Armprothese

mini|hochkant=1.3|Entwicklungsstufen der Armprothesen oben: Habitusprothese aus Holz und Leder (1904)unten: Bionische & Myo-Elektrische Prothese (2016) Als Armprothese bezeichnet man eine Prothese der oberen Extremitäten. Je nach Ansatzpunkt der vorangegangenen Amputation gibt es verschiedene Hauptgruppen dieser „Körperersatzstücke“, die wie Orthesen bei Bedarf angelegt werden können: Finger- und Handprothesen Unterarmprothesen Oberarmprothesen

Die Geschichte und Entwicklung der Armprothesen ist ein wichtiges Teilgebiet der Prothetik. Der Verlust eines, oder sogar beider Arme (und Hände) stellt den Betroffenen vor nur sehr schwer lösbare Probleme bei der Bewältigung seines Alltags. Neben der reinen funktionalen Beeinträchtigung spielte von Anfang an auch der optische, sprich ästhetische, Aspekt eine entscheidende Rolle, da das Fehlen einer Extremität (Früher mehr als Heute) als schwerer Makel und sogar als „Wertminderung“ des Betroffenen angesehen wurde.

In ihrer langen Geschichte hat sich die Armprothese vom einfachen Hilfsmittel zur Vertuschung einer Behinderung zu einem elektronikunterstützten, immer effizienteren Körperteil-Ersatz entwickelt. Trotzdem darf bei allen technischen Erfolgen – vor allem der letzten zwanzig Jahre – nicht vergessen werden, dass die Prothesen für die Hand bei weitem noch nicht so ausgefeilt sind, wie aktuelle Beinprothesen, bei denen es Varianten gibt, die sportliche Leistungen erlauben, die für Unversehrte nicht erreichbar sind. Bisher ist es noch nicht gelungen, eine wirklich gleichwertige (oder sogar überlegene) Ersatzhand zu konstruieren, da kein anderes Teil des menschlichen Körpers so komplexe und virtuose Bewegungsabläufe wie eine gesunde Hand vollbringt.

Grundsätzliche Unterteilung mini|Der Sauerbruch-Arm gehört zur Gruppe der Eigenkraftprothesen und erreichte eine relativ weite Verbreitung Bezogen auf die jeweilige Ausführung und Funktion haben sich in der Orthopädietechnik folgende Bezeichnungen etabliert:

Habitusprothese (passive Prothese) Diese Form wurde und wird hauptsächlich für den kosmetischen Ersatz gebaut, um den Verlust zu kaschieren. Früher meist mit einem Lederhandshuh als Überzug, heute mit Fingern aus Silikon. Eine Funktion ist in der Regel nicht vorgesehen. Eigenkraftprothese In diesen Typus wurden zum Teil verschiedene Operationstechniken mit in die Armprothesenversorgung integriert. Früher häufig hergestellt, wird diese Art der Prothese durch eine verbesserte Technik heute mehr und mehr durch Fremdkraftprothesen ersetzt. Bei Fingeramputationen ermöglichen spezielle Vorrichtungen das Greifen. Bionische & Myo-Elektrische Prothese (Fremdkraftprothese) in die Prothese werden verschiedene Handsysteme eingebaut, bei der mittels myoelektrischer Signale die Prothesenhand bewegt wird. Der Anwender steuert mittels eingeübter Muskelsignale die Bewegung, die teilweise durch Mikroprozessoren und Elektromotoren optimiert wird. Daher spricht man auch von einer Fremdkraftprothese. Die Entwicklung geht hin zum Bionischen Arm, der direkt aus dem Gehirn heraus gesteuert wird.

Eine gewisse Sonderstellung nimmt die Arbeitshand ein. Bei diesem Prothesentyp steht kompromisslos die Funktion im Vordergrund, und im Gegensatz zur Kunsthand wird bei der Arbeitshand keine Rücksicht auf den ästhetischen Aspekt der Prothese genommen.

Historischer Überblick Erste chirurgische Eingriffe, die man als Amputation bezeichnet kann, und die die Patienten überlebten, sind auf Grund von verheilten Knochenfunden aus der Altsteinzeit nachweisbar.Manfred Reitz: Steinzeitchirurgie. In: Pharmazeutische Industrie. Band 73, Nr. 10, 2011, S. 1755–1757.Tim Ryan Maloney et al.: Surgical amputation of a limb 31,000 years ago in Borneo. In: Nature. Band 609, 2022, S. 547–551, doi:10.1038/s41586-022-05160-8.

Erfolgreiche Amputation vor 31.000 Jahren. Auf: wissenschaft.de vom 7. September 2022. Ob, und ab Wann in dieser Epoche schon eine Art von Ersatzgliedmaßen existierten ist nicht belegt.

Bekannt als erster überlieferter Träger einer Handprothese ist der römische Offizier und Politiker Marcus Sergius Silus im 2. Jahrhundert v. Chr.Karl Sudhoff: Die eiserne Hand des Marcus Sergius aus dem Ende des 3. Jahrhunderts vor Christo. In: Mitteilungen zur Geschichte der Medizin und der Naturwissenschaften. Nr. 15, 1916, S. 1–5.Liebhard Löffler: Der Ersatz für die obere Extremität. S. 8 f. Bei seinem zweiten Feldzug verlor er seine rechte Hand, woraufhin er sich eine eiserne Kunsthand (dextra ferrea) anfertigen ließ,Liebhard Löffler: Der Ersatz für die obere Extremität. S. 8 f. mit der er auch einen Schild habe halten können. Karl Sudhoff stellte deshalb die Hypothese auf, die Prothese könnte über einen beweglichen Fingerblock verfügt haben, ähnlich den frühen Eisernen Händen der Renaissance. Da über ihre Konstruktion jedoch nichts bekannt ist, müssen alle Versuche einer Rekonstruktion spekulativ bleiben. Hand- beziehungsweise Armprothesen sind aus der Zeit der griechisch-römischen Antike ansonsten nicht überliefert, es gibt auch bis ins späte Mittelalter hinein keine archäologischen Hinweise.W. von Brunn: Der Stelzfuß von Capua und die antiken Prothesen. In: Karl Sudhoff (Hrsg.): Archiv für Geschichte der Medizin. Bd. 18, Nr. 4, Steiner, 1926, S. 351–360 ().

Für das ausgehende MittelalterWiebke Ada de Boer: Klinisches Bild erworbener Amputationen im Kindesalter – retrospektive Analyse von 124 Patienten aus der Klinik und Poliklinik für technische Orthopadie und Rehabilitation in Münster von 1986 – 2003. Münster 2008, S. 2f. (Digitalisat). und die frühe Neuzeit, also die Zeit zwischen 1500 und 1800, ist das erste Auftauchen so genannter Eiserner Hände (teilweise auch Ritterhände) dokumentiert. Dabei handelt es sich um passive metallene Hand- und Armprothesen. Diese Kunsthände vereinigten kosmetische („Schmuckhand“) mit funktionellen Eigenschaften. Ihr bekanntester Vertreter ist die um 1530 entstandene, jüngere der beiden Eisernen Hände des Ritters Götz von Berlichingen.Günter Quasigroch: Die Handprothesen des fränkischen Reichsritters Götz von Berlichingen. 2. Fortsetzung: Die Zweithand. In: Waffen- und Kostümkunde. Bd. 25, 1983, S. 103–120.

Die jüngere Götzhand inspirierte im 19. Jahrhundert die Konstrukteure Peter Ballif und Caroline Eichler bei der Entwicklung der ersten modernen Handprothesen. Eichlers künstliche Hand von 1836Hermann Fritze: Arthroplastik. war die erste brauchbare willkürlich, also ohne Unterstützung der gesunden Hand, bewegliche Prothese der oberen Extremität.

In der Zeit vom amerikanischen Bürgerkrieg bis zum Ersten Weltkrieg wurde hauptsächlich an der Steigerung des Tragekomforts bei den bestehenden Typen gearbeitet.

1896 arbeitete der italienische Chirurg Giuliano Vanghetti an der Idee, Armamputierte mit einer, durch eigene Kraft beweglichen künstlichen Hand zu versorgen.Nicolai Guleke: Kriegschirurgie und Kriegschirurgen im Wandel der Zeiten. Vortrag gehalten am 19. Juni 1944 vor den Studierenden der Medizin an der Universität Jena. Gustav Fischer, Jena 1945, S. 40. Die erste Beschreibung seiner Idee wurde 1898 veröffentlicht und Studien am Menschen begannen 1900. 1915 begann der deutsche Chirurg Ferdinand Sauerbruch, auf Basis einer Idee des Maschinenbauprofessor Aurel Stodola, der vorschlug, die noch vorhandenen Muskeln im Stumpf als Antrieb für eine künstliche Hand zu nutzen, und einer groben Skizze für eine künstliche Hand, die sich so vom Träger bewusst öffnen und schließen lassen sollte, an der Umsetzung zu arbeiten.

Der Erste Weltkrieg mit seinem enormen Anfall von Versehrten mit verlorenen Gliedmaßen stellte die Medizin vor die grundlegende Herausforderung, sinnvollen Ersatz zu schaffen. Bei den oberen Extremitäten bildeten sich zuerst zwei Hauptrichtungen heraus, die sich laut Weinert als Schmuckarme und Arbeitsarme bezeichnen lassen. Die reinen Schmuckarme – und Hände waren möglichst realistisch nachgebildete Imitate der realen Körperteile. Ihre Funktion war es, „in möglichst vollendeter Form den natürlichen Arm in Ruhelage und beim Gehen“ nachzuahmen. Mit derartigen Prothesen sollte die Behinderung im Alltag möglichst unsichtbar gemacht werden. Den gegensätzlichen Weg ging man bei der Entwicklung der sogenannten Arbeitsprothesen, die genaugenommen nichts anderes waren, als an den Körper montierte Werkzeuge-Träger.

Ab 1916 stand der sogenannte Sauerbruch-Arm zur Verfügung. Mit dieser „willkürlich bewegbaren künstlichen Hand“ (Zitat Sauerbruch) konnte vielen Schwerkriegsversehrte des Ersten Weltkriegs ein – zumindest einigermaßen – erträgliches Leben ermöglicht werden. Die Konstruktion wurde schrittweise verbessert und wurde auch nach dem Zweiten Weltkrieg bis in die 1950er Jahre zur Reha von Kriegsverletzten eingesetzt.Der Chirurg Prof. Dr. med. Max Lebsche (1886–1957). Leben und Werk. Dissertation.

In den 1960er Jahren wurden erste Versuche mit Myo-Elektrischen Prothesen durchgeführt. Der Grundgedanke dieser Technologie ist es, über Elektroden, die die Muskelaktivität am Stumpf erfassen, elektrische Motoren zu aktivieren, die Greif- und Umwendebewegungen der Hand und Funktionen des Ellenbogens steuern können. Der erste kommerzielle myoelektrische Arm wurde 1964 vom Zentralen Prothesen Forschungsinstitut der UdSSR produziert.

Der aktuell (2024) letzte Stand der Technik ist die Entwicklung des Bionischen Arms. Das Ziel ist die direkt Ansteuerung der Prothese über das Gehirn (also ohne des Abfragen von Nervenimpulsen in der verbliebenen Muskulatur).

Ein großer Erfolg in diesem Bereich ist Schaffen eines „taktilen Rückempfinden“, also die Möglichkeit über Sensoren in der Prothese „spüren zu können“, ob ein Gegenstand hart oder weich ist.

Bild 1: Die Eiserne Hand (Handprothese) des Götz von Berlichingen, entstanden um 1510, Stahlstich aus dem 19. Jahrhundert. Bild 2: Eiserne Hand und Arm, entworfen von dem Chirurgen Ambroise Paré, Ende des 16. Jahrhunderts. Bild 3: Kunsthand des preußischen Hofzahnarztes Peter Ballif (1775–1831), Trageweise mit Leibgurt. Bild 4: Erste brauchbare aktive (eigenkraftbetätigte) Kunsthand, konstruiert von Margarethe Caroline Eichler aus Berlin, patentiert in Preußen am 24. November 1836. Bild 5: Seltener Fall einer „Stütz-Prothese“: Die Hand blieb erhalten, der Oberarmknochen war zertrümmert und ist teilweise entfernt (1864) Bild 6: Die, heute nur noch bedingt gültigen, medizinischen Amputationsgrenzen des menschlichen Armes (1925) A: für Nichtprotesenträger, oder Träger von Arbeits-Armen. B: für Träger von kosmetischem Armersatz Bild 7: Stumpfvorbereitung für den sog. „Sauerbruch-Arm“ Illustration aus „Carl Franz (1870–1946) – Lehrbuch der Kriegschirurgie“ Bild 8: Ein norwegischer Metallarbeiter (Schweißer) mit zwei Arbeitsprothesen, an denen verschiedenste Werkzeuge auf genormten Montageböcken angebracht werden konnten. (1955)

Technische Entwicklung Alle Formen künstlicher oberer Extremitäten waren bis zum Aufkommen der sogenannten Eisernen Hände reine Imitationen ohne funktionellen Nutzen. Ab dieser Entwicklungsstufe konnten die Prothesen mittels beweglicher Teile in eine gewünschte Position gebracht werden. All diese Prothesen mussten mit der gesunden Hand (oder wenn diese nicht vorhanden – durch einen Dritten) in Stellung gebracht, und gegebenenfalls arretiert werden. Die Arretierung der Gelenke erfolgte über einen mehr oder weniger komplexen Verriegelungsmechanismus mit Sperrklinken und Blattfedern. Dieser Mechanismus, ähnelt einem Batterieschloss.Günter Quasigroch: Die Handprothesen des fränkischen Reichsritters Götz von Berlichingen. 1. Fortsetzung: Die Ersthand. In: Waffen- und Kostümkunde. Bd. 24, 1982, S. 17–33.