooruitzichten op basis van verbeterde mechatronica, als we ze goed genoeg maken voor commerciële verkoop en gebruik in een test. Kijk goed.
(Video) Claudia: Oooooh!
(Video) Claudia: Oooooh!
TK: That's Claudia, and that was the first time she got to feel sensation through her prosthetic. She had a little sensor at the end of her prosthesis that then she rubbed over different surfaces, and she could feel different textures of sandpaper, different grits, ribbon cable, as it pushed on her reinnervated hand skin. She said that when she just ran it across the table, it felt like her finger was rocking. So that's an exciting laboratory experiment on how to give back, potentially, some skin sensation.
TK: Dat is Claudia, en dat was de eerste keer dat ze gevoel had door haar prothese. Ze had een kleine sensor aan het einde van haar prothese die ze over verschillende oppervlakken wreef. Ze voelde verschillende texturen van schuurpapier, verschillende korrelgroottes, lintkabel, terwijl die op haar herzenuwde handhuid drukten. Ze zei dat als ze haar vinger over de tafel liet glijden, ze het gevoel had dat haar vinger schommelde. Dat is dus een spannend experiment over de potentiële teruggave van een zeker huidgevoel.
But here's another video that shows some of our challenges. This is Jesse, and he's squeezing a foam toy. And the harder he squeezes -- you see a little black thing in the middle that's pushing on his skin proportional to how hard he squeezes. But look at all the electrodes around it. I've got a real estate problem. You're supposed to put a bunch of these things on there, but our little motor's making all kinds of noise right next to my electrodes. So we're really challenged on what we're doing there.
Maar hier is nog een video, die een aantal van onze uitdagingen toont. Dit is Jesse die een speeltje van schuim platknijpt. Hoe harder hij knijpt – je ziet een klein zwart dingetje in het midden dat op zijn huid drukt in verhouding tot hoe hard hij knijpt. Maar kijk naar al die elektroden in de buurt. Ik heb een huisvestingsprobleem. Je moet daar enkele van die dingen opzetten, maar ons motortje maakt allerlei geluiden vlak naast mijn elektroden. Wat we daar doen is dus echt uitdagend.
The future is bright. We're excited about where we are and a lot of things we want to do. So for example, one is to get rid of my real estate problem and get better signals. We want to develop these little tiny capsules about the size of a piece of risotto that we can put into the muscles and telemeter out the EMG signals, so that it's not worrying about electrode contact. And we can have the real estate open to try more sensation feedback. We want to build a better arm. This arm -- they're always made for the 50th percentile male -- which means they're too big for five-eighths of the world. So rather than a super strong or super fast arm, we're making an arm that is -- we're starting with, the 25th percentile female -- that will have a hand that wraps around, opens all the way, two degrees of freedom in the wrist and an elbow. So it'll be the smallest and lightest and the smartest arm ever made. Once we can do it that small, it's a lot easier making them bigger.
De toekomst ziet er schitterend uit. We zijn opgetogen over onze status en onze plannen. Bijvoorbeeld het oplossen van mijn huisvestingsprobleem door de verbetering van de signalen. We willen mini-capsules ontwikkelen, zo groot als een risottokorrel, die we in de spieren kunnen stoppen om de EMG-signalen eruit te filteren zodat we ons geen zorgen moeten maken over elektrodencontact. De vrijgekomen ruimte kunnen we gebruiken om meer gevoelsfeedback uit te testen. We willen een betere arm bouwen. Armen worden altijd gemaakt voor de man op het 50ste percentiel, waardoor ze te groot zijn voor de mensen van 1m70. Liever dan een supersterke of supersnelle arm maken we een arm… We beginnen met de vrouw van het 25ste percentiel. De hand zal iets kunnen omvatten, helemaal kunnen openen, twee vrijheidsgraden in de pols en de elleboog. Het zal de kleinste, de lichtste en de slimste arm ooit worden. Zodra we het op zo klein formaat kunnen, is het veel eenvoudiger om ze groter te maken.
So those are just some of our goals. And we really appreciate you all being here today. I'd like to tell you a little bit about the dark side, with yesterday's theme. So Amanda came jet-lagged, she's using the arm, and everything goes wrong. There was a computer spook, a broken wire, a converter that sparked. We took out a whole circuit in the hotel and just about put on the fire alarm. And none of those problems could I have dealt with, but I have a really bright research team. And thankfully Dr. Annie Simon was with us and worked really hard yesterday to fix it. That's science. And fortunately, it worked today.
Dat zijn maar een paar van onze doelstellingen. We stellen jullie aanwezigheid hier zeer op prijs. Ik wil jullie ook wat vertellen over de donkere kant, het thema van gisteren. Amanda kwam hier aan met jetlag, ze gebruikte de arm, en alles ging fout. Er was een computerspook, een gebroken kabel, kortsluiting in een omvormer. We haalden er in het hotel een volledig circuit uit en lieten zo bijna het brandalarm afgaan. Ik had geen van deze problemen zelf kunnen oplossen, maar mijn onderzoeksteam is echt briljant. Gelukkig was Dr. Annie Simon bij ons, die gisteren heel hard heeft gewerkt om het in orde te brengen. Dat is wetenschap. Gelukkig werkte het vandaag.
So thank you very much.
Dus heel hartelijk dank.
(Applause)
(Applaus)