Neue Knieprothese direkt mit Knochen und Muskeln verbunden

Am 10. Juli 2025 veröffentlichte ein Team um Hauptautor Tony Shu und Seniorautor Hugh Herr vom Massachusetts Institute of Technology im Fachjournal Science eine Studie zu einer neuen Prothese für Menschen mit Amputation oberhalb des Knies. Anders als bei einer herkömmlichen Schaftprothese sitzt das Kunstbein auf einem Implantat, das operativ im Knochen verankert wird und über Signale aus chirurgisch wiederverbundenen Muskeln gesteuert wird. Die Forscher nennen das Gesamtsystem osseointegrierte mechanoneurale Prothese, kurz OMP.

In der Untersuchung erhielten laut MIT News zwei Probanden das kombinierte System aus Muskeloperation und Knochenimplantat, acht hatten die Muskeloperation ohne Implantat und sieben weder das eine noch das andere; alle testeten dieselbe vom Labor entwickelte motorisierte Knieprothese. Wie diese Steuerung im Detail funktioniert, zeigt der Blick auf die zugrunde liegende Operationsmethode.

Wie Muskeln die Prothese steuern und das Knochenimplantat Halt gibt

Bei einer gewöhnlichen Amputation werden laut MIT News normalerweise Muskelpaare durchtrennt, die sich abwechselnd dehnen und zusammenziehen, wodurch das Nervensystem kaum noch wahrnehmen kann, wie sich der betroffene Muskel bewegt. Das von Herr und seinen Kollegen entwickelte Verfahren Agonist-Antagonist Myoneuronal Interface, kurz AMI, verbindet laut MIT News diese Muskelpaare während der Operation wieder, sodass sie im Restglied erneut miteinander kommunizieren und elektrische Signale zur Steuerung der Prothese liefern. Für Amputationen oberhalb des Knies ergänzten die Forscher dieses Verfahren um einen Titanstab im verbliebenen Oberschenkelknochen, der nach ihren Angaben eine bessere mechanische Kontrolle und Lastaufnahme ermöglicht als eine herkömmliche Schaftprothese. Das Implantat enthält 16 Drähte, die Signale von Elektroden an den AMI-Muskeln aufnehmen und an eine eigens entwickelte Robotersteuerung weiterleiten, die daraus das nötige Drehmoment für die gewünschte Kniebewegung berechnet.

Gemessen wurde unter anderem, ob die Probanden das Knie auf einen vorgegebenen Winkel beugen konnten, wie sie Treppen stiegen und wie sie Hindernisse überstiegen. Bei den meisten dieser Aufgaben schnitten die zwei Nutzer des kombinierten Systems nach Angaben der Forscher besser ab als die acht Personen mit Muskeloperation ohne Knochenimplantat und deutlich besser als Nutzer herkömmlicher Prothesen. Zusätzlich fragten die Forscher die Teilnehmer, ob sie das Gefühl hätten, zwei Beine zu haben, ob die Prothese sich wie ein Teil ihres Körpers anfühle und ob sie das Gefühl hätten, sie kontrollieren zu können. Die beiden Personen mit dem kombinierten System berichteten laut MIT News im Verlauf der Studie deutlich stärkere Zunahmen dieses Gefühls von Kontrolle und Körperzugehörigkeit als die übrigen Probanden.

Was Forscher und Außenstehende zu den Ergebnissen sagen

Hugh Herr bezeichnet eine im Knochen verankerte und direkt vom Nervensystem gesteuerte Prothese als „integralen Teil des Selbst“, nicht bloß als Werkzeug, das der Mensch benutzt. Hauptautor Tony Shu erklärte gegenüber Smithsonian, ein Teil der gewebeintegrierten Prothese lasse sich nur durch eine weitere Operation wieder entfernen. Die Studienautoren selbst halten eine solche anatomische Integration im Abstract ihrer Arbeit möglicherweise für nötig, um die Bewegungsfähigkeiten einer intakten Gliedmaße zu erreichen und eventuell zu übertreffen. Der nicht an der Studie beteiligte Orthopädietechniker John Brinkmann von der Feinberg School of Medicine der Northwestern University wertete die Ergebnisse laut Smithsonian als Fortschritt bei der Integration eines Geräts mit dem Patienten und wies darauf hin, dass solche Technologien bei Amputationen der unteren Gliedmaßen deutlich seltener seien. Er warnte zugleich, dass Kosten eine erhebliche Hürde für eine breitere Nutzung sein könnten, weil Patienten schon bei herkömmlichen Prothesen Probleme mit der Versicherungsübernahme gehabt hätten; zudem kämen manche Patienten aus medizinischen Gründen für den Eingriff möglicherweise nicht infrage.

Im Vergleich: was frühere Tests mit dem Verfahren zeigten

Das AMI-Verfahren selbst ist nicht neu: Am Brigham and Women's Hospital wurde es laut MIT News vom 10. Juli 2025 bereits routinemäßig bei Amputationen unterhalb des Knies angewendet. Schon 2024 hatte das MIT-Labor gezeigt, dass Menschen mit Unterschenkelamputation nach dieser Operation eine bessere Kontrolle hatten als traditionell Amputierte, allerdings noch ohne das jetzt zusätzlich eingesetzte Knochenimplantat. Auch dass AMI schnelleres Gehen und ein natürlicheres Umgehen von Hindernissen ermöglichen kann, war laut MIT Technology Review bereits für Unterschenkelamputationen gezeigt worden. Herkömmliche Schaftprothesen, bei denen der Restgliedmaßenabschnitt in einer Hülle sitzt, sind dagegen häufig unbequem, können Hautinfektionen verursachen und bieten begrenzte Stabilität, wie ein Übersichtsbericht von ZME Science vom 14. Juli 2025 beschreibt. Die neue Studie erweitert den AMI-Ansatz nun auf Amputationen oberhalb des Knies und ergänzt ihn um die Knochenverankerung.

Hürden bis zur möglichen Zulassung und für eine breitere Nutzung

Laut MIT Technology Review vom 21. Oktober 2025 benötigt das System zunächst größere klinische Studien, um eine Zulassung der FDA für die kommerzielle Nutzung zu erhalten; Herr rechnet dafür mit etwa fünf Jahren. Zweitens könnten laut Brinkmann die Kosten eine Hürde für eine breitere Nutzung sein, weil Patienten schon bei herkömmlichen Prothesen Schwierigkeiten mit der Versicherungsübernahme gehabt hätten. Drittens kommen nach Brinkmanns Einschätzung manche Patienten aus medizinischen Gründen möglicherweise nicht für den Eingriff infrage; laut Marasco müssen Interessierte zudem selbst abwägen, ob ihnen der invasive Eingriff und die Eingewöhnungszeit den Zugewinn wert sind. Für Menschen mit Amputation oberhalb des Knies bedeutet das nach den Berichten von 2025: ein in kleinem Rahmen getestetes System, das nach Angaben der Forscher mehr Kontrolle und ein stärkeres Körpergefühl ermöglichen kann; für die FDA-Zulassung zur kommerziellen Nutzung schätzte Herr im Oktober 2025 einen Zeitraum von etwa fünf Jahren.