MIT-Amputationstechnik macht beweglicher

Studie mit 15 Probanden durchgeführt - Prothesen lassen sich deutlich besser kontrollieren

Wissenschaftlicher Test der Muskelarbeit nach einer Amputation (Foto: mit.edu)

Cambridge (pte012/16.02.2021/12:30)

Menschen, die steuerbare Prothesen tragen, haben oft Probleme, sie so zu bewegen wie sie wollen. Das liegt oft daran, dass bei der Amputation Muskeln durchtrennt wurden, die dafür zuständig sind. Mediziner am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA haben das Problem mit einer neuen Amputationstechnik zumindest teilweise gelöst. Sie verbinden die bei der Abnahme des Arms oder Beins durchtrennten Muskeln noch während der Operation. Sie können jetzt so arbeiten, als sei der amputierte Körperteil noch vorhanden. 

[b]Mehr Bewegungsfreiheit, weniger Schmerzen[/b]

„Je besser eine Person Muskeln betätigen kann, die beispielsweise ihren Phantomknöchel bewegen, desto besser können sie ihre Prothesen tatsächlich verwenden", sagt Shriya Srinivasan, MIT-Postdoc und Hauptautorin der Studie. Darin werden die Erfahrungen von 15 Personen vorgestellt, die mit der neuen Technik operiert worden sind. Sie berichteten, dass sie ihre Prothesen sehr gut bewegen konnten. Sie hatten mehr Bewegungsfreiheit und geringe Phantomschmerzen, die üblicherweise nach Amputationen an den vermeintlich noch vorhandenen Gliedmaßen auftreten. 

„Unsere Studie zeigt, dass Personen mit einer solchen Amputation durch chirurgische und regenerative Techniken, die die natürlichen Muskelbewegungen zwischen Agonisten und Antagonisten wiederherstellen, ihr Phantomgelenk besser bewegen können, weniger Schmerzen haben und ihre Prothesen besser kontrollieren können", sagt Professor Hugh Herr, Leiter der Biomechatronik-Gruppe am MIT und leitender Autor des Papiers.

[b]Das Gehirn empfängt verwirrende Signale[/b]

Die meisten Muskeln, die die Bewegung der Gliedmaßen steuern, treten paarweise auf. Abwechselnd dehnen sie sich aus und ziehen sich wieder zusammen. Es sind Agonisten-Antagonisten-Paare. Herkömmliche Amputationstechniken zerstören dieses Zusammenspiel. Es gibt keine Rückmeldung ans Gehirn, wenn sie sich unabhängig voneinander bewegen. Die Signale sind verwirrend, was sich negativ auf die Kontrolle der Prothese auswirkt. Die Amputierten müssen ihre Prothese ständig visuell kontrollieren, um zu sehen, wo sie gerade ist und welche Bewegungen sie macht. Es fehlt die automatische Rückmeldung ans Gehirn, die es Gesunden ermöglicht, selbst im Stockfinsteren problemlos zu gehen. Sie spüren, was ihre Beine machen. 

[b]Vergleich der Muskelaktivitäten[/b]

Um die bessere Kontrolle durch die erhalten gebliebenen Muskeln nachzuweisen brachten die Mediziner am Beinstupf nach einer Amputation unterhalb des Knies zahlreiche Elektroden an, die bei Muskelarbeit bei der Bewegung den Phantomknöchels aufzeichneten. Auch das gesunde Bein wurde verkabelt. Dann baten die Mediziner den Patienten, ihren gesunden Knöchel und den Phantomknöchel zu bewegen. Sie stellten fest, dass die Signale sehr ähnlich waren, das heißt, sie konnten eine moderne Prothese ähnlich gut und sicher bewegen wie ein gesundes Körperteil.

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