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Patient mit fühlender Beinprothese steigt eine Treppe hinunter

Die erste Beinprothese, die fühlt

Österreichische Forscher haben eine Beinprothese entwickelt, die fühlen kann. Wer sie trägt, spürt, auf welchem Untergrund er geht. Der bisher einzige Patient zeigt sich begeistert: Er kann wieder normal gehen, Rad fahren und hat sogar erste Versuche auf einer Kletterwand unternommen.

Technologie 08.06.2015

Forschungsleiter ist Hubert Egger, Professor für Prothetik an der FH Oberösterreich in Linz. Schon vor knapp acht Jahren war eine Entwicklung von ihm - eine gedankengesteuerte Armprothese - weltweit in die Schlagzeilen geraten. Bei einer Pressekonferenz in Wien berichtete er am Montag von einem möglichen weiteren Meilenstein der Prothesenkunst.

Neues Leben für abgetrennte Nerven

Erster Träger der fühlenden Beinprothese ist Wolfgang R. Im Jahr 2007 hatte der heute 54-Jährige einen Schlaganfall mit Gehirnblutung erlitten. Danach wurde ihm der rechte Unterschenkel amputiert. Der Patient litt in Folge unter starken Phantomschmerzen - und genau das war der Anknüpfungspunkt für den neuen Fußersatz.

Denn: Phantomschmerzen entstehen unter anderem, weil das Gehirn Informationen von den Gliedmaßen erwartet, diese aber nicht mehr geliefert werden. Die verbliebenen Nerven liefern sozusagen sinnlose Signale. Bei Amputationen werden die Nervenenden abgetrennt und weit zurück in den Körper verlagert. "Man macht das, damit keine Druckstellen im Schaft einer Prothese auftreten, weil man weiß, dass vernarbte Nerven druckempfindlich sind", erklärt Egger gegenüber science.ORF.at.

Hubert Egger hält die Prothese seines Patienten Wolfgang R.

FH Oberösterreich

Patient Wolfgang R. mit Hubert Egger

Bei der nun vorgestellten Methode wurde genau das Gegenteil gemacht: Ein Team um die Chirurgin Eva-Maria Baur von der Uniklinik Innsbruck hat die Nerven reaktiviert und ihnen neues Leben eingehaucht. Die Ärzte verlegten jene Nervenenden, die früher die Informationen aus dem Fuß verarbeitet haben, in ein empfindliches Hautareal des Beinstumpfes.

An sechs Stellen dieses Hautbereichs wird somit der ehemalige Fuß abgebildet: Kitzelt man den Patienten etwa in der Nähe jenes Nervenendes, das früher zur Ferse gehört hat, so spürt er nicht den Stumpf, sondern seine Ferse. Eine andere Hautstelle steht für die Zehen, eine dritte für den Mittelfuß und so weiter. Das ist die eine Seite der neuen Methode.

Fußprothese mit Sensoren

Der Patient auf der Kletterwand

FH Oberösterreich

Der Patient auf der Kletterwand ...

Der Patient beim Stiegensteigen

FH Oberösterreich

... und beim Stiegensteigen

Auf der anderen Seite haben die Forscher eine bereits länger verfügbare Fußprothese aus Karbon verwendet ("Elan" von der Firma Endolite) und mit sechs Drucksensoren ausgestattet: Sie liegen im Fersenbereich, im Mittel- und Vorfuß- sowie im Zehenbereich. "Sobald der Patient z. B. mit der Sohle den Boden berührt und den Fuß beim Gehen am Boden abrollt, nehmen die Sensoren die Druckbewegung auf", erklärt Egger. Die elektrischen Signale werden verstärkt, weitergeleitet und bringen Stimulatoren im Schaft der Prothese zum Vibrieren: und zwar genau an der Stelle, an der die Chirurgen die "Fußnerven" auf die Haut des Stumpfes verlegt haben.

"Bei jedem Bodenkontakt der Prothese sendet der Fersensensor ein Signal an die 'Ferse am Stumpf'. Und wie bei einem gesunden Fuß wird dem Gehirn mitgeteilt: 'Jetzt hat die Ferse Kontakt mit dem Boden! Jetzt findet die Abrollbewegung statt!" Das Gleiche gilt auch für die anderen Sensoren, die Informationen vom Rest des Fußes verarbeiten. Das Gehirn bekommt auf diese Weise wieder reale Informationen aus der Umwelt, und das hat laut Egger zwei große Vorteile: Zum einen sind beim Patienten R. die Phantomschmerzen verschwunden, zum anderen hat er wieder das Gefühl bekommen, "sein Bein zu haben". Der Patient könne wieder Stiegen steigen, Fahrrad fahren, und sogar Versuche auf der Kletterwand waren erfolgreich.

Nun liegt es an der Industrie

Bei der "fühlenden Prothese" handelt es sich um einen Prototyp. Egger hat ihn zusammen mit seinen Studenten der FH Oberösterreich entwickelt, zum Teil unter Einsatz sehr kreativer Mittel. So stammen die Vibrationselemente aus handelsüblichen Smartphones - auf diese Weise konnten die Kosten der Entwicklung relativ niedrig gehalten werden.

Sie betragen laut Egger "ein paar tausend Euro". In dieser Größenordnung - etwa bei 5.000 Euro - könnte auch der Preis eines künftigen serienreifen Produkts liegen. Das ist aber noch Zukunftsmusik. Bis dahin muss sich ein Partner in der Industrie finden, der den Prototyp weiterentwickelt.

Zum Vergleich: 2007 hat Hubert Egger die europaweit erste gedankengesteuerte Armprothese vorgestellt. Die amerikanische Behörde FDA hat eine darauf beruhende Prothese erst im Vorjahr zugelassen. Ähnlich lange könnte es auch im aktuellen Fall dauern.

Das Wissen stellt Egger und sein Team nun jedenfalls der Industrie frei zur Verfügung. "Gerade junge Unternehmen sollen die Möglichkeit haben, ohne besondere Hürden auf diesem Marktsegment tätig zu werden. Das zu erwartende breitere Produktportfolio auf diesem Gebiet könnte so für mehr Menschen mit Amputationen leistbarer werden - auch in Schwellenländern."

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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