Bionische Prothese stellt Handfertigkeiten nach Plexuslähmung wieder her

Wien – Drei Patienten, deren Hände nach einer Ausrissverletzung des Plexus brachialis gelähmt waren, haben nach Amputation des Unterarms mit Hilfe einer bionischen Prothese wichtige Handfertig­keiten zurückerlangt, wie ein Team aus Wien im Lancet (2015; doi: org/10.1016/S0140-6736(14)61776-1) berichtet.

Die drei Patienten im Alter von 26 bis 33 Jahren hatten bei Verkehrs- oder Kletterunfällen eine untere Plexus­lähmung (C7-T1 beziehungsweise C8-T1) erlitten, die zu einer moto­rischen und sensiblen Handlähmung führt. Bei allen war es trotz mehrfacher konven­tioneller Rekonstruktionsversuche zu einer Pfötchenstellung gekommen, wodurch die Hand, obwohl äußerlich unverletzt, für die Patienten nutzlos wurde. Das Team um Oskar Aszmann vom Christian Doppler Labor für Wiederherstellung von Extremitätenfunktionen an der Universität Wien schlug den Patienten vor, die Hand zu amputieren und durch eine bionische Prothese zu ersetzen.

Der Plan war, dass die Patienten die Prothese später über Muskeln des Oberarms und des Ellbogens steuern, die bei der Verletzung nicht gelähmt wurden. Auf ihnen sollten Elektroden platziert werden, die die elektromyographischen Signale ableiten und in Steuerbefehle für die Motoren der Prothesen umsetzen. Damit der Plan aufgehen konnte, mussten intakte Nervenverbindungen des Gehirns zum Arm bestehen. Die Patienten mussten wenigstens zwei Muskeln auf unterschiedliche Weise aktivieren können.

Bei allen drei Patienten bestanden intakte Verbindungen im oberen Bereich des Plexus brachialis. Bei zwei waren die in den Muskeln erzeugten elektromyographischen Signale jedoch zu schwach. Die Muskulatur hatte sich seit dem Unfall zu weit zurückgebildet. Die Chirurgen entscheiden sich für eine Transplantation eines Oberschenkelmuskels (M. gracilis) in den Arm, der als Signalverstärker dienen sollte. Bei einem Patienten wurde der Transfer eines Nerven notwendig, um ihn auf die Steuerung der Prothese vorzubereiten.

Bevor die Unterarme amputiert wurden, mussten die Patienten in einer „Tech-Neuro-Rehabilitation“ lernen, die Prothese mit ihren Gedanken zu steuern. Diese Phase dauerte im Durchschnitt neun Monate: Zunächst führten die Patienten eine Art Biofeedback-Training am Computer durch. Dabei lernten sie, durch kognitive Befehle gezielte elektromyographische Signale in den Muskeln zu erzeugen, deren Ergebnis ihnen am Bildschirm angezeigt wurde. Im zweiten Schritt übten sie, eine Prothese zu bewegen, die an dem noch nicht amputierten Arm befestigt war.

Alle drei Patienten bestanden die Tests und nach der Amputation lernten sie allmählich, die bionische Hand zu verwenden. Heute sind sie in der Lage, alltägliche Aufgaben auszuführen. Sie können einen Ball vom Boden heben, Wasser aus einem Krug in ein Glas gießen, mit einem Schlüssel eine Tür öffnen oder mit beiden Händen einen Knopf öffnen. Im Action Research Arm-Test verbesserten sie sich von 5,3 auf 30,7 Punkte. Ihr Southampton Hand Assessment Procedure-Score stieg von 9,3 auf 65,3 Punkte und der Disabilities of Arm, Shoulder and Hand-Score verbesserte sich von 46,5 auf 11,7 Punkte. Auch die Schmerzen nahmen ab: Laut Aszmann verschwinden die Phantomschmerzen, da das Phantom durch die wieder gewonnene Funktionalität der Hand ersetzt wird.

Die Ergebnisse der bionischen Rekonstruktionen sind so vielversprechend, dass sich Aszmann zusammen mit seinem Kollegen Prof. Dario Farina von der Universität Göttingen kürzlich sogar gegen den Vorwurf des Body Enhancement wehren mussten. In einem Beitrag zu Science Translational Medicine (2014; 6: 257ps129 stellten die Forscher klar, dass es ihnen nur darum geht, Defekte wiederherzustellen und keinesfalls gesunde Menschen besser zu machen.

rme