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Unis Wien und Göttingen entwickeln mit Ottobock bionische Prothesen

Drei Patienten können wieder fühlen und greifen Unis Wien und Göttingen entwickeln mit Ottobock bionische Prothesen

Bei schweren Unfällen wie mit dem Motorrad- oder beim Klettern können die Armnerven aus dem Rückenmark gerissen werden. Bisher war eine Behandlung unmöglich, weil für die „Re-Innervation“ von Unterarm und Hand die Entfernung zum Rückenmark zu groß ist. Ärzte, Naturwissenschaftler und Ingenieure der Medizinischen Universität Wien, des Unternehmens OttoBock Healthcare und der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) konnten eine bionische Rekonstruktion entwickelt, mit der sich die verlorene Handfunktion trotz eines zerstörten Arm-Nervengeflechts erstmals wieder herstellen lässt.

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Patient Mario K. mit bionischer Prothese an seinem linken Arm in der Wiener Klinik.

Quelle: CDL

Göttingen/Wien. „Bionisch“ bezeichnet dabei die Übertragung natürlicher, biologischer Abläufe auf eine mittels Technik umgesetzte Lösung. Chirurgen der Medizinischen Universität Wien haben drei Unfallopfer unter der Leitung von Prof. Oskar Aszmann entsprechend versorgt: Eine mechatronische Prothese ersetzt die funktionslose echte Hand. Voraussetzung für eine solche Operation ist die Untersuchung, ob eine messbare Funktionstüchtigkeit der verbliebenen Nervenäste vorliegt.
Die Prothese fühlt und funktioniert wie eine natürliche Hand. Die drei Männer können über ihren Willen mit ihrer Prothesenhand Hemden zuknöpfen, Kaffee einschenken oder die Haustür öffnen. Über die Hälfte standardisierter, alltäglicher Handlungen werden wieder möglich. Phantomschmerzen sind kaum spürbar. Die Fallberichte veröffentlichte die Fachzeitschrift „The Lancet“. Letztautor der Publikation ist der Experte für biomedizinische Signalanalyse in Bezug auf motorische Funktionen menschlicher Skelettmuskeln Prof. Dario Farina, UMG-Department of Neurorehabilitation Engineering.

Dario Farina. CDL

Dario Farina. CDL

Quelle:

Zunächst mussten die Forscher die noch vorhandenen Nervenverbindungen untersuchen und das Arm-Nervengeflecht chirurgisch so weit rekonstruieren, dass die aus dem Rückenmark neu aussprossenden Nervenfasern wenigstens teilweise die Schulter- und Armmuskeln erreichen und der Arm bewegt werden kann. Mindestens zwei willkürlich funktionierende Signalleitungen im Unterarm sind für die Methode notwendig. Sie dienen als Kanäle für die elektrischen Signale, mit denen die Patienten die mechatronische Prothese steuern. Für die elektrischen Signale wird die Muskelkontraktion genutzt.

Waren die Muskeln in den Unterarmen schon zu weit zurückgebildet, um ausreichend starke Signale liefern zu können, mussten die Chirurgen funktionsfähige Muskeln aus anderen Bereichen – quasi als Signalverstärker – in die Nähe von funktionstüchtigen Armnerven oder auch Nerven verpflanzen.

Die echte Hand wurde erst dann durch eine mechatronische Prothese ersetzt, wenn erwiesen war, dass der Betroffene mit einer bionischen Rekonstruktion zurechtkommt. In kognitiven Feedback-Trainings mussten zuvor die Muskeln trainiert werden, von denen später die Steuerungssignale abgegriffen werden. Die Betroffenen lernten über Monate, zunächst eine virtuelle, später eine aufgesetzte Hybridhand zu steuern, die ähnlich reagiert wie die spätere Prothese.
„Es gehört zu den besonderen Herausforderungen medizinischer Grundlagenforschung, ihre Ergebnisse in die klinische Praxis zu übertragen. Die angewandte Methode der bionischen Rekonstruktion macht deutlich, dass heute selbst ein weiterer Weg zu verwirklichen ist – beginnend mit der Mathematik über das Können der Ingenieure und die ärztliche Kunst bis hin zur Rehabilitation unter Mitwirkung des Patienten“, sagt Farina.
Allein fünf Jahre Forschungsarbeit stecken in der mathematisch komplizierten Analyse der Muskelsignale. Die Arbeitsgruppe hat Methoden entwickelt, um die schwachen elektrischen Signalen der noch innervierten beziehungsweise transplantierten Muskeln auf der intakten Haut mittels Elektroden auszulesen, zu interpretieren und zur willentlichen Steuerung der Prothesen zu verwenden. jes/eb

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