Künstliches Knie fühlt sich wie ein echtes an

Prothese von MIT-Wissenschaftlern ist der Natur nachempfunden und ins Gewebe integriert

Mit dem bionischen Knie kann man sogar mit Bällen spielen (Illustration: MIT)

Cambridge (pte001/14.07.2025/06:00)

Mit einem neuartigen, der Natur nachempfundenen künstlichen Kniegelenk können Menschen nach einer Bein-Amputation künftig schneller laufen, besser Treppensteigen und Hindernisse leichter überwinden. Im Gegensatz zu Prothesen, bei denen der Stumpf in einer Schaftfassung sitzt, ist das von Forschern des K. Lisa Yang Center for Bionics am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte System direkt ins Muskel- und Knochengewebe integriert. Das gibt Benutzern mehr Stabilität und deutlich mehr Kontrolle über die Bewegung der Prothese, zumal sie mit elektrischen Nervensignalen Einfluss auf die Bewegung des Knies haben.

Nervensignale steuern Prothese

"Eine gewebegegründete Prothese, die am Knochen verankert ist und direkt vom Nervensystem gesteuert wird, ist kein lebloses, separates Gerät, sondern ein System, das sorgfältig in die menschliche Physiologie integriert ist", sagt Hugh Herr, leitender Forscher und Ko-Direktor des K. Lisa Yang Center for Bionics. "Es ist quasi ein integraler Bestandteil." Die Prothese bezieht neuronale Informationen aus den nach einer Amputation verbliebenen Muskeln und nutzt diese zur Steuerung der Prothese.

Bei einer herkömmlichen Amputation werden in der Regel Muskelpaare durchtrennt. Diese Störung erschwert es dem Nervensystem sehr, die Position eines Muskels und die Geschwindigkeit seiner Kontraktion zu erfassen. Mit dem neuen chirurgischen Ansatz von Herr und seinen Kollegen werden Muskelpaare während der Operation wieder miteinander verbunden, sodass sie innerhalb des Stumpfes weiter dynamisch miteinander kommunizieren können. Diese sensorische Rückmeldung hilft dem Prothesenträger, zu entscheiden, wie er die Extremität bewegen soll, und erzeugt elektrische Signale, die zur Steuerung der Prothese verwendet werden.

Titanstange und 16 Elektroden

Um das zu erreichen, entwickelten die Forscher ein Verfahren, bei dem eine Titanstange in den verbleibenden Femurknochen an der Amputationsstelle eingesetzt wird. Dieses Implantat ermöglicht eine bessere mechanische Kontrolle und Belastbarkeit als eine herkömmliche Prothese. Darüber hinaus enthält das Implantat 16 Drähte, die Informationen von Elektroden in den Muskeln sammeln, die die Kniebewegung steuern. Das geschieht mit integriertem Controller, der das erforderliche Drehmoment berechnet, um die Prothese so zu bewegen, wie es der Benutzer wünscht. Die ersten Nutzer berichteten, diese fühle sich fast wie ein natürlicher Teil ihres Beins an.

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