Roboter, ran an den Ball!

21. März 2007, 13:32
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Physiotherapien nach einem Schlaganfall sind meist recht mühsam - Ein Arm-Roboter soll den Patienten helfen

Physiotherapien nach einem Schlaganfall sind meist recht mühsam. Verbesserungen könnte eine Entwicklung der Austrian Research Centers Seibersdorf bringen. Ein Arm-Roboter soll den Patienten durch Simulation von Alltagssituationen im virtuellen Raum helfen, sich wieder bewegen zu können.

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Nach dem Telefonhörer zu greifen und ihn ans Ohr zu führen ist für gesunde Menschen kein Problem. Eine scheinbar simple Bewegung wird zu einer Kombination komplexer Aufgaben bei Patienten nach einem Schlaganfall: den Arm senken, heben, strecken und beugen und all das gegen die Schwerkraft.

Mit einer Physiotherapie können bei vielen Schlaganfallpatienten motorische Funktionen wiederhergestellt werden, so dass Alltagsbewegungen, wie eine Tür zu öffnen oder aus einem Glas zu trinken, wieder ganz gut gelingen. Nach der ersten Phase der Akutversorgung beginnt der Physiotherapeut, Arme und Beine des Patienten zu aktivieren. Dadurch werden einerseits die Muskeln trainiert, anderseits gesunde Areale im Gehirn aktiviert und Bewegungen neu erlernt. Ein langwieriges und aufwändiges Unterfangen, das verbessert werden könnte.

Bessere Therapie

Die Neurologische Akutnachbehandlung des Landeskrankenhauses Hochzirl in Tirol konnte für das Wiedererlernen der Beinbewegungen bei Schlaganfall- und Schädel-Hirn-Trauma-Patienten nachweisen, dass man mit einer Robotik-Therapie mittels eines am Körper des Patienten angebrachten Exoskeletts eine deutliche Verbesserung des Rehabilitationsergebnisses gegenüber herkömmlicher Therapiemethoden erzielt. Aufgrund dieser Erfahrungen startete man gemeinsam mit den Austrian Research Centers (ARC) ein Projekt, dessen Ziel die Konstruktion einer elektromechanischen Arm-Orthese für die Neuro-Rehabilitation ist.

In einem ersten Schritt wurde von einem ARC-Team des Bereichs Biomedizintechnik am von der Niederösterreichischen Wirtschaftsagentur Ecoplus verwalteten Technopol in Wiener Neustadt die 12DOF-ARM-Orthese (ARMOR) konstruiert. Die Präsentation war Anfang 2006 am Weltkongress für Neuro-Rehabilitation in Hongkong: Mithilfe dieses komplexen Robotik-Gerüstes, das über acht elektrische Motoren betrieben wird, kann der gesamte Arm- und Handbereich des Patienten gezielt bewegt werden. "Im Vergleich zu den manuell ausgeführten Bewegungen durch den Therapeuten kann das automatische System Reize mit höherer Intensität länger und genauer ausüben", erklärt Projektleiter Stefan Mina.

Die Orthese ermögliche zudem eine sehr frühe Mobilisierung des Patienten, was für einen optimalen Erfolg wichtig sei. Das Gerät gibt Feedback über die vom Patienten aufgewandte Kraft, wodurch der Therapeut weiß, wie intensiv er es einstellen muss. Hat der Patient keine oder eine sehr geringe Kraft, kann es den Arm auch wie in einer Schwerelosigkeit führen. Das Gerät misst die vom Patienten entgegen gesetzte Kraft. Ist diese zu hoch, stoppt das Gerät die Bewegung. Funktionelle Motorik und sinnvolle Bewegungen lässt es dagegen zu, wodurch eine komplexe Rehabilitation möglich wird.

Nun wird der Arm-Roboter erweitert: "Wir haben das Ziel, eine Interaktivität mit dem Patienten zu ermöglichen", erklärt Mina. Geplant sei die Anknüpfung der Orthese an eine virtuelle Realität. Der Patient werde am Bildschirm simulierte Alltagssituationen üben und den Effekt seiner Bewegungsversuche sofort sehen. Schließlich müssten die Armschienen anatomisch noch genau an den Patienten angepasst werden, wie Mina erklärt. Dies sei wichtig, um eventuelle Verletzungsgefahr auszuschließen und die Wirkung der Behandlung zu maximieren.

Das System von den Biomedizintechniker der Austrian Research Centers ist nicht das erste Arm-Robotik-System für die Neuro-Rehabilitation. Bereits 2004 stellten Forscher der Eidgenössisch-Technischen Hochschule (ETH) Zürich den Roboter "ARMin" vor, der Patienten nach einem Schlaganfall einfache Bewegungen lehrt. Mit ARMin lässt sich der Oberarm des Patienten in drei verschiedene Richtungen bewegen. Der Unterschied zur österreichischen Arm-Orthese liegt in der "Komplexität der Freiheitsgrade". Mit ihr sind zwölf verschiedene Gelenksbewegungen und somit theoretisch unendlich viele verschiedene Bewegungsabläufe möglich.

"Nach bisherigen Erfahrungen zeigen sich erste positive Effekte mit der 12DOF-Arm-Orthese bei einer täglichen Übungsdauer von 45 Minuten nach einigen Wochen", berichtet Andreas Mayr, Leiter des Labors für Gang- und Bewegungsanalyse im Krankenhaus Hochzirl. Von den Patienten werde das System sehr gut angenommen, wie eine Studie mit acht Patienten gezeigt habe.

"Kein Gerät kann den Therapeuten ersetzen"

Wird der Physiotherapeut also schon in absehbarer Zeit durch Roboter ersetzt werden? "Kein Gerät kann den Therapeuten ersetzen", ist Sportwissenschafter Mayr überzeugt. Allein für die exakte Positionierung des Patienten im Orthese-System brauche es die Hilfe des Therapeuten.

"Aber wir können auf diese Weise viel ökonomischer arbeiten, weil ein Therapeut mehrere Patienten gleichzeitig betreuen kann." Und die Therapie könne qualitativ verbessert werden. Denn der Arm-Roboter ermögliche die genaue Kontrolle von mehreren Gelenken gleichzeitig, was sonst ein Therapeut alleine nicht schaffe. Zudem ermögliche er eine längere Therapiezeit - ein Physiotherapeut ermüdet schließlich mit der Zeit auch körperlich.

Bis das Gerät in den Kliniken zum Einsatz kommen kann, wird es aber noch einige Zeit dauern. Stefan Mina rechnet damit, dass die Arm-Orthese in drei bis vier Jahren auf den Markt kommt. (Sabina Auckenthaler/DER STANDARD, Printausgabe, 14.3.2007)

  • Motoriktraining beginnt mit Bällen und könnte mit Robotik effizienter werden.
    foto: der standard/cuhaj

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