Neuroprothetik liefert Visionen
Prothesen werden direkt an die Nerven gekoppelt

Sie gilt als das komplexeste Greifwerkzeug, das die Natur hervorgebracht hat: die menschliche Hand. Wissenschaftlern am Forschungszentrum Karlsruhe ist es gelungen, eine Prothese zu entwickeln, die einer natürlichen Hand nicht nur optisch ähnelt, sondern sich auch fast genauso bewegen lässt.

KÖLN. Eine ausgeklügelte Minihydraulik ermöglicht es dem Träger etwa, mit allen fünf Fingern zu greifen. Verformbare Kunststoffkissen, in die Flüssigkeit gepumpt wird, sorgen nicht nur für eine enorme Flexibilität. Sie sorgen auch dafür, dass die Prothese sich wie eine menschliche Hand anfühlt.

„Während bei klassischen Prothesen Elektromotoren zum Einsatz kommen, verwenden wir einen Hydraulikantrieb“, erläutert Stefan Schulz vom Forschungszentrum, der für seine Arbeiten über die Handprothese jüngst mit dem Scientific Award der BWM Group ausgezeichnet wurde. „Elektronisch gesteuerte Ventile dosieren dabei eine spezielle Flüssigkeit in den Prothesenfingern. Je nach Füllzustand beugen oder strecken sich die einzelnen Glieder.“ Vorbild sei die Natur. Spinnen bewegen ihre Beine, indem sie eine Flüssigkeit in ihren hohlen Beinröhren mehr oder weniger stark unter Druck setzen.

Gesteuert wird die künstliche Hand über Sensoren im Schaft. Diese nehmen elektrische Signale auf, die durch Anspannung von Muskeln im Armstumpf des Patienten entstehen. Ein Mikroprozessor liest die Reihenfolge der Muskelkontraktionen und leitet daraus die passenden Steuerbefehle ab. „Wir haben eine intelligente Software entwickelt, die die Muskelsignale des Patienten in die verschiedenen Griffmuster der Hand übersetzen kann“, sagt Schulz. Doch die Prothese ist nur der erste Schritt: Künftig wollen die Forscher die Sensoren mit Nervenenden unter der Haut verbinden, um Bewegungssignale direkt zu empfangen und umzusetzen.

Diese Vision einer echten Neuroprothese ist nur ein Beispiel für die „erheblichen Forschungsanstrengungen“, die der Verband der Elektrotechnik (VDE) in diesem Bereich in einer aktuellen Studie ermittelt hat. Generell gehe es darum, technische Systeme an Nerven zu koppeln, um Organe oder Gliedmaße zu stimulieren. Steigende Umsatzzahlen der Hersteller von Implantaten, Prothesen und Hörhilfen weisen diesen Sektor der Medizintechnik als einen Wachstumszweig aus. Die Produktion hat sich seit 1995 verdoppelt – der Umsatz liegt damit bei 840 Mill. Euro.

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