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Medizin

Amputation: Operation verbessert „Propriozeption“ einer Unterschenkel­prothese

Dienstag, 5. Juni 2018

/MIT

Cambridge/Massachusetts – Eine spezielle Operation, die dem Patienten ein „Gefühl“ für die Position seiner Unterschenkelprothese vermitteln soll, hat laut einem Bericht in Sciences Translational Medicine (2018; 10: eaap8373) das Gangbild des Patienten deutlich verbessert.

Menschen wissen bei geschlossenen Augen, wo sich ihre Gliedmaßen befinden. Ein „inneres“ Gefühl, das Physiologen als Propriozeption bezeichnen, sagt ihnen auch, welche Bewegungen Arme oder Beine gerade durchführen. Menschen mit einer Unterschenkelprothese ist dies nicht möglich. Bei älteren starren Prothesen spielte dies keine Rolle. Es gibt heute jedoch durch Motoren angetriebene Prothesen, die eine aktive Bewegung in den beiden Sprunggelenken ermöglichen. Diese Prothesen bieten jedoch nur dann Vorteile, wenn die Patienten sie auch steuern können.

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Eine Möglichkeit der Steuerung sind myoneurale Schnittstellen: Dabei werden Elektroden auf denjenigen Muskeln im Stumpf befestigt, mit denen die Patienten ihre Fußgelenke normalerweise bewegen würden, wenn sie ihren Fuß noch hätten. Durch die Kontraktion der Muskelreste im Stumpf können die Amputierten dann die Elektromotoren in der Prothese aktivieren. Das Problem besteht darin, dass die Patienten nicht wissen, wann sie die Bewegung stoppen sollen, da sie keine Rückmeldung über die aktuelle Position des Prothesengelenks erhalten.

Diese Lücke will ein Team um Hugh Herr vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge jetzt durch eine neuartige Operationstechnik schließen, die die physio­logischen Mechanismen der Propriozeption nutzt.

Die Menschen wissen, wo sich ihre Gliedmaßen befinden und ob sie sich bewegen, weil Dehnungsrezeptoren in den Sehnen und Muskeln ständig Informationen an das Gehirn senden. Dabei gibt es ein Wechselspiel zwischen den einzelnen Muskeln: Wenn ein Mensch den Fuß (durch eine Aktion des oberen Fußgelenks) hebt (Dorsalextension), kommt es zu einer Dehnung der Muskeln, die den Fuß senken (Plantarflektion). Ähnliches geschieht bei der Hebung des medialen Fußrandes (Supination) oder der Hebung des lateralen Fußrandes (Pronation). Die Aktivität in einer Muskelgruppe führt zu einer Dehnung in den Muskeln für die gegensätzliche, antagonistische Aktion.
 
Um diesen Antagonismus im Stumpf nachzustellen, haben die US-Chirurgen im Stumpf 2 Muskelpaare über eine Sehne miteinander verbunden. Dies sind einmal der vordere Schienbeinmuskel (Musculus tibialis anterior) und der lange Wadenbeinmuskel (Musculus peronaeus longus). Mit diesem Paar soll der Patient später Dorsalextension und Plantarflektion in der Prothese „erspüren“. Das andere Paar bilden der seitliche Bauch des Zwillingswadenmuskels (Caput laterale des Musculus gastrocnemius lateralis) und der hintere Schienbeinmuskel (Musculus tibialis posterior). Werden diese Muskeln mit einer Sehne verbunden, löst die Kontraktion des einen Muskels einen Dehnungsreiz im anderen Muskel aus, der dem Gehirn mitgeteilt wird.

Nach dem Abschluss präklinischen Studien haben die US-Chirurgen die Operation an einem 53 Jahre alten Mann mit einer transtibialen Amputation durchgeführt. Nach ihrem Bericht hat das „agonist-antagonist myoneural interface“ (AMI) dem Patienten die Benutzung seiner Prothese erleichtert. Im Vergleich zu 4 Patienten ohne AMI erzielte der Patient eine stabilere Kontrolle über die Bewegung der Prothese und es konnte sich beim Gehen effizienter einsetzen. Besondere Vorteile ergaben sich beim Treppensteigen. Der Patient konnte laut Herr die Reflexe einsetzen, die bei gesunden Menschen zu flüssigen Bewegungen führen. Sein Gangbild soll sich dadurch deutlich gebessert haben. © rme/aerzteblatt.de

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