Bayern 2 - Gesundheitsgespräch


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Schnittstellen Mensch – Maschine Technik im Menschen

Die Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine in der Orthopädie sind zahlreich. Ob im Bereich der Endoprothesen, also der künstlichen Gelenke, bei Navigationsgeräten als technische Hilfen bei Operationen oder als Unterstützung beim Lauftraining für Gelähmte (Gangroboter) oder in Form von Bein- bzw. Armprothesen nach Amputationen: Immer wieder treffen Mensch und Technik hier aufeinander.

Stand: 18.07.2017

Künstliche Hüftgelenkkugeln aus Biokeramik mit einem vergrößerten Durchmesser von 36 Millimetern sind die neueste Entwicklung der Mathys Orthopädie GmbH im ostthüringischen Mörsdorf. | Bild: picture-alliance/dpa

Schnittstelle Knochen – Implantat

Endoprothesen, also künstliche Gelenke, sind extrem hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Besonders heikel ist hierbei die Stelle, an der der Knochen direkt auf das Implantat trifft, das sogenannte Interface. Hier gilt es, sowohl eine Über- als auch eine Unterbelastung des Knochens zu verhindern. Nur wenn dies gelingt, ist eine Lockerung des Implantates zu vermeiden. Außerdem werden Kunstgelenke am Knie so eingesetzt, dass die natürliche Bandspannung des Kniegelenkes erhalten bleibt. Wenn dann das Zusammenspiel zwischen Kniegelenk und natürlichen Bändern funktioniert, ist der Patient mit dem Kunstgelenk zufrieden.

Tissue Engineering

Bei Patienten, bei denen am Kniegelenk nur Teile des Gelenkknorpels beschädigt sind und ein künstlicher Gelenkersatz noch zu früh ist, kann aus körpereigenen Zellen Gewebe gezüchtet werden, etwa um Knorpel neu aufzubauen. Auch an dieser Schnittstelle zwischen neuem Gewebe und defektem Gelenk kommt es sehr auf Passgenauigkeit und mechanische Belastung der Zellen an. Mit den Methoden des sogenannten Tissue Engineering wird versucht, neues Knorpelgewebe zu züchten, das in das defekte Gelenk eingesetzt wird und so den mechanischen Belastungen standhält.

Operationsroboter

Operationsroboter und spezielle Navigationsgeräte sollen den Operateuren helfen, Endoprothesen passgenauer einzusetzen. Navigationsgeräte können bei der achsgerechten Implantation der Endoprothesen helfen, zeigen aber bisher keine Vorteile bezüglich der Funktion und Lebensdauer der künstlichen Gelenke und haben auch Nachteile, wie z.B. eine längere Operationszeit.

"Aufgrund der komplizierten Funktionsweise menschlicher Gelenke erbringen Operationsroboter bislang keine wirklichen Vorteile beim Ersatz von Gelenken."

Prof. Jansson, Direktor der Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Physikalische Medizin und Rehabilitation der Ludwig-Maximilians-Universität München

Robotertechnik beim Gehen lernen

Beim Lauftraining für spastisch Gelähmte oder Schlaganfallpatienten kommen mittlerweile auch sogenannte Gangroboter zum Einsatz. Sie sollen die Betroffenen vor allem dabei unterstützen, ihre Bewegungsabläufe besser zu koordinieren, das Gangmuster des Patienten zu verbessern und im Idealfall zu einer Reaktivierung des motorischen Gedächtnisses beitragen.

"Es gibt Ansätze in der Robotertechnik, die tatsächlich beim Gehen die Muskelkraft ersetzen können, im Moment allerdings nur für kürzere Strecken, ohne alltagstauglich zu sein."

Prof. Jansson

Wie viel Technik verträgt der Mensch?

Die biologische Rekonstruktion eines erkrankten Körperteils ist immer die Ideallösung. Der Einsatz von Technik und Mechanik im menschlichen Körper ist immer dann angebracht, wenn gestörte Funktionen anders nicht sinnvoll und adäquat ersetzt werden können. Dann verträgt der Mensch auch relativ viel Technik.

Einsatz von Elektronik

Im Bereich der Endoprothesen spielt Elektronik im Moment noch keine Rolle. Anders bei den Exoprothesesen, die nach Amputationen eingesetzt werden: Auf diesem Feld sind durchaus Techniken in der Entwicklung, um Prothesen etwa über Muskel- oder Hirnstromstimulation zu steuern.


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