Wie in Wien High-Tech-Prothesen entstehen

Der Verlust von Bein oder Hand ist für Betroffene eine Katastrophe. Prothesen können nach einer Amputation und oft langer Genesungszeit helfen, im Alltag zurechtzukommen. Die Wahrscheinlichkeit ist dabei hoch, dass sie von Ottobock stammen, dem Weltmarktführer im Bereich Prothetik. „Wir stehen am Ende der Kette“, sagt Hans-Peter Arzberger, Vertriebsleiter von Ottobock Österreich. 

Der gelernte Orthopädietechniker steht in der Entwicklungswerkstatt im hellen Souterrain des Unternehmensstandorts in Simmering. Entlang der Wände sind verschiedene Nähmaschinen aufgereiht, in der Mitte des Raums gibt es große Werkbänke mit Schraubzwingen und Materialmustern. 2 Kollegen sitzen an ihren Computerarbeitsplätzen in einer Ecke.

Enorme Fortschritte im Prothesenbau

„In Wien sind wir auf mechatronische Prothesen spezialisiert. Wir beherbergen Forschung und Entwicklung und einen Teil der Produktion“, erklärt Arzberger. Die Prothesentechnologie hat in den vergangenen Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. 

Zur Illustration zeigt er eine historische Armprothese: Eine silberglänzende, blechgetriebene Hand, die mit einem Stoßdämpfer an einem ledernen Schaft befestigt ist. Über eine Schlinge für den gesunden Arm lässt sich der Daumen zum Greifen bewegen. Diese 70 bis 80 Jahre alte Prothese wirkt neben einer aktuellen Handprothese von Ottobock beinahe primitiv. 

Myoelektrische Handprothese

Die bebionic-Hand, wie das High-Tech-Modell heißt, hat bewegliche Fingerglieder aus verschiedenen Kunststofftypen, die festes Greifen genauso ermöglichen sollen wie sanftes Antippen. Im Schaft aus Kunstharz sind Elektronik und Akkus versteckt. 

Gesteuert wird die Handprothese myoelektrisch, d.h. 8 Elektroden im Inneren erfassen die Signale des Unterarmstumpfes. Diese werden dann von eigens entwickelter Spezialsoftware in Anweisungen für die kleinen Motoren in der Handprothese umgewandelt und ausgeführt. Der Akku hält einen bis eineinhalb Tage: „Es ist wie bei einem Smartphone, das man einfach am Abend aufladen muss“, meint Arzberger.

Bei Entwicklung und Fertigung sorge die Form des menschlichen Körpers regelmäßig für Herausforderungen. Ein Standard-Akku oder eine Standard-Platine sind rechteckig und passen dadurch nur schlecht in einen modellierten Unterarm oder Unterschenkel. Ottobock konstruiert deshalb u.a. faltbare Akkus oder ringförmige Platinen. Andere Bestandteile, etwa Gyroskope, könnten in ihrer Form auch in Smartphones oder Gaming-Controllern verbaut sein.

Stolperschutz macht großen Unterschied

Bei der Verbesserung bestehender Prothesen-Modelle geht es oft um vermeintliche Kleinigkeiten. Gesunden Menschen würden sie im Alltag wohl nicht auffallen, für Betroffene machen sie aber einen großen Unterschied.

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Das Kniegelenk der neuesten Generation habe etwa einen integrierten Stolperschutz und eine Standphasenkontrolle. Das ermöglicht z.B. das Rückwärtsgehen, besonders kleine Schritte oder das Ziehen und Schieben von Gegenständen. Ziel ist, dass nicht mehr der Anwender oder die Anwenderin nachdenken muss, wie er oder sie die Prothese steuert, sondern die Prothese sofort „versteht“, was die Person tun will. 

Das Gewicht spielt für Anwenderinnen und Anwender eine große Rolle, berichtet Arzberger. Denn je weiter eine Prothese von der Körpermitte entfernt ist, desto schwerer wirkt sie. Da helfen auch maßgefertigte Gurtkonstruktionen wenig. Wie beim neuesten Smartphone ist es immer eine Abwägung zwischen gesteigerter Leistung der Elektronik und weniger Gewicht.

Vertragstester

Um die Neuentwicklungen zu testen, hat Ottobock eine Reihe an Menschen unter Vertrag, die mit Prothesen leben. Sie kommen immer wieder in die Entwicklungswerkstatt und geben dem Team Feedback. Am Tag des futurezone-Besuchs ist gerade ein neues Kniegelenk dran: Ein etwa 40-jähriger Mann in T-Shirt, kurzer Hose und Crocs geht dafür einen langen Gang auf und ab, hinter ihm läuft ein Entwickler mit einem Laptop in der Hand. Er beobachtet abwechselnd die metallene, unverkleidete Beinprothese und den Bildschirm.

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Anpassung in Sanitätshäusern

In Österreich leben schätzungsweise zwischen 30.000 und 40.000 Menschen mit Amputation, sagt Arzberger. Zehen- und Fingeramputationen sind dabei nicht mitgezählt. Nicht alle der Betroffenen tragen Prothesen. Selbst die, die es tun, kommen üblicherweise nicht in direkten Kontakt mit dem Hersteller. 

Denn Prothesen werden vor allem in lokalen Sanitätshäusern angepasst. Zuvor haben die Betroffenen üblicherweise im Rahmen einer Reha die Chance, verschiedene Modelle auszuprobieren. Expertinnen und Experten, etwa aus Orthopädie, Physiotherapie und Psychologie, betreuen sie anschließend im Umgang mit ihrer neuen Prothese.

Teuer ist nicht gleich passend

Arzberger ist es wichtig zu betonen, dass man Prothesen nicht in „komplex und teuer“ oder „einfach und billig“ einteilen könne. Individuell passend müssen sie sein.

So sei es z. B. für einen älteren Patienten, der sich ohnehin hauptsächlich zuhause aufhält und der aufgrund von Diabetes ein Bein verloren hat, wichtig, innerhalb der eigenen Wohnung mobil zu sein. Ein komplexes Kniegelenk, dessen Benutzung trainiert werden muss, sei in so einem Fall nicht das richtige. 

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Ein junger Landwirt, dessen Hand wegen eines Unfalls amputiert werden musste, brauche zur Arbeit auf dem Hof eine kräftige, widerstandsfähige Hand. Statt der bebionic-Hand, die vor allem für filigrane Tätigkeiten konzipiert ist, bekommt er deshalb eher einen Greifer, mit der er gut eine Schaufel benutzen oder eine Scheibtruhe schieben könnte.

Günstige Funktionshilfen für Kriegsversehrte

Aufgrund des Kriegs in der Ukraine sei der Bedarf nach Armprothesen in den vergangenen Jahren gestiegen, sagt Arzberger. Ottobock hat daher ein neuartiges Modell entwickelt. Die sogenannte „Skeo up Daily Assist“-Funktionshilfe ist aus grauem, flexiblen Silikon und ist anatomisch nicht einer Hand nachempfunden, sondern verfügt lediglich über eine kleine, passive Greifzange. Betroffene können damit kleinere Gegenstände halten, z.B. eine Zahnbürste, was den Alltag erheblich erleichtern könne, meint Arzberger. 

Die Funktionshilfe hat 2 wesentliche Vorteile: Einerseits ist sie mit rund 1.000 Euro wesentlich günstiger als komplexe Prothesen, die schnell 10.000 Euro und mehr kosten. Andererseits ist kein Fachpersonal nötig, um sie anzupassen: Sie kann mit einer gewöhnlichen Schere auf die passende Länge zugeschnitten werden.

Qualitätssicherung

Egal, ob eine komplexe Hightech-Prothese daraus werden soll oder nicht – alle Komponenten werden bis ins Detail geprüft. Eine Fabrikhalle am Standort Simmering ist der Qualitätssicherung gewidmet. Hier sind zum Beispiel dutzende mechanische Hände auf Platten montiert und führen beständig die immer gleiche Greifbewegung durch. Sensoren messen, wie lange es dauert, bis das Material ermüdet. Je nach Bauteil liegt die Lebensdauer zwischen 3 und 6 Jahren. 

Verglichen mit einem Körperteil, das durch die Prothese ersetzt wird, ist das ziemlich kurz. Andererseits: Innerhalb dieser Zeitspanne arbeiten die rund 200 Menschen in der Entwicklungsabteilung von Ottobock beständig an kleinen und großen Verbesserungen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die nächste Prothese dem Körperteil, das sie ersetzen soll, noch näherkommt.