Keine Grenzen
Die Zahl der Amputationen steigt und damit auch der Bedarf an Prothesen. Die Hersteller solcher künstlichen Gliedmaßen setzen alles daran, Menschen, die in der unglücklichen Lage sind, ein Körperteil durch eine Prothese ersetzen zu müssen, ein Höchstmaß an Lebensqualität zu bieten und ihnen ein aktives und unabhängiges Leben zu ermöglichen.
Eine traurige Statistik zeigt, dass die Fälle von Amputationen zunehmen. Forbes zufolge liegt die Zahl der Menschen mit Amputationen weltweit bei 10 bis 15 Millionen. Fast zwei Millionen davon leben laut dem US-Verband Amputee Coalition in den USA. Hier werden jedes Jahr rund 185.000 Amputationen vorgenommen. Die Hauptgründe dafür sind Gefäßerkrankungen (54 %) einschließlich Diabetes und peripherer arterieller Verschlusserkrankungen, Traumen (45 %) und Krebserkrankungen (weniger als 2 %). ine traurige Statistik zeigt, dass die Fälle von Amputationen zunehmen. Forbes zufolge liegt die Zahl der Menschen mit Amputationen weltweit bei 10 bis 15 Millionen. Fast zwei Millionen davon leben laut dem US-Verband Amputee Coalition in den USA. Hier werden jedes Jahr rund 185.000 Amputationen vorgenommen. Die Hauptgründe dafür sind Gefäßerkrankungen (54 %) einschließlich Diabetes und peripherer arterieller Verschlusserkrankungen, Traumen (45 %) und Krebserkrankungen (weniger als 2 %).
Prothesenhersteller bemühen sich, durch Weiterentwicklung ihrer Produkte den Amputationspatienten ein Höchstmaß an Lebensqualität zu bieten. Die Bedürfnisse der Prothesenträger sind je nach Lebensstil unterschiedlich. Ältere Menschen begnügen sich vielleicht mit einer einfacheren Prothese, während andere einen komplexen ünstlichen Ersatz verlangen, mit dem sie selbst extreme sportliche Aktivitäten ausführen können und der einen weitgehend natürlichen Gang ermöglicht.
„Die Prothetik entwickelt sich rasch weiter, insbesondere wenn es um komplexe Konstruktionen geht“, erklärt Jerry Zawada, Sales Engineer im Bereich Healthcare& Medical bei Trelleborg Sealing Solutions. „Die meisten Prothesen haben heute ein hydraulisches System, mit dem der Anwender die Dämpfkraft variieren kann, um Stoßbelastungen zu mildern. Noch komplexere Ausführungen haben einen Mikroprozessor mit einer gewissen ‚Lernkapazität‘, der Anpassungen vornimmt, wenn der Prothesenträger steht, geht, läuft oder Treppen steigt.“
Eine der wesentlichen Schwierigkeiten bei aufwändigen Knie- und Sprunggelenkprothesen ist die Entwicklung einer robusten Dichtungslösung für die hydraulischen Zylinder. „Sprunggelenkprothesen haben im Allgemeinen ähnliche Dichtungssysteme für Kolben und Stange wie Kniegelenkprothesen“, sagt Zawada. „Die Leistung ist im Sprunggelenk jedoch schwerer zu erzielen als im Knie, weil künstliche Sprunggelenke kompakter sind, einen wesentlich kürzeren Hub haben und ein gewisses Maß an Rotation zulassen müssen. Das macht die seitliche Belastung problematischer.“
Der Zylinder benötigt für den Kolben und die Kolbenstange ein Dichtungssystem. Für die Abdichtung des Kolbens gilt der Außendurchmesser, um die Wirksamkeit von elektronischen Ventilen zu maximieren. Die Flüssigkeit wird dabei auf kontrollierte Weise durch das Kolbenventil gepresst. Zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer der Prothese in einem breiten Temperaturbereich müssen die für die Dichtung verwendeten Werkstoffe mit der Schmierflüssigkeit verträglich sein.
Für die meisten Prothesen wird ein leckagefreies System angestrebt, was jedoch unter Umständen schwierig ist. Zudem kann bei längerer Inaktivität, etwa nachts, wenn die Prothese nicht bewegt wird, das am Kolben haftende Öl herunterlaufen und sich auf der Oberseite der äußeren Dichtung ansammeln. Auch muss der Anpressdruck von Dichtung und Dichtlippe in einem ausgewogenen Verhältnis zur Dichtwirkung in der Hydraulikflüssigkeit stehen, ohne dass eine zu starke Stangenreibung entsteht.
Um Rutschhaftung zu vermeiden, die beim Prothesenträger einen Aufprallstoß verursachen kann, sollten Werkstoffe mit niedrigen Reibungswerten verwendet werden. Ein oder zwei Führungsringe auf dem Kolben sorgen dafür, dass der Kolben bei seitlichen Belastungen immer korrekt ausgerichtet bleibt. Zur Maximierung der Lebensdauer ist bei der Auswahl der Dichtungs- und Lagerwerkstoffe darauf zu achten, dass diese mit dem Werkstoff in der Zylinderbohrung sowie mit dem Oberflächenfinish und den Beschichtungen verträglich sind.
Das Stangendichtungssystem hat zwei Aufgaben: Es verhindert das Eindringen von Verunreinigungen von außen und hält die Hydraulikflüssigkeit im Zylinder. Dafür ist eine komplexe Konfiguration aus mehreren Dichtungen mit jeweils speziellen Funktionen erforderlich, die erst in Kombination miteinander die optimale Leistung erbringen.
Was wird der nächste Schritt in der Prothetik sein? „Jedes Jahr werden bei Prothesen und den dafür erforderlichen Dichtungslösungen neue technische Fortschritte erzielt – die Möglichkeiten scheinen unbegrenzt“, meint Zawada. Zukunftsvisionen von komplexen Prothesen, wie sie früher nur im Kino zu sehen waren, sind heute schon Wirklichkeit. „Elektronische Aktuatoren als Teil eines Exoskeletts helfen Patienten mit eingeschränkter Mobilität zum Beispiel infolge eines
Schlaganfalls wieder auf die Beine“, erklärt Zawada.
„Fortschritte gibt es auch bei bionischen Systemen. So werden etwa künstliche Gliedmaßen mit dem Nervensystem des Körpers verbunden. Dadurch können Bewegungen mit einer Prothese genauso kontrolliert ausgeführt werden wie mit natürlichen Gliedmaßen.“
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