Wissenschaften

Verfasst von Lea

Heranführung

Bei der Entwicklung und Herstellung elektronischer Ersatzteile für den Körper müssen viele Stationen durchlaufen und Aspekte beachtet werden, bevor diese überhaupt ansatzweise getestet und angewendet werden können. Hierbei sind viele Wissenschaftler und Forscher im Spiel, deren Kenntnisse, Ideen, Fortschritte und Forschungsergebnisse alle nötig sind, um das Endergebnis zu vervollständigen und es immer weiter zu verbessern. Im Laufe der Zeit haben sich gewissermaßen viele Teildisziplinen und Überschneidungen gebildet. Durch die damit einhergehende Interdisziplinarität ist es schwer möglich, eine Kategorisierung vorzunehmen und die Bereiche genau voneinander abzugrenzen. Interessant ist es jedoch zu erfahren, welche Wissenschaften sich mit der Entwicklung der elektronischen Ersatzteile befassen. Darüber hinaus soll verdeutlich werden, womit sich die einzelnen Bereiche maßgeblich beschäftigen. Sinn und Zweck ist es dabei nicht, auf die Materialien und den Bau der Ersatzteile einzugehen, sondern vielmehr die groben Zusammenhänge zu durchleuchten und mögliche Grenzen zu untersuchen.

Hintergrund

Als Basis ist selbstverständlich die Biologie als „Lehre von der belebten Natur“[2] anzusehen. Sie stellt unter anderem das Wissen über die Eigenschaften, den Bau und der Funktion des Körpers zur Verfügung. Der Mensch stellt bekanntlich ein Wunderwerk der Natur dar. Aufgrund dessen ist es nicht sonderbar, dass seit langer Zeit versucht wird, diese Funktionsweise mit der Technik umzusetzen. Die Natur als solches stellt Anreize zur Verfügung, die gerade für den elektronischen Ersatz von fehlenden Gliedmaßen oder Organen interessant und übertragbar sind. Für den Bereich der Ersatzteile ist besonders die Funktionsweise von Muskelkontraktionen und des Nervensystems interessant, auf dessen Signifikanz jedoch später eingegangen wird.
Ist die Funktion des Körpers gestört, soll diese Störung durch andere Möglichkeiten wiederhergestellt werden. In erster Linie ist es sicherlich die Medizin, die das Ziel verfolgt, die festgestellte Diagnose durch Therapien zu verbessern. In allen Fällen wird die Medizin von der Intention geleitet, die Gesundheit des Menschen aufrecht zu erhalten. Doch was, wenn das Herz nicht mehr selbstständig arbeiten kann oder Gliedmaßen amputiert werden müssen? In diesem Fall kann die Humanmedizin allein nicht mehr viel tun, außer die Diagnose an andere Bereiche zu übergeben, die für die technische Umsetzung zuständig sind.

Wissenschaften i.e.S.

Wo die Medizin aufhört, fängt die Orthopädietechnik an. Diese hat das Ziel, nach ärztlicher Verordnung medizinisch-technische Hilfsmittel nach Maß herzustellen. Dabei wird eher ein breites Angebot an Hilfsmitteln abgedeckt[2].Darunter fallen auch die myoelektrischen Prothesen. [3] Da Amputation keine eigenständige Diagnose ist, ist es nur möglich dieses technisch zu ersetzen. Die Prothetik befasst sich als Wissenschaft ausschließlich mit der Entwicklung und Schaffung von Prothesen. In diesem Zusammenhang steht die Bewegungswissenschaft, auch als Kinesiologie bekannt, die sich mit der Bewegung des Körpers beschäftigt. Einerseits befasst sie sich neben dem Außenaspekt auch mit dem Innenaspekt, also der Ermöglichung von körperlichen Funktionen und der Bewegungssteuerung. Aus der Bewegungswissenschaft haben sich viele Teildisziplinen gebildet, wie beispielsweise die funktionelle Anatomie, welche die Gewebestruktur des Organismus und die Vernetzung von Muskeln, Knochen, Bändern, Gelenken und Sehnen untersucht. Die Biomechanik stellt auch eine Teildisziplin der Bewegungswissenschaften dar [4], bei der es speziell darum geht, dass die Kontakte von Endoprothesen, die als Implantat im Körper verbleiben, genau ausgerichtet werden, damit sie richtig den dem Knochen sitzen.[5] Handelt es sich jedoch um das elektronische Ersatzteil, die gedankengesteuerte Prothese, kommt ein weitaus größeres Feld von Wissenschaften zum Einsatz, die für die Umsetzung nötig sind, auf die im weiteren Verlauf eingegangen wird.
Die Neurowissenschaft beschreibt die Kombination von Biologie, Psychologie und Medizin in Zusammenwirkung mit der Informatik und Robotik. Die Informatik stellt dabei einen wichtigen Umsetzungsfaktor dar, mit der die Bewegungsabläufe programmiert werden. In der Neurowissenschaft werden Aufbau und Funktion des Nervensystems erforscht. [6]Darunter fallen das zentrale Nervensystem, welches das Gehirn und das Rückenmark umfasst, und das periphere Nervensystem, welches die vom Gehirn und vom Rückenmark ziehenden Nerven bildet[7]. Dieses Wissen ist elementar für die Entwicklung von roboterartigen, gedankengesteuerten Prothesen, da diese durch Muskelkontraktionen in Bewegung gesetzt werden müssen. Durch die Gehirn-Maschine-Schnittstelle soll die Phantomwahrnehmung wieder in eine reale Wahrnehmung umgewandelt werden.[Erklärung siehe Technologien, Von der Prothese zur gedankengesteuerten Prothese] Weitere Prothesen sind z.B. die sensorischen Neuroprothesen, welche physikalische Reize in für den Menschen verwertbare Reize übersetzen, um unwiederbringliche Sinnesfunktionen zurückzugewinnen.[8]Eine erfolgreich eingesetzte Variante ist das Cochlea-Implantat, welches eine Innenohrprothese darstellt.[Siehe Technologien, Cochlea-Implantat] Für die Entwicklung solcher medizinischen Verfahren ist die Neurobionik als Schnittstelle zwischen Neurowissenschaften, Biologie und Medizintechnik zuständig, mit dem Ziel, die zerstörte Bewegungsfertigkeit oder verlorene Sinnesempfindungen mit diesen Implantationen wiederherzustellen.[9]
Den Schnittpunkt zwischen Medizin und Ingenieurswissenschaften stellt die Medizintechnik dar, bei der es maßgeblich um die Übertragung von technischen Kenntnissen auf die Medizin geht. Sie schließt unter anderem die medizinische Informatik, die Biomechanik, die Herstellung von biokompatiblen Prothesen und die Entwicklung von Herzschrittmachern [siehe Technologien, Herzschrittmacher] ein. [10] „Die Medizininformatik ist die Wissenschaft der systematischen Erschließung, Verwaltung, Aufbewahrung, Verarbeitung und Bereitstellung von Daten, Informationen und Wissen in der Medizin und im Gesundheitswesen.“ Unter anderem werden in der Medizininformatik medizintechnische Geräte entwickelt und der gesamten Versorgungs- und Entwicklungsprozess soll verbessert und unterstützt werden. [11]

Alles in allem wird deutlich, dass mit der Entwicklung von elektronischen Ersatzteilen für den Körper viele Wissenschaften einhergehen und die Grenzen sehr schwammig sind. Trotz der Komplexität wurde ein grober Überblick geschaffen, der für das Lesen die folgenden Seiten von großem Nutzen ist.



Literatur


  • [1]Vgl. http://www.helpster.de/biologie-definition_121601#anleitung
  • [2]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Orthop%C3%A4dietechniker
  • [3]Vgl. http://www.daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/sendung/handprothese-102.html
  • [4]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Bewegungswissenschaft
  • [5]Vgl. http://www.youtube.com/watch?v=UDl9mDBJlfg
  • [6]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Neurowissenschaften
  • [7]Vgl. http://diesis.com/biologie/was-ist-das-periphere-und-zentrale-nervensystem/
  • [8]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Neuroprothese
  • [9]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Neurobionik
  • [10]Vgl. http://flexikon.doccheck.com/de/Medizintechnik?p=f940a0c375cd3fe5a1ab66bce50cbb7b7ebccdb85267333e&k=9207
  • [11]Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Medizininformatik