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Prothesen

Mensch mit Beinprothese beim Sport

Prothesen – ein funktioneller Ersatz

Als Prothese wird in der Medizin der künstliche Ersatz von Gliedmaßen beziehungsweise Körperteilen bezeichnet. Diesbezüglich gilt es in der Medizin als vorrangiges Ziel, Prothesen zu entwickeln, die dem zu ersetzenden Organ beziehungsweise Körperteil funktionell ähnlich sind. In der breiten Öffentlichkeit sind Prothesen vor allem als Ersatz von verlorenen Gliedmaßen bekannt. Dass Forschung und Entwicklung von Prothesen vorangeschritten sind und insbesondere Gliedmaßen nahezu perfekt ersetzen, zeigen die sogenannten Paralympics. Hier erzielen Menschen, die beispielsweise eine Beinprothese tragen, sportliche Höchstleistungen. Die Prothetik ist sehr vielfältig und konzentriert sich nicht nur auf Ersatzgliedmaßen. So sind Prothesen auch in vielen anderen medizinischen Bereichen wie der Zahnmedizin von großer Bedeutung.

Unterscheidungsmerkmale von Prothesen

Unterschieden werden in erster Linie Prothesen, welche sich außerhalb des Körpers befinden, von Varianten, die vollständig vom Körpergewebe umschlossen sind. Des Weiteren existieren sogenannte Epithesen, welche ästhetischen Zwecken dienen und oftmals einen optischen Ausgleich hervorrufen sollen. Bekannte Prothesen dieser Art sind Ohrmuschel-, Nasen- und Augenimitationen. Prothesen, die sich außerhalb des Körpers befinden, werden als Exoprothesen bezeichnet. Zu den Exoprothesen zählen beispielsweise Arm-, Hand- sowie Beinprothesen. Von Endoprothesen wird bei geschlossenen Prothesen gesprochen, die komplett vom Körpergewebe umgeben sind. Ihnen werden somit künstliche Hüftgelenke zugeordnet. Neben geschlossenen Prothesen kommen darüber hinaus auch offene Prothesen in der Prothetik zum Einsatz. Eine offene Prothese ist in einem Knochen verankert und ragt zu einem definierten Anteil aus dem Körpergewebe heraus. Beispiele hierfür sind Zahnprothesen.

Übersicht gängiger Prothesenvarianten

  • Exoprothesen (außerhalb des Körpers)
  • Endoprothesen (vollständig vom Körpergewebe umschlossen)
  • Epithesen (Prothesen für ästhetische Zwecke)

Einbausätze der Baureihe HFUC-2A als Prothesenkniegelenk

Um Menschen den Erhalt ihrer Lebensqualität nach dem Verlust eines Körperteils wie einem Bein zu ermöglichen, kommen in der bionischen Prothetik modernste Technologien und technisch anspruchsvolle Komponenten zum Einsatz. Der Fall ist dies insbesondere bei Kniegelenken, die auf einer Kombination aus künstlicher Intelligenz, Sensorik und Aktuatorik beruhen. Hier müssen die kinetischen und kinematischen Abläufe des Prothesenträgers exakt nachempfunden werden – und das dauerhaft. Erforderlich sind dafür ein hochintegriertes Untersetzungsgetriebe sowie ein kompakter Servomotor. Zusammen mit Sensoren und Mikroprozessoren stellen sie die Basis für einen proaktiven Beinersatz dar, der mithilfe eines künstlichen Muskels alltägliche Bewegungsabläufe gestattet. Erfüllt werden Anforderungen wie lebenslange Spielfreiheit, geräuscharmes Arbeiten und Gewichtsoptimierung von den Einbausätzen der Baureihe HFUC-2A der Harmonic Drive SE.

Funktionelle Vorteile moderner Prothesen

Den ersten Prothesen mangelte es an Funktionalität, weshalb fehlende Körperteile lediglich auf optischer Ebene ersetzt wurden. Dies galt sowohl für künstliche Gliedmaßen als auch für spezifische Prothesen. Die Prothetik und Medizintechnik ist heutzutage fortschrittlicher und erlaubt den Einsatz komplexerer Prothesen. Arm- sowie Bein-Prothesen werden bereits über Mikroprozessoren gesteuert und können komplexe Bewegungsmuster ausführen. Des Weiteren ermöglichen moderne Arm- und Beinprothesen dem Patienten sportliche Betätigung. Armprothesen wurden früher entweder als passive Prothesen (Schmuckprothesen) ohne weitere Funktion produziert oder als Hookprothesen (Hakenprothesen) hergestellt. Heute können Exoprothesen mit einer Greiffunktion ausgestattet werden, die im Bewegungsablauf der menschlichen Hand nachempfunden wird. Besagte Funktion stellt derzeit jedoch einen großen Kostenpunkt dar.

Die Außenhaut moderner Exoprothesen besteht oftmals aus PVC. Als Polymer erweist sich PVC als äußerst robust und ähnelt der menschlichen Haut zum anderen sehr. Ein Nachteil von PVC ist, dass es, im Gegensatz zu Leder-Stahl-Materialien und Holz, eher verschmutzt. Des Weiteren verfärbt sich der Kunststoff und sollte demzufolge im Verlauf der Nutzung regelmäßig ausgetauscht werden. Neben PVC finden auch sogenannte Silikonkosmetik-Handschuhe als Außenhaut Verwendung. Silikon ist allerdings nicht so robust wie PVC (reißt leicht, starker Abrieb) und teurer in der Anschaffung. Einen wesentlichen Vorteil bietet Silikon dennoch: Es verschmutzt nicht allzu stark. Beinprothesen besitzen meist eine Schaumstoffkosmetik, die in der Form des jeweiligen Körperteils geformt ist. Ein Kosmetikstrumpf wird übergezogen und bildet die Außenhaut.

Kategorisierung von Exoprothesen

Prothesen für Extremitäten werden in verschiedene Kategorien eingeteilt. Untere Extremitäten werden in Fußprothesen, Unterschenkelprothesen sowie Oberschenkelprothesen unterschieden. Fußprothesen sind nach Amputationen unterhalb des Sprunggelenks notwendig. Unterschenkelprothesen werden meist nach Amputationen unterhalb des Knies eingesetzt. Bei Oberschenkelprothesen werden Prothesen unterschieden, die oberhalb des Knies nach Amputationen zum Einsatz kommen, und Varianten, die nach Exartikulationen des Knies eingesetzt werden. Ist eine Hüftamputation notwendig, wird meist eine Ganzbeinprothese benötigt. Unterarm- und Oberarmprothesen sind die Kategorien, in die Prothesen der oberen Extremitäten eingeteilt werden. Weitere Unterteilungen erfolgen nach der Funktionalität der Prothesen.

Entwicklungsstand der Prothetik

Die Entwicklung von Prothesen aller Art ist vor gesamtgesellschaftlichen Hintergrund von großer Bedeutung. Als Teilbereich der Medizin sichert die Prothetik die Lebensqualität vieler Menschen. Moderne Exoprothesen sind bereits mit Mikroprozessoren ausgestattet, die dabei helfen, komplizierte Bewegungsabläufe zu generieren. Mit einer Handprothese können beispielsweise Greifbewegungen gezielt ausgeführt werden und eine moderne Beinprothese ermöglicht Gehbewegungen, die den Prothesenträger stabilisieren und einen möglichst natürlichen Bewegungsablauf zulassen. Modellabhängig können Beinprothesen heute auch zum Sport genutzt werden. Die Prothetik greift darüber hinaus auf Innovationen und neue Erkenntnisse verwandter Technologien und Fachbereiche zurück. Im Bereich "Tissue Engineering" wird beispielsweise versucht, Gewebe, für beispielsweise Herzklappen, zu züchten. Hierbei gilt es als Ziel, aus dem Eigengewebe des Patienten adäquaten sowie funktionellen Ersatz zu erhalten.

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