Mehr Lebensqualität mit innovativen Armprothesen

Vater mit einer Unterarmprothese sitzt auf dem Boden und spielt mit seiner Tochter (Foto: © by Otto Bock HC)
Anwender solle soviel Mobilität im Alltag wie möglich erhalten (Foto: © by Otto Bock HC)

Die Entwicklung von Prothesen hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Einst ein einfacher Ersatz für fehlende Gliedmassen, ermöglichen heute mikroprozessorgesteuerte Armprothesen komplexere Bewegungen und sportliche Betätigung.

Gerade in der Entwicklung von Armprothesen hat sich in den letzten Jahren sehr viel getan. Besondere Verdienste erwarb sich dabei das Duderstätdter Unternehmen Otto Bock, das seit 85 Jahren daran arbeitet, dass Menschen ihre Mobilität erhalten oder wieder erlangen können. Die Entwicklung von Armprothesen beschäftigt sich hauptsächlich mit dem Vorteil und Nutzen für den Patienten. Dabei wird neben Design, Qualität und Innovation besonders Wert auf Funktionalität gelegt. Mit dem derzeitigen Produktportfolio ist Otto Bock in der Lage, bis zu acht Signale parallel zu verarbeiten, die zur simultanen Ansteuerung mehrerer Freiheitsgrade (Gelenke) verwendet werden.

Insgesamt werden bei Armprothesen vier Unterscheidungen gemacht

  • Myoelektrisch gesteuerte Prothesen

Myo stammt vom griechischen Wort „Myos=Muskel“ ab. Um Prothesenkomponenten steuern zu können, müssen Amputierte ihre Armmuskulatur kontrahieren. Im Unterarmbereich werden hierzu Flexor und Extensor, im Oberarmbereich Bizeps und Trizeps genutzt. Bei höheren Amputationslevels wird wenn möglich auf Rücken- und Brustmuskulatur bzw., wenn keine adäquaten Signale vorhanden oder steuerbar sind, auf Schalter oder andere Steuerelemente zurückgegriffen.

Beim Kontrahieren der jeweiligen Muskelpartien entsteht eine Spannung im Mikrovolt-Bereich, die auf der Haut von Oberflächenelektroden abgenommen werden kann. Die Spannung wird anschließend von den Elektroden verarbeitet, verstärkt und an die Elektronik der Prothese weitergeleitet, um die Komponenten anzusteuern.

  • Kraftzuggesteuerte Prothesen

Einsatzbereiche einer kraftzuggesteuerten Versorgung sind z.B. handwerkliche Tätigkeiten. Die Prothesenkomponenten sind sehr robust und unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Stössen. Die Greifkomponenten wie Hand bzw. Hook sind austauschbar und werden über einen Bowdenzug mit einer Zugbandage verbunden. Durch die Bewegung der kontralateralen Schulter kann die Prothesenhand gesteuert (Öffnen und Schließen) sowie das Ellbogengelenk gesperrt und entsperrt werden.

  • Passive Prothesen

Die Komponenten passiver Prothesen haben keine aktive Funktion. Im Vordergrund steht im Wesentlichen das physiologische Erscheinungsbild. Es wird z.B. aus Silikon ein Duplikat der gesunden kontralateralen Hand angefertigt und individuell angepasst. Des Weiteren dient der kosmetische Ersatz als therapeutische Prophylaxe, um Haltungsschäden bzw. Verschiebungen der Wirbelsäule vorzubeugen.

  • Hybrid-Prothesen

Hybrid-Prothesen sind eine Kombination aus myoelektrisch- und kraftzuggesteuerten Prothesen. Bei dieser Art von Prothesen kann eine Hand myoelektrisch gesteuert und ein Ellbogengelenk mittels Kraftzugbandage entriegelt oder verriegelt werden.

Die Wünsche und Bedürfnisse Betroffener gehen heute über das bloße Grundbedürfnis des Handöffnens und -schließens hinaus. Im aktuellen MYOBOCK® System von Otto Bock werden verschiedene Freiheitsgrade unterschieden:

  1. Öffnen und Schliessen (Hand)
  2. Pronation und Supination (Handgelenk).
  3. Flexion und Extension (Ellbogengelenk)
  4. Passive Innen- und Außenrotation (Oberarm)
  5. Abduktion und Adduktion (Schulter)
  6. Ante- und Retroversion des Schultergelenks

Neuer Freiheitsgrad

Die Forschung und Entwicklung arbeitet stets daran, den Anwendern möglichst viel Mobilität im Alltag zurückzugeben. In der neuen Handkomponente, die 2010 präsentiert wird, soll nach Informationen von Otto Bock ein neuer Freiheitsgrad über die elektrische Positionierung des Daumens ansteuerbar sein.

Langer Weg bis zur Marktreife

Ein Produkt, in das stets neueste Technologien einfließen, durchläuft bis zur Marktreife viele Phasen. Als Medizinprodukte unterliegen sie besonders strengen Auflagen, die erfüllt werden müssen. Dazu werden Forschungs- und Produkttests durchgeführt und gegen Ende des Prozesses kommt es zu der sogenannten „Kontrollierte-Erst-in-Betriebnahme“ am Patienten. Hierzu müssen jedoch erst alle Festigkeitsprüfungen sowie regulatorische Verfahren abgeschlossen sein.

Trend zu mehr integrierter Funktion…

Bei soviel High-Tech stellt sich die Frage, was in Zukunft noch alles möglich sein wird. Otto Bock stellt fest, dass sowohl in der Prothetik als auch in der Orthetik und bei den Rehabilitationshilfen der Trend zu mehr integrierter Funktion sichtbar durch mechatronische und adaptronische Lösungen für den Extremitäten- und Funktionsersatz geht. In der Neuroprothetik werden implantierbare Lösungen für mehr Körpereigenheitsgefühl sorgen, die Ansteuerung von Kunstgliedern optimieren und Lösungen für die wesentlichen Volkskrankheiten wie Schlaganfall bereitstellen.

…und intelligenten Materialien

Durch den wachsenden Integrationsgrad wird auch der Trend zu intelligenten Materialien wie beispielsweise Elektronik in Textilien oder elektroaktive Polymere weiter zunehmen. Gegenwärtig arbeitet man bei Otto Bock daran, Handprothesen mit Sensoren auszustatten. Die menschliche Hand verfügt über 17.000 Sensoren und auch mit Prothesen soll in Zukunft beispielsweise das Empfinden von Wärme und Kälte möglich sein.

Die gedankengesteuerte Prothese

Ein weiteres Projekt ist die gedankengesteuerte Armprothese. Diese ist ein Forschungsprojekt von Otto Bock in Zusammenarbeit mit einem interdisziplinären Team aus Wissenschaftlern, Ärzten, Orthopädietechnikern und Therapeuten. Bevor es aber zu einer Versorgung kommt, steht eine komplexe und schwierige Operation bevor. Dazu kommt eine mehrjährige Betreuung durch qualifizierte Ergo- und Physiotherapeuten. Durch erfolgreichen selektiven Nerventransfer kann eine Prothese durch bewusste Muskelimpulse simultan angesteuert werden. Für solche Patienten hat Otto Bock ein entsprechendes  Ellbogengelenk entwickelt, das weltweit bereits Anwendung findet.

Hoher Stellenwert für Kosmetik und Tragekomfort

Technik hin und Bewegungsfähigkeit her nimmt der kosmetische Aspekt bei der Entwicklung von Prothesen einen hohen Stellenwert ein. Gerade Prothesen der oberen Extremität befinden sich stets im Blickfeld des Menschen. Daher ist sowohl bei der Konstruktion von Einzelkomponenten als auch der Gesamt-Prothese durch den Orthopädietechniker die Funktion mit möglichst physiologischer Optik in Einklang zu bringen.

Und auch hinsichtlich des Tragekomforts von Armprothesen hat es laut Otto Bock in den letzen Jahren bahnbrechende Verbesserungen gegeben. Zum Beispiel bietet der Einsatz von HTV-Silikonen (Hoch-Temperatur-Vernetzend) in  Prothesenschäften ein vorher nicht gekanntes Mass an Komfort, Bewegungsfreiheit und Sicherheit.

Text: PGU

Fotos: © by Otto Bock HC
 

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