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Chirurgie 5. Dezember 2007

Die Hand an der Schulter

Der Verlust eines Arms bedeutet für jeden Menschen einen gewaltigen Einschnitt in seiner persönlichen Lebensgeschichte. Die verlorene körperliche Integrität, der Verlust von allgemeinen und spezifischen Handfertigkeiten und vielleicht vor allem der Verlust von persönlicher Unabhängigkeit sind für diese Patienten nur schwer zu ertragen. Forschungen auf dem Gebiet der Neurologie und Rekonstruktiven Chirurgie und auch technische Fortschritte eröffnen neue spannende Möglichkeiten.

 Prothese
Der Prototyp des Kunstarms kann bereits erprobt werden.

Foto: Otto Bock

 Hand und Schulter
Der Patient konnte zuletzt nicht nur klar abgegrenzte Areale identifizieren, sondern in manchen Arealen auch feine Sinnesqualitäten entwickeln.

Foto: Ärzte Woche

Der Traum, das Verlorene durch biologische und/oder technische Hilfsmittel wiederherzustellen, beschäftigt jeden, der entweder als Betroffener oder Arzt damit konfrontiert ist. Biologisch besteht, zumindest für den Handverlust, die Möglichkeit der homologen Handtransplantation. Für den Armverlust besteht diese Option auch, sie ist jedoch aus vielen Gründen derzeit nicht sinnvoll. Somit bleibt für Armamputierte nur die Möglichkeit der myoelektrischen Prothese. Das große Problem der Prothesen ist deren sinnvolle Integration in das Körperbild des Patienten. Das gilt sowohl für die motorische Steuerung als auch für die Propriozeption bzw. spezifische sensible Rückmeldung der Kraftentwicklung am Endorgan – einfach ausgedrückt: für die „Körper“-Wahrnehmung und -Steuerung.
Diesem Ziel galten all unsere Bemühungen: Einem Patienten, der beide Arme bei einem Stromunfall verloren hatte, die Möglichkeit zu geben, einen künstlichen Arm wie seinen eigenen anzusteuern und zu spüren. Zu diesem Zweck haben wir alle wichtigen Armnerven aus dem Amputationsstumpf herausgelöst und an funktionstüchtige neuromuskuläre Einheiten des Rumpfes angeschlossen. Damit schufen wir die Möglichkeit, dass der Patient seinen Arm neurobiologisch am Rumpf „wiederfindet“. Auch Hautnerven aus dem Halsnervengeflecht wurden so verlagert, dass der Patient seine Hand nun im Bereich der Schulter spürt.

Suche nach Bewegungsmuster

Die große Herausforderung der letzten Monate war, diese neu geschaffene „neurologische Landschaft“ zu erkunden und für die Prothesensteuerung zu nutzen. Da der Patient für mehr als ein Jahr seinen Arm im Kopf nicht mehr angesteuert hatte, bedurfte es eines intensiven Trainings, um diese Funktionen wiederzufinden. Für gesunde Menschen ist es nicht schwierig, die Hand zu schließen. Für jemanden, der keine Hand mehr hat, ist dies eine große Leistung. Für unseren Patienten umso mehr, da er beide Arme verloren hatte und selbst das Nachahmen mit der jeweils kontralateralen Extremität nicht möglich war.
Nachdem die wesentlichen Hand- und Armfunktionen für den Patienten wieder eindeutig an den verschiedenen Rumpfmuskeln identifiziert worden waren, konnte man mit diesen Impulsen gleichlautende Funktionen an der Prothese belegen. Die Impulserkennung, -zuordnung und -integration in ein sinnvolles Bewegungsmuster von integrierten Steuerteilen wird auch weiterhin eine Herausforderung bleiben und noch zu einer deutlichen Verbesserung der natürlichen Bewegungskontrolle des Patienten führen. Dieses „Finetuning“ ist einerseits abhängig von der noch fortschreitenden Fähigkeit des Patienten, Handfunktionen noch deutlicher zuordnen zu können, andererseits auch von den Erfolgen der Techniker, diese Impulse oder Impulsmuster stabil abzuleiten, und letztlich auch von der Möglichkeit der Software, diese in die Bewegungskontrolle zu integrieren.

Sensible Prothese

In Bezug auf die sensible Integration hat der Patient in den letzten Monaten, ähnlich wie auch bei der Motorik, seine Hand an der Schulter wiedergefunden. Anfangs war diese Sensibilität sowohl in Bezug auf die topographische Zuordnung als auch hinsichtlich der spezifischen Sinnesqualitäten nur vage wahrnehmbar. Zuletzt konnte der Patient allerdings nicht nur klar abgegrenzte Areale identifizieren, welche er eindeutig seinem Daumen oder Zeigefinger zuordnete, sondern hat in manchen Bereichen auch feine Sinnesqualitäten entwickelt – mit Druckschwellen unter 1 gm/mm² (siehe Abb.). Auch Temperatur, Schmerz, Vibration und grobe Zwei-Punkt-Diskrimination wurden möglich. Damit haben wir die neurobiologischen Grundlagen geschaffen, um die Prothese sinnvoll zu sensibilisieren. Die Mechanorezeptoren an der Schulterhaut weisen ein anderes Spektrum als in der Leistenhaut der Hand auf. Daher kamen wir davon ab, Stempeldrucksysteme anzudenken, um diese mit Druckrezeptoren an der Prothese zu koppeln, da ein phasisches Rezeptorsystem notwendig ist, um Druckänderungen zur Zeit entsprechend interpretieren zu können.
Die häufigsten schnell adaptierenden Druckrezeptoren sind die Meissner- bzw. Paccinischen Körperchen, beide sind sehr häufig an der Hand vorhanden. Da der Patient Vibration in verschiedenen Frequenzen und unterschiedlicher Intensität differenzieren kann, verspricht eine Koppelung an dieses System den größten Erfolg. Auch hier ist natürlich ein aufwendiges „TechNeuroRehabilitations-Programm“ notwendig, damit der Patient diese Fremdsensibilität sich so zu eigen macht, dass der Arm schließlich von ihm „gefühlt“ wird. Im Allgemeinen können junge Patienten diese geistigen Sprünge mit einiger Übung erfolgreich bewältigen.
Letztlich siegt, was einfach ist, und wir sind überzeugt, dass die oben dargestellten Nervenverlagerungen diesen Patienten helfen werden, die vorhandene Technik optimal ausnützen, um wieder ein Stück Körperlichkeit zurückzugewinnen.

 

Kommentar

von Raoul Mazhar, Stv. Chefredakteur

Wohin geht die Reise?

Es war eine bemerkenswerte Pressekonferenz. Da saß auf dem Podium ein junger Mann, der bei einem Starkstromunfall beide Arme verloren hatte, und schenkte sich Kraft seiner Gedanken ein Glas Wasser ein. Das Sensationelle daran: Er trägt einen Kunstarm. Die durch seine Gedanken ausgelösten Nervenimpulse werden über kutane Elektroden abgetastet und zur Prothese geleitet, die gleichzeitig in verschiedenen Achsen – ebenfalls revolutionär – bewegbar ist. Man soll mit dem Wort „sensationell“ sparsam umgehen; aber diese medizinische Leistung, die auch österreichische Forscher vorangetrieben haben, darf sich mit diesem Attribut durchaus schmücken. Der Prototyp ermöglicht dem 20-Jährigen einen nie erhofften Neueinstieg in ein selbstbestimmtes Dasein.
Auch Prof. Dr. Hildegunde Piza, Vorstand der Innsbrucker Universitätsklinik für Plastische Chirurgie, begrüßt die Entwicklung der High-Tech-Kunstglieder, sieht aber noch einen langen Weg bis zur Ablöse der homologen Transplantation: Beide Möglichkeiten würden sich parallel weiterentwickeln, und es sei sehr spannend, was eher an das oberste Prinzip der Plastischen Chirurgie herankommt, nämlich Gleiches mit Gleichem wiederherstellen. Doch noch gibt es keinen Wettbewerb, meint Prof. Dr. Manfred Frey, Vorstand der Universitätsklinik für Wiederherstellungschirurgie am AKH Wien, der federführend an der Entwicklung der gedankengesteuerten Prothese beteiligt war. Nach einer Amputation knapp unter der Schulter ist eine Transplantation auch aufgrund der Nervenstrecken ohnehin nicht sinnvoll.
Punktet das Transplantat vor allem damit, einen Tastsinn zu entwickeln, so schlummern in den innovativen Prothesen neue Chancen. So könnten damit ganz neue Bewegungsmuster möglich sein. Zukunftsmusik und gar nicht die Intention seiner Firma, winkt Otto Bock-Geschäftsführer Dr. Hans Dietl ab. Warum so genügsam? Wichtig ist doch auch das Gefühl des Gebrauchtwerdens und die Möglichkeit, etwas zu tun, was andere nicht können.

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