Tragbares Exoskelett Exoskelett hilft nach dem Schlaganfall - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Tragbares Exoskelett

Exoskelett hilft nach dem Schlaganfall

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Das Exoskelett-Teilsystem ermöglicht Anwendungen des „Assistive Daily Living“, wie das Greifen und Heben von Objekten (Bild: DFKI GmbH, Annemarie Popp)
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Forscher entwickeln ein mobiles Exoskelett für die Oberkörperassistenz, das speziell zur rehabilitativen Therapie nach einem Schlaganfall eingesetzt werden kann.

Der Einsatz von Robotern ist in der Medizin längst Alltag, und auch für die Rehabilitation spielen robotische Systeme eine immer größere Rolle. Im nun abgeschlossenen Projekt Recupera-Reha gelang dem Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen unter Leitung von Prof. Frank Kirchner ein Durchbruch auf dem Gebiet der Rehabilitationsrobotik: Gemeinsam mit der Rehaworks GmbH entwickelte es ein mobiles Exoskelett für die Oberkörperassistenz speziell zur rehabilitativen Therapie nach einem Schlaganfall. Damit ließ sich zeigen, dass Exoskelettefür klassische Therapiemaßnahmen einsetzbar sind, indem sie zum Beispiel Anwendungen des „Assistive Daily Living“, wie das Greifen und Heben von Objekten, ermöglichen.

Verlorengegangene Motorik wiedererlangen

„Nach einem Schlaganfall hilft physiologisches Training, das den Menschen an bestimmte Bewegungen wieder heranführt. Nur so können gesunde Bereiche des Gehirns die Funktionen der zerstörten Bereiche übernehmen. Unsere Exoskelette ermöglichen Patienten intensives und nachhaltiges Training, wodurch sie verlorengegangene motorische Fähigkeiten wiedererlangen können“, erklärt Neurobiologin und Projektleiterin Dr. Elsa Andrea Kirchner.

Auswertung von Biosignalen

Das entwickelte Ganzkörper-Exoskelett erfasst kinematisch annähernd den gesamten Bewegungsraum des menschlichen Körpers. Die Oberkörperkonstruktion dient dabei der Rehabilitation, die von der flexiblen Beinkonstruktion getragen wird. Im Gegensatz dazu trägt sich das Teilsystem nicht selbst, sondern ist an einen Rollstuhl befestigt.

Zum Aufbau der Exoskelette erarbeiteten die DFKI-Wissenschaftler innovative Methoden im Leichtbau sowie in der Antriebstechnologie und Regelungstechnik. Die mechatronischen Ansätze kombinierten sie mit einem neuen System zur Online-Auswertung von Elektroenzephalografie- und Elektromyografie-Signalen (EEG-/EMG-Signalen). Das ermöglicht es, den Zustand des Patienten einzuschätzen und die Unterstützung mehrstufig zu regeln. Der Verbundpartner Rehaworks GmbH betrachtete im Rahmen des Projekts die Anforderungen an medizinische Geräte und evaluierte dahingehend kontinuierlich die Systeme.

Drei verschiedene Steuerungsmodi

Für das robotische Teilsystem untersuchten die Forscher verschiedene Ansätze der rehabilitativen Therapie, die sie im Rahmen einer Anwenderstudie mit Schlaganfallpatienten evaluierten. Der Patient im Exoskelett oder eine dritte Person können das System betätigen und zwischen drei verschiedenen Steuerungsmodi wählen: Im ersten Modus lässt sich durch die Bewegung eines Armes der andere mitbewegen. Der zweite Modus ermöglicht die Steuerung der Bewegung, die von einer dritten Person, zum Beispiel dem Therapeuten, durch Führung eintrainiert wurde. Im dritten Modus kann das Exoskelett auf Basis der noch minimal vorhandenen Muskelaktivität des Patienten gesteuert werden.

https://robotik.dfki-bremen.de/de/forschung/projekte/recupera-reha.html

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