Foto: Klaus-Peter Hoffmann
Professor Klaus-Peter Hoffmann;
© Fraunhofer IBMT

Klaus-Peter Hoffmann leitet die Abteilung Medizintechnik und Neuroprothetik am Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik (IBMT). COMPAMED.de sprach mit dem Experten über muskelgesteuerte Kunstarme, Auto fahren mit Handersatz und Prothesen von morgen.

COMPAMED.de: Herr Hoffmann, früher waren Prothesen aus Holz oder Eisen. Heute sind sie hochkomplexe High-Tech-Produkte, die einen verlorenen Körperteil immer besser ersetzen. Gibt es überhaupt noch Unterschiede zwischen Menschen mit und ohne Prothesen?

Klaus-Peter Hoffmann: Ja, die gibt es. Moderne Prothesen geben den Patienten zwar heute schon einen großen Teil ihrer Selbständigkeit wieder, aber den fehlenden Körperteil vollständig ersetzen können sie noch nicht.

COMPAMED.de: Wo sind zum Beispiel Schwachstellen?

Hoffmann: Wenn der Patient mit seiner Handprothese einen Gegenstand greift, kann er die Struktur der Oberfläche noch nicht fühlen, ebenso wenig die Temperatur. Ihm fehlt also das sensorische Feedback. Ein weiterer Nachteil: Mit heutigen Armprothesen kann man Bewegungen nur nacheinander ausführen, nicht gleichzeitig. Der Patient kann seine Hand also öffnen oder drehen. Beides zusammen geht noch nicht.

COMPAMED.de: Die Bewegung der Prothese wird überhaupt erst durch die Muskelkraft des Patienten möglich. Können Sie das einmal erklären?

Hoffmann: Häufig sind im Amputationsstumpf noch Muskelreste vorhanden. Wenn diese angespannt werden, entsteht eine elektrische Spannung, die über Elektroden auf der Haut erfasst wird. Die Impulse werden verstärkt, in Steuersignale umgewandelt und an kleine Elektromotoren der Prothese weitergeleitet. Auf diese Weise kann der Patient seine Prothese bewegen.

COMPAMED.de: Es gibt aber auch Forscher, die noch einen Schritt weiter gehen. Nicht mehr durch das Zucken der Muskeln soll der Patient dann eine Prothese steuern können, sondern allein durch die Kraft seiner Gedanken. Wie ist das möglich?

Hoffmann: Bei gedankengesteuerten Prothesen erfassen Elektroden an der Kopfhaut elektrische Aktivitäten. Denn diese entstehen nicht erst dann, wenn man eine Bewegung ausführt, sondern auch schon, wenn man sie sich nur vorstellt.

COMPAMED.de: Wie werden die Elektroden denn am Kopf befestigt?

Hoffmann: Es gibt Hauben, die der Patient aufsetzen kann und an denen die Elektroden befestigt sind, es gibt aber auch die Möglichkeit, die Elektroden durch eine Operation ins Gehirn zu implantieren. Bei beiden Möglichkeiten werden die Bewegungsbefehle des Gehirns an einen Computer gesendet, der dann die Prothese steuert. Das ist aber nur eine Möglichkeit, Prothesen mit Gedanken zu bewegen. Bei einem jungen Österreicher hat man den peripheren Nerven, der von dem Hirnareal versorgt wird, das die Hand- und Armbewegungen auslöst, mit der Muskulatur im Brustbereich verbunden. Wenn der Patient jetzt an eine Bewegung denkt, werden die Hirnimpulse zur Brustmuskulatur umgeleitet, dort mit Hilfe kleiner Sensoren erfasst, verstärkt und an die Prothese weitergeleitet.

COMPAMED.de: Der Fall ging kürzlich auch durch sämtliche Medien. Hier wurden zur Bewegung der Prothese also Muskel- und Gedankensteuerung kombiniert. Sogar ein Auto kann der junge Mann mit seinen Armprothesen lenken. Wie sicher ist das eigentlich im Straßenverkehr?

Hoffmann:: So sicher wie jedes andere technische System im Auto auch. Und da der Prothesenträger mit seinen Füßen ganz normal Gas und Bremse betätigen kann, sehe ich da keine größere Gefahr. Außerdem hat er ja die Führerscheinprüfung bestanden. Wenn es Bedenken gegenüber der Technik gegeben hätte, wäre er dazu sicher nicht zugelassen worden.

 
 
Foto: Armprothese und Tasse
Die Weiterentwicklung von Armprothesen ist eine besondere Herausforderung für Forscher; © Hemera
 
 

COMPAMED.de: Was werden Prothesen in Zukunft noch alles können?

Hoffmann: Wir entwickeln gerade ein System, mit dem Handprothesen noch besser gesteuert werden sollen, um den natürlichen Bewegungsablauf weiter zu optimieren. Die Elektroden zur Erfassung der Muskelaktivität werden dabei nicht mehr auf, sondern unter der Haut, direkt auf dem Muskel, fixiert. Ein Messimplantat soll dann mehrere Muskelsignale aufnehmen, damit unterschiedliche Handbewegungen gleichzeitig ausgelöst werden können. Wir hoffen, dass Menschen mit Armprothesen in Zukunft alle Finger einzeln bewegen, kalt und warm unterscheiden und Oberflächen fühlen können. Die Weiterentwicklung solcher Prothesen ist eine der größten Herausforderungen an die Medizintechnik.

Das Interview führte Simone Heimann
COMPAMED.de