Verständnis von Prothesen: Typen, Funktion und Biomechatronik

Was sind Prothesen?

In der Medizin sind Prothesen, auch Prothesen genannt, künstliche Verlängerungen, die ein fehlendes oder defektes Körperteil aufgrund von Unfall, traumatischer Verletzung oder angeborener Krankheit (wobei die Teile von Geburt an fehlen) ersetzen. Prothetische Körperteile gehören zum Bereich der Biomechatronik, der Wissenschaft, die mechanische Geräte mit dem Skelett, den Muskeln und dem Nervensystem kombiniert, um den Verlust der motorischen Kontrolle aufgrund von Defekt, Krankheit oder Trauma zu verbessern oder zu unterstützen.

Untere Extremität

Prothesen der unteren Extremität sind die ersetzten Gliedmaßen, die sich auf Hüftniveau oder darunter befinden. Sie können unterkategorisiert werden als Transtibial (oder Unterschenkelprothese, kurz „BK“) und Transfemoral (oder Oberschenkelprothese, kurz „AK“). BK ist jede Amputation, die den Schienbeinknochen durchtrennt, und AK ist jede Amputation, die den Oberschenkelknochen durchtrennt. Andere seltener vorkommende Fälle der unteren Extremität umfassen Hüftdisartikulationen, Knie-Disartikulationen und Symes (Knöchel-Disartikulation).

Arme

Prothesen sind auch für den Ersatz von Unterarm- und Oberarmkörperteilen erhältlich. Die häufigsten Arten von Armprothesen bestehen typischerweise aus Metall, Kunststoffschalen, Haken und mechanischen Vorrichtungen. Fortschrittlichere Armprothesen verwenden Robotik oder lebensechte Ersatzteile aus Silikon oder Polyvinylchlorid.

Robotik

In den letzten Jahren wurde Robotik weitgehend in die Herstellung von Prothesen integriert. Die meisten dieser Geräte verwenden Biosensoren, die Signale aus dem Nerven- oder Muskelssystem erkennen und Feedback vom Glied und Antrieb verarbeiten, wodurch Muskelaktion beim Erzeugen von Bewegung und Kraft nachgeahmt wird. Die Signale werden verarbeitet und an einen Controller im Gerät weitergeleitet. Einige Beispiele für Biosensoren sind Nadelelektroden, die in den Muskel implantiert sind, Drähte, die elektrische Aktivität auf der Haut erkennen, und Festkörper-Elektrodenarrays, durch die Nerven wachsen können.

Kosmetik

Kosmetik ist ein Fortschritt, der die Erstellung lebensechter Gliedmaßen beinhaltet, typischerweise aus Silikon oder Polyvinylchlorid. Ein Beispiel ist eine künstliche Hand, die das Aussehen und die Bewegung echter Hände nachahmt, komplett mit Adern, Sommersprossen, Fingerabdrücken und Haaren. Fertigmachte Kosmetik gibt es in verschiedenen Größen, während maßgefertigte im Allgemeinen teurer sind und Tausende von Dollar kosten. Je nach Design können Kosmetikteile am Körper mit Saugnapf, Klebstoff, Hauthülle oder eng anliegend befestigt werden.

Neuroprothetik

Neuroprothetik kann neuromotorisch oder neurokognitiv sein. Neuromotorisch beinhaltet Nerven und Muskeln, während neurokognitiv die neuronale Funktion moduliert und erkennt, um kognitive Prozesse wie Sprache, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und exekutive Funktionen zu erweitern oder wiederherzustellen. Diese Technologie befindet sich noch weitgehend in der Entwicklung. Sie zielt darauf ab, Patienten mit Zerebralparese, Autismus, traumatischer Hirnverletzung, Schlaganfall und Alzheimer-Krankheit unter anderem zu helfen.

Organe

Während die meisten Prothesen extern sind, gibt es auch interne Prothesen wie künstliche Herzklappen, die immer häufiger werden, zusammen mit künstlichen Lungen. Künstliche Herzen sind seltener, werden aber weiterhin aktiv entwickelt. Einige medizinische Hilfsmittel und Geräte, die als Prothetik betrachtet werden können, umfassen Magenbänder, künstliche Augen, Gaumenobturatoren und Prothesen.