24. April 2018

Junior-Ingenieur-Akademie: Voller Körpereinsatz beim Praxistag

von Jens-Ekkehard Bernerth

Die Junior-Ingenieure des Gymnasiums Riedberg haben das Thema Prothetik als Schwerpunkt gewählt. Bei einem Praxistag in einer Wiesbadener Orthopädiewerkstatt waren die Achtklässler mit Feuereifer dabei und erfuhren am eigenen Leib, wie es sich anfühlt, auf einer Prothese zu laufen.

Vorsichtig stemmt sich Ioana nach oben. Ihre Beine befinden sich in zwei riesigen Vacoped-Stützstiefeln, an denen zwei Fußprothesen befestigt sind. Normalerweise setzen Orthopäden diese Stiefel als Gipsersatz ein, etwa bei einem Achillessehnenanriss. Die Stiefel sitzen fest an Ioanas Beinen, Klettgurte sorgen dafür, dass der untere Beinbereich keinerlei Spiel hat. Denn nur so kann die Schülerin nachempfinden, wie es ist, auf künstlichen Füßen laufen zu müssen.

Die ersten Schritte sind wackelig. Eine Mitschülerin stützt sie, ein Hinfallen wäre schmerzhaft. Ioanas Wahlfachkollegen schauen gespannt zu. Sind die Prothesen richtig eingestellt? Ist der Körperschwerpunkt mittig? Steht der Normaufbau des Fußes? Mittels einer Laserwaage sorgt Orthopädiemeister Richard Becke für den richtigen Stand, die Körperlast muss unbedingt im hinteren Drittel des Fußes in den Boden gehen. "Wie sind die Hebel? Wie muss die Konstruktion sein?", fragt er in die Schülerrunde, aus der ohne Zögern die Antworten geschossen kommen. Mit Schraubendreher und Imbus werden die Einstellungen an der Adapterplatte an der Unterseite des Schuhs vorgenommen. Endlich passt es. Ioana wird mutiger, die Schritte werden sicherer. Schon bald läuft sie ohne Hilfestellung, obwohl ihre richtigen Füße nicht den Boden berühren.

"Es geht recht schnell recht leicht," resümiert sie, als sie sich aus den an riesige Skischuhe erinnernde Stützstiefeln schält. "Es ist schon sehr ungewohnt, vor allem zu Beginn. Doch fällt es mit der Zeit immer leichter." Im Vergleich zu Versehrten hat Ioana allerdings ein gesundes Muskelsystem, das das Laufen in einer Prothese erheblich erleichtert. "Bei Amputierten entscheidet es sich in den ersten zehn Tagen, ob sie mit einer Prothese zurecht kommen oder nicht", erklären die Profis der Firma. "Wenn kein Wille da ist, klappt das nicht. Dann bauen die Muskeln schneller ab, was unangenehme Begleiterscheinungen mit sich bringt." Becke ergänzt: "So gut wie alle Prothesenträger haben Probleme mit dem Rücken. Der Körperschwerpunkt stimmt nicht mehr, dadurch entstehen Ungleichgewichte und Fehlhaltungen. Verspannungen und Rückenschmerzen sind die Folgen."

Feinarbeit im Gipsraum 

Im vollgeklecksten Gipsraum des Labors wird munter geraspelt. Ein Oberschenkelstumpf aus Schaumstoff muss von überschüssigen Rändern befreit werden, die sonst dafür sorgen würden, dass der sechs Millimeter dicke Polytethylenüberzug im übernächsten Schritt Falten werfen würde. "Die würden schlimmstenfalls für Brüche beim Sägen sorgen", erklärt der Altgestelle des Unternehmens. Der fertig geschliffene Stumpf kommt als nächstes vor den Brennofen, in dem bei 165 Grad Celsius der Überzug weich gemacht wird. Als nächstes und mit vereinten Kräften wird er der Überzug über den Stumpf gelegt und unter Vermeidung von Faltenbildung zurechtgezogen. Ein Sauger erzeugt ein Vakuum, das die anstrengende Arbeit erleichtert. Nach dem Abkühlen ist ein sauberer Stumpf entstanden, der nun für die Prothese einer Kundin weiterverarbeitet wird.

"Die Gurte möglichst nah am Knie", weist der Meister seine Schüler an. Steffi und Jeannie sitzen an den Nähmaschinen, und bereiten die Gurte vor, an denen zuvor mittels einer Handbohrmaschine die Nieten entfernt wurden. Es wird eine weitere Prothese vorbereitet, ein sogenanntes C-Leg, das den Schülern noch mehr Prothesenwissen vermitteln soll. Becke überwacht jeden Handgriff seiner Schützlinge. "Du weißt, in welche Richtung Du drehen musst?", fragt er einen Schüler, der die sensible Adapterplatte mit einem Drehmomentschlüssel einstellt. Zuviel Kraft kann für irreparable und teure Schäden an den Schrauben sorgen, und noch schlimmer: Eine Gefahr für das Leben bedeuten. "Es gibt Kunden, die rufen an, weil die Schraube gebrochen sind. Das ist dann das Zeichen, dass mit zuviel Kraft an der Adapterplatte Hand angelegt wurde. Ein kostspieliger Fehler: Bei einem 17.000 Euro teuren C-Leg kostet allein das Gewinde 3000 Euro", weiß Becke.

C-Leg als neue Herausforderung 

Das C-Leg, in dem die Schüler ihre Runden durch den Übungsparcour drehen, ist mit einem hydraulischen Stolperschutz ausgestattet. Im Gegensatz zu der Vacoped-Übungsprothese wird jetzt das Knie in den Stumpf gesetzt, das Schienbein und der Fuß sind nach hinten abgewinkelt. "Es ist zu locker", hört man eine Testerin rufen. "Dann bist Du zu klein", wird erwidert. Endlich passt alles, Lea geht die ersten Schritte auf dem C-Leg. Eine schweißtreibende, da ungewohnte Prozedur. "Im Alltag ist es wichtig, dass die Prothese jeden Tag gereinigt wird", erklärt Becke. Trotz Schweißschutz ist Reinlichkeit das erste Gebot, dann kann so ein Prothesenstumpf bis zu fünf Jahre halten. Alle vier Jahre muss eine Prothese zur Inspektion, erläutert der Meister. Ein kostspieliges Unterfangen, das bis zu 8000 Euro kostet.

Lehrer Alexander Köhler freut sich über den Enthusiasmus seiner Schüler: "Das Ziel des Wahlfachs ist es ja, dass eine Prothese mit Hilfe eines 3D-Druckers gefertigt wird, die mittels Aktionspotenzialen die integrierten Elektroden mit Strom versorgt und so Bewegungen erzeugt werden. Gesteuert wird das ganze mittels eines Raspberry-Pi, einem Miniaturcomputer", erklärt er. In den nächsten Wochen feilen die Schüler des Gymnasiums Riedberg weiter an ihrer Prothese, um sie schließlich am Tag der Junior-Ingenieure vorzuführen. Mit dem Wissen, das ihnen die Praxistage beschert haben, dürfte das erheblich leichter fallen als zuvor.