Beinprothesen gibt es schon wesentlich länger, als viele vermuten. Die früher häufig verwendeten Holzprothesen sind jedoch schon seit langer Zeit nicht mehr gebräuchlich.
Heute unterstützen Hightechprothesen die Menschen erfolgreich in Alltag und Freizeit.
Doch wie funktionieren die sogenannten bionischen Prothesen eigentlich?
Wir bei Össur setzen auf mikroprozessorgesteuerte Kniegelenke in Kombination mit magnetorheologischer oder motorischer Steuerung.
Was bringt mir Magnetorheologie?
Durch diese Technologie entsteht in Echtzeit genau der Widerstand, den die nutzende Person gerade benötigt. Unsere Prothesenkniegelenke unterstützen Dich so bei einem natürlichen, reaktionsschnellen Gehen mit einem harmonischen, energieeffizienten Gangbild. In der Standphase geben sie Dir sofortige Stabilität, aber auch entsprechend dosiert auf unebenem Untergrund, bei Treppen oder bei plötzlichen Bewegungen. Unter Belastung reagiert das System also proportional, ähnlich wie die menschliche Muskulatur.
Was ist Magnetorheologie und wie funktioniert sie?
Der Begriff „Magnetorheologie“ setzt sich aus zwei Wortbestandteilen zusammen:
- „Magneto-“ stammt von Magnet bzw. Magnetismus und bezieht sich auf Magnetfelder und magnetische Kräfte.
- „-rheologie“ leitet sich von der Rheologie ab – der Wissenschaft von den Verformungs- und Fließeigenschaften von Materie.
Wörtlich bedeutet Magnetorheologie also:
„Lehre von den Fließeigenschaften unter dem Einfluss eines Magnetfelds“.
Bei magnetorheologisch gesteuerten Kniegelenken befindet sich im Gelenkkopf eine spezielle Flüssigkeit. Sie besteht aus Öl und winzigen Metallpartikeln.
Diese Flüssigkeit verteilt sich um mehrere dünne Metallscheiben, die abwechselnd mit der inneren Achse und dem äußeren Gehäuse verbunden sind. Sobald Sensoren einen elektrischen Impuls auslösen, entsteht ein Magnetfeld – dessen Stärke sich flexibel anpassen lässt.
Das Magnetfeld beeinflusst die Ausrichtung der Metallpartikel in der Flüssigkeit:
Je stärker das Magnetfeld, desto mehr richten sich die Partikel aus und lagern sich an den Metallscheiben an. Dadurch erhöht sich der Widerstand im Kniegelenk, insbesondere in der Standphase – das Gelenk wird stabiler.
Nimmt die Magnetfeldstärke ab, lösen sich die Partikel wieder. Der Widerstand sinkt, und in der Schwungphase kann sich das Kniegelenk freier und leichter bewegen.
Die Rolle der Sensoren
Wie oben beschrieben, sind mehrere integrierte Sensoren dafür zuständig, die Stärke des Magnetfelds zu bestimmen. Sie erfassen dafür unter anderem
- den Winkel,
- die Belastung,
- die Lage im Raum,
- die Beschleunigung.
Durch die Rückmeldungen dieser Sensoren und weitere Faktoren, wie z. B. die Zeit, erkennt das Kniegelenk, ob Du zum Beispiel Rad fährst, Treppen steigst oder bergab gehst – und passt sich schnell und automatisch an.
Vorteile der Magnetorheologie
Diese Technologie ermöglicht:
- eine nahezu widerstandslose Schwungphase,
- fein dosierbaren Widerstand,
- eine sehr genaue Anpassung an jede Bewegung,
- gute Steuerbarkeit durch die nutzende Person,
- Beugewiderstand unter Belastung – auch über 90 Grad hinaus.
Wie funktionieren mikroprozessorgesteuerte Kniegelenke (MPK) mit Hydraulik?
Hydraulische Systeme hingegen erzeugen ihren Widerstand über einen Hydraulikzylinder, in dem Ventile öffnen und schließen. Dadurch wird der Ölfluss reguliert und ein definierter Widerstand erzeugt. Dieser bleibt konstant – unabhängig davon, mit wie viel Gewicht Du Dein Kniegelenk belastest.
Kniegelenke mit Hydraulikzylinder verfügen üblicherweise über drei Achsen. Im Gegensatz dazu sind magnetorheologische Modelle wie unser Navii® mit nur einer Achse ausgestattet. Dadurch ist das System besser vor Schmutz und Witterungseinflüssen geschützt und insgesamt weniger störanfällig.
Welche Technologie passt zu Dir?
Wenn Du ein Prothesenkniegelenk auswählst, geht es nicht nur um Technik, sondern darum, wie sicher, frei und natürlich sich Bewegung für Dich anfühlt. Der Widerstand bei hydraulischen Kniegelenken bleibt sehr konstant. Viele Anwendende mögen genau das, weil es ein verlässliches „Gegenhalten“ gibt – besonders dann, wenn Du Dir beim Gehen ein stabiles, „vorhersehbares Gefühl“ wünschst.
Magnetorheologische Kniegelenke arbeiten anders: Sie passen den Widerstand in Echtzeit dosiert an. Das kann sich dynamisch und „mitgehend“ anfühlen, erfordert aber manchmal auch etwas Eingewöhnung, weil der Widerstand je nach Situation variiert.
Kurzum: Bei der Hydraulikvariante bestimmt das Knie Deine Bewegung – bei Kniegelenken mit MR-Technologie Du!
Am Ende zählt, was zu Dir passt: Konstanz und ein klares Widerstandsgefühl oder schnelle Anpassung und fein abgestimmte Dynamik.