Neurorobotales Training: Cyborgs in Bochum

3. Dezember 2013
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Rund 100.000 Menschen sitzen bundesweit aufgrund von Querschnittslähmungen im Rollstuhl. Mit einem Exoskelett ist es Ärzten gelungen, einige davon wieder mobil zu machen. Jetzt laufen Studien, um zu erforschen, welche Patienten von dem Tool profitieren.

Nina Hoffmann standen schwere Zeiten bevor: Aufgrund eines spinalen Kavernoms, einer gutartigen Gefäßmissbildung im Rückenmark, musste sie unter das Messer. Ärzte haben im August zwei ihrer Brustwirbel entfernt und das Rückenmark eröffnet. Postoperativ kam es im linken Bein zu einer Plegie, und rechtsseitig zu einer Parese. Hoffmann wurde im Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikum Bergmannsheil zunächst via Rollstuhl, später via Rollator mobilisiert – für eine Frau des Jahrgangs 1984 keine gute Perspektive. Dank des Hybrid Assistive Limb®-Systems (hybride, unterstützende Extremität; HAL®) benötigt sie heute nur noch eine Unterarmgehstütze und kann sich selbst fortbewegen.

High-Tech aus dem Land des Lächelns

HAL® stammt ursprünglich aus der Innovationsschmiede von Cyberdyne, einem japanischen Hersteller. „Der Kontakt kam über unseren ärztlichen Direktor, Herrn Professor Schildhauer, sowie über Herrn Professor Sankai von der University of Tsukuba zustande“, erzählt Dr. Mirko Aach. Er selbst ist Chirurg am Bergmannsheil – und sitzt selbst im Rollstuhl. Kollegen aus beiden Ländern haben sich auf einem Kongress getroffen und darüber unterhalten, ob das HAL®-System für Querschnittsgelähmte einsetzbar ist. Yoshiyuki Sankai gilt als Pionier der Forschung mit Exoskeletten. Anschließend besuchten Ärzte den Entwickler, um zu testen, ob sich sein System auch für Patienten mit europäischem Körperbau eignet. „Es hat sich als realistisch erwiesen“, sagt Aach. Dann baute sein Team das europaweit erste Zentrum für neurorobotales Training in Bochum auf. Gelder kamen von der EU, vom Land Nordrhein-Westfalen und vom Klinikum Bergmannsheil. Das HAL®-Gerät ist CE-zertifiziert, hat aber noch keine Hilfsmittelnummer. Es wird momentan im Rahmen von Studien eingesetzt. Aach: „Wir stehen aber in Verhandlungen mit Krankenkassen, um eine Therapie im Einzelfall anbieten zu können.“ Berufsgenossenschaften haben sich schon jetzt bereit erklärt, einen Teil der Kosten im Bochumer Zentrum zu übernehmen.

Das Exoskelett macht fit

Momentan profitieren Patienten mit inkompletter oder tiefer Querschnittslähmung und Restfunktionen an den unteren Extremitäten vom Training – wie Nina Hoffmann. Ärzte haben sie direkt auf die HAL®-Studie hingewiesen. Unterstützt von einer Physiotherapeutin legt Hoffmann jetzt ihr futuristisches Exoskelett an. Rund 14 Kilogramm wiegt das Hightech-Tool, deshalb sind zusätzliche Verankerungen erforderlich. Ein paar Haken und Bänder, dann sitzt alles perfekt. Bioelektrische Sensoren leiten Muskelpotenziale an den unteren Extremitäten ab. Über Kabel geht es weiter zur mobilen Rechnereinheit, einem Kästchen auf dem Rücken. „Dort wird sozusagen die Bewegungsidee erkannt und in Laufbewegungen umgesetzt“, erklärt Aach. „Letztendlich wird das gesamte Exoskelett willkürlich vom Patienten gesteuert.“ Daneben gibt es noch ein autonomes Kontrollsystem. Lithium-Ionen-Akkus versorgen Servomotoren im Hüft- und Kniegelenksbereich mit Energie. Schnell nimmt eine Physiotherapeutin Einstellungen am Computers vor, und es geht los. Hoffmann bewegt sich auf einem Laufband: gut verankert, um Stürze zu vermeiden: „Man selbst merkt davon nicht viel, das Gerät unterstützt ja nur“, beschreibt sie ihre Eindrücke. Anfangs sei das Exoskelett etwas beengend gewesen, doch habe sie sich schnell daran gewöhnt. Unter den kritischen Blicken von Arzt und Physiotherapeutin beginnt das Training – mit Bewegungen, die wegen zu schwacher Nervenimpulse eigentlich nicht mehr möglich wären. Früher oder später soll der Körper auch ohne Exoskelett seinen Dienst tun, wie bei Nina Hoffmann.

Weitere Studien geplant

Im Bergmannsheil arbeitet das Team ausschließlich mit querschnittsgelähmten Menschen. Nicht jeder Betroffene macht derart große Fortschritte wie Nina Hoffmann. Mirko Aach: „Die Patienten werden bei uns darüber aufgeklärt, dass die Therapie außer einem Fitnesseffekt möglicherweise nichts bringt.“ Trotzdem profitieren sie vom HAL®-System: Ihre aufrechte Haltung und das Laufband-Training unterstützen sowohl die Verdauung als auch das Herz-Kreislauf-System. Folgeschäden langjähriger Aufenthalte im Rollstuhl, etwa Durchblutungsstörungen oder Harnwegsinfektionen, werden unwahrscheinlicher. Auch berichten Studienteilnehmer über mehr Sensibilität in ihren Beinen. Einzelfälle reichen aber nicht aus, jetzt ist die Wissenschaft gefragt: Seit Mai laufen kontrollierte klinische Studien, um zu untersuchen, welche Zielgruppen vom HAL®-System wirklich profitieren. „Es sollen etwas über 30 Patienten eingeschlossen werden, sowohl chronisch als auch akut Gelähmte“, so Mirko Aach. Neben funktionellen Untersuchungen beleuchten Ärzte in einem weiteren Arm sozioökonomische Aspekte, etwa hinsichtlich der späteren Erwerbstätigkeit: wichtig, um Kostenträger zu überzeugen. „Theoretisch sind auch Einsätze bei Schlaganfall– und Gehirntraumapatienten sowie bei Patienten mit neuromuskulären Erkrankungen denkbar“, ergänzt der Arzt. Japanische Ingenieure denken noch einen Schritt weiter. Sie halten es für möglich, Exoskelette über Hirnströme zu steuern.

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