Wie Prothesen und Körper in Zukunft spürbar zusammenarbeiten könnten

In Zukunft werden Hightech-Prothesen in das Skelett integriert, über umgeleitete Nervensignale in Muskeln angesteuert und von Hochleistungsalgorithmen unterstützt auch Rückmeldung an den Nutzer geben - diese Vision beschreibt ein Forscherteam im Fachblatt "Nature Biomedical Engineering". Ein Zentrum dieser Entwicklungen liegt in Wien. Oskar Aszmann von der MedUni Wien sieht "bedeutende Schritte" in dem Bereich in den vergangenen und kommenden Jahren, wie er der APA erklärte.

Der Leiter des gemeinsam mit Otto Bock Healthcare Products, einem der Pionierunternehmen auf diesem Gebiet, betriebenen "Labors für Wiederherstellung von Extremitätenfunktion" an der Medizinischen Universität Wien ist einer der Hauptautoren des Perspektiven-Artikels in dem Fachjournal. Die Veröffentlichung versammelt 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.

Prothesen möglichst nahe am Körper

Sehr viel erwartet man sich etwa von der "direkten skelettären Anbringung" (Osseointegration), so der Forscher. Hier gehe es darum, die Arm- oder Beinprothese möglichst nahe am Körper anzubringen. Vor allem in Wien ist man mit Unterstützung namhafter Experten aus Schweden und den USA hier führend.

Im vergangenen Jahr konnten Aszmann und sein Team die ersten derartigen Behandlungen im "New England Journal of Medicine" vorstellen: "Das war tatsächlich eine Weltneuheit und markiert sicherlich einen Meilenstein in der modernen Prothetik."

Komplexe Eingriffe am peripheren Nervensystem

Damit eine Bewegung dieser Prothesen möglich ist, werden komplexe Eingriffe am peripheren Nervensystem durchgeführt, um die Gesamtanzahl der von den Muskeln gesetzten Steuersignale zu erhöhen. Amputierte periphere Nerven werden dabei in verbliebene Muskeln im Amputationsstumpf sozusagen "umgeleitet", wie Aszmann es ausdrückte. So können die technisch schwer auslesbaren, unmittelbaren Signale aus den Nerven in ein "klar hörbares Biosignal" umgewandelt werden.

"Wir erlauben dem Muskel als Übersetzer und Verstärker neuronaler Information aufzutreten", so der plastische Chirurg, der hier auch im Rahmen eines mit zehn Millionen Euro dotierten "Synergy Grant" des Europäischen Forschungsrates (ERC) an völlig neuen Konzepten arbeitet. Damit ließe sich dann eine komplexe Prothese besser steuern und der Patient würde sogar eine präzise Rückmeldung vom Implantat erhalten, so die Vision einer echten "sensomotorischen Schnittstelle" am Stumpf.

Implantat soll sich als Teil des Körpers anfühlen

Zur Zeit stellen sich viele Fragen zur Abnahme des möglichst klaren Muskelsignals, das dann eine Aktion der Prothese anstößt. Bisher läuft dies über die Haut, wobei sich beim Schwitzen die Übertragungsqualität verschlechtern kann. Die Wiener Gruppe arbeitet mit internationalen Kollegen an implantierbaren, auch kabellosen Sensoren, die versprechen, "die Signale bestmöglich aus dem Körper herauszubekommen", sagte Aszmann.

Das funktioniere bisher noch vor allem vom Körper in Richtung Prothese. Letztlich gehe es aber auch um den "wesentlichen Aspekt der Re-Sensiblisierung" - sprich, dass von der Prothese auch Signale wieder an den Patienten zurückfließen. Nicht zuletzt stehe man bei all der Hochtechnologie oft vor dem Problem, dass ein Implantat vielfach nicht als Teil des Körpers wahrgenommen wird. Die Wissenschafter sprechen hier von dem Problem des "Embodiments". Das Fremde als zugehörig zu empfinden "ist natürlich auf Gedeih und Verderb damit verbunden, das auch zu spüren. Das Sensorium muss auf irgendeine Weise in das Ersatzteil mit hineinkommen".

Pionierarbeit

An derartigen bidirektionalen Sensoren arbeiten Aszmann und Kollegen seit einiger Zeit unter anderem mit einer deutschen Firma. Tierversuche in Wien liefen vielversprechend. Man plane nun, sehr bald Personen mit solchen Prothesen auszustatten. "Wir sind gemeinsam mit der Firma Otto Bock die ersten, die das durchführen", sagte Aszmann. So würde etwa ein Vibrationssignal von der Prothese an den Stumpf zurückgeleitet, wenn die Fußsohle den Boden berührt. Dann kann der Patient auch registrieren, wann kein Bodenkontakt mehr besteht. Das könne die Gangsicherheit oder das Embodiment verbessern.

Das Ansinnen, neue Technologien tatsächlich bei Patienten einzusetzen, werde durch erst kürzlich verschärfte gesetzliche Regulationsvorgaben in der EU erschwert. In den USA oder China sei man hier etwas nachsichtiger, so der Wissenschafter, der einen "Wettbewerbsnachteil" für Europa fürchtet.