Recupera REHA – Tragbares Exoskelett hilft Schlaganfallpatienten sich wieder zu bewegen

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Der Einsatz robotischer Systeme spielt in der Rehabilitation eine immer größere Rolle. Im Projekt Recupera REHA gelang dem Robotics Innovation Center ein Durchbruch auf dem Gebiet der Rehabilitationsrobotik: Über drei Jahre arbeitete ein interdisziplinäres Forscherteam an der Konzeption eines innovativen tragbaren Ganzkörper-Exoskeletts zur äußeren Unterstützung des menschlichen Bewegungsapparates. Darauf aufbauend entwickelte es ein mittelfristig für die Rehabilitation von Schlaganfallpatienten einsetzbares Teilsystem.

 

„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.

 

Neue mechatronische Ansätze und ein innovatives System zur Auswertung von Biosignalen
Zum Aufbau der Exoskelette erarbeiteten die Wissenschaftlerinnen und 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), wodurch eine Einschätzung des Zustands des Patienten sowie eine mehrstufige Unterstützung der Regelung möglich ist. Der Verbundpartner rehaworks GmbH betrachtete im Rahmen des Projekts die Anforderungen an medizinische Geräte und evaluierte dahingehend kontinuierlich die Systeme.

Drei verschiedene Steuerungsmodi für eine variable Oberkörperassistenz
Für das robotische Teilsystem untersuchten die Forscherinnen und 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. So lässt sich z.B. durch die Bewegung eines Armes der andere mitbewegen oder das Exoskelett ermöglicht die Steuerung der Bewegung, die von einer dritten Person durch Führung eintrainiert wurde. Zudem lässt sich das System mithilfe der Muskelaktivität des Patienten steuern: Auf Basis der gemessenen Elektromyografie-Signale kann es die Bewegungsabsicht des Patienten ableiten und ihn in seinen Bewegungsabläufen intuitiv unterstützen.

„Mit RECUPERA-Reha ist es uns gelungen, einen neuen Weg in der Mensch-Roboter-Interaktion einzuschlagen, der zu einer nachhaltigen Verbesserung der Rehabilitation führen kann. Wir hoffen, dass wir die Exoskelette in den kommenden Jahren weiterentwickeln können, um sie z.B. noch leichter und flexibler zu machen und gleichzeitig im Bedarfsfall noch mehr Unterstützung zu bieten“, so Professor Frank Kirchner, Leiter des DFKI-Forschungsbereichs Robotics Innovation Center.

Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit knapp drei Millionen Euro gefördert.

Weitere Informationen
www.dfki.de/robotik/de/forschung/projekte/recupera-reha.html

Kontakt
Dr. Elsa Andrea Kirchner
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Robotics Innovation Center
E-Mail: elsa.kirchner@dfki.de
Tel.: +49 421 17845 4113