Neue Technologien: Vom Labor in die Welt

Der Leistungssport spornte immer schon Erfinder an, neue Technologien zu entwickeln. Manche helfen beeinträchtigten Menschen auch im Alltag, mobiler zu werden. Doch oft sind die Anforderungen zu unterschiedlich.
 

Text: Boris Hänßler

© Otto Bock HealthCare GmbH

Sportwissenschaftler interessiert vor allem, wie die Bewegung mit der Prothese abläuft.

Er flog und flog und flog – und als Markus Rehm mit seiner Prothese im Sand landete, hatte er 8,40 Meter hinter sich gelassen. Damit verbesserte der Leverkusener Weitspringer bei der Weltmeisterschaft 2015 erneut den eigenen Weltrekord. Inzwischen springt er so weit wie die Weltklasseathleten ohne Prothesen, und er ist nicht einmal eine Ausnahme. So mancher paralympische Sportler könnte bei den Olympischen Spielen mitmischen.

Zu verdanken haben sie das ihrem Talent, hartem Training und fortwährenden technischen Innovationen. Die Geschichte des paralympischen Sports ist eben auch eine Geschichte der Technik. Die immer besseren Prothesen und Rollstühle brachten stets ein Mehr an Beweglichkeit, Wendigkeit und Schnelligkeit mit sich – auch für Nichtsportler, weil die neuen Entwicklungen und Materialien auch für Alltagshilfsmittel genutzt werden konnten.

Inzwischen aber ist die Technikentwicklung so spezialisiert auf die besonderen Anforderungen an das Gerät beim Sport, dass die Produkte für den Alltag nicht geeignet sind. Der Nutzen, der sich heutzutage für die Allgemeinheit aus der Sportforschung ergibt, liegt im größeren Verständnis von Bewegungsabläufen, aus dem sich Erkenntnisse auch für Nichtsportler mit Behinderung ableiten lassen.

Vorbild: Das schnellste Tier der Welt

Eine besondere Rolle bei der Entwicklung technischer Innovationen hatte in den 1970er-Jahren der amerikanische Ingenieur Van Phillips, ein Naturkind und Erfinder. Er verlor bei einem Wasserskiunfall ein Bein. Die damaligen Prothesen waren schwerfällige Konstruktionen aus Holz und Schaumgummi, wodurch Phillips sich in seiner Bewegung extrem eingeschränkt fühlte. Anfang der 1980er-Jahre suchte er – inzwischen Ingenieur – ein Vorbild für bessere Prothesen, und zwar beim schnellsten Tier der Welt, dem Geparden.

Phillips studierte, wie das Tier aus seinen C-förmigen Hinterbeinen heraus wie ein Katapult nach vorne schoss. Er brauchte ein Material, das diese Energien aushält. Stark und leicht musste es sein. Er wählte Kohlenstofffasern, die in der Luftfahrt eingesetzt wurden. Die moderne Laufprothese war geboren.

Seither haben die Prothesen zwar im Wesentlichen ihre Form behalten, aber weitere Entwicklungen durchgemacht. Sie bestehen aus mehr als 80 Schichten des Fasermaterials, von denen jede dünner ist als ein menschliches Haar. Die Prothesen werden am Computer entwickelt und exakt an den Körper der Athleten angepasst. Die Verbindung zwischen Körper und künstlichem Glied besteht aus einer Silikonummantelung und speziellen Ventilen, sodass Haut und die Prothese nahtlos ineinander übergehen.

Die Technik hat ihren Preis: Die Prothesen kosten – je nach Ausfertigung und Hersteller – zwischen 10.000 und 50.000 Euro. Oscar Pistorius trug so ein Modell, als er bei der Olympiade in London 2012 erstmals gegen Läufer ohne Prothese antrat, und auch Markus Rehm nutzt eine solche Prothese für seine Sprints und Sprünge. Krankenkassen übernehmen die Kosten hierfür nicht. Genauso wie bei Sportrollstühlen oder -handbikes sind die Sportler bei der Finanzierung auf Sponsoren oder Kooperationspartner angewiesen.

Neue Materialien nahmen auch den einst fast 25 Kilogramm schweren Rollstühlen der Athleten Gewicht: Holz und Stahl wurden durch Titan und Grafit ersetzt, Mikrochips verbesserten Balance und Stabilität. Rennrollstühle von heute wiegen nur noch etwa zwei Kilogramm. Auch die Durchmesser der Reifen, die Greifringe, der Rollwiderstand und die Sitzposition wurden stetig verändert. Das Gewicht des Fahrers liegt zum Beispiel nun auf der Hinterachse, was die Geschwindigkeit erhöht.

© Marco Milic/Otto Bock

Die deutschen Rollstuhl-Basketballteams sind mit den flexiblen Rollstühlen „Invader“ der Firma Ottobock ausgestattet.

Die Entwicklung geht auseinander

„Die Rollstühle aus dem Leistungssport hatten enorme Rückwirkungen auf die Alltagstechnik“, sagt Thomas Abel vom Institut für Bewegungs- und Neurowissenschaft der Deutschen Sporthochschule Köln. „Menschen im Rollstuhl müssen heute weniger Energie aufwenden, um sich fortzubewegen. Die leichteren Stühle lassen sich zudem häufig zusammenklappen, was die Mobilität enorm verbessert.“

Doch Rennrollstühle und -prothesen von heute zeigen auch: Die Technik für den Leistungssport ist inzwischen nicht mehr mit der für den Alltag zu vergleichen. Zu unterschiedlich sind die Anforderungen. Die deutschen Rollstuhl-Basketballteams etwa sind mit dem „Invader“ der Firma Ottobock ausgestattet, flexiblen Rollstühlen, die genau an die Sitzposition des jeweiligen Nutzers angepasst werden. Für die britischen Basketballteams arbeiteten Ingenieure von BMW mit einer Designsoftware, mit der sie die Wagen für die Formel 1 planen. Das Ergebnis sind Hightechgeräte, die für den Alltag nicht zu gebrauchen und viel zu teuer wären. Laufprothesen für Sportler müssen ebenfalls andere Ansprüche erfüllen als Alltagsprothesen. „Beim schnellen Laufen findet die Belastung vor allem auf dem Vorderfuß statt“, erläutert Michael Bremer, Entwickler für Knie- und Hüftgelenke bei Ottobock. „Das Laufen auf einer Laufprothese ähnelt also eher dem Gehen auf Zehenspitzen. Bei Alltagsprothesen hingegen ist der sichere Stand von großer Bedeutung.“

Sportwissenschaftlern geht es inzwischen weniger darum, Technik aus dem Leistungssport in den Alltag zu überführen. Sie wollen beeinträchtigten Menschen im Alltag mehr Bewegung ermöglichen. Thomas Abel erforscht zum Beispiel in Kooperation mit dem Institut für Inklusion durch Bewegung und Sport in Frechen, wie Menschen mit geistigen Beeinträchtigungen in Werkstätten oder Wohngemeinschaften animiert werden könnten, körperlich aktiver zu sein. „Dafür brauchen sie Angebote in ihrem unmittelbaren Umfeld – sei es, dass sie im Alltag mehr Treppen steigen oder dass sie sich häufiger bewegen, statt sich bewegen zu lassen.“

Einseitige Belastung verringern

Ein Beispiel dafür, wie Erkenntnisse aus der Sportwissenschaft auch für den Breitensport und den Alltag von Menschen mit Behinderung genutzt werden, ist das Problem der einseitigen Belastung bei Prothesenträgern. Hier könnten Forschungen im Leistungssport helfen, denn dort sorgen sich Athleten schon länger um mögliche Langzeitschäden.

„Prothesenspringer haben häufig Probleme mit Hüfte und Becken“, sagt Wolfgang Potthast vom Institut für Biomechanik und Orthopädie an der Sporthochschule Köln. „Beim Sprung wirken immense Kräfte auf die Prothese, die sie dann auf das Becken überträgt.“ Potthast erforscht die biomechanischen Veränderungen und arbeitet dafür mit Weitspringer Markus Rehm zusammen. „Uns interessiert vor allem, wie das Muskel-Skelett-System – das Antriebssystem des Menschen – mit der Prothese interagiert, also was sich an der Lauf- und Sprungbewegung verändert. Wir hoffen, dadurch besser zu verstehen, wie der menschliche Körper grundsätzlich funktioniert.“ Das könne Grundlage für neue Technologien sein, die wiederum für den Breitensport relevant sein dürften.

Ein besonderer Effekt der Hightechgeräte, die die paralympischen Sportler nutzen, ist schwer zu messen, hat aber sicherlich auch eine Bedeutung über den Sport hinaus: der Coolness-Faktor. So martialisch diese Prothesen oder Rollstühle auch aussehen – sie transportieren ein ganz anderes Image als die klobigen Hilfsmittel von gestern.


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