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Bionische Prothesen revolutionieren die Medizintechnik

Prothesen gibt es nicht erst seit gestern: Das British Museum besitzt eine 2600 Jahre alte Zehenprothese aus dem alten Ägypten. Doch bis vor kurzem waren Prothesen lediglich rudimentäre Nachbildungen der verlorenen Körperteile und konnten nur einen winzigen Bruchteil von deren Aufgaben übernehmen. Mit den bionischen Prothesen sieht die Sache ganz anders aus. Dank der Fortschritte in der medizinischen Modellierung und der Elektromechanik sowie bei der Verwendung neuer Materialien und Werkzeuge bieten sie völlig neue Perspektiven für die Behandlung von Behinderungen, bis hin zu einer möglichen Verbesserung der menschlichen Fähigkeiten.

Gedankengesteuerte Prothesen

 
Myoelektrische Prothesen setzen an den in  den Stümpfen amputierter Gliedmaßen verbleibenden Muskeln an. Elektroden messen die Muskelkontraktionen und senden eine Reihe elektrischer Signale an die Prothese, wodurch die darin befindlichen Motoren aktiviert werden. Mit seiner Vorderarmprothese Bebionic, die den Spitznamen „Terminator“ erhielt, kann Nigel Ackland seine Schuhe zubinden, Karten geben und Dornengestrüpp ausreißen… scheinbar simple Gesten, die jedoch mit herkömmlichen Prothesen undenkbar sind. 
 
 
Claudia Mitchell ist die erste Frau, die eine mit ihrem Brustkorb verbundene bionische Armprothese trägt, die sie mit ihren Gedanken steuern kann. Das verdankt sie dem Rehabilitation Institute of Chicago (RIC). Wenn Claudia „denkt“, dass sie ihre fehlende Hand bewegt, sendet der Motorcortex in ihrem Gehirn über das Rückenmark ein elektrisches Signal bis zu den Nervenwurzeln des amputierten Arms, die ihr auf die Brustmuskulatur operiert wurden. Dort nehmen Elektroden die Signale auf und geben sie an die Prothese weiter.
 
 
Die Steuerung durch Gedanken funktioniert auch auf Distanz. Pierpaolo Petruziellos bionische Hand ist nur über Elektroden mit seinem Muskel verbunden. Bei den Mitarbeitern des Bio-Medico Campus in Rom lernt er, sie zu bewegen – indem er sich stark darauf konzentriert.
 
 
Heute gehorchen „intelligente“ Beinprothesen den Gedanken ihrer Träger.
 
 
 

Möglichst realitätsnahe Prothesen

 
Im Projekt LifeHand2 des Bio-Medico-Teams ist eine Handprothese entstanden, die über einen groben Tastsinn verfügt. Elektrosensoren an den Fingerspitzen sammeln Daten (Druck, Temperatur, etc.) und übertragen sie an die Nerven, wodurch  der Patient Dinge fühlen kann.
 
 
„Schluss mit Behinderungen“? So lautet zumindest der Slogan des Biomechatronic-Labors am MIT Media Lab. Laborleiter Hugh Herr, dem selbst nach einem Kletterunfall mit 18 Jahren beide Beine amputiert werden mussten, sieht das Recht auf Nicht-behindert-Sein als Grundrecht an, das mit den bionischen Prothesen erreichbar wird. Doch dafür müssen die entsprechenden Mittel investiert werden.
 
 
Heute entwickelt er gemeinsam mit seinem Team am MIT bionische Beinprothesen, die Körperbewegungen möglichst umfassend nachahmen, mit zwei synthetischen Hautschichten und intelligenten und reaktiven Materialien. Dank ihrer Prothese kann eine Tänzerin, die ihr Bein beim Attentat von Boston am 15. April 2013 verlor, heute wieder Rumba tanzen. Ohne die Fortschritte in der Bionik wäre dies einfach undenkbar.
 
 
Hugh Herr ist außerdem überzeugt, dass Prothesen menschliche Fähigkeiten verbessern können. Er baute sich selbst Prothesen, mit denen er seine Größe nach Belieben verändern konnte, oder Füße mit Spikes, um mit Leichtigkeit Gletscherwände hochzuklettern. „Wir treten in ein Zeitalter ein, in dem mit unserem Körper verbundene Maschinen uns stärker und leistungsfähiger machen“, erklärt Herr. Er prognostiziert, dass der Mensch der Zukunft Exoskelette tragen wird, und sei es nur zum Schutz der Knie beim Joggen (siehe TEDTalk, ab 9:50 min).
Diese bionischen Prothesen sind so leistungsfähig, dass zahlreiche amerikanische Soldaten trotz Amputation an die Front zurückkehren können, wenn sie es möchten. Manche finden ihre Prothesen sogar leistungsfähiger als ihr Bein aus Fleisch und Blut.
 
 
Aimee Mullins, Paralympics-Siegerin und Topmodel mit Titanbeinen, ist mit Hugh Herr völlig einer Meinung. Ihre eigenen Prothesen sind surrealistische und ästhetische Objekte: sie besitzt zwölf Beinpaare, unter anderem aus Holz oder in Form von Pantherbeinen. Sie lief für Alexander MacQueen über den Laufsteg und spielte in Künstlerfilmen von Matthew Barney.
 
 
Diese extrem teuren Prothesen sind dank Open Source und 3D-Druck ganz langsam auch breiteren Bevölkerungsschichten zugänglich. Ebenso wie Nicolas Huchet hat auch Paul McCarthy seinem Sohn eine künstliche Hand hergestellt, dank eines 3D-Druckers und im  Internet gefundener Pläne. Leon kann Gegenstände fassen und zeichnen, und seine Freunde finden seine bunte Hand einfach cool.
 
Inzwischen gibt es sogar bionische Pfoten für Hunde…
 
 
 
 
 

Bionische Prothesen in der Sendung vom 26. April 2014: