Nieuwe kunsthand rolt zo uit de 3D-printer

Bionische handprotheses zijn prachtig, maar peperduur. Mechanische protheses zijn een stuk goedkoper en een steeds beter alternatief. Ze zijn nu zelfs als zelfbouwpakket verkrijgbaar.

Het voelt als sciencefiction wanneer je Arie Rommers de hand schudt. Zwarte, glimmende metalen vingers krommen zich en pakken zacht je hand vast. Met zijn bionische hand drinkt Rommers een kopje koffie, speelt hij gitaar, strikt zijn veters en knijpt tandpasta uit de tube. "Ik heb mijn hand voor een belangrijk deel terug."

Toch is de Bebionic3 niet van Rommers. Via het revalidatiecentrum mag hij de hand leasen, van de Engelse producent Steeper. Dat kost ruim 15.000 euro per jaar. Na vijf jaar loopt het leasecontract af en komt er een nieuwe versie. Rommers hoopt op nog meer mogelijkheden. "Waterdicht en zo stevig dat ik hem ook bij het mountainbiken mag gebruiken. Een pols zodat de hand ook kan draaien. En je vingers kunnen spreiden, dat lijkt me ook prachtig."

Levensecht

Protheses werden elektronisch in de jaren zeventig. Kunsthanden kregen steeds meer motortjes, sensoren en chips die complexe en meer natuurlijke bewegingen mogelijk maakten. En zeker de laatste decennia lijken de protheses niet meer op een wasknijper. Ze ogen en bewegen levensecht. Een technisch hoogstandje want een hand bevat 27 botten, 39 spieren en 36 gewrichten.

Ongeveer 3700 Nederlanders missen een hand. Bij zo'n 1300 gaat het om een aangeboren afwijking, maar de meesten kregen een ongeluk of de handen moesten vanwege een ziekte worden geamputeerd. Je dominante hand maakt dagelijks meer dan 2500 grijpbewegingen. Een hand verliezen, is dus een flinke beperking.

De Bebionic3 en concurrenten als de i-Limb of de MichelAngelo-hand kunnen een pen vasthouden en een ei of druif oppakken zonder ze stuk te knijpen. De drager van een bionische prothese bestuurt de hand met zijn resterende armspieren. Die beweegt hij alsof zijn hand er nog is. Elektronica vertaalt de spierbewegingen in de stomp naar de elektronische hand. Dat gebeurt via sensoren die de elektronische ladingen oppikken die ontstaan als spieren zich spannen. De sensoren zitten in de koker die stevig om de stomp schuift. Meestal is flinke training nodig om de armspieren in de stomp sterk genoeg te maken om de bionische hand goed aan te sturen.

Dagelijkse ergernissen

Rommers is erg tevreden met zijn bionische hand en gebruikt hem intensief. Maar een kwart van de mensen met een elektronische hand gebruikt deze maar af en toe. En een op de vijf haakt na een tijdje helemaal af. "Een goede elektronische prothese doet 95 procent van de tijd wat je bedoelt", vertelt prothese-onderzoeker Dick Plettenburg van de TU Delft. "Dat lijkt veel, maar het betekent dat je elke dag wel een paar missers hebt: een omgegooid kopje koffie of blijven hangen aan een deurklink. Die dagelijkse ergernissen stapelen zich op."

Bij de aanzienlijk goedkopere niet-elektronische handprotheses is het aantal afhakers echter nog hoger: 80 procent. Dat komt, denken ze in Delft, niet zozeer door het ontbreken van elektronica. Maar aan de mechanische protheses is nauwelijks meer iets verbeterd sinds het eerste elektronische exemplaar het licht zag. Elektronisch was de toekomst.

De Delfste onderzoeksgroep stortte zich de afgelopen jaren juist op het verbeteren en moderniseren van de mechanische handprothese.

Want pure mechanica biedt ook voordelen. Ten eerste krijgt de drager feedback. Een mechanische hand stuur je aan via een trekkabeltje die verbonden is met de elleboog (als die er nog is) of met een tegenoverliggende schouder. Vouwt de hand zich om een voorwerp dan voelt de drager daar tegenkracht en kan knijpkracht bijsturen. "Iedereen heeft binnen vijf minuten onder de knie hoe je een mechanische hand bedient", stelt bedenker Gerwin Smit. "Er is geen wekenlange training nodig omdat je niet alleen ziet wat er gebeurt, maar het ook voelt."

Smit ontwikkelde in zijn promotietijd een moderne mechanische handprothese met hydraulische bediening, de Delft Cylinder Hand. Die oogt even futuristisch als de Bebionic. Maar niet alleen het uiterlijk is opgefrist, de vingers krommen zich nu automatisch en natuurlijk om een koffiebekertje. Bovendien heeft Smit een veelgenoemd bezwaar van de bionische hand getackeld. Een volwassen hand weegt zo'n vierhonderd gram. Maar een prothese van dat gewicht, zoals de Bebionic3, wordt als zwaar ervaren. De Delft Cylinder Hand weegt slechts 150 gram. Smit: "Er is ook weinig spierkracht nodig om hem te bedienen." Proefpersonen testen nu het prototype uit om de hand te perfectioneren. Een spin-off bedrijf zal de prothese gaan aanbieden voor minder dan een kwart van de prijs van een bionische prothese.

3D-printer

Toch is ook dat een fors bedrag. Zeker in ontwikkelingslanden en voor kinderen in de groei die om het jaar een nieuwe nodig hebben. Voor hen zijn er sinds kort mechanische kunsthanden uit de 3D-printer die hooguit een paar honderd euro kosten. Teams van ingenieurs, ontwerpers en ervaringsdeskundigen bundelden hun kennis op het internet via e-Nable. Iedereen kan nu per e-mail foto's insturen van een halve hand of armstomp, waarna vrijwilligers een ontwerp op maat maken voor een prothese. Een kunsthand die kan worden geprint op een 3D-printer in de buurt.

Een e-Nable prothese bestaat uit los te printen vingerkootjes en handplaten die met pinnetjes aan elkaar worden geklonken. Door het buigen van de pols (als de pols nog aanwezig is) of een buiging van de elleboog sluit de hand. Een vijftal koorden over de hand en door de vingers zorgen daarvoor. Elastische draden aan de bovenzijde van de vingers zorgen ervoor dat de hand weer opent. Het zijn simpele, maar effectieve grijpers.

Inmiddels heeft e-Nable meer dan 750 mensen aan een prothese geholpen, onder wie veel kinderen die een kleurrijke 'superheldenhand' willen. Maar ook volwassenen voor wie een professionele prothese financieel geen optie is. Bij de kwaliteit heeft Plettenburg wel bedenkingen. "Ze komen nu vaak uit eenvoudige hobbyprinters. Een keertje een vinger opnieuw printen, is natuurlijk geen probleem. Maar als je elke week aan het repareren moet, dan werkt het niet echt."

De Delftse hoogleraar mens-en-machine interactie David Abbink is erg enthousiast over de nieuwe zelfmaaktrend. "Het zet de prothese-industrie echt op scherp." En open source is niet synoniem met knutselwerk. Het is mogelijk professionele printers in te schakelen en ook veel wetenschappers doen mee. Zo is er inmiddels een Victoria hand (University of Victoria, Canada) en een Yale open hand-project (Yale, VS). En het Engelse Open bionics ontwikkelt een elektronische hand als zelfbouwpakket. Het combineert printbare kunsthanden met betaalbare sensoren en elektronica. Die je ook gewoon via een webshop aanschaft.

Zenuwen verleggen

De huidige professionele bionische handen zijn mechanisch-technisch gezien vrijwel perfect. Maar de communicatie tussen mens en machine kan beter, vindt Abbink. De aansturing moet meer intuïtief, maar dat betekent ook sleutelen aan de menskant. Een nieuwe, nog experimentele optie is het verleggen van zenuwen in de stomp. De zenuw die ooit bijvoorbeeld de ringvinger aanstuurde, wordt verplaatst naar een deel van de armspier, waar een sensor het ringvingersignaal kan oppikken en doorgeven. Het idee is bedacht door artsen van Northwestern University. Het lukte hen om een proefpersoon een bionische arm te laten aansturen met spiertjes op de borstkas.

Maar de heilige graal is natuurlijk een directe verbinding tussen mens en machine, zodat er werkelijk tweerichtingsverkeer ontstaat. Druksensoren op de vingertoppen van de handprothese kunnen dan via geïmplanteerde elektroden in de stomp doorgeven hoe stevig de hand iets vastpakt.

Abbink: "Het kan, dat is bewezen. Maar dat geldt dan voor die ene proefpersoon met die ene prothese voor de paar weken dat zo'n elektrode kan blijven zitten. Eerste stapjes op de maan, zeg maar." Rommers heeft er al wel oren naar. "Ik moet altijd naar mijn hand kijken om te controleren of het goed gaat. Al betekent zo'n elektrode een operatie, ik zou het graag proberen."

Gaaf. Superman!

"Het voelde alsof ik tien was en de racefiets voor mijn verjaardag kreeg waarvan ik al maanden droomde". Zo herinnert Arie Rommers zich het moment, nu ruim twee jaar geleden, dat hij zijn elektronische kunsthand, de Bebionic3, kreeg. "De eerste nacht ben ik zelfs uit bed gekomen om nog even te kijken of het echt waar was."

Rommers (52) verloor zijn rechterhand en pols op 13-jarige leeftijd. Hij speelde met wat een granaat bleek te zijn. "Toen het verband drie weken na mijn amputatie eraf ging, schrok ik me echt wild. Toen besefte ik pas dat mijn hand echt weg was. Voor mijn gevoel was die er nog, en nog steeds voelt dat zo."

Nu is Rommers een van de eerste Nederlandse gebruikers van de Bebionic3, een geavanceerde bionische hand die hij kan leasen voor zo'n 15.000 euro per jaar. Sensoren in de koker registreren spierbewegingen in zijn onderarm en vertalen die naar de robothand. "Ik beweeg alsof mijn hand er nog is." Dat vergde wel training. "Alsof ik wekenlang mijn hand moest openen terwijl er een kluwen plakband omheen zat."

Inmiddels heeft Rommers de hand goed onder controle. Fouten maakt hij alleen als hij moe is of gehaast. En een keer bleef de hand noodgedwongen achter bij de supermarkt om het handvat van een boodschappenkarretje. "De batterij was leeg, toen moest ik eerst thuis de oplader halen". Rommers gebruikt zijn prothese bijna altijd. Hij kan ermee typen, gitaar spelen, stofzuigen en ook veters strikken. Helaas mag hij er niet mee mountainbiken vanwege het risico op vallen.

Hij draagt geen handschoen om zijn prothese. "Dat doe ik niet om te provoceren, maar ik wil mijn hand ook niet meer verstoppen." Een enkeling schrikt, maar de meeste reacties zijn positief. Laatst reageerde een jongetje: gaaf, Superman! Rommers hoopt dat tieners van nu ook zulke reacties krijgen op hun protheses. "Ik ben vroeger veel nagestaard."

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden