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Fragestellung: Bionische Prothesen sind ein essentieller Bestandteil der Versorgung von Amputationsverletzten. Entscheidender und limitierender Faktor für eine intuitive und verlässliche Steuerung ist die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine – das Interface. Eine wichtige Rolle derzeitiger Entwicklungen spielt hierbei die Möglichkeit mittels neuraler Stimulation sensorisches Feedback zu erzeugen, sowie eine optimierte und intuitivere Steuerung bionischer Prothesen zu ermöglichen.

Ziel: Ziel dieser Arbeit war es, im Ratten- und Kaninchenmodell verschiedene Nerven und Muskel Schnittstellen auf Biokompatibilität und technische Fragestellungen zu testen um ihre Anwendung in der prothetischen Versorgung zu evaluieren.

Methodik: Im Rattenmodell wurden zuerst einerseits longitudinale, intraneurale Elektroden sowie Cuff-Elektroden über verschiedene Zeiträume getestet und deren Auswirkungen auf Nerven und Muskelarchitektur evaluiert. Des Weiteren wurde ein implantierbares Vollsystem, das Elektroden zur simultanen Steuerung und zum sensorischen Feedback umfasst, im Kaninchenmodell evaluiert und auf Durchführbarkeit, Biokompatibilität, Stimulierbarkeit und optimierte Datenübertragung getestet.

Ergebnisse: Die intraneuralen Elektroden zeigen eine deutliche Fibrose und Kapselbildung innerhalb des Nervens. Außerdem resultiert aus diesem Nerventrauma eine signifikante Reduktion des Muskelgewichtes sowie Zeichen von Atrophie mit korrespondierender Erniedrigung der Maximalkraft. Auch bei den Cuff-Elektroden konnten ähnliche Veränderungen festgestellt werden.

Schlussfolgerung: Zukunftsweisende Forschungsfragen müssen zuerst im Tiermodell beantworten wie die Kombination aus sensorischem Feedback und intuitiver, motorischer Steuerung in bionische Vollsysteme integriert werden kann, um so langfristig in die klinische Anwendung implementiert werden zu können. Schnittstellen mit dem peripheren Nerven besitzen den Vorteil sowohl efferent als auch afferent genutzt werden zu können. Hierbei ist jedoch immer ein Kompromiss zwischen Selektivität und Invasivität zu finden.

Sowohl die Fibrosierung des Nerven als auch die Herausforderung der Signalübertragung direkt über den Nerv mit sich verändernden Impedanzen, rücken hochauflösende Muskelableitungen zur Steuerung bionischer Prothesen in den Vordergrund.