Fast schon eine echte Hand

Treffsicher auch auf kleinen Displays: mit der Fluidhand können Amputierte wieder zweihändig schreiben

Ein leises Surren ertönt aus der linken Hand. Langsam fährt der Zeigefinger aus, rastet ein mit einem leisen Piepser. Beide Hände legen sich auf die Laptoptastatur, sie klickern über die Buchstaben, die rechte schreibt schnell und routiniert, der linke Zeigefinger ergänzt hier und da einen Buchstaben. Und noch einen. Und noch einen. Sören Wolf lächelt zufrieden. Er ist fast 18 Jahre alt – und schreibt zum ersten Mal mit beiden Händen. Verantwortlich dafür ist die Fluidhand, eine neuartige Handprothese. Entwickelt haben sie Ingenieure und Informatiker am Forschungszentrum Karlsruhe. Sören Wolf hat die Hand eben in den Bajonettverschluss seines Prothesenschaftes einrasten lassen. „Plug and play“ sagt er, und grinst. Jetzt testet er die Funktionen seiner Kunsthand – und sieht sehr zufrieden aus.

Klassische Prothesen: Schwergewicht am Arm

Täuschend ähnlich: mit dem neuartigen Kosmetikhandschuh muß sich Sören Wolf nicht mehr behindert fühlen

Bei Sören Wolf ist von Geburt an nur der rechte Arm mit der Hand vollständig ausgeprägt, sein linker Arm endet in einem Unterarmstumpf. Schon als Kleinkind bekam Sören seine erste Handprothese. Doch bisher fühlte er sich davon eher behindert. Denn er trägt schwer an den herkömmlichen Greifhilfen: mit ihren Motoren und Antriebselementen bringen sie es oft auf ein Gewicht von rund einem Kilo. Außerdem sind ihre Bewegungen die einer Maschine – nicht die eines Menschen. Dabei wünscht Sören sich vor allem eines: nicht auffallen im Alltag, nicht behindert aussehen an der Bushaltestelle. „Neulich haben wir ein Foto gemacht mit der Fluidhand“, erzählt er, „da sollte ich beide Hände in die Tasche stecken. Und auf dem Bild kann man nicht mehr sehen, welche der Hände die echte ist!“

Vom Patienten aus denken - und gestalten

So wie Sören geht es vielen Menschen mit nur einer gesunden Hand: Sie wollen nicht behindert aussehen. Und sie wollen so viel wie möglich machen können mit ihrer Hand. Nicht nur einfach zugreifen und wieder loslassen, sondern auch den Zeigefinger ausstrecken können. Sie wollen die Kraft spüren, mit der ihr künstliches Werkzeug zugreift. Und sie wünschen sich eine leichte Handprothese, die keine Druckstellen macht und den Oberarm nicht so schnell ermüden lässt. Denn weil sie oft schmerzen und so schwer sind, benutzt rund ein Drittel der Prothesenträger ihr Hilfswerkzeug selten oder nie. Das haben Stefan Schulz und seine Mitarbeiter am Forschungszentrum in Karlsruhe herausgefunden, als sie Patienten in orthopädischen Kliniken und Sanitätshäusern befragten. Sie wollten eine Prothese bauen, so wie sie ihre Benutzer brauchen, nicht so, wie es die Ingenieure und Konstrukteure technisch am besten umsetzen können.

Ein revolutionäres Konzept

Bewegliche Gelenke: dafür sorgt eine eigens für die Fluidhand entwickelte Miniaturhydraulik

Stefan Schulz und sein Team haben in siebenjähriger Forschungs- und Bastelarbeit etwas ganz Neues entwickelt: eine Hand mit Hydraulikantrieb. Über dünne Schläuche fördert eine Miniaturpumpe Hydrauliköl in eigens entwickelte Kammern, die die Funktion der Fingergelenke nachahmen. Ventile dosieren den Füllstand in den Kammern. Durch Füllen oder Leeren sorgen sie dafür, dass sich der Finger streckt oder beugt. Alle Elemente sind so verkleinert worden, dass sie mühelos in den normalen Handkörper passen. So wirkt die Fluidhand leichter und weniger plump als viele ihrer Vorgänger, und eine neu entwickelte Oberfläche aus Silikon sorgt dafür, dass die Hand nicht auf den ersten Blick als Fremdkörper aus Plastik zu erkennen ist.

Fünf Griffe, die das Leben leichter machen

Die Scheckkarte greift man mit dem sogenannten Schlüsselgriff

Von Anfang an haben die Karlsruher darauf geachtet, dass ihre Fluidhand an jeden herkömmlichen Prothesenschaft passt. Aufsetzen, drehen und einrasten lassen – nach drei Handgriffen sitzt die neue Hand. Und steuern können die Patienten sie genauso wie ihre alten Prothesen: mit Hilfe von elektrischen Signalen, die sie in ihren Oberarmmuskeln erzeugen. Das ist ein ganz natürlicher Vorgang, denn bei jeder Anspannung der Muskeln entstehen im Körper elektrische Impulse, die auf der Haut gemessen werden können. Moderne Prothesen nehmen diese elektrische Spannung mit Sensoren ab und leiten sie als Steuerungssignale an die Prothese weiter. Weil das Prinzip den meisten Prothesenträgern schon vertraut ist, beherrschen sie schon nach einer halben Stunde die fünf Griffe der neuen Fluidhand. Es sind Bewegungen, die alle Menschen täglich tausendfach ausführen: der Zylindergriff, mit dem man Gegenstände umschließt und festhält; der Pinzettengriff, mit dem man kleine Gegenstände aufhebt; der Schlüsselgriff, mit dem man Scheckkarten und flache Gegenstände anfasst; der Hakengriff, um schwere Einkaufstüten zu schleppen, und der ausgestreckte Zeigefinger, mit dem man zeigt und auf einer Tastatur schreibt.

Am Gefühl muss man noch arbeiten

Ganz neues Fingerspitzengefühl: Projektleiter Stefan Schulz zeigt, wo die Sensoren der Fluidhand sitzen

Sieben Jahre hat es gedauert, um die Fingerfertigkeit der künstlichen Hand zu entwickeln. Denn alle Teile der Konstruktion mussten mühsam aufeinander abgestimmt werden. Allein ein Hydrauliköl zu finden, das nicht die Gewebestrukturen der künstlichen Gelenke durchdringt und die Hand verschmiert, hat Jahre gedauert. Genauso schwierig war es, einen Handschuh zu entwickeln, der die Mechanik überdeckt, natürlich aussieht, an den richtigen Stellen flexibel ist und dennoch nicht ausleiert. Am Gefühl ihrer Kunsthand arbeiten die Karlsruher noch. Denn allein auf der menschlichen Handfläche sitzen rund 17.000 Nervenenden, die Informationen über Druck, Temperatur und Gewicht weiterleiten und für den sicheren Zugriff sorgen. Die Fluidhand hat bisher zwei Sensoren, am Daumen und am Zeigefinger. Sie übermitteln eine Vibration in den Oberarm, die umso stärker wird, je kräftiger die Hand zugreift. Damit können Prothesenträger auch ein Glas oder ein rohes Ei anfassen, ohne es zu zerdrücken – was mit herkömmlichen Prothesen immer wieder passieren kann. Viel wichtiger aber: Weil die Kunsthand über die Oberarmmuskeln Kontakt zum Körper hat, bekommen die Patienten wieder ein Gefühl für ihren Arm und empfinden sich eher als vollständig. Man muss bloß Sören Wolf eine Weile beim Schreiben auf seiner Tastatur beobachten. Dann versteht man, wie wichtig das ist.