Magnetkügelchen erfassen Muskelbewegungen – für bessere Prothesensteuerung

Die Technik heißt Magnetomikrometrie und misst die Bewegung des Muskels statt seiner elektrischen Aktivierung. Kleine Magnetkügelchen werden in das Muskelgewebe eingesetzt und von Sensoren auf der Haut erfasst. Ändert sich der Abstand zwischen zwei Kügelchen, kann das System berechnen, wie sich der Muskel verkürzt oder verlängert und wie schnell das geschieht. Die Kügelchen haben einen Durchmesser von drei Millimetern. Laut MIT kann das angepasste Sensorsystem sie in bis zu sechs Zentimetern Tiefe erfassen. [1]

Das liefert andere Informationen als die Elektromyografie, kurz EMG, bei der Elektroden die elektrische Aktivität des Muskels aufzeichnen. Diese Aktivität muss anschließend in Schätzungen der Bewegung übersetzt werden, um eine Prothese zu steuern. Laut MIT entspricht das elektrische Signal nicht immer dem mechanischen Zustand des Muskels. Hautelektroden können zudem Aktivität anderer Muskeln erfassen und durch Schweiß beeinträchtigt werden. Der erhoffte Vorteil der Magnetmessung ist also ein direkteres Signal zur Bewegung selbst. [1]

Die Studie umfasst drei Menschen mit Unterschenkelamputation und wird laut MIT in der Fachzeitschrift Nature Sensors veröffentlicht. Den Teilnehmenden waren sowohl Magnetkügelchen als auch Elektroden in die Muskeln implantiert worden. So konnten die Forschenden die Magnetmessung mit EMG vergleichen, sowohl mit implantierten Elektroden als auch mit Elektroden auf der Haut. Während der Versuche trugen die Teilnehmenden keine Prothese. Stattdessen steuerten sie unter anderem mit Muskelbewegungen einen Cursor zu Zielen auf einem Bildschirm. Nach Angaben der Forschenden deutet der Vergleich darauf hin, dass die Magnetmessung eine präzisere und stabilere Steuerung ermöglichen kann. [1]

Einen Cursor ruhig zu halten und ihn zum Ziel zu bewegen, sind jedoch unterschiedliche Fähigkeiten. Bereits das nicht begutachtete Vorabmanuskript der Forschungsgruppe vom November 2025 beschrieb Versuche mit Menschen. Beim Cursortest dieser Fassung, an dem zwei Personen teilnahmen, sorgte die Magnetmessung für einen ruhigeren Cursor und einen längeren Aufenthalt im Zielbereich. Implantierte Elektroden ermöglichten dagegen geradlinigere Bewegungen zum Ziel. Diese Ergebnisse sprechen also nicht dafür, dass die Magnete bei jedem Maß am besten abschnitten. [5]

Auch wem die Technik helfen kann, ist noch offen. Alle drei Teilnehmenden hatten sich einer besonderen chirurgischen Rekonstruktion namens AMI unterzogen. Dabei werden Muskeln mit entgegengesetzten Funktionen wieder miteinander verbunden, damit sie im verbliebenen Teil des Beins weiter zusammenwirken können. Das trägt zur Rückmeldung über Bewegung und Position bei. Der Versuch sagt deshalb nichts darüber aus, wie gut dieselbe Messmethode bei Menschen mit einer herkömmlichen Unterschenkelamputation ohne diese Rekonstruktion funktioniert. [1]

Laut MIT führen die Forschenden derzeit eine größere Studie durch, in der sie mithilfe der Magnetmessung die Steuerung von Prothesen untersuchen. [1] Für die Nutzenden ist die nächste entscheidende Frage, ob das vielversprechende Signal auch eine bessere Kontrolle ermöglicht, wenn eine physische Prothese den Körper tragen und beim Gehen funktionieren muss.