Beine mit Köpfchen

Das C-Leg, eine Knieprothese mit einem becherförmigen Schaft für den Oberschenkelstumpf und einem Rohradapter für einen Prothesenfuß, ist ein Paradebeispiel für eine neue Prothesengeneration. Sie sind nicht mehr rein mechanische, unbequeme Ersatzteile, sondern passen sich selbstständig an wechselnde Bedingungen an und führen die Bewegungen so natürlich aus wie möglich. Mit anderen Worten: Sie werden immer intelligenter.

Der Wunsch, fehlende oder durch Unfall oder Krankheit fehlerhaft gewordene Körperteile zu ersetzen, ist nicht neu. Doch erst Fortschritte in der Mikrosystemtechnik, den Materialwissenschaften, der Elektronik und der Miniaturisierung erlauben es heute, Prothesen zu bauen, die nicht nur die Form, sondern auch viele Eigenschaften der fehlenden Extremität nachahmen – etwa die Bewegungsfreiheit der Gelenke oder die Griffvarianten der Hand.

Und der Versuch, den Körper zu reparieren, hört bei Armen und Beinen nicht auf: Versagt das menschliche Herz, kann Patienten, die für ein Spenderorgan nicht in Frage kommen, das erste vollständig implantierbare Kunstherz eingesetzt werden. Allerdings ist es noch zu anfällig dafür, dass sich in seinem inneren Blutgerinnsel bilden können – wenn diese ins Gehirn wandern, droht ein Schlaganfall.

Auch Körperfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder die Gehirnaktivität bei der Parkinson-Krankheit, Epilepsie oder Depressionen sollen durch in den Körper implantierte Hilfsmittel überwacht und wenn nötig beeinflusst werden. Selbst verloren gegangene Sinne wie Sehen und Hören können teilweise wiederhergestellt werden, obwohl die Forscher weit davon entfernt sind, die biologischen Vorbilder ersetzen zu können. Je intelligenter die Technik wird, desto mehr Teile und Funktionen des Körpers können aber ersetzt oder stimuliert werden, und desto mehr wachsen Mensch und Maschine zusammen.

Zu den am weitesten fortgeschrittenen Prothesen gehören künstliche Arme und Beine. Die Modelle der C-Leg-Serie zum Beispiel, die von Otto Bock Healthcare entwickelt wurden, haben gleichsam ihren eigenen Kopf und können sich Mikroprozessor-gesteuert an verschiedene Gehgeschwindigkeiten, unebenen Untergrund und Treppenstufen anpassen. Bei der Steuerung helfen eingespeicherte Gang-Charakteristika des Trägers sowie 50 Messwerte pro Sekunde von Sensoren, die Informationen über Schrittlänge und Schrittfrequenz, Druck auf Ferse und Ballen sowie Beugewinkel und Winkelgeschwindigkeit des Knies liefern.

Seit dem Ausbruch des Irak-Krieges verzeichnen Forscher weltweit erhöhte Fördergelder und mehr öffentliches Interesse für die Arbeit an intelligenten Prothesen und Implantaten – „das passiert typischerweise nach jedem Krieg“, sagt Hugh Herr vom MIT Media Lab. Das Geld komme vom Militär, aber auch von US-Regierungsinstituten wie den National Institutes of Health. Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), der zivile Teil der militärischen Forschung der US-Armee, finanziert denn auch eine der weltweit größten Entwicklungsanstrengungen für eine Armprothese – das Revolutionizing Prosthetics Project. Gedacht ist es in erster Linie für Soldaten, die ihren Arm oberhalb des Ellenbogens verloren haben. Um bereits 2009 einen Prototyp präsentieren zu können, der in Aussehen, Bewegungsfreiheit, sensorischen Eindrücken und Kraft dem biologischen Vorbild in nicht viel nachstehen soll – und vom Gehirn gesteuert wird –, scharte die DARPA die führenden Neuroprothetik-Experten um sich.

Zu den ehrgeizigsten Neuroprothesen überhaupt gehören aber wohl die, die Menschen mit Rückenmarksverletzungen und mit Muskellähmungen die Fähigkeit wiedergeben sollen, sich zu bewegen. Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck daran, beschädigte Nerven oder Muskeln durch Elektroden-Arrays zu überbrücken. John Donoghue vom US-Unternehmen Cyberkinetics kann mit seinem BrainGate-Implantat – einem Elektroden-Array mit 100 feinen Nadeleketroden, das in die Hirnrinde eingepflanzt wird – die Gehirnaktivität von Querschnittsgelähmten erfassen. Eine Software übersetzt die elektrischen Signale in Steuerbefehle. So sollen Patienten demnächst lernen, mit Hilfe des Implantats einen Rollstuhl zu manövrieren. Und Donoghue hat sich noch mehr vorgenommen: „Es ist ein ehrgeiziges Ziel, aber in fünf Jahren sollen Querschnittsgelähmte einen Löffel zum Mund führen können.“ Dann nämlich sollen sie Kraft ihrer Gedanken über das BrainGate-System, das bis dahin eine drahtlose Variante haben soll, ihre eigenen Muskeln stimulieren können.

Die Vorstellung, ein kaltes Herz in der Brust oder metallene Prothesen als Beinersatz tragen zu müssen, mag beklemmend erscheinen. Doch der Fortschritt bei Implantaten und Prothesen macht eher Mut: Wir werden uns künftig wohl immer öfter auch bei Gebrechen, die heute noch nicht behandelbar sind, auf ein intelligentes technisches Hilfsmittel verlassen können – und vielleicht irgendwann sogar aus freien Stücken echte Körperteile gegen bessere künstliche austauschen. (wst)