Mikroprozessor steuert Prothese
Mit künstlichem Knie Treppen steigen

Knieprothesen, die von einem Mikroprozessor gesteuert werden, erlauben ihren Trägern beinahe natürlich zu gehen. Da solche künstlichen Gliedmaßen jedoch keine eigene Kraftquelle haben, bleiben Steigungen und Treppen ein Hindernis, bei dem sie nur nachgezogen werden können.

BERLIN. Der isländische Prothesen-Hersteller Össur hat nun die erste Knieprothese entwickelt, in der ein Motor die Muskelkraft des Beines ersetzt. Nach erfolgreichen Tests soll das so genannte „Power Knee“ im September auf den Markt kommen.

Herkömmliche Mikroprozessor-gesteuerte Prothesen wie das „C-Leg“ von Otto Bock oder das „Rheo Knee“ von Össur nutzen für die Vorwärtsbewegung den Schwung beim Gehen. Indem sie das Gelenk bremsen und freigeben, simulieren sie einen Teil der Muskeltätigkeit des Oberschenkels. Die Prothese aktiv anzuheben, ist jedoch nicht möglich. Daher hat Össur nun in das „Power Knee“ einen Elektro-Motor eingebaut, der die nötige Kraft aufbringt, das künstliche Bein anzuheben.

Die größte Herausforderung sei die Konstruktion einer ausreichend starken Energiequelle gewesen, sagt Össur-Entwickler Kim de Roy. Als geeignet erwies sich schließlich eine Kombination mehrerer Lithium-Polymer-Akkus, wie sie auch in Mobiltelefonen Einsatz finden. Ein Kondensator speichert zudem die beim Schwingen des künstlichen Beines entstehende Bewegungsenergie in Form von elektrischer Energie zwischen. So werden Reichweiten von zehn bis 15 Kilometern möglich, was etwa drei Stunden kontinuierlichem Gehen entspricht.

„Genauso wichtig wie die Energieversorgung ist aber die Dosierung der Motorkraft und das Timing“, erläutert de Roy. Hierzu dient ein Arsenal an Sensoren, die konstant den Druck auf die Füße, den Beugungswinkel der Gelenke und die Bewegungen der Prothese ermitteln. Der besondere Trick: Durch Messungen am gesunden Bein ist die Prothese der kommenden Bewegung immer einen Schritt voraus. Eine speziell entwickelte Software übersetzt die Bewegungsmuster in Steuersignale, die dann an den Motor weitergeleitet werden. Gefüttert wurde die Software mit Daten aus Ganganalysen gesunder Menschen.

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