Neue Prothese: nervensystemgesteuert für natürlicheres Gehen bei Amputierten

BerlinFortschrittliche Prothesenbeine helfen Menschen, besser zu gehen, können aber nicht vollständig vom Gehirn gesteuert werden. Sie nutzen Sensoren und Motoren, um sich anhand vorgegebener Programme zu bewegen. Forscher von MIT und Brigham and Women's Hospital haben jetzt ein neues Prothesenbein entwickelt, das vollständig vom Nervensystem kontrolliert wird. Dies ermöglicht den Benutzern ein natürlicheres Gehen.

Die neue Operation, bekannt als die agonist-antagonistische myoneurale Schnittstelle (AMI), verknüpft Muskeln im verbliebenen Teil der Gliedmaßen erneut. Dies ermöglicht es Patienten, die Position ihrer Prothese zu spüren. In einer Studie mit sieben Patienten, die sich dieser Operation unterzogen, stellten die Forscher Verbesserungen fest.

• Schnelleres Gehen
• Leichtere Hindernisbewältigung
• Besseres Treppensteigen

Hugh Herr, Professor am MIT, erklärte, dass es sich um die erste Studie handelt, die eine vollständig vom Nervensystem kontrollierte Beinprothese zeigt. Die Patienten verspürten zudem weniger Schmerzen und erlitten geringere Muskelschwächen. Weltweit haben bereits rund 60 Patienten diese Operation durchlaufen. Sie eignet sich sowohl für Bein- als auch Armamputationen.

Die meisten Bewegungen der Gliedmaßen werden durch Muskelpaare gesteuert. Bei herkömmlichen Amputationen werden diese Muskelinteraktionen unterbrochen. Dadurch kann das Nervensystem die Position der Muskeln nicht mehr richtig erkennen, was für die Kontrolle der Bewegung durch das Gehirn wichtig ist. Aus diesem Grund fällt es Menschen mit herkömmlichen Amputationen schwer, ihre Gliedmaßen im Raum zu lokalisieren und sie sind auf robotische Steuerungen in ihren Prothesen angewiesen.

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Die Forscher untersuchten, ob Signale von wiederangeschlossenen Muskeln eine Prothese steuern könnten. Gleichzeitig prüften sie, ob Nutzer Informationen über die Position der Prothese erhalten könnten. Die in Nature Medicine veröffentlichte Studie zeigte, dass dieses Feedback den Nutzern half, fast normal zu gehen.

Die Studie untersuchte sieben Personen, die eine AMI-Operation hatten, und sieben, die reguläre Amputationen hatten. Alle nutzten die gleiche bionische Prothese mit einem motorisierten Knöchel und Sensoren zur Erfassung von Muskelsignalen. Die Forscher testeten ihre Fähigkeiten bei verschiedenen Aufgaben.

• Flaches Gelände bewältigen
• Hügelaufwärts gehen
• Eine Rampe hinuntergehen
• Treppen rauf und runter steigen
• Hindernissen ausweichen beim Gehen

Menschen mit der AMI-Prothese gehen schneller und natürlicher. Beim Treppensteigen heben sie die Zehen an. Sie koordinieren ihre Prothese und ihr gesundes Bein besser. Beim Abstoßen vom Boden setzen sie genauso viel Kraft ein wie Menschen mit zwei Beinen.