„Eine künstliche Hand, die lebt“
 
Oliver Rebholz musste 34 Jahre alt werden, bis er den Zeigefinger der rechten Hand bewegen konnte – eine einzigartige Prothese macht es jetzt möglich
 

„Ich konnte damit einen  im Fahrstuhl den Etagenknopf drücken, auf dem Telefon eine Tastenkombination eingeben.“ Alltägliche Dinge – doch für den 34-jährigen Informatiker aus Ludwigshafen alles andere als eine Selbstverständlichkeit. Von Geburt an fehlt Rebholz der rechte Unterarm. Fast genauso lange trägt er Prothesen. Diese bestehen meist aus zwei oder drei mechanischen Fingern, die wie ein Greifarm arbeiten. Mit ihnen kann Oliver Rebholz zwar problemlos ein Glas halten und schwere Einkaufstüten sicher tragen. Doch die Computer-Tastatur bedienen, einen Tennisball werfen oder sogar im Gespräch mit den Fingern gestikulieren: undenkbar. Die Fluid-Hand – kaum von der echten zu unterscheiden Die neue Kunst-Hand, die Oliver Rebholz seit vergangenem Mai an der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg ausprobiert, soll genau das möglich machen. „Eine Revolution in der Prothetik“, schwärmt Prof. Dr. Hans Jürgen Gerner, ärztlicher Direktor der Klinik. „Zum ersten Mal ist es möglich, die Finger an einer Prothese einzeln zu bewegen. Eine Kunst-Hand, die lebt.“ Auch äußerlich ist die Handprothese – Projektname: Fluid-Hand – kaum vom natürlichen Vorbild zu unterscheiden.

Hydraulikantrieb sorgt für mehr Beweglichkeit Die Fluid-Hand könnte ein Riesenschritt auf dem Weg zu einem großen Ziel der Forscher werden: die Prothese als perfekter Ersatz für fehlende oder zerstörte Gliedmaßen. Ausgestattet mit voller Beweglichkeit,genug Kraft, spürbarem Tastsinn – so, dass der Patient den künstlichen Arm oder das Ersatzbein als Teil seines Körpers wahrnimmt. In puncto Beweglichkeit kommt die Fluid-Hand dieser Vision schon heute sehr nahe. Möglich macht das eine neue Antriebstechnik: „Während bei klassischen Prothesen Elektromotoren zum Einsatz kommen, verwenden wir einen Hydraulikantrieb“, erklärt Ingenieur Stefan Schulz, der zusammen mit seinem Team am Forschungszentrum Karlsruhe die Fluid-Hand entwickelt hat. „Ventile dosieren dabei eine spezielle Flüssigkeit in den Prothesen-Fingern – und steuern so über den Füllzustand, ob sich der jeweilige Finger beugt oder streckt.“ Für den Prothesen-Alltag noch noch zu schwach Noch bringt die Fluid-Hand zu wenig Stabilität. „Einen gefüllten Einkaufs-Klappkorb könnte ich damit nicht tragen – anders als mit meiner jetzigen Prothese“, erklärt Oliver Rebholz. Schulz kennt das Problem: „Wir werden die Technik noch an die harten Einsatzbedingungen einer Handprothese anpassen. Ein Vorteil der Konstruktion ist aber heute schon erkennbar: Weil sich die Fluid-Hand dem Gegenstand nahezu perfekt anschmiegen kann, ist letztlich viel weniger Haltekraft nötig als mit einer klassischen Handprothese.“

 

Prothese an die Nerven koppeln
 
Bislang kommen die Befehle für die Fluid-Hand von Elektroden, die auf der Haut des Patienten anliegen und die Muskelspannung messen. Diese Technik, Myoelektrik genannt, ist inzwischen Standard in der Prothetik
 

Üblich sind zwei Elektroden. Das Problem: „Mit so wenigen Sensoren werden die Bewegungs- möglichkeiten der Fluid-Hand nicht annähernd ausgeschöpft“, meint Gerner. Die Karlsruher Forscher wollen daher die Signale der Myo-Elektroden besser nutzen, um so mehr Steuerbefehle in die Kunsthand schicken zu können. Möglicherweise ist das nur eine Zwischenetappe. Weltweit suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, die Prothese direkt an die Nerven zu koppeln: ein Chip, der die Schnittstelle zwischen den Impulsen vom Gehirn und den künstlichen Gliedmaßen herstellt. Der direkte Weg von den Nerven zur Prothese macht auch Sinn, weil der Patient oft nur noch wenige Muskeln am Stumpf besitzt, die als Kontaktflächen für die Myoelektroden in Frage kommen. Die Zahl der Nervenstränge ist dagegen trotz Amputation in der Regel unverändert. Doch obwohl Tierexperimente mit Nerven-Kontaktchips Erfolg versprechend verlaufen sind: Bis die ersten Prothesen-Patienten vom „Nervenstecker“ profitieren, dürften noch mindestens zehn Jahre vergehen. „Das Hauptproblem: Wir wissen nicht, wie sich ein fest eingepflanzter Chip auf Dauer im Körper verhält“, erläutert Ingenieur Schulz. „Es besteht immer die Gefahr, dass er als Fremdkörper vom Organismus abgestoßen wird.“ Noch fehlt der Tasteindruck Das Fehlen einer funktionierenden Nerven -Prothesen -Schnittstelle macht den Forschern auch die Lösung dieser Aufgabe schwer: die Übertragung von Tasteindrücken, etwa an den Fingerkuppen der Prothese. „Sinnvoll wäre beispielsweise, dass der Patient ein Gefühl dafür bekommt, wie viel Kraft er aufwenden muss, um einen Gegenstand sicher zu greifen – ohne ihn durch zu viel Druck zu beschädigen“, so Orthopäde Gerner. Die dafür nötige Messtechnik wird bei den heute erhältlichen Ersatzhänden zum Teil direkt in die Prothese integriert. So war es früher für den Träger einer Handprothese heikel, ein Glas zu halten und mit Flüssigkeit zu füllen: Da das Gewicht beim Füllen zunimmt, konnte der Patient nicht sicher sein, dass die Prothese das Glas sicher im Griff hat. „Spezielle Sensortechnik macht es heute möglich, die Greifwirkung automatisch anzupassen“, erläutert Dr. Michael Hasenpusch, technischer Geschäftsführer von Otto Bock Health Care, einem der weltweit führenden Hersteller von Prothesen. Noch spektakulärer sind die Fortschritte, die derartige Sensoren bei Beinprothesen erlauben: Computergesteuerte Kniegelenke messen hier bis zu 50 Mal in der Sekunde die Druckbelastungen, die vom Fuß kommen, die Gelenkstellungen und weitere Bewegungsdaten. Ergebnis: Die Beinprothese stellt sich immer optimal auf den Gang des Patienten ein. Vorbei die Zeiten, als Kunstbeine nur im gestreckten Zustand voll belastet werden konnten. „Jetzt funktioniert das auch mit gebeugtem Knie“, freut sich Gerner. „Wir haben ein ganz natürliches Gangbild.“ Höchstleistungen dank High-Tech-Prothese Was das vor allem beim Treppab-Steigen bringen kann, zeigt das Beispiel des US-Amerikaners Curtis Grimsley: Am 11. September 2001 gelang dem oberschenkelamputierten Computer-Spezialisten unbeschadet die Flucht aus dem brennenden World Trade Center – vom 70. Stockwerk aus! Auch sportliche Höchstleistungen sind mit High-Tech-Beinprothesen kein Problem mehr. „Spezielle Federn in Sportprothesen erzielen sogar einen Katapult-Effekt“, so Gerner. Zukunftsmusik – noch... Oliver Rebholz hat einen anderen Traum. „Mit einer Handprothese Gitarre spielen können!“ Stefan Schulz wagt keine Prognose, ob die Fluid-Hand das eines Tages möglich macht. „Aber sie dürfte dafür sorgen, dass endlich mehr Menschen mit fehlender Hand ihre Prothese auch tragen. Bis jetzt tut es jeder dritte Patient nicht, weil er mit der vorhandenen Prothese unzufrieden ist.“