NeuroStep: Wie smarte Socken bei diabetischen Nervenschmerzen helfen können

Wie funktioniert die Kalibrierung der Prothese?

Raspopovic: Die Kalibrierung der Neurostimulationsparameter ist in hohem Maße teilnehmerspezifisch, da die wahrgenommene Empfindung von der relativen Position der oberflächlichen Elektroden zum darunter liegenden Nerv abhängt und empfindlich auf unterschiedliche Nervenzustände reagiert. Darüber hinaus kann sich diese Position im Laufe der Zeit durch neuronale Anpassung oder Elektrodenverschiebung ändern.

Um dies zu berücksichtigen, haben wir eine individuelle Kalibrierungsphase durchgeführt, um die optimalen Elektrodenpositionen und Stimulationseinstellungen für jeden Teilnehmenden zu bestimmen. Die NeuroStep-Socke wurde so konzipiert, dass sie auf die oberflächlichen Nerven im Fuß abzielt, und umfasst drei Elektrodenanordnungen, die auf die verschiedenen Fußanatomien zugeschnitten sind.

Mithilfe unserer interaktiven Software wurden verschiedene Kombinationen von Elektroden getestet, bis ein natürliches, lokalisiertes Gefühl erreicht war. Jede Elektrode kann als kathodisch, anodisch oder inaktiv konfiguriert werden, wodurch flexible Stimulationsmuster möglich sind. Sobald die optimale Einstellung gefunden ist, legen wir für jeden Benutzer persönliche Schwellenwerte fest.

Wie wird das Patientenfeedback aus der ersten Studie in den Entwicklungsprozess integriert?

Raspopovic: Die Teilnehmenden bewerteten die Stimulationsintensität auf einer Skala von 0-10. Wir haben die Parameter so lange angepasst, bis ein deutliches, aber nicht schmerzhaftes Gefühl von 5/10 im Bereich des sensorischen Verlustes erreicht wurde. Andernfalls wurden die Elektrodeneinstellungen angepasst. Nachdem die Elektroden fixiert waren, wurde ein Kalibrierungsverfahren durchgeführt, um die Wahrnehmungsschwelle (Minimum, 2/10 Intensität) und die maximale Schwelle (unterhalb der Schmerzgrenze, 8/10 Intensität) für jeden Nerv bei jedem Teilnehmer zu ermitteln.

Wie flexibel ist "NeuroStep" in Bezug auf unterschiedliche Anatomien oder Grade der diabetischen Neuropathie?

Raspopovic: Wir haben verschiedene Socken- und Einlagengrößen entwickelt, um verschiedenen Fußformen und Nervenpositionen gerecht zu werden. NeuroStep bleibt wirksam, bis die Nervenleitgeschwindigkeit (NCV) unter ~33 m/s fällt. Da die Neuropathie langsam fortschreitet - etwa 0,55 m/s pro Jahr - kann das Gerät mehrere Jahre lang wirksam bleiben.

Was war bisher die größte Überraschung in der Studie?

Raspopovic: Es ist möglich, auch Jahre nach dem Ausbruch der Krankheit noch Empfindungen hervorzurufen, indem man die Nerven stimuliert, die neuropathische Schäden aufweisen. Das war bisher nicht bekannt. Als wir die Korrelationen im Gehirn mittels fMRI gemessen haben, stellte sich außerdem heraus, dass diese Empfindungen nahezu natürlich sind. Dies führte zu einer Verringerung der Schmerzen, was einen wichtigen gesundheitlichen Nutzen darstellt.

Welche langfristigen neuroplastischen Auswirkungen sind denkbar?

Raspopovic: Wir glauben, dass bei langfristiger Verwendung des Geräts die Schmerzen dank positiver neuroplastischer Veränderungen möglicherweise beseitigt werden könnten.

Wie sieht ein realistischer Fahrplan für die breite Verfügbarkeit aus?

Raspopovic: Das Projekt ist patentiert, aber es muss eine industrielle Entwicklung geben, um das Produkt robust und CE-zugelassen zu machen. Es gibt industrielle Interessen und Bemühungen in dieser Richtung. Daher glaube ich, dass wir dieses Gerät in etwa drei Jahren zur Verfügung haben werden.

Was denken Sie? Wie weit sind wir von einer "digitalen Haut" oder einer intelligenten Fußprothese entfernt, die nicht nur stimuliert, sondern auch lernt, sich anzupassen?

Raspopovic: Dies ist ein logischer nächster Schritt, der neuartige KI-Techniken voraussetzt, die zunehmend verfügbar werden. Wir entwickeln adaptive KI-Algorithmen, um die Kalibrierungszeit durch Experten zu reduzieren. Diese können dem System helfen, sich an Schwellungen oder Hardware-Probleme anzupassen - was uns näher an eine lernende Prothese bringt. Diese Fortschritte finden bereits heute statt.