Bio­nik als Ver­stär­ker und Über­set­zer in Prothesen

Die Integration von hochentwickelten Prothesen in das menschliche Skelett ist mehr als eine Vision. Nervensignale werden umgeleitet und damit die Muskeln angesprochen – sodass der Nutzer eine fast natürliche Rückmeldung erhält. An der MediUni Wien sind in der Forschung und Entwicklung in den vergangenen Jahren große Fortschritte erzielt worden. Und die Entwicklung ist längst noch nicht abgeschlossen.

Sei­ne Erfah­run­gen und Visio­nen die­ser zukunfts­wei­sen­den Pro­the­sen-Tech­no­lo­gie hat ein For­scher­team jetzt im Fach­blatt „Natu­re Bio­me­di­cal Engi­nee­ring“ ver­öf­fent­licht. Oskar Asz­mann von der Med­Uni Wien sieht „bedeu­ten­de Schrit­te” in der For­schung. Und pro­gnos­ti­ziert wei­te­re für die nahe Zukunft. Das erklär­te er im Gespräch mit der Aus­tri­an Pres­se Agen­tur (APA).

Asz­mann lei­tet das gemein­sam mit Otto­bock betrie­be­ne „Labor zur Wie­der­her­stel­lung von Extre­mi­tä­ten­funk­ti­on“ in der öster­rei­chi­schen Metro­po­le. Und er ist einer der Haupt­au­toren des Fach­ar­ti­kels. Die Ver­öf­fent­li­chung ver­sam­me­le laut Asz­mann „zahl­rei­che füh­ren­de Exper­ten auf dem Gebiet und stellt so die wesent­li­chen Inno­va­ti­ons­po­ten­zia­le dar, die in die­sem For­schungs­feld in den nächs­ten Jah­ren aus­ge­schöpft werden“.

So sehen die For­scher vor allem in der „direk­ten ske­let­tä­ren Anbrin­gung“ (Osseo­in­te­gra­ti­on) enor­mes Poten­zi­al. Es gehe dar­um, Arm- oder Bein­pro­the­sen mög­lichst nahe am Kör­per anzu­brin­gen. Die füh­ren­den Exper­ten in die­ser Dis­zi­plin sit­zen in Wien, Schwe­den und den USA. Im „New Eng­land Jour­nal of Medi­ci­ne“ stell­ten Asz­mann und sein Team im ver­gan­ge­nen Jahr die ers­ten Behand­lun­gen die­ser Art vor. „Das war tat­säch­lich eine Welt­neu­heit und mar­kiert einen Mei­len­stein in der moder­nen Pro­the­tik“, erklärt Aszmann.

Bei die­ser Art der Pro­the­tik wer­den die Mus­keln als Ver­stär­ker und Über­set­zer der noch vor­han­de­nen Ner­ven genutzt. Durch eine „Umlei­tung“ spre­chen die Ner­ven die Mus­keln im Stumpf an, sodass sie qua­si in ein „klar hör­ba­res Bio­si­gnal“ umge­wan­delt wer­den. Damit das gan­ze Sys­tem funk­tio­niert, müs­sen Ein­grif­fe am peri­phe­ren Ner­ven­sys­tem durch­ge­führt wer­den. „Wir erlau­ben dem Mus­kel als Über­set­zer und Ver­stär­ker neu­ro­na­ler Infor­ma­ti­on auf­zu­tre­ten“, heißt es in dem Fachartikel.

Aller­dings gibt es aktu­ell auch noch Fra­ge­stel­lun­gen, die die For­scher beschäf­ti­gen. Zum Bei­spiel kann Schweiß die Über­tra­gungs­qua­li­tät der Sen­so­ren ver­schlech­tern. „Aber wir arbei­ten dar­an, die Signa­le best­mög­lich aus dem Kör­per her­aus­zu­be­kom­men”, so Asz­mann. Bis­lang ist die Über­tra­gung häu­fig noch eine Ein­bahn­stra­ße. Bedeu­tet, dass der Kör­per zwar mit der Pro­the­se kom­mu­ni­zie­re, eine Rück­mel­dung an den Kör­per der Patient:innen im Hin­blick auf die Re-Sen­si­bi­li­sie­rung ist jedoch noch in Arbeit.

An sol­chen bidi­rek­tio­na­len Sen­so­ren arbei­ten Asz­mann und Kol­le­gen seit eini­ger Zeit unter ande­rem mit Otto­bock. „Wir sind gemein­sam die Ers­ten, die das durch­füh­ren”, sagt Asz­mann. So wür­de bei­spiels­wei­se ein Vibra­ti­ons­si­gnal als hap­ti­sches Feed­back von der Pro­the­se an den Stumpf zurück­ge­lei­tet, wenn die Fuß­soh­le auf den Boden trifft. So könn­ten Patient:innen regis­trie­ren, wann kein Boden­kon­takt mehr bestehe. Was wie­der­um zu mehr Sicher­heit beim Gehen führt und das Embo­di­ment verbessert.

 

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