Beinprothese

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 15. Dezember 2016
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Beinprothesen ersetzen ein fehlendes Bein. Der Durchbruch in der Beinprothetik war die Integration mechanischer Gelenke. Moderne Prothesen stellen so eine Vielzahl von dynamischen Beinfunktionen wieder her und geben den Patienten eine bessere Lebensqualität.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Beinprothese?

Eine Beinprothese dient nach Amputationen oder im Fall einer Missbildung der Wiederherstellung einer funktionsfähigen Extremität. Die erste Beinprothese war aus Holz und ermöglichte so eine ideale Reibung. Dieses Kriterium gilt bis heute als eine der wichtigsten Eigenschaften von Beinprothesen.

Die ersten Prothesen waren nur eingeschränkt beweglich. Sie dienten als Stütze, aber nicht als aktive Instrumente der Fortbewegung. Nach dem ersten Weltkrieg stieg aufgrund der zahlreichen Kriegsverletzungen der Wert der Prothetik. In der Armprothetik wurden damals die ersten aktiven Prothesen entwickelt, deren Gelenke sich ohne die Beihilfe des gesunden Arms bewegen ließen. In der Beinprothetik wurden etwa zur selben Zeit die ersten Beinprothesen mit Kniegelenken entwickelt.

Das erste bioelektronische Kniegelenk trug das sogenannte C-Leg. Die Firma Otto Bock entwarf mit dieser Beinprothese den ersten Beinersatz, der Oberschenkelamputierten ein verbessertes Laufbild gab. Die weltweit erste, tatsächlich aktive Beinpprothese ist eine Erfindung der Jahrtausendwende. Bei diesem sogenannten Power Knee handelt sich um ein lernfähiges und elektromechanisch betriebenes Prothesenmodell, das die Impulse des gesunden Beins misst und an den Motor der Prothese abgibt.

Formen, Arten & Typen

Ein Hauptunterschied liegt in der Prothetik zwischen geschlossenen und offenen Implantaten vor. Geschlossene Implantate sind Gelenke, die gänzlich von gesundem Gewebe aufgenommen werden. Offene Beinprothesen werden dagegen beim Verlust einer ganzen Extremität erforderlich. Es gibt offene Implantate als passive und seit den 2000er Jahren auch als aktive Prothesen.

Je nachdem, welche Teile des Beins von einer Amputation oder einer Missbildung betroffen sind, unterscheidet die Medizin in Unterschenkelprothesen, Vorfußprothesen und Oberschenkelprothesen. Vorfußprothesen erhalten Patienten mit amputierten Zehen, Amputationen bis zum Mittelfuß oder des gesamten Fußes. Unterschenkelprothesen sind dagegen für Unterschenkelamputierte vorgesehen. Für diese Prothesenform gibt es verschiedene Systeme. Das häufigste ist die Kurzprothese mit einem sogenannten Haftschaftsystem. Der Patient stülpt sich einen Liner über und steigt mit dem Liner in einen festeren Prothesenschaft. Bei Oberschenkelprothesen liegt eine Amputation des gesamten Beins vor. Diese Art der Prothese erfordert komplexe Systeme, die das Kniegelenk ersetzen. Dazu stehen heute verschiedene Schafttechniken und Liner zur Verfügung, die verschiedene Beinkonstruktionen erlauben.

Aufbau & Funktionsweise

Die Neuerungen in der Beinprothetik ermöglichen Betroffenen ein unabhängigeres und aktiveres Leben. Sie geben Patienten damit mehr Lebensqualität.

Beinprothesen sollen während der Standphase Lasten übernehmen und einen sicheren Stand gewährleisten. Davon abgesehen müssen sie dynamische Funktionen des amputierten oder fehlenden Beins übernehmen können und außerdem das Gangbild des Patienten verbessern, um eine weitestgehend natürlich wirkende Mobilität herzustellen.

Dazu sind Beinprothesen neben einem hydraulischen System mit Controllern ausgestattet, was die unmöglich gewordene Steuerung durch das Gehirn ersetzen soll. Im Stand muss das Bein zum Beispiel wissen, dass der Träger steht, um stabilisierend zu wirken und dem Träger Standsicherheit zu geben. Genauso muss es aber erkennen, wann der Patient geht und in welcher Gangphase er sich gerade befindet.

Das C-Leg wurde diesen Ansprüchen als erste denkende Beinprothese gerecht. Über Sensoren sammelt diese Prothese ununterbrochen Daten, um die Gangphase zu ermitteln. Ein Winkelsensor ermittelt den Beugwinkel. Ein Momentsensor mit einem Rohradapter ermittelt die Lastrichtung. Der Motor und das Hydraulikventil der Prothese hängen mit den Sensoren zusammen und werden auf Basis der Datenlage vom verarbeitenden Controller aktiviert und aufeinander abgestimmt. Da der Controller in Sekundenschnelle gesammelte Daten verarbeitet, können die Schwungphase und die Standphase in relativer Echtzeit angepasst werden und der Unterschenkelschwung passt während des Laufens zum Beispiel zur Schrittgeschwindigkeit.

Andere Beinprothesen verwenden statt einem Hydrauliksystem zusammen mit dem Controller ein Flüssigkeitssystem mit einer magnetorheologisch flüssigen Masse. Die Partikel in der ölähnlichen Flüssigkeit verändern abhängig von den Sensorendaten ihre Viskosität proportional zur Stärke des Magnetfelds.

Das aktive Power Knee geht bezüglich der dynamischen Prothesenfunktionen noch weiter. Diese Beinprothesen enthalten Spezialsensoren auf der Fußsohle, die die Gangphase sofort erkennen und die Kraft des Motors darauf abstimmen.

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Medizinischer & gesundheitlicher Nutzen

Einen Arm zu verlieren, ist mit weniger Einschränkungen verbunden als der Verlust eines Beins. Der gesunde Arm kann den Verlust des anderen teils ausgleichen und seine Funktionen bis zu einem gewissen Grad übernehmen. Eine solche Kompensation ist bei den Beinen schwieriger. Der Verlust eines Beins lässt die Mobilität daher stark verloren gehen. Nicht nur die Fortbewegung, sondern auch der sichere Stand ist mit einem Bein unmöglich. Beinprothesen kommt damit ein medizinisch enormer Nutzen zu.

Speziell aktive Prothesen wie es sie heute gibt spielen eine unersetzliche Rolle in der Prothetik. Die Fortbewegung ist ein komplexer Prozess. Ein reibungsloser Verlauf ist durch unzählige Verschaltungen des Nervensystems und der motorischen Bahnen gesichert. Das sich dieser Sicherung heutzutage durch Sensoren-Controller-Systemen mit Motor angenähert werden kann, ist allein dem Fortschritt des Technologie-Zeitalters zu verdanken. Holzprothesen ohne Gelenke konnten in der Anfangsphase der Beinprothetik zwar stützende Funktionen übernehmen, die dynamischen Einbußen waren aber noch immer sehr hoch.

Die Neuerungen in der Beinprothetik ermöglichen Betroffenen ein unabhängigeres und aktiveres Leben. Sie geben Patienten damit mehr Lebensqualität. Auch der optisch ästhetische Effekt einer Beinprothese ist nicht zu unterschätzen, wodurch Betroffene auch psychisch entlasten werden.

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