passive Bauteile

Zu den passiven Bauteilen zählen all jene Passteile, die keine mechanisch oder elektronisch beweglichen Funktionen haben. Dazu zählen unter anderem Prothesenhände für Habitus-Prothesen oder ganze Prothesen mit primär ästhetischem Schwerpunkt, aber auch Arbeitsgeräte oder Prothesen für sportliche Aktivitäten. Zudem fallen alle funktionellen Bauteile, die ein Eingreifen der Gegenseite erfordern in diese Kategorie, sowie genaugenommen Komponenten wie Schaft oder separate Überzüge und Handschuhe.
Auch aktive Prothesen können funktionell durch passiv bedienbare Flexionshandgelenke in ihrem Gebrauchsvorteil erweitert werden.

mechanische Bauteile

Als mechanische Bauteile werden die Passteile bezeichnet, die sowohl durch Feder- oder Gummiunterstützung einen Kraftaufbau erzeugen, als auch durch eine Bandagensteuerung in ihrer Funktion beeinflusst werden können. Dazu zählen Greifkomponenten wie mechanische Hände, funktionelle Greifzangen, aber auch mechanische Ellenbogen- und Schultergelenke.
Da mechanische Prothesen in der Historie einen hohen funktionellen Anspruch hatten, die Greiforgane aber nicht alles abbilden konnten, existieren auch heute noch Handgelenksadapter, die einen Wechsel zwischen verschiedenen Greifgeräten und passiven Aufsätzen erlauben.

elektrische Bauteile

Elektrische Prothesen beinhalten Akkumulatoren zur Energieversorgung der motorenbetriebenenen Gelenke und Handpassteile, Ladebuchsen, Schalter oder EMG-Elektroden, diverse Kabel, sowie Microcontroller zur Signalverarbeitung, sperrbare oder aktiv positionierbare Gelenke, Drehmotoren und Steckverbindungen zur Durchkontaktierung der Steuerungssignale zu den Gelenken und der Greifkomponente. Hier sind gegebenenfalls herstellerübergreifende Kompatibilitäten zu beachten und aus der Vielzahl an zur Verfügung stehenden Komponenten diejenigen mit dem passenden Gebrauchsvorteil zu wählen. Dabei spielen nutzungsorientierte Akkukapazitäten, Baugrößen und passteilspezifische Programmierungsmöglichkeiten eine Rolle bei der bedarfsgerechten Auswahl.

Systemhände

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Elektrische Systemhände sind historisch betrachtet eine Weiterentwicklung der mechanischen Greifkomponenten. Neben hakenartige Lösungen für einen robusten, sehr handwerklich orientierten Einsatz, folgen Systemhände einer eher physiologischen Formgebung. Im Vergleich sehen Systemhände wie klassische mechanische Prothesenhände aus, verfügen aber anstelle von Federmechanismen über eine Motor-Getriebeeinheit. Allen Systemhänden gleich ist ihre Griffgeometrie im Sinne eines Dreipunktgriffs mit Daumen, Zeige- und Mittelfinger. Diese sind mechanisch in einem starren Rahmen gekoppelt. Ring- und Kleinfinger sind funktionell von untergeordneter Bedeutung, werden passiv mit den anderen Langfingern mitgeführt und dienen eher dem Ausgleich des physiologischen Erscheinungsbildes. Diese Prothesenhände verfügen über einen einzelnen Motor, der über ein Getriebe die Bewegung in die Finger-Daumengruppe einleitet.
Diese Prothesenhände zeichnen sich durch eine hohe Robustheit, Griffgeschwindigkeit, Griffkraft und eine vergleichsweise einfache Ansteuerung im Sinne einer öffnenden und schließenden Bewegung aus. Die Griffvariabilität ist jedoch auf den Dreipunktgriff und auch die Griffgeometrie auf die vordefinierte Fingerform beschränkt.

multiartikulierende Hände

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Während elektomechanische Systemhände auf die Bauweise mechanischer Greifkomponenten aufbauten und ihre Weiterentwicklung sich in den letzten Jahren auf die Optimierung von Steuerungsmethoden, Kraft und Geschwindigkeit beschränkte, ist in den letzten Jahren verstärkt die Entwicklung von Prothesenhänden hin zu einer gesteigerten Funktion und Realisierung unterschiedlicher Griffmöglichkeiten in den Fokus der orthopädischen Industrie geraten.
Aktuell sind einige Prothesenhände am Markt erhältlich, deren Griffmöglichkeiten über den klassischen Dreipunkt-Griff weit hinausgehen. Dabei schwanken passteilabhängig die Griff- und Fixierungsvarianten zwischen 3 und 24 Mustern, die zum Teil noch individuell angepasst werden können. Diese Griffvarianten werden durch den Einsatz sehr komplexer Mechaniken oder der Motorisierung einzelner Finger erreicht.
In der Praxis kristallisieren sich im Laufe der Zeit im Wesentlichen nicht mehr als 4 Griffvarianten für die Alltagsanwendung heraus, entscheidend ist aber, dass die Griffvarianten gegenüber dem klassischen Dreipunkt-Griff ein wesentlich erweitertes Nutzungsspektrum ermöglichen. Im Besonderen sei der Schlüssel- oder Lateralgriff genannt, bei dem der Daumen seitlich auf dem Zeigefinger schließt und so eine physiologische Haltung beim beidseitigen Tragen von Gegenständen begünstigt. Einige Prothesenhände ermöglichen feinmotorische Griffmuster wie den Spitzgriff zwischen Zeige und Mittelfinger. Unterschiedliche Griffmuster ermöglichen den Einsatz bei einer erheblich größeren Anzahl unterschiedlich geformter und beschaffener Objekte und der Anwender wird in die Lage versetzt große Gegenstände, wie auch kleinste Gegenstände sicher und zielgerichtet zu greifen. Zudem spielt die Geometrie der Objekte keine große Rolle mehr, da sich die multiartikulierende Prothesenhand selbständig an deren Form anpasst und so jederzeit für einen zuverlässigen Halt beiträgt. Systemhände sind auf den Oppositiongriff limitiert und können eine Griffsicherheit ausschließlich über die Griffkraft generieren, was bei fragilen Objekten die Nutzbarkeit erschwert oder ausschließt. Die Möglichkeit variabler Griffarten reduziert zudem unphysiologische Ausgleichs- und Kompensationbewegungen beim Greifen und Manipulieren von Objekten.
Dabei arbeiten diese Hände aktuell weiterhin typischerweise mit maximal zwei Signalen für öffnende und schließende Bewegungen, während es zum Teil komplexer Signalmuster bedarf um in die jeweiligen Griffmuster zu schalten, bei denen einzelne Finger deaktiviert werden. Somit ist zwar keine natürliche Ansteuerung einzelner Finger möglich, die Griffmuster eröffnen dennoch viele zusätzliche Möglichkeiten und begünstigen einen physiologischen Bewegungsablauf unter Vermeidung von Ausgleichsbewegungen zur Kompensation von ungünstigen Achsabweichungen der Grifffläche.

Prothesenhand - Eckdaten

Die elektronische Handkomponente beinhaltet typischerweise die Elektromotoren und einen Controller zur Signalverarbeitung und Steuerung. Die industriellen Hersteller bieten unterschiedliche Adaptionsmöglichkeiten an und ermöglichen dadurch bei gleichem Innenleben die Verwendung bei unterschiedlichem Angebot bei Bauraum, z.B. kurze Anschlüsse bei langen Stümpfen, oder Schnellverschlüsse zugunsten einer Wechselmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Greifwerkzeugen. Je nach Handtyp sind im Falle von Händen mit Schnellverschluss mit Aufbauhöhen zwischen 12,5 cm (Jugendlichen-Systemhand) und 16,5 cm (Erwachsenen-Systemhand) zu berücksichtigen (Daumenspitze bis Basis). Das Gewicht liegt zwischen 400 g und 600 g.

Flexionsgelenk - Eckdaten

Bei Systemhänden, Kinderhänden und den meisten multiartikulierenden Händen besteht die Option eines flexiblen oder zumindest in der Beugung und Streckung verstellbaren Handgelenks. Dieses ermöglicht eine Anpassung der Handstellung und die Vermeidung von Kompensationsbewegungen. Bei flexiblen Handgelenken entkoppelt das Gelenk bei Stößen die Hand vom Rest der Prothese, reduziert dadurch Erschütterungen des Stumpfes und federt gleichzeitig die Handkomponente ab, um das Risiko von Schäden durch Stöße zu reduzieren. Es sind etwa 3cm Aufbauhöhe, sowie etwa 100g zusätzliches Gewicht zu berücksichtigen.

Aufbauhöhen:

• mit Erwachsenen-Systemhand: ca. 19,5 cm

Adaption - Eckdaten

Die gängigste Adaption für Prothesenhände ist der sogenannte Schnellverschluss. Dieser ermöglicht eine schnelle Anbringung, aber auch einen einfachen Wechsel von Greifkomponenten. Der Verschlussmechanismus findet seinen Raum innerhalb eines Ringes, der im Unterarmchassis fest eingebaut wird. Dessen Aufbauhöhe beträgt etwa 2,5 cm und ist in den Aufbaugrößen der o.g. Prothesenhände bereits berücksichtigt.
Bei unzureichendem Bauraum existieren auch kürzere Anschlussmöglichkeiten, die jedoch in der Regel keinen einfachen Wechsel der Greifkomponente zulassen.

Rotator - Eckdaten

Mit Ausnahme spezieller Prothesenhände für Transcarpalversorgungen welche direkt mit dem Schaft verschraubt werden, bieten alle anderen Handadaptionen stets eine passive Drehung der Prothesenhand zum Schaft. Dadurch kann die Stellung der Hand an die jeweilige Tätigkeit angepasst werden um kompensatorische unphysiologische Fehlhaltungen zu vermeiden.
Zudem gibt es die Möglichkeit die Stellung der Hand auch aktiv zu verändern. Die elektrische Rotation kann auf unterschiedliche Arten angesteuert werden und erlaubt eine Verstellung ohne die Notwendigkeit mit der Gegenseite einzugreifen. Bei beidhändigen Tätigkeiten müssen diese daher nicht unterbrochen werden um eine physiologische Haltung einzunehmen. Es kommt nur eine Verwendung in Verbindung mit Schnellverschlusssystemen in Frage und es müssen zusätzlich 4,5 cm Bauraum, sowie etwa 100g Gewicht berücksichtigt werden.

Aufbauhöhen:

• mit Erwachsenen-Systemhand: ca. 21 cm
• mit Erwachsenen-Systemhand und Flexionsgelenk: ca. 24 cm

Akkus - Eckdaten

• wie lange hält der akku einer armprothese
• wie lange hält eine armprothese

Als Energieversorgung existieren unterschiedliche Akkusysteme. Es kommen Wechselakkus in Frage die in einem zugänglichen Rahmen liegen und im Tagesverlauf getauscht werden können. Geschützer und typscherweise besser akzeptiert sind integrierte Akkus, von denen nur eine Ladebuchse und ggf. ein Schalter zu sehen sind. Es gibt diese in unterschiedlichsten Größen und Stärken. Je nach Einsatz und Baumöglichkeit können diese in einem Hohlraum plaziert, oder außen am Schaft angebracht werden. Da diese Bauteile im Falle elektrischer Prothesen unumgänglich, aber auch unterschiedlichste Modelle erhältlich sind, ist der zu berücksichtigende Bauraum nicht näher zu spezifizieren. Je nach Prothesentyp können im Falle von Oberarmprothesen in Abhängigkeit vom Ellenbogenpassteil die Akkus bereits verbaut sein, oder im Bereich der Mechanik verbaut werden.

Ellenbogen - Eckdaten

Die Gelenkmechanik im gebeugten Scharniergelenk selbst benötigt inclusive Adaption etwa 8,5 cm von Ober- bis Unterkante. Dieses Maß ist in Bezug auf die Stumpflänge des Oberarms in einem Zusammenhang zu betrachten. Während Überlängen und asymmetrische Aufbauten vermieden werden sollten, können diese in begrpndeten Einzelfällen nicht immer vermieden werden. Dann jedoch sollten diese möglichst im Unterarm kompensiert werden. Hier jedoch beansprucht bei vielen Ellenbogengelenken ein Mechanismus Bauraum, der Einfluss auf das Beugeverhalten hat. Sowohl bei elektrischen als auch mechanischen Ellenbogengelenken mössen etwa 20 cm von der Hinterkante bis zum körperfernen Ende berücksichtigt werden.

Aufbauhöhen:

• mit Erwachsenen-Systemhand: ca. 41 cm
• mit Erwachsenen-Systemhand und Flexionsgelenk: ca. 44 cm
• mit Erwachsenen-Systemhand, Flexionsgelenk und Rotator: ca. 48,5 cm