Kunsthand mit Gefühl

Erstmals konnte ein Patient mit seiner Handprothese wieder etwas fühlen. Den Prototyp für die künstliche Hand haben Forscher in der Schweiz, Italien und Deutschland entwickelt.

Neues Lebensgefühl: Mit der Prothese kann Dennis Aabo Sørensen wieder Gegenstände ertasten.
Video: EPFL

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Vor zehn Jahren hatte Dennis Aabo Sørensen einen tragischen Unfall, als er bei einem Familientreffen mit Feuerwerkskörpern hantierte. Mit der Folge, dass man ihn damals in der Notaufnahme des Spitals sofort operieren musste und er den grössten Teil seines Unterarms verlor. Seither trägt der Däne eine herkömmliche Armprothese, die er über Elektroden an den noch verbliebenen Muskeln des Unterarmstummels steuert. Dies ermöglicht ihm, die künstliche Hand zu öffnen und zu schliessen.

Solche Prothesen funktionieren mittlerweile zwar recht gut, doch sie liefern weiterhin keine Hinweise, wie stark die Kunsthand zupacken muss, geschweige denn, wie sich ein Objekt anfühlt. Nun hat ein internationales Forscherteam unter Leitung des Italieners Silvestro Micera von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) eine Prothese entwickelt, die fühlen kann. Getestet hat sie Dennis Aabo Sørensen, der sich dafür vier Wochen im Gemelli-Universitätsklinikum in Rom aufhielt.

Es sei sehr eindrücklich gewesen, mit der Hand plötzlich wieder etwas zu fühlen, was er mehrere Jahre nicht konnte, teilt der Däne in einem Video der EPFL mit. Seine Kinder hätten es cool gefunden und ihn den Kabelkerl genannt. Denn es handelte sich um einen klinischen Versuch, bei dem die Kabel der Prothese noch an einen externen Computer im Labor angeschlossen waren.

Gespür fürs Zudrücken

Normalerweise sendet das Gehirn Nervensignale an eine Vielzahl von Muskeln im Unterarm und auch in der Hand selbst. Gleichzeitig empfängt es über andere Nervenfasern beispielsweise Rückmeldungen über Druck, Position, Spannung oder Kraft. Diese Informationen werden genutzt, um die Bewegung der menschlichen Hand präzise zu steuern und ihre Aktivität zu dosieren. Dank dieser Art von Eigenwahrnehmung weiss man, wo sich die Hand gerade befindet und was sie macht, ohne selbst nachzusehen. Und man fühlt unter anderem auch, wie stark man ein Objekt anfassen kann, damit es nicht kaputtgeht oder aus den Händen rutscht.

Ein Amputierter muss dagegen jede kleinste Bewegung seiner Prothese ganz genau im Auge behalten und sie aktiv etwa über Elektroden am Armmuskel steuern. «Die Steuerung solcher herkömmlichen Prothesen ist für die Betroffenen sehr anstrengend und erfordert stets höchste Konzentration», sagt Thomas Stieglitz von der Universität Freiburg im Breisgau, der die Elektroden für die neue fühlende künstliche Hand entwickelt hat und Mitautor der jetzt in der Fachzeitschrift «Science Translational Medicine» veröffentlichten Studie ist.

Nach Italien ins Spital

Ende Januar 2013 wurde der damals 36-jährige Däne in Rom operiert. Die Chirurgen implantierten ihm am Oberarm Elektroden an den Nervus medianus und Nervus ulnaris, die beide für verschiedene Finger- und Handbewegungen zuständig sind. 19 Tage nach diesem chirurgischen Eingriff befestigten die Forscher die künstliche Hand und verkabelten sie mit den implantierten Elektroden, damit die Tastempfindungen beim Greifen eines Objekts unmittelbar ans Gehirn vermittelt werden können.

Neu an dem Prothesenprototyp ist, dass Drucksensoren an den Fingern die Daten an den Computer senden. Dieser wandelt dann mithilfe von vielen Algorithmen die Information in elektrische Impulse um und sendet sie über ein Kabel an die implantierten Elektroden am jeweiligen Nerv. Auf diese Weise ist es laut dem EPFL-Forscher Silvestro Micera erstmals möglich, dass eine Sinneswahrnehmung mit einer künstlichen Gliedmasse sogar in Echtzeit übertragen wird.

Bei den über insgesamt eine Woche dauernden Versuchen hat der Däne unter anderem einen weissen Plastikbecher oder eine Mandarine gegriffen und hochgehoben, ohne sie zu zerstören und fallen zu lassen. Und zwar alles mit verbundenen Augen und Kopfhörern an den Ohren. Schliesslich ist es das Ziel der Studie gewesen, dass keinerlei andere Sinne das Resultat auf irgendeine Art und Weise beeinflussen können. Denn allein schon das Knacksen des Plastikbechers hätte ihn darauf aufmerksam gemacht, dass das Material nicht weiter gedrückt werden dürfte. Dank der fühlenden Prothese konnte Dennis Aabo Sørensen nun endlich auch die Konsistenz sowie die Form der zu greifenden Objekte ertasten.

Schicksalsschlag akzeptieren

Er habe gespürt, ob ein Gegenstand weich oder hart, rund oder eckig sei, teilt der Däne in einer Mitteilung der EPFL mit. Dies sei für ihn ein unglaubliches Gefühl gewesen, dass er seit dem Unfall nicht mehr gehabt habe. Damals habe man ihm gesagt, dass es zwei Arten gebe, mit dem Schicksalsschlag umzugehen. Er könne sich selbst bemitleiden oder sich damit abfinden und dankbar sein, was er noch habe. Sørensen hat sich für die zweite Variante entschieden und war damit auch der ideale Proband, um die Forschung auf dem Gebiet voranzutreiben.

Nach einem Monat mussten ihm die italienischen Chirurgen die weiterhin noch funktionsfähigen Elektroden jedoch wieder entfernen, da es sich erst um einen Prototyp handelte und die Sicherheitsvorschriften keine längere Zeit erlauben. «Der Proband hätte die fühlende Hand am liebsten behalten», sagt Stieglitz. Doch bis eine solche Handprothese alltagstauglich sei, brauche es noch einige Jahre. (DerBund.ch/Newsnet)

Erstellt: 05.02.2014, 20:27 Uhr