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· Review-Artikel · 8 Min. · Von Philipp Köbe

Mit dem Exoskelett die Schlaganfall-Rehabilitation revolutionieren

Schlaganfälle sind für Patienten besonders einschneidende Lebensereignisse, die mit einer starken Einschränkung der kognitiven Fähigkeiten einhergehen können (1). Die physischen Defizite führen regelmäßig auch zu einer starken psychischen Belastung von Patienten und Angehörigen. Zudem entstehen hohe volkswirtschaftliche Kosten, wenn Patienten anschließend dauerhaft pflegebedürftig sind oder nicht mehr am Erwerbsleben teilnehmen können (2). Eine neue Studie beziffert die Kosten in Deutschland mit rund 17,6 Milliarden Euro (3). In den vergangenen Jahren brachte der medizinische Fortschritt eine Vielzahl innovativer Behandlungsverfahren zutage, die eine Genesung bzw. Wiederherstellung nach einem Schlaganfall erheblich verbessern. Unter anderem kommen Exoskelette in der Schlaganfall-Rehabilitation zum Einsatz (1). Wie können Exoskelette den Heilungsprozess beschleunigen?

Human-Roboter-Interaktion ermöglicht innovative Therapieverfahren

Das Exoskelett ist eine Art tragbarer Roboter, der künstliche Intelligenz und mechanische Kraftwerke zusammenführt (4). Es kombiniert viele Arten von Technologien, wie z.B. Steuerungstechnik, Computertechnologie, Sensorik und Robotik (5). Dadurch kann der traditionelle (menschliche) Rehabilitationstherapeut bei der Behandlung unterstützt oder zum Teil ersetzt werden. Exoskelette finden neben dem medizinischen Bereich auch beim Militär oder in Berufsfeldern mit schweren Hebevorgängen Anwendung (4).

Ein Beispiel für den Einsatz eines Exoskeletts ist die Wiederherstellung der Handnerven nach einem Schlaganfall (2). Dabei kommt ein Brain-Computer-Interface (BCI) zum Einsatz, mit dessen Hilfe durch Impluse des Gehirns das Exoskelett in Bewegung gesetzt wird (5). Das Training der Hand mit dem Exoskelett erneuert die Nervenverbindungen im Gehirn, sodass die Funktionsfähigkeit der Hand teilweise oder vollständig wiederhergestellt wird. Mithilfe künstlicher Intelligenz können bestimmte Bewegungsmuster erkannt und damit die Therapie gezielt unterstützt werden (6).

Wiederherstellung des Nervensystems der Hand mithilfe eines Exoskeletts

Exoskeletts: Wiederherstellung des Nervensystems der Hand

Abbildung 1: Eigene Darstellung, in Anlehnung an (7).

Innovative Therapieformen in die breite Versorgung bringen

Der amerikanische Versicherer AIG*und der japanische Roboterhersteller *Cyberdyne haben in Japan eine Kooperationsvereinbarung getroffen, um neue Dienstleistungen zur Unterstützung von Pflege und Rehabilitation anzubieten (8). Dabei sollen auch Exoskelette zum Einsatz kommen, um die Versicherungskosten zu senken und Patienten schnellstmöglich von Einschränkungen zu befreien. In Deutschland wurde 2018 erstmals ein Exoskelett in den Katalog der Hilfsmittel aufgenommen. Seitdem erstatten Krankenkassen den ReWalk Personal 6.0 für Patienten, die an einer Querschnittslähmung leiden (9). Neben der Nutzung von Exoskeletten in der ambulanten und stationären Rehabilitation bieten sie großes Potenzial im häuslichen Einsatz. Dadurch können Patienten die Therapie eigenständig fortsetzen, ihren Alltag zunehmend autonom gestalten und die Rückkehr in das Erwerbsleben beschleunigen. Besonders Exoskelette für die Hand sind aufgrund ihrer Größe und Bedienerfreundlichkeit geeignete Therapiegeräte für Zuhause (1).

Der Markt für Roboter in der Rehabilitation wird voraussichtlich von rund 529 Millionen Euro in 2018 auf etwa 2,6 Milliarden Euro im Jahr 2026 anwachsen. Exoskelette nehmen in diesem Markt einen Anteil von knapp 50 Prozent ein (10). Die attraktiven Wachstumsaussichten sowie der medizinisch-technische Fortschritt auf diesem Gebiet werden zu einer zunehmenden Nachfrage und Nutzung der Technologie führen. Betrachtet man die Kosten der Post-Stroke-Care in Deutschland, so liegen diese bei 559 Euro pro Monat (11). Eine Verkürzung des Nachsorgezeitraums nach einem Schlaganfall könnte für die Kostenträger erhebliche Einsparpotenziale mit sich bringen.

Weitere Forschung und steigende Nutzerfreundlichkeit notwendig

Als Herausforderungen werden die komplizierte und arbeitsintensive Intervention seitens der einweisenden Personen angesehen (12). Der komplexe Prozess bei der Integration in die tägliche Arbeit wurde von Therapeuten teilweise wenig zeitsparend oder arbeitserleichternd empfunden. Von Therapeuten wird unter anderem ein erhöhtes technisches Verständnis bei der Anwendung vorausgesetzt (12). Unter diesen Umständen muss eine hohe Wirksamkeit gegeben sein, wenn das Personal tendenziell zusätzlichen Aufwand bei therapeutischen Maßnahmen mit Exoskeletten aufweist. Zudem ist eine stetige Weiterentwicklung und Verbesserung der Schnittstellenqualität bei der elektromagnetischen Übertragung von Signalen des Gehirns zum Roboter notwendig. Bisherige Ergebnisse zeigen eine positive Wirkung, jedoch noch keine breite, alltagstaugliche Anwendung (6).

Eine nutzenstiftende Technologie der Zukunft

Exoskelette tragen dazu bei, dass die (Teil-)Wiederherstellung von physischen Körperfunktionen schneller und zielführender erfolgen kann als bei konventionellen Rehabilitations-Maßnahmen (1). Dabei kommt es neben soziodemographischen Aspekten auch auf die Motivation der Nutzenden an. Durch die Interaktion zwischen Mensch und Maschine können gezielt Bewegungen vom Gehirn angewiesen und von der Technik ausgeführt werden. Die Nutzung von Exoskeletten sollte in der Rehabilitation, beispielsweise nach einem Schlaganfall, vermehrt zum Einsatz kommen. Günstige Varianten von Exoskeletten sollten als Heilmittel verschrieben werden können, damit Menschen die Anwendung im häuslichen Umfeld nutzen können, um dadurch geringere oder keine weitere Betreuung oder Pflege zu benötigen. Für Therapeuten müssen Informationen verständlich und anwendergerecht zugänglich sein sowie eine Aufnahme technischer Inhalte in Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen erfolgen. Die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet muss intensiviert werden. Infolge der Anwendung von Exoskeletten besteht für Kostenträger die Möglichkeit, Genesungszeit zu verkürzen, Menschen früher in das Erwerbsleben zurückzuführen und die Lebensqualität durch einen besseren Behandlungserfolg zu erhöhen.

Quellen

  1. Frolov AA, Kozlovskaya IB, Biryukova EV, Bobrov PD. Use of Robotic Devices in Post-Stroke Rehabilitation. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2018;48(9):1053-66. zum Original
  2. Bouteraa Y, Abdallah IB, Elmogy AM. Training of Hand Rehabilitation Using Low Cost Exoskeleton and Vision-Based Game Interface. Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2019;96(1):31-47. zum Original
  3. Luengo-Fernandez R, Violato M, Candio P, Leal J. Economic burden of stroke across Europe: A population-based cost analysis. Eur Stroke J. 2020;5(1):17-25. zum Original
  4. Liu W, Yin B, Yan B, editors. A survey on the exoskeleton rehabilitation robot for the lower limbs. 2016 2nd International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR); 2016 28-30 April 2016. zum Original
  5. Wendong W, Hanhao L, Menghan X, Yang C, Xiaoqing Y, Xing M, et al. Design and verification of a human–robot interaction system for upper limb exoskeleton rehabilitation. Medical Engineering & Physics. 2020;79:19-25. zum Original
  6. Yu G, Wang J, Chen W, Zhang J, editors. EEG-based brain-controlled lower extremity exoskeleton rehabilitation robot. 2017 IEEE International Conference on Cybernetics and Intelligent Systems (CIS) and IEEE Conference on Robotics, Automation and Mechatronics (RAM); 2017 19-21 Nov. 2017. zum Original
  7. Bi Q, Yang C, Yang W, Fan J, Wang H, editors. Hand Exoskeleton Control for Cerebrum Plasticity Training Based on Brain–Computer Interface2017; Singapore: Springer Singapore. zum Original
  8. With Cyberdynes HAL, AIG Japan offers support program in Kanagawa to improve mobility of children and students under 18 with spinal cord injuries [press release]. Tokyo2017. zum Original
  9. Produktinformation: 23.29.01.2001 ReWalk Personal 6.0; Art.-Nr.: 50-20-0004 [Internet]. 2020. zum Original
  10. Insights FB. Rehabilitation Robots: Global Market Analysis, Insights and Forecast, 2019-2026. Pune; 2019. zum Original
  11. Rajsic S, Gothe H, Borba HH, Sroczynski G, Vujicic J, Toell T, et al. Economic burden of stroke: a systematic review on post-stroke care. The European Journal of Health Economics. 2019;20(1):107-34. zum Original
  12. Mortenson WB, Pysklywec A, Chau L, Prescott M, Townson A. Therapists’ experience of training and implementing an exoskeleton in a rehabilitation centre. Disability and Rehabilitation. 2020:1-7. zum Original

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