Versorgung mit einer fremdkraftgesteuerten Partialhandprothese

Einleitung

Die Versorgung von Partialhandamputationen ist ein Bereich, der bisher zum größten Teil mit kosmetischen Prothesen ohne Funktion abgedeckt wurde. Wenn Anwender sich jedoch nach funktionellen Prothesen erkundigten, waren die Versorgungsgrenzen schnell erreicht. Die Versorgung mit solchen Prothesen ist abhängig von der anatomischen Situation und der Compliance des Anwenders sowie der Innovationsbereitschaft des Technikers. Das Spektrum der prothetischen Fertigung reicht vom Ersatz einzelner Finger bis zum vollständigen Ersatz aller Finger inklusive Daumen. Auch die Ausführung des Schaftdesigns sollte mit den Anwendern gemeinsam festgelegt werden, vor allem im Hinblick auf die Adaption der Passteilkomponenten. Jedoch sollte man solche Versorgungen nur durchführen, wenn die folgenden Voraussetzungen erfüllt sind:

Erfahrung in der Herstellung myoelektrischer Prothesen
Erfahrung in der Silikonverarbeitung
enge Zusammenarbeit mit Therapeuten, möglichst im Haus

Mit dem hier vorgestellten i‑limbdigits-System der schottischen Firma Touch Bionics ist es möglich, Partialhandversorgungen mit myoelektrischen Ansteuerungskomponenten und funktionellen Fingersystemen zu versehen. Das i‑limb-digits-System kann in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden, die jedoch über die gleiche Konfiguration der Komponenten mit der Möglichkeit verfügen, verschiedene Griffpositionen mittels einer Programmierung auszuführen.

Komponenten

Das i‑limb-digits-System besteht aus den folgenden Komponenten:

einzelne Fingermodule
mechanisch verstellbares Daumensegment im Sinn der Rotation
Ansteuerungskomponente: wahlweise EMG-Elektrode, Disc-Elektrode oder Touchpad
Akku-Set
Mikroprozessor-Set
Adaptionskomponenten für einzelne Finger oder eine Komponente für Dig. 2–5
Adaptionskomponente für die Daumeneinheit
Software
Wristband (Trägermodul), falls erforderlich
sämtliche erforderlichen Kleinteile (Spacer, verschiedene Tools, Befestigungsteile)

Die einzelnen Fingerkomponenten und das Daumensegment werden über in den Einheiten integrierte Motoren angetrieben; mittels integrierter Zugsysteme und einer Getriebetechnik ist eine Flexion oder Extension der Fingergelenkkette möglich. Mittels der biosim-Software können verschiedene Ansteuerungen wie 1- oder 2‑Kanal-Steuerung eingegeben werden, ebenso eine Ansteuerung über kombinierte Signalauslöser. Auch die Handhabung der Griffprogramme wird in den Mikroprozessor einprogrammiert. Die Auslöser für die Griffprogramme können über verschiedene Trigger exakt justiert werden, da das Programm aus den erforderlichen Trainingseinheiten z. B. bei einem 2- oder 3‑fach‑Signal einen Mittelwert errechnet.

Des Weiteren können auch eine Ko-Kontraktion oder ein zeitlich justierbares Einzelsignal zur Auslösung eines Griffprogramms dienen. Das Programm verfügt über 12 verschiedene Griffmuster, wobei ein Teil auch über die mechanische Verstellung des Daumens erfolgen kann. Auch individuelle Griffe sind programmierbar. Des Weiteren können alle Fingermodule in ihrer Geschwindigkeit und Stellung gegeneinander über das Programm einzeln justiert werden. Alle diese Daten werden dann gespeichert, um stets eine fortlaufende Kontrolle über die Fortschritte und Änderungen zu haben.

Versorgungsablauf

Als erster Schritt erfolgt eine gründliche Untersuchung der betroffenen Hand. Dies ist wichtig, um auch auf kleinste anatomische Gegebenheiten wie Narben oder schmerzempfindliche Zonen sowie die verbliebenen Restfunktionen zu achten. Ein weiterer Aspekt ist der muskuläre Status, der über die Ansteuerung entscheidet. Nach einer ausführlichen Information über die Zusammensetzung der Komponenten werden die zu erwartenden Ziele mit den Anwendern besprochen. Diese Ziele werden schriftlich festgehalten und dann mittels einer Checkliste abgearbeitet. Diese enthält den Versorgungsablauf mit allen erforderlichen Fertigungsschritten und Übungsabschnitten sowie die Ziele nach einer mit den Anwendern vereinbarten Tragezeit der Prothese. Hierbei sind verschiedene Kriterien zu berücksichtigen, sei es das persönliche Empfinden des Anwenders, die technischen Möglichkeiten der Prothese in Bezug auf die vorhandene anatomische Situation oder die Einsatzmöglichkeiten der Prothese in den verschiedenen Aktivitäten des täglichen Lebens. Dies ist ein wichtiger Abschnitt im Procedere der Versorgung, der nach Erfahrung des Verfassers mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist.

Nachdem die Ansteuerungsareale mittels eines Myo-Testprogramms festgelegt worden sind und die komfortable und sichere Justierung der Auslösepunkte feststeht, werden die Areale markiert. Sodann erfolgt der Abdruck mittels Alginat- oder Silikon-Abdruckmasse. Der Vorteil dieser Variante ist die genaue Abbildung der anatomischen Gegebenheiten der geschädigten Extremität, da hierbei alle Strukturen sichtbar werden. Es sollte auch ein Abdruck der kontralateralen Seite erfolgen, der zur Angleichung der anatomischen und statischen Verhältnisse dient.

Des Weiteren spielt die Festlegung der Signalansteuerungen der Fingermodule eine wichtige Rolle bei der Auswahl der Schaftvarianten. Nach der Herstellung des HTV-Probeschaftes und des “check-socket” für die Adaption der Fingergruppe werden zunächst Passform und Stellung der mechanischen Elemente überprüft (Abb. 1). Dies geschieht während der ersten Anprobe, da die mechanischen Elemente immer wieder mittels eines 2‑Komponenten-Klebers sehr schnell gelöst und wieder positioniert werden können. Bei dieser Anprobe werden dann die Komponenten zusammengefügt, und es werden nochmals alle Tests zur sicheren Ansteuerung mittels der Software eingestellt.

Sodann erfolgt die erste Testreihe mit verschiedenen Übungen durch den Therapeuten und den Techniker, der bei Bedarf nochmals Schaft-Veränderungen vornehmen kann. Diese Testreihe dient der Optimierung von Signalen durch Feinjustierung über die Software, z. B. das schnelle Wechseln zwischen Öffnen und Schließen und die sichere Auslösung der eingegebenen Griffprogramme. Auch das Ansteuern der Signale in verschiedenen Positionen des Armes muss getestet werden. Als hilfreicher Griff hat sich dabei der sogenannte Pinzettengriff mit einem festen teilflektierten Daumen gegenüber Dig. 2, einer kompletten Flexionsposition der Dig. 3–5 und einer Beweglichkeit des Dig. 2 in Richtung Dig. 1 erwiesen (Abb. 2). Damit sind alle wichtigen Parameter festgelegt und jederzeit abrufbar. Die Anwender üben in dieser Phase den Umgang mit alltäglichen Aktivitäten, die zuvor in einem Untersuchungsbogen festgelegt wurden, und es werden nochmals die verschiedenen Möglichkeiten der Handhabung besprochen.

Nachdem die Übungseinheiten absolviert sind und die Passform zur Zufriedenheit der Anwender festgelegt wurde, kann der nächste Schritt erfolgen. In dieser Phase der Fertigung werden die Positionen der Finger- und Daumen-Adaptionen der Übungsprothese mittels eines Übertragungsgerätes für weitere Fertigungsschritte exakt festgehalten. Das Übertragungsgerät ist unbedingt notwendig und kann relativ schnell in der eigenen Werkstatt hergestellt werden. Dann wird der definitive HTV-Schaft gefertigt, falls notwendig mit integrierten Platzhaltern für die Signalgeber und Spacern für die Kabelverbindungen, sowie Akkus und Mikroprozessor (Abb. 3). Dann wird über das Übertragungsgerät nochmals die Positionierung überprüft, und die Fertigung der endgültigen Trägereinheit kann erfolgen. Auch hier stehen einige Optionen der Armierungstechnik zur Verfügung, denn es ist unbedingt erforderlich, genau auf die spezifischen Bedürfnisse der Anwender zu achten. Auch die Ausführung der Prothese mit verschiedenen HTV‑Schaftversionen ist dabei zu berücksichtigen. Bei Abgabe und abschließender Unterweisung sollte ein Therapeut anwesend sein, um nochmals alle Übungseinheiten zusammen mit den Anwendern zu besprechen und durchzuführen sowie die im Hinblick auf die nachfolgende Tragezeit festgelegten Übungsziele zu besprechen. Erfahrungsgemäß sollte zeitnah nochmals ein weiterer Termin festgelegt werden, um Passform und Handling der Prothese zu überprüfen.

Varianten des Schaftdesigns

HTV-Langschaft mit integrierten Komponenten (Abb. 4)

Diese Version fasst einen großen Teil des Unterarms ein und enthält in den HTV-Schaft integrierte Komponenten. Diese Variante wird meistens mit EMG- oder mit Disc-Elektroden versehen.

HTV-Langschaft mit Wristband (Abb. 5)

Bei dieser Variante sind alle Komponenten bis auf die Ansteuerung in einer Trägereinheit integriert. Hier können alle 3 Signalkomponenten eingesetzt werden.

HTV-Kurzschaft mit Wristband (Abb. 6)

Der HTV-Schaft endet vor dem Handgelenk und ermöglicht einen umfangreichen Bewegungsablauf im Sinn der Flexion und der Extension des Gelenkes. Hier kann man Disc-Elektroden oder Touchpads einbauen. Alle übrigen Komponenten sind wie in der vorhergehenden Version in der Trägereinheit vorhanden.

Ansteuerung

EMG-Elektrode (Abb. 7)

Diese Elektrode entspricht der klassischen Ansteuerungsmethode aus der Myoprothetik. Mittels der biosim-Software wird die Elektrode eingestellt und kann dann nochmals über das Potentiometer reguliert werden. Die EMG-Elektrode kann nicht mehr verändert werden, wenn sie einmal im Schaft integriert ist.

Disc-Elektrode (Abb. 8)

Diese Elektrode besteht aus 3 voneinander getrennten Signalpunkten, deshalb können diese Punkte in verschiedenen Abständen gesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass die Signalpunkte immer wieder verändert werden können. Damit kann der Techniker sehr schnell auf anatomische Veränderungen des Stumpfes reagieren. Außerdem sind diese Elektroden durch ihre Goldbeschichtung sensibler in der Umsetzung von Muskelsignalen. Auch hier kann eine weitere Feinjustierung über ein Potentiometer erfolgen. Diese Variante kann bei allen drei Schaftversionen eingesetzt werden; gerade bei Kurzversionen können die kleinsten Signale gut umgesetzt werden.

FSR-Sensor (Touchpad) (Abb. 9)

Dieser Sensor reagiert auf Druck und kann überall – ob im Schaft oder zwischen Schaft und Trägerschale – eingesetzt werden. Hier kann die Positionierung immer wieder verändert werden. Es ist jedoch nicht möglich, die Empfindlichkeit der FSR-Sensoren zu verändern. Auch eine Kombination zwischen allen drei Ansteuerungen ist möglich.

Versorgungsbeispiele

Anwenderin 1 (nach Spritzenabszess und 90 Operationen, Abb. 10)

Diese Anwenderin war die erste, die in Deutschland mit diesem System versorgt wurde. Damals wurde eine Langschaftversion mit integrierten Komponenten gefertigt. Die Signale wurden über EMG-Elektroden ausgelöst. Die Patientin war 16 Jahre lang auf fremde Hilfe angewiesen; eine kosmetische Prothese hatte sie stets abgelehnt mit der Begründung, dass diese ihr nichts nütze. Die Prothese hat ihren Alltag positiv verändert, denn heute ist sie wieder in der Lage, ihren Tagesablauf alleine zu bewältigen. Auch konnte sie nach 16 Jahren wieder Auto fahren. Ihr Fazit: „Diese Prothese nimmt mir niemand mehr weg, denn sie gehört zu meinem Leben.”

Anwenderin 2 (Dysmelie, Abb. 11; Langschaftversion mit Disc-Elektroden und integrierten Komponenten)

Die Prothese dient hier als Unterstützung im familiären und beruflichen Umfeld, da es bei der Patientin zu muskulären Veränderungen über die Jahre kam. Hier wurde auch eine einseitige Belastung der kontralateralen Seite festgestellt. Dies hatte Auswirkungen auf den gesamten Tagesablauf – beruflich, persönlich und familiär. Fazit: „Ich kann im Büro eine Tür öffnen und in der anderen Hand eine Tasse halten, das ist für mich ein Fortschritt und macht mich zufriedener.”

Anwender 3 (Dysmelie, Abb. 12; Langschaftversion mit Wristband)

Durch die sehr reduzierte Beweglichkeit und die dermatologische Situation des Patienten war es nur möglich, FSR-Sensoren im distalen Bereich zu setzen. Die Ansteuerung erfolgt über Flexion und Extension des Handgelenks. Dieser Anwender benötigt die Prothese zur Ausübung seines Berufes; durch den täglichen Einsatz seiner geschädigten Hand kam es teilweise zu Ausfallerscheinungen, zudem hat sich mit der Zeit der muskuläre Status negativ verändert. Die Prothese dient dem Patienten als Werkzeug und zur Unterstützung im Arbeitsbereich. Auch im täglichen Leben kann er die Prothese einsetzen. Fazit: „Diese Prothese ist eine absolute Unterstützung für mich.”

Anwender 4 (Dysmelie mit Daumensegment, Abb. 13; Kurzschaftversion mit Wristband)

Die Ansteuerung erfolgt über Disc-Elektroden ebenfalls im distalen Bereich. Der Daumen wurde auf Wunsch des Anwenders nur ummantelt und ist ohne Funktion. Jedoch wurde ein funktionelles Daumensegment angebaut. Fazit: „Ich kann mein Handicap nicht verbergen; ich trage diese Prothese, also zeige ich sie.”

Übungseinheiten

Die hier vorgestellten Übungen sind nur ein kleiner Teil der erforderlichen Therapieziele. Der Anwender sollte in der Lage sein, Teile dieser Übungen schon während der ersten Probe zu absolvieren, denn es geht hierbei darum, Fertigkeiten des persönlichen Tagesablaufs später sicher zu beherrschen. Dazu gehört das Halten und auch Festhalten unterschiedlicher Gegenstände. Sicheres Greifen ist wichtig, denn die Prothese soll die vorhandenen Defizite so weit wie möglich ausgleichen. Auch die Kombination verschiedener Griffmuster ist relevant. Der Präzisionsgriff z. B. dient dem Greifen kleiner Gegenstände (Abb. 14). Ebenso können einige Standardgriffe geübt werden, etwa der 3‑Finger-Griff oder der sogenannte Koffergriff, ebenso der Zylindergriff (Abb. 15). Auch das Greifen runder oder konischer Gegenstände ist Teil des Übungsprogramms (Abb. 16). Das sichere Drehen z. B. einer Tasse oder einer Flasche muss geübt werden (Abb. 17). Auch das Üben in verschiedenen Alltagssituationen wie Hausarbeit oder Zubereitung von Mahlzeiten, ebenso Einkaufen oder anwenderspezifische Arbeiten werden erprobt. Die Bilder zeigen einen Teil der Übungen und dienen der Orientierung, um das Therapieziel zu erreichen.

Diese Übungen dienen der sicheren Handhabung der Prothese und sind teils durchaus zeitaufwendig. Die Übungseinheiten werden schriftlich festgelegt und nach einem Zeitplan abgefragt, um den Erfolg zu dokumentieren.

Technische Einschätzung

Bei der Fertigung der Prothese sind die Vorgaben des Herstellers genau zu beachten. Das System besteht aus vielen Einzelteilen wie den Baugruppen für die Fingersegmente als 4‑fach-Adaption oder Einzel-Adaption. Alle Fingersegmente sind mit Seriennummern versehen, ebenso die übrigen Komponenten. Für jeden Anwender wird ein eigenes System mit allen erforderlichen Komponenten aus einem Modul-System-Set gebaut.

Die Herstellung einer Partialhandprothese erfordert ein Umdenken in der Technik und Fertigung von Prothesen der oberen Extremität. Techniker müssen sich hierbei mit den verbliebenen Restfunktionen der Hand und den Ansprüchen des Anwenders auseinandersetzen. Die Bewegungsabläufe müssen genau betrachtet werden; der Anwender muss deutlich auf die technischen Möglichkeiten aufmerksam gemacht werden.

Diese Technik ist ein neues Feld und fordert die volle Aufmerksamkeit der involvierten Personen, auch unter dem Aspekt der Fertigungs- und Probezeiten. Mehrere Faktoren sind dabei zu berücksichtigen, sei es die anatomische oder auch die psychische Situation. Wie hoch ist die Compliance des Anwenders? Wie geht der Anwender mit seinem Handicap um? Wie hoch ist die Erwartungshaltung? Als Techniker sollte man so viel wie möglich über die Anwender wissen, um dann zielgerichtet diese Informationen in die Versorgung mit einzubinden.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Transparenz innerhalb des biosim-Programms, das es ermöglicht, Tragedauer und Griffzyklen des Systems genau aufzuzeichnen. Dies ist bedeutsam für eventuelle Nachfragen des Kostenträgers hinsichtlich der Effizienz der Prothese. Diese Dokumentation des Systems in Kombination mit Aufzeichnungen über Signaleinstellungen, Griffkonstellationen, Anzahl der Bewegungen und andere relevante Daten ergeben einen guten Überblick über die Fortschritte einer Versorgung. Dieses Datenpaket kann dann dem Kostenträger zur Verfügung gestellt werden.

Fazit

Die heutige Technik der Myo-Prothetik ermöglicht es, einen vollkommen neuen Ansatz in der Versorgung zu realisieren. Ein gewisses Umdenken ist dabei erforderlich, denn der Techniker ist hierbei als Teil eines Versorgungteams zu betrachten, der die technischen Einzelteile unter Berücksichtigung aller relevanten Faktoren in einer auf den Anwender zugeschnittenen Prothese kombiniert.

Der Hersteller berücksichtigt bei der Weiterentwicklung seiner Produkte Vorschläge sowohl von Anwendern als auch von Technikern. Dies betrifft Aspekte wie Design, Ansteuerung, Prozessoreinheiten, Materialien und Antriebseinheiten. Alle bisherigen Anwender des i‑limb-digits-Systems haben ihre Versorgung als sehr positiv für ihre Lebenssituation empfunden und an Selbstsicherheit und Selbstvertrauen gewonnen.

Ich widme diesen Artikel meinem Vater Walter G. Biedermann.

Der Autor:
Veit Biedermann
OTM, Leiter Abt. Armprothetik
Sanitätshaus Luttermann GmbH
Zur Schmiede 6
45141 Essen
V.Biedermann@luttermann.de

Begutachteter Beitrag/reviewed paper

Zitation
Biedermann V. Versorgung mit einer fremdkraftgesteuerten Partialhandprothese. Orthopädie Technik, 2015; 66 (5): 14–19