Exoskelett erleichtert Gehen nach Oberschenkelamputation
Salt Lake City – US-Ingenieure haben ein Exoskelett entwickelt, das Oberschenkelamputierten die Bewegung der Prothese erleichtert. Nach ihrem Bericht in Nature Medicine (2021; DOI: 10.1038/s41591-021-01515-2) wurde der Energieaufwand der Patienten beim Gehen deutlich gesenkt, ohne dass das Gleichgewicht oder die Stabilität des Patienten gestört wurden.
Eine Amputation oberhalb des Knies schränkt die Mobilität und Lebensqualität deutlich ein, weil ein Großteil der Beinmuskulatur während der Operation entfernt wird. Da eine Standard-Beinprothese die biomechanischen Funktionen des fehlenden Beins nicht vollständig nachbilden kann, ist das Gehen für die Betroffenen mit einem erhöhten Energieaufwand verbunden.
Ein Team um Tommaso Lenzi vom Bionic Engineering Lab der Universität von Utah in Salt Lake City hat ein Exoskelett entwickelt, das dem Oberschenkelamputierten die Mehrarbeit abnehmen soll. Das Exoskelett verfügt über einen Aktuator, der mit dem Oberschenkelstumpf des Patienten verbunden ist und dessen Bewegungen unterstützt.
Die vom Patienten begonnenen Bewegungen werden über Sensoren erkannt. Ein Mikrocontroller, den der Patient an einem Gürtel trägt, aktiviert dann in Echtzeit die Motoren in dem Aktuator. Für die Patienten fühlt sich laut Lenzi das Exoskelett wie ein E-Bike an, das die Tretbewegungen des Radfahrers erkennt und unterstützt.
Die Forscher haben ihren Prototypen an 6 Oberschenkelamputierten getestet, während auf einem Laufband die Stoffwechselrate aus der Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe berechnet wurde. Das Exoskelett verbesserte die Stoffwechselrate im Durchschnitt um 15,6 %. Für einen Nichtamputierten entspricht dies laut Lenzi der Gewichtsbelastung durch einen 12 kg schweren Rucksack.
Das Exoskelett selbst wiegt weniger als 2,5 kg, da sein Rahmen aus Carbon und alle übrigen Teile aus Kunststoffverbundwerkstoffen und Aluminium bestehen. Die Hersteller hoffen, dass ihr Exoskelett in einigen Jahren die Marktreife erreichen wird.
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