Prothetischer Ersatz an der oberen Extremität bei Amputation oder Funktionsverlust

Im Folgenden wird anhand eines Patientenbeispiels der Prozess der prothetischen Rekonstruktion bei funktionsloser Extremität dargestellt.

Bei der Patientin handelt es sich um eine 29 Jahre alte Frau, die im Rahmen der langwierigen Behandlung eines ursprünglich gutartigen Knochentumors von Radius und Ulna ein Kompartmentsyndrom entwickelte. Trotz zeitnaher Fasziotomie und nach einer zusätzlichen bakteriellen Infektion kam es zu einer Volkmann-Kontraktur und nach langer Ruhigstellung zu einer „frozen hand“. Selbst mit intensiver Ergo- und Physiotherapie konnte keine brauchbare Handfunktion wiedererlangt werden. Die Ellenbogenbeweglichkeit war auf ein Minimum eingeschränkt und die Hand größtenteils asensibel, dystroph und für die Patientin funktionslos (Abb. 1). Eine biologische Rekonstruktion war aufgrund der atrophen und durch das Kompartmentsyndrom schwer geschädigten Unterarmmuskulatur nicht möglich.

Zur Austestung und Veranschaulichung der prothetischen Möglichkeiten wurde die Patientin mit einer sog. Hybridprothese provisorisch versorgt. Hierfür wird eine myoelektrische Prothese mithilfe einer Schienenkonstruktion an die existierende Hand montiert, um die vorhandenen Myosignale zu testen und zu trainieren sowie dem Patienten die zu erwartende prothetische Funktion vor Augen zu führen (Abb. 2). Dies stellt einen wichtigen Schritt in der Entscheidungsfindung sowohl für den Patienten als auch für den Arzt dar. Nimmt der Patient einen deutlichen Funktionsgewinn wahr und ist dieser auch mit einem objektiven Handfunktionstest belegbar, können eine elektive Amputation und ein prothetischer Ersatz auf Wunsch des Patienten geplant werden. Präoperativ werden alle potenziellen Patienten einer psychologischen Evaluation unterzogen, um Coping-Mechanismen entsprechend abzuklären.

Nach erfolgreicher Anpassung der Hybridprothese entschied sich die Patientin für eine bionische Rekonstruktion und daher für eine elektive transradiale Amputation. Im Rahmen der Amputation wurde eine extensive Arthrolyse des Ellenbogengelenks durchgeführt. Der Bewegungsumfang im Ellenbogengelenk konnte dadurch deutlich verbessert und das Extensionsdefizit auf 20° reduziert werden. Aufgrund des dystrophen Zustands des Unterarms und der multiplen Voroperationen kam es postoperativ zu einer verzögerten Wundheilung. Acht Wochen nach Amputation konnte mit der Prothesenversorgung begonnen werden. Die myoelektrische Prothese wurde mit 2 Muskelsignalen, an den Extensoren und an den Flexoren, gesteuert. Die bionische Rekonstruktion ermöglichte dieser jungen Patientin nicht nur funktionell, sondern auch ästhetisch eine deutliche Verbesserung (Abb. 3).

Aufgrund dieser Ergebnisse wurde das Konzept der bionischen Rekonstruktion auch bei Patienten mit angeborenen Extremitätenfehlbildungen angewandt [13]. Es kann auch bei Patienten mit Nervenausrissverletzungen die oft enorm quälenden Deafferenzierungsschmerzen, die aufgrund der inneren nervalen Amputation zustande kommen, deutlich reduzieren [4]. Hierbei dürfte die prothetische Versorgung als eine kontinuierliche Spiegeltherapie und funktionelle Rückkoppelung dienen und dadurch die Schmerzsituation verbessern.

Die chirurgische Multiplikation von Muskelsignalen zur Verbesserung der Prothesensteuerung wurde erstmals von Kuiken et al. [5] beschrieben. Hierbei werden die Nerven, die durch die Amputation ihr Zielorgan verloren haben, im Wesentlichen N. radialis, N. medianus, N. ulnaris und bei glenohumeraler Amputation auch der N. musculocutaneus, an einzelne Muskeln im Stumpfbereich transferiert [11]. Nach erfolgter Nervenregeneration ist es dadurch möglich, eine suffiziente Anzahl intuitiv steuerbarer Muskelsignale zu kreieren. Diese Technik der selektiven Nerventransfers bei Amputierten wird „targeted muscle reinnervation“ (TMR) genannt. Je nach Amputationshöhe hat sich ein bestimmtes Nerventransferschema etabliert ([11]; Tab. 1 und 2) Die Nerven, die ihr Zielorgan im Rahmen der Amputation verloren haben, werden möglichst muskelnah an den selektiven Nervenast des jeweiligen Zielmuskels transferiert, hierfür wird der Zielmuskel naturgemäß für die Dauer der Reinnervation denerviert. Nach erfolgter Reinnervation spannen sich schließlich die Zielmuskeln entsprechend der Aktivität der Spendernerven an und ihr Muskelpotenzial kann mithilfe von Oberflächenelektroden zur Prothesensteuerung verwendet werden. Ziel dieser Operation ist es, den Patienten mit bis zu 6 individuellen Muskelsignalen auszustatten. Auf diese Weise ist eine harmonische, intuitive, dem natürlichen Bewegungsmuster entsprechende Steuerung gewährleistet, ohne dass der Patient zwischen den verschiedenen Steuerungsebenen wechseln muss.

Voraussetzung für die Durchführung selektiver Nerventransfers sind intakte Muskeln im Bereich des Amputationsstumpfs sowie ein weitgehend intaktes proximales Armnervengeflecht. Diesbezüglich ist eine präoperative Magnetresonanztomographie, hochauflösender Ultraschall sowie Messung der Nervenleitgeschwindigkeit und Elektromyographie (EMG) des verbliebenen Armnervengeflechts zu empfehlen. Des Weiteren muss dem Patienten bewusst sein, dass nach erfolgter Operation und abgeschlossener Nervenregeneration ein intensives Signal- und Prothesentraining notwendig ist. Somit ist mit einer abgeschlossenen TMR-Prothesen-Versorgung erst etwa 12 Monate nach Operation zu rechnen.

Die Nachbehandlung von Patienten mit TMR-Prothese hat sich als mindestens so entscheidend wie die Operation selbst herausgestellt. Der Patient muss unter gezielter Anleitung eines Therapeuten die Ansteuerung der einzelnen Muskelsignale erlernen und trainieren. Verschiedene Systeme wie etwa EMG-Biofeedback dienen hierbei zur Unterstützung und v. a. Visualisierung der Muskelsignale [16]. Durch die Visualisierung kann mit speziellem kognitiven Training an der Signaltrennung gearbeitet werden. Zu Beginn werden meist die einzelnen Bewegungen gleichzeitig mit der Gegenseite ausgeführt und im weiteren Verlauf entkoppelt. Das intensive Signaltraining beginnt nach erfolgter Nervenregeneration und somit Etablierung der ersten zusätzlichen Muskelsignale. Dies ist etwa 3 bis 6 Monate nach erfolgter TMR-Operation der Fall. Bei den meisten Patienten ist die Nervenregeneration nach ca. 9 Monaten abgeschlossen, jedoch können sich auch zu diesem Zeitpunkt die Orte der besten Elektrodenpositionen noch ändern und somit eine erneute Schaftkorrektur notwendig machen.

Bei transhumeral Amputierten bleibt jeweils ein Teil des M. biceps und M. triceps mit seiner ursprünglichen Innervation erhalten, wodurch die prothetische Versorgung mit konventioneller 2‑Signal-Steuerung nach Abschwellung des Stumpfs sofort wieder möglich ist. Bei glenohumeral Amputierten werden jedoch alle oberflächlich liegenden Muskeln im Stumpfbereich denerviert und somit lässt sich eine myoelektrische Prothese erst nach Reinnervation der ersten Muskelsignale wieder steuern.

Die Technik der selektiven Nerventransfers hat sich mittlerweile auch als solide Methode zur Behandlung von Neurom- bzw. Phantomschmerzen etabliert [15]. Denn schon ein einzelnes hypersensibles Neurom am Amputationsstumpf kann das Tragen einer Prothese unmöglich machen [1]. Selektive Nerventransfers, wie sie bei einer TMR-Operation durchgeführt werden, stellen eine sinnvolle Verbindung des betroffenen Nervs zu einem funktionellen Endorgan her. Dadurch erhält das zentrale Nervensystem wieder eine sinnvolle Rückmeldung, die schmerzhafte Lücke kann geschlossen werden und es kommt zu keiner erneuten Neurombildung. Die klinische Erfahrung hat auch gezeigt, dass durch die verbesserte und intuitivere Prothesensteuerung und dadurch erhöhte Akzeptanz und Inkorporation der Prothese auch eine Reduktion der Phantomschmerzen zur erzielen ist. Dem Gehirn wird, ähnlich dem Prinzip der Spiegeltherapie, durch die Prothese eine sensorische wie auch visuelle Rückmeldung geboten und somit eine funktionstüchtige Extremität simuliert.