Schritt für Schritt zu mehr Bewegungsfreiheit

28. Februar 2014, 19:39
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Wenn die Beine versagen, sind Orthesen nötig, die den Körper unterstützen - In Wien entwickeln Forscher ein Kniegelenk, das durch Sensoren gesteuert wird - und ein Leben ohne Rollstuhl ermöglichen soll

"Die Indikation ist immer eine Lähmung", erklärt der Mechatroniker Roland Auberger. Er ist der Projektleiter bei der Entwicklung von C-Brace, einem neuen Orthesensystem von Otto Bock Healthcare Poducts. Orthesen ersetzen anders als Prothesen keinen fehlenden Körperteil, sondern unterstützen, stabilisieren oder führen bei einer körperlichen Einschränkung. Einfach gesagt: Das Bein ist noch da, funktioniert aber nicht.

Das kann zum Beispiel nach einem Unfall oder einer Krebserkrankung der Fall sein. "Zielgruppe sind Menschen, die im Rollstuhl sind, obwohl sie noch gehen könnten", erklärt es Auberger. "Viele gehen nur zu Hause ein paar Schritte, benutzen aber sonst aus Angst vor Stürzen den Rollstuhl."

Ziel der Entwicklung von C-Brace ist es, die mögliche Gehstrecke von ein paar Metern auf bis zu einen halben Kilometer auszuweiten. "Das klingt nicht viel, ist aber eine alltagsrelevante Rollstuhlunabhängigkeit", sagt Auberger.

Echtzeitkontrolle

Anders als bisher gängige Systeme, die das betroffene Bein versteifen, ermöglicht das mechatronische Kniegelenk durch Sensortechnologie eine Kontrolle der Stand- und Schwungphase in Echtzeit. "Der menschliche Gang ist ja ein hochkomplexer Ablauf" erläutert Auberger. Ein Schritt dauert in etwa eine Sekunde, gliedert sich aber in acht verschiedene Abläufe von einem Auftreten bis zum nächsten. Manche Systeme öffnen beim Gehen in der Ebene das Kniegelenk, um eine Schwungphase zu ermöglichen, was aber ein Sicherheitsrisiko mit sich bringt. Schließt es nicht schnell genug, stürzt man.

"Bei C-Brace wird 50-mal pro Sekunde die komplette Situation überprüft, das heißt, das System reagiert in etwa doppelt so schnell wie ein gesunder Mensch", erklärt Auberger die Besonderheit. Damit dies möglich wurde, arbeitete sein Team aus Elektronik- und Softwarespezialisten, Mechanikentwicklern für Biomechaniksteuerungen, Orthopädietechnikern und Prototypenbauern rund drei Jahre an der Grundlagenentwicklung, dann weitere drei Jahre an der Produktentwicklung. Die Kosten dafür liegen im siebenstelligen Bereich.

Simmeringer Manufaktur

Das Projekt C-Brace des deutschen Unternehmens Otto Bock, das weltweit agiert, wurde in Wien gestartet und entwickelt und wird hier endgefertigt. Ein Großteil der Komponenten, die in Simmering in Manufaktur hergestellt werden, kommen aus einem Umkreis von 100 Kilometern. Mehr als ein Drittel der 590 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Wien ist in Forschung und Entwicklung tätig. "Wir haben allein elf Musterbauer", erzählt Auberger, "wir denken uns was aus, sie bauen's, wir machen's kaputt, und wenn's nicht kaputtgeht, wird es ein Produkt."

C-Brace, das für den Staatspreis Innovation nominiert ist, soll noch 2014 in Österreich auf den Markt kommen, derzeit ist man in der Testphase mit einzelnen Anwendern. "Bei Lähmungserscheinungen ist die Situation viel heterogener als bei Amputationen", sagt der Spezialist. Deswegen spielt die Anpassung der Orthese durch den Orthopädietechniker eine große Rolle. "Dass wir sagen können, steh auf und geh, ist ja die Ausnahme. Vor allem jüngere Patienten tun sich leichter und haben weniger Angst."

Andere, zum Beispiel mit Post-Polio-Erkrankungen, könnten sich nach Jahrzehnten im Rollstuhl gar nicht daran erinnern, wie man geht oder eine Treppe steigt, und müssten in einer speziellen Gangschulung alles neu erlernen. "Die meisten lernen das aber sehr schnell und schaffen es mit rund zehnmal zwei Stunden Gangtraining", sagt Auberger.

Die optimale Einstellung der Orthese sei immer ein "Kompromiss aus Sicherheit und Dynamik". Das therapeutische Ziel, die jeweils verbliebenen Funktionen patientenspezifisch bestmöglich zu fordern und zu fördern. Oberschenkel-, Unterschenkel- und Fußteil werden individuell angefertigt, C-Brace wiegt nur rund zwei Kilo. Verbaut werden unter anderem Carbon, Flugzeugaluminium und "ein bissl Titan", zählt Auberger auf. Deswegen belaufen sich die Produktkosten auf jene eines Mittelklassewagens.

Nach der Testphase sollen die Kostenträger vom Nutzen überzeugt werden, mittelfristig also auch die Krankenkassen (mit)zahlen. Sind es derzeit noch einige wenige, die C-Brace nutzen, rechnet Auberger längerfristig mit tausenden Nutzern. Denn: "Es gibt zehnmal mehr Lähmungs- als Amputationspatienten." (Tanja Paar, DER STANDARD, 26.2.2014)


Der Staatspreis Innovation wird jedes Jahr vom Wirtschaftsministerium vergeben, heuer am 26. März in der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. der Standard stellt in dieser Serie alle sechs nominierten Forschungsprojekte vor.

  • "Wenn's nicht kaputtgeht, wird es ein Produkt," sagt der Otto-Bock- Mechatroniker Roland Auberger.Jede Entwicklung des Prothesen- herstellers wird eingehend getestet. Dabei wird der menschliche Gang möglichst naturgetreu imitiert.
    foto: standard/corn

    "Wenn's nicht kaputtgeht, wird es ein Produkt," sagt der Otto-Bock- Mechatroniker Roland Auberger.Jede Entwicklung des Prothesen- herstellers wird eingehend getestet. Dabei wird der menschliche Gang möglichst naturgetreu imitiert.

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