Exoprothetik – State of the art

Joachim Schuchert1, Michael Hofer2

1 Stv. Med. Leiter Orthopädische und Handchirurgische Rehabilitation, Rehaklinik Bellikon
2 Leiter Technische Orthopädie, Rehaklinik Bellikon
Es zeigt sich immer wieder, dass die Versorgung von Exoprothesenträgern im besonderen Mass eine Teamarbeit ist, an der Mediziner, Orthopädietechniker sowie Physio- und Ergotherapeuten beteiligt sind. In der stationären Versorgung spielt die psychologische Betreuung der Amputierten zusätzlich eine wichtige Rolle.
Der Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der modernen Exoprothetik in der Schweiz.

 

Medizinische Sichtweise

Im Hinblick auf die spätere Prothesenversorgung von Amputationspatienten ist es wichtig, dass bereits im Vorfeld einer geplanten Amputation die orthopädietechnischen Möglichkeiten gemeinsam mit den Operateuren evaluiert werden, damit sich später ein bestmögliches funktionelles Ergebnis erzielen lässt.

Früher galt in der Amputationschirurgie die Maxime: «Je länger der Stumpf, desto besser». Heute gilt das nicht mehr uneingeschränkt, da neue Prothesen mit elektronischen Passteilen und Gelenken zur Verfügung stehen. So ist es manchmal sinnvoll, bei schlechten Weichteilverhältnissen – beispielsweise bei einer distalen Oberarmamputation oder einer Kniegelenksexartikulation – den Humerus bzw. das Femur zu kürzen, damit später elektronische Gelenke, die einen gewissen Platz- und Achsenbedarf haben, problemlos in die Prothese integriert werden können. Für gewisse Operateure und Patienten ist das nicht einfach zu akzeptieren, denn man möchte ja so viel Stumpflänge bzw. Hebelarm wie möglich erhalten. Hier müssen manche Chirurgen umdenken, und Patienten müssen sorgfältig beraten und aufgeklärt werden.

 

Wann ist ein Stumpf prothesentauglich?

Bei Amputationen im Fussbereich (Chopart/Lisfranc) muss sowohl auf eine ausreichende knöcherne Endbelastbarkeit als auch auf die Entwicklung der Muskelzüge geachtet werden (Abb. 1).

Abb. 1: nicht-endbelastbare Spitzfussstellung

Bei zunehmender Spitzfussstellung ohne ausreichende Endbelastbarkeit muss häufig eine tibio-talo-calcaneare Arthrodese durchgeführt werden.

Abb. 2: erfolgreich durchgeführte tibio-talo-calcaneare Arthrodese mit Endbelastbarkeit

 


 

In jedem Fall soll der knöcherne Stumpf abgerundet werden, auch im Femur- und Tibiabereich (Abb. 3).

Abb. 3: Abgerundetes Femurende

 


 

Bei der Unterschenkel-Amputation sollte die Fibula 2 cm kürzer als die Tibia sein (Abb. 4). Birnenförmige Stümpfe, wie sie postoperativ nicht selten beobachtet werden, müssen mittels Kompression geformt werden, um eine konische Form zu erreichen.

 

Linke Bildhälfte: Fibula zu lang

Rechte Bildhälfte: Fibula nach erfolgreich durchgeführter Längenkorrektur

Abb. 4: Längenkorrektur der Fibula

 


 

Bei Knie-Exartikulationen sind sowohl die Patellektomie als auch das Einkürzen des Femurs um ca. 7 cm für eine optimale spätere Prothesenversorgung hilfreich (Abb. 5).

Abb. 5: Femurverkürzungsosteotomie und Patellektomie nach Knie-Exartikulation

 


 

Bei Oberschenkelamputationen muss die Knochenlänge des Femurs mindestens 15 cm betragen (gemessen ab Trochanter major), damit die knöcherne Führung für eine adäquate Prothesenversorgung ausreicht (Abb. 6).

Negativbeispiel einer zu kurzen Femurknochenlänge mit zu viel Weichteilüberhang nach Oberschenkelamputation: Die nutzbare Knochenlänge beträgt lediglich 100,20 mm und ist damit für einen suffizienten Prothesenhalt zu kurz. Die Weichteile sind im Verhältnis zur Knochenlänge über ein 1:1-Verhältnis (230,03 mm:100,20 mm) und damit deutlich zu lang.

Abb. 6: Zu kurze Femurknochenlänge mit zu viel Weichteilüberhang nach Oberschenkelamputation

 


 

Stümpfe mit Mesh-Graft-Deckung und der damit verbundenen reduzierten Hautbelastbarkeit im Endkontakt sind nach Möglichkeit zu vermeiden. Ferner sollte der Weichteilmantel ausreichend stabil und infektfrei sein und keinen Weichteilüberhang aufweisen (Abb. 6 + 7).

Abb. 7: Oberschenkelstumpf mit Mesh-Graft-Deckung

 
 
 

Passteile Untere Extremität

Der menschliche Fuss bildet die Basis für den aufrechten Gang. Deshalb erstaunt es nicht, dass auch in der Prothetik der Fuss das grundlegende Passteil ist. 

 

In den letzten Jahrhunderten wurden Fusskonstruktionen vornehmlich aus Holz, Filz, Metall, Gummi und geschäumten Kunststoffen gefertigt. 

Mitte der 1980er Jahre entwickelte der Flugzeugingenieur Van Phillips, Gründer der Firma Flex Foot, eine neue Art Prothesenfüsse. Der selbst durch einen Sportunfall amputierte Van Phillips wollte nicht akzeptieren, dass ein geschäumter Kunststoff-Fuss das Mass aller Dinge sein sollte. 

Aus einem Ski, der aus verschiedenen Verbundwerkstoffen gefertigt war, bastelte er sich den ersten Prototypen. Die ursprüngliche Skiform ist auch bei den heutigen Karbonfüssen noch gut zu erkennen (Abb. 8).

Abb. 8: VariFlex Modular Prothesenfuss

 
 
 

Karbon-Füsse werden oft mit dem Begriff „energiespeichernd“ bezeichnet. Das ist aber falsch. Diese Prothesen haben keinen eingebauten Akku, der geladen wird und der sich beim Gehen wieder entlädt. 

Vielmehr entspricht der Karbon-Fuss einer Feder: Wenn man eine Spiralfeder zusammendrückt, entspannt sie sich mit der gleichen Kraft wieder. Dieses Prinzip wird beim Gehen mit einem Karbon-Fuss genutzt. Von dieser Federwirkung profitieren alle Patienten – nicht nur die jungen, beweglichen, sondern auch die älteren.

Einfach konstruierte Karbon-Füsse sind für hochdynamisches Gehen entwickelt. So besteht z.B. ein Sprint-Fuss nur noch aus einer Vorfussfeder. Für das normale Gehen in der Mobilitätsklasse 3 bis 4 gibt es einfach gehaltene, aber sehr effiziente Fusskonstruktionen (Abb. 9).

Abb. 9: ProFlex XC Prothesenfuss, einfache federnde Fusskonstruktion

 
 
 

Für Komfortgeher werden immer aufwendigere Fusskonstruktionen entwickelt (Abb. 10). Inzwischen werden nicht nur rein mechanische Konstruktionen, sondern auch immer mehr elektromechanische Fusspassteile auf den Markt gebracht. Die E-Mobilität lässt sich auch in der technischen Orthopädie nicht mehr aufhalten.

Abb. 10: Meridium Prothesenfuss, aufwendigere Fusskonstruktion

 
 
 

Kniepassteile sind die kostspieligsten Komponenten der Oberschenkelprothesen, egal ob es rein mechanische oder mikroprozessorunterstützte Gelenke sind. Auf dem Weltmarkt gibt es aktuell ca. 3000 rein mechanische Kniegelenke, ca. 15 Hybrid-Kniegelenke, bei denen nur die Schwungphase gesteuert ist, und 7 mikroprozessorunterstütze mechanische Kniegelenke, die sowohl Schwung- als auch Standphase im Gehzyklus steuern.

Einfache mikroprozessorunterstützte Kniegelenke sind seit 1997 auf dem Markt und gelten seit ca. dem Jahr 2000 als Standard in der Oberschenkelprothetik (Abb. 11). In der Schweiz werden diese Gelenke von den Leistungsträgern leider immer noch als Luxusversorgung bezeichnet und nur in geringer Stückzahl bewilligt.

Abb. 11: C-Leg 4 Kniegelenk, einfaches mikroprozessorunterstütztes mechanisches Kniegelenk

 
 
 

Komplexere mikroprozessorunterstützte Kniegelenke sind seit 2010 auf dem Markt und gelten als «State of the art» in der Oberschenkelprothetik (Abb. 12). Gemäss den Leistungsträgern in der Schweiz gibt es hierfür aber noch keinen Leistungsauftrag. Die neuesten Rechtsprechungen gehen allerdings in eine andere Richtung: Danach wurden in Einzelfällen bereits entsprechende komplexe Kniegelenksversorgungen richterlich genehmigt.

Abb. 12: Genius X3 Kniegelenk, komplexes mikroprozessorunterstütztes mechanisches Kniegelenk

 
 
 

In den letzten Jahren werden die Bedürfnisse der geriatrischen Patienten in der Prothetik vermehrt beachtet. Seit 2015 gibt es das erste geriatrische einfache mikroprozessorunterstützte mechanische Kniegelenk. Die Unterstützungs-Modi werden genutzt, um das Kniegelenk den aktuellen Bedürfnissen des Patienten anzupassen.

kenevo-kniegelenk.png, Suva Medical, Exoprothetik

Die Vorteile dieses Kniegelenks nützen nicht nur alten Patienten, sondern auch jungen Patienten in der Rehabilitationsphase oder Patienten, die im täglichen Leben mit einer Oberschenkelprothese viel Unterstützung benötigen, z.B. beim Aufstehen und Hinsetzen (Abb. 13). Die Zukunft der Prothetik der unteren Extremität heisst Verbindung von intelligenten Passteilen.

Abb. 13: Kenevo Kniegelenk, geriatrisches einfaches mikroprozessorunterstütztes mechanisches Kniegelenk

 
 
 

Passteile Obere Extremität

In der Prothetik der oberen Extremität sind multiartikulierende Handpassteile seit mehreren Jahren Stand der Technik. Diese Passteile lassen mehrere Griffarten zu und geben dem Patienten damit mehr Flexibilität. Der Einsatz dieser Hände hat für den Anwender im täglichen Leben einen deutlichen Mehrwert und einen hohen Nutzen. Das ist ein wichtiger Punkt, denn nur wenn die Versorgung dem Anwender etwas bringt, wird er die Prothese benutzen und nicht im Schrank verstauen.

Bei den multiartikulierenden Handpassteilen gibt es einfachere Hybridlösungen, bei denen der Anwender die Griffarten manuell umstellen und den Daumen mechanisch positionieren muss, damit er alle möglichen Griffarten nutzen kann (Abb. 14).

 

Abb. 14: VariPlus Speed und SensorHand Speed, einfache myoelektrische Hände. Das Prinzip der Sensorhand wurde in der Rehaklinik Bellikon entwickelt.

  

Für manche Anwender ist dies ein Fortschritt im Vergleich zu den myoelektrischen Händen, die seit den 1960er-Jahren im Einsatz sind. Die komplexeren multiartikulierenden Hände werden vollständig über Muskelsignale oder über eine Gestensteuerung bedient (Abb. 15 + 16). Der Nutzen für den Anwender ist deutlich höher, doch auch das Training für die Anwendung solcher Hände ist aufwendiger.

 

Abb. 15: BeBionic Hand, einfachere Hybridlösung
Abb. 16: I-Limb Quantum Hand, komplexere multiartikulierende Hand

 
 
 

Elektromechanische Ellbogenpassteile, die seit den 1980er-Jahren Stand der Technik sind, werden leider nur sehr zaghaft weiterentwickelt. Die Steuerung über Muskelsignale bedeutet zwar mehr Aktivität, aber auch eine hohe physische Belastung für den Anwender, der jede Bewegung aktiv ansteuern muss (Abb. 17).

Abb. 17: DynamikArm, elektromechanischer Ellbogen

 
 
 

Anbindungssysteme

Die heutigen Anbindungssysteme aus Liner, Verschluss- oder Vakuumsystemen basieren auf der Liner-Entwicklung in den 1980er-Jahren von Össur Kristinsson. Er war selbst unterschenkelamputiert und Orthopädietechniker und wollte eine bessere Anbindung von der Prothese zum Anwender schaffen. Der Liner aus Silikon gilt bis heute als Stand der Technik, einige Verschluss- und Vakuumsysteme sind in der Zwischenzeit hinzugekommen.

In der Unterschenkelprothetik werden mehr als 90 % der Patienten mit Liner versorgt, da hier die knöchernen Strukturen am Stumpf besonders empfindlich sind (Abb. 18).

Abb. 18: Iceross Seal In X5 Silikonliner

 
 
 

In der Oberschenkelprothetik und der Prothetik der oberen Extremität werden 50 % der Patienten klassisch ohne Liner und 50 % mit Liner versorgt. In diesen Bereichen etabliert sich der individuell hergestellte HTV (HochTemperaturVernetzte)-Silikoninnenschaft immer mehr, da man damit eine noch bessere Anbindung erzielt als mit einem Liner (Abb. 19).

Abb. 19: Handgefertigter HTV-Silikoninnenschaft für eine Oberschenkelprothese

 
 
 

Schaftsysteme

Die heute gelehrte Schaftform in der Unterschenkelprothetik basiert auf der klassischen Schaftform «Kondylen-Bettung Münster KBM». Die wesentlichen Unterschiede bei den einzelnen Unterschenkelprothesen betreffen den Schaftrandzuschnitt und die Form der Schafteintrittsebene. Elementar sind die lasttragenden Areale sowie die Höhe und Formgebung der hinteren Schaftwand.


In der Oberschenkelprothetik entstanden auf der Basis der längsovalen oder sitzbeinumgreifenden Schaftform in den letzten 30 Jahren etliche Subschaftformen. Bei allen bleibt aber der Grundsatz der knöchernen Verriegelung des Schafts zwischen Sitzbein und grossem Rollhügel sowie der damit entstehenden Kraftzentrierung der Axialkraft auf das Hüftgelenk gleich. Die Schafteintrittsebene ist essentiell und beschreibt die Subschaftformen. Der Schaftrand wurde in den letzten Jahren immer weiter nach unten versetzt, um dem Hüftgelenk die natürliche Bewegungsfreiheit zurückzugeben. Schaftränder, welche die Weichteile einklemmen, sollten vermieden werden. Ebenso ist der Vollkontaktschaft ein Muss, um Stumpfirritationen und Hautveränderungen vorzubeugen. Die neuesten Entwicklungen sind rein muskulär gehaltene Schaftformen. Bei diesen werden Muskelgruppen im Stumpfbereich verspannt, um den Schaft zu stabilisieren. Der Stumpf muss eine gute Muskelspannung aufweisen und eine gewisse Länge haben, ansonsten kann eine solche Versorgung nicht erfolgreich sein.

Die Schaftformen der oberen Extremität haben sich in den letzten Jahren nicht grundlegend verändert, vielmehr kommen neue Materialien und Verarbeitungstechniken zum Einsatz. Silikonliner oder HTV-Silikoninnenschäfte kommen vermehrt zum Tragen.

Dabei kann der Schaftrandverlauf gekürzt oder anders gestaltet werden. Durch neue Verschlusstechniken lässt sich der Einstieg in die Prothese vereinfachen und somit die Gesamtversorgung verbessern (Abb. 20).

Abb. 20: Oberarmprothese mit HTV-Silikoninnenschaft und speziellem Boa-Verschlusssystem

 
 
 

Zusammenfassung und Take-home-message

Obwohl die Vertreter der eingangs genannten einzelnen Berufsgruppen unterschiedliche Sichtweisen haben, verfolgen sie bei der gemeinsamen Arbeit am und mit dem Patienten immer dasselbe Ziel: ein für den Patienten optimales Versorgungsergebnis. Dabei stellt die Schnittstelle «Mensch/Maschine» nach wie vor die grösste Herausforderung dar. Prothesenträger benötigen oft eine lebenslange Begleitung und Betreuung, da sich ihre Bedürfnisse und Ansprüche mit den Lebensphasen verändern und dementsprechend die notwendige oder gewünschte Exoprothetik angepasst werden muss.
Das perfekte Anbindungssystem zwischen Mensch und Prothese gibt es noch nicht, aber mit der Entwicklung von neuen Geweben wird es auch hier in Zukunft bessere Lösungen geben. Die Passteile können immer mehr Funktionen ausüben, und sie werden in der Zukunft mehr miteinander kommunizieren. Auch die Anbindung an das menschliche Nervensystem wird erforscht. Die E-Mobilität hält auch Einzug in der technischen Orthopädie, bedeutet aber auch, dass die Prothesen immer schwerer werden. Ebenso werden die Kosten für die «intelligenten» Passteile steigen.

Ein moderner und korrekter Schaftbau ist der Schlüssel zum Erfolg, und eine anatomische Schaftgestaltung ist Pflicht, um die Bewegungsfreiheit des Anwenders nicht zu limitieren. Eine erfolgreiche Versorgung und damit eine gelungene Reintegration ist ökonomisch gesehen das angestrebte Endziel nach einer Amputation. Allerdings ist nicht jeder Patient versorgbar. Die besten Voraussetzungen für eine gute prothetische Versorgung schafft der amputierende Arzt. Dies kann er nur, wenn er die heutigen orthopädietechnischen Versorgungen kennt.

Passteile sind Medizinprodukte und werden nach gesetzlichen Vorschriften geprüft und zugelassen. Die Medizinprodukte-Verordnung regelt in der Schweiz den Einsatz dieser Passteile, nicht der Leistungsträger oder dessen Kontrollorgane. Die Patienten streben in der Regel eine maximale Versorgung sowie die bestmögliche Integration in die Gesellschaft an, manchmal auch verbunden mit dem Wunsch nach einer grösstmöglichen Rentenzahlung. Diese Interessen stehen den «WZW»-Kriterien der Versicherungen bisweilen konträr gegenüber.

Korrespondenzadressen

  • Joachim Schuchert
    Dr. med. Joachim Schuchert
    Oberarzt
  • Direkt: +41 56 485 53 08

Rehaklinik Bellikon
Mutschellenstrasse 2
5454 Bellikon
 
 

  • Michael Hofer
    Michael Hofer
    Orthopädie-Techniker-Meister CPO, Leiter Technische Orthopädie
  • Direkt: +41 56 485 53 49

Rehaklinik Bellikon
Mutschellenstrasse 2
5454 Bellikon