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Gedankengesteuerte Armprothese: Der Mensch denkt, die Technik lenkt

Ein junger Österreicher erprobt ein Wunderwerk - die gedankengesteuerte Armprothese. Der stern traf den Mann, der beide Arme bei einem Starkstromunfall verloren hat

Von Denis Dilba

Dieses leise Knacken in seinem Handgelenk hat Christian Kandlbauer bisher noch nie gehört. Nur wenige Zentimeter trennen seine Finger noch von der Türklinke vor ihm, als der 20-Jährige erstaunt zusehen muss, wie sich die linke Hand vom Arm löst. Einen kurzen Moment lang baumelt sie noch an einem Kabel - dann knallt sie auf den Boden. Kandlbauer schaut irritiert auf die Türklinke, dann auf die Hand am Boden - und errötet: "Hm, da muss wohl eine Schraube locker gewesen sein", sagt er, fast so, als wollte er sich dafür entschuldigen. "Nur gut, dass hier Teppichboden liegt, da kann nichts kaputtgehen."

Aber selbst wenn: In der Wiener Forschungszentrale des Medizintechnikunternehmens Otto Bock hätte man ihm innerhalb von wenigen Minuten eine Ersatzhand besorgt. Denn es ist Christian Kandlbauers Aufgabe, das robuste und doch filigrane Leichtmetallskelett mit einem Hautüberzug aus Silikon zu erproben. Es ist Teil einer neuen Armprothese, die ihrem Träger zu einer völlig neuen Bewegungsfreiheit verhelfen soll. Das zumindest hofft Hubert Egger, Projektleiter der "gedankengesteuerten Armprothese". Stark vereinfacht gesagt, erklärt Egger, müsse Christian nur daran denken, seine Hand zu öffnen, den Arm zu heben, ein Glas oder eben eine Türklinke zu greifen - die Prothese übersetzt dann seinen Willen in die entsprechende Bewegung.

Bewegungen deutlich flüssiger

Was im ersten Augenblick nach Science-Fiction klingt, wird schlagartig glaubwürdig, steht man Kandlbauer gegenüber: Ein gelbes Kabelknäuel scheint aus ihm zu wachsen, Kohlefaser und verschiedenfarbige Metalle blitzen, Leuchtdioden blinken, Stellmotoren surren und rasseln. "Wie man allerdings gerade gesehen hat, befinden wir uns derzeit noch in der Laborphase", sagt Egger, während er Christians Hand wieder an den Hightech-Arm schraubt. Unangenehm ist dem Entwickler diese Episode nicht. Im Gegenteil: Da Kandlbauer derzeit der einzige Patient in ganz Europa ist, der diese Armprothese der kommenden Generation trägt, sind Egger und seine Kollegen geradezu scharf auf jede neue Erfahrung mit ihrem Prototypen.

"Fehler, die wir in diesem Stadium erkennen, werden in der Praxis nicht mehr vorkommen", sagt Egger. Außer dem aus der Steiermark stammenden Kandlbauer tragen weltweit erst sechs weitere Personen einen ähnlich weit entwickelten Cyber-Arm. All diesen Patienten wurden die Prothesen am amerikanischen Rehabilitation Institute of Chicago angepasst, allerdings haben sie weniger Gelenke als Kandlbauers neuer Arm. Die Bewegungen, die er mit seinen sieben Gelenken machen kann, wirken daher deutlich flüssiger als alles, was Armprothesen bisher konnten. Seit Kandlbauer bei einem Starkstromunfall vor zweieinhalb Jahren beide Arme verlor, kennt er die Probleme mit den derzeit verfügbaren künstlichen Armen nur zu gut. Um seine Standardprothese bewegen zu können, muss er gezielt die Muskulatur des verbliebenen Oberarmstumpfes anspannen.

Kombinierte Bewegungen waren unmöglich

"Ziehe ich die vordere Muskulatur zusammen, dreht sich das gerade aktive Gelenk nach links, genauso geht es mit der hinteren nach rechts - möchte ich ein Gelenk weiterschalten, spanne ich vorne und hinten gleichzeitig an", erklärt Kandlbauer. Das erfordert extreme Konzentration vom Anwender; kombinierte Bewegungen, zum Beispiel das Handgelenk drehen und dabei den Arm heben, sind unmöglich. Die Mediziningenieure von Otto Bock setzten daher auf ein neues Verfahren, entwickelt vom amerikanischen Chirurgen Todd Kuiken an der Northwestern University in Chicago. Kuiken kam als Erster auf die Idee, bei Armamputierten die verbliebenen und noch intakten Nervenbahnen in der Schulter zu nutzen, die ursprünglich einmal zur Hand geführt haben. Dazu leitet er die Nerven in die Brustmuskulatur um, die wegen des fehlenden Arms ohnehin keine Funktion mehr hat.

Links unterhalb von Kandlbauers Halsansatz und über seine gesamte linke Schulterpartie sieht man noch heute die beiden Narben der Operation. Um Kandlbauers Hand in seiner Brustmuskulatur gewissermaßen wieder auferstehen zu lassen, musste Oskar Aszmann, plastischer Chirurg am Allgemeinen Krankenhaus in Wien, zunächst die normalen Nervenbahnen zur Brust kappen. Im nächsten Schritt isolierte Aszmann die Handnervenbündel im Schulterbereich und vernähte die rund sechs Millimeter dicken Faserstränge mit den Hauptnervenkanälen zur Brustmuskulatur. Das war im Dezember 2006. Dann begann für Kandlbauer das Warten. Nerven wachsen mit einer Geschwindigkeit von rund einem Millimeter pro Tag - die neuen Zielregionen für die Handnerven in seiner Brust lagen aber bis zu 20 Zentimeter von den frischen Nervennähten entfernt. "Das ist im Prinzip so, als ob man einen Pflanzensamen in die Erde setzt und auf die Blume wartet", sagt Aszmann.

"Es war atemberaubend"

"Ende Februar letzten Jahres habe ich das erste Mal meine neue Hand gespürt. Es war atemberaubend", sagt Kandlbauer, dessen Brustmuskulatur im Takt seiner Worte mitzuckt. Seitdem werden seine Empfindungen immer detaillierter: Handfläche, Daumen, Zeigefinger - für jede Region seiner alten Hand entstehen nach und nach entsprechende Flächen auf seiner Brust. Die funktionieren in beide Richtungen: Einerseits zucken die Brustmuskeln, wenn Kandlbauer an Bewegungen der entsprechenden Handteile denkt; andererseits empfindet der Patient Berührungen der Brustbereiche als Berührungen der Hand, die er gar nicht mehr hat. Die Steuersignale der Handnerven an den Brustmuskeln nehmen die Elektroden der Prothese auf und steuern die Prothese entsprechend (siehe Grafik). "So kann Christian nun mehrere Gelenke gleichzeitig bewegen", sagt Egger. Und die Prothese wirkt viel natürlicher. Praxistauglich ist sie aber noch lange nicht - frühestens in rund drei Jahren könne er sich das vorstellen, so Egger. Bis sich das Hightech-Ungetüm aus Kohlefaser, Aluminium und Stahl mit seinen acht Elektromotoren in einen voll funktionstüchtigen Arm verwandeln kann, braucht es zurzeit noch jedes Mal mehrere Stunden Vorlauf.

Allein das Aufkleben der zehn Elektroden auf den Brustmuskel und das Testen dauert jedes Mal zwei Stunden. "Da die Nerven noch wachsen, verschieben sich die aktiven Regionen immer wieder und müssen neu lokalisiert werden", sagt Egger. In einer späteren Entwicklungsstufe könnten die Elektroden auch implantiert werden. Sitzen die Kontakte richtig, kann Kandlbauer mit dem Training für die einzelnen Bewegungen beginnen: Möchte er etwa den Ellbogen anheben, kontrahieren bestimmte Regionen seiner Brustmuskulatur. Das individuelle Muster dieser Muskelanspannungen wird in der Computereinheit der Prothese gespeichert - denkt Kandlbauer später daran, den Ellbogen anzuheben, erkennt die Elektronik das Muster wieder und bewegt den Kunstarm wie gewünscht. "Mit der neuen Prothese kann ich bereits eigenständig einen Teller aus dem Schrank holen, Essen klein schneiden, aus einem Glas trinken und mich selbst waschen", sagt Kandlbauer. "Am liebsten würde ich sie mit nach Hause nehmen." Nur leichter müsse sie noch werden, wünscht er sich. Mit ihren sechs Kilogramm werde sie ihm nach einigen Stunden einfach zu schwer. Darüber sieht Kandlbauer aber gern hinweg. Denn mit seinen herkömmlichen Prothesen ist er deutlich unselbstständiger. "Wenn meine alte Prothese ein VW Käfer ist, fahre ich jetzt mit der neuen einen Ferrari."

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