Von einem Schlaganfall Betroffene leiden oft an Lähmungen der Extremitäten. Bei einer Physiotherapie trainieren sie, ihre alte Beweglichkeit wiederzuerlangen. Durch die von Therapeuten gestützten Übungen sollen sich so neue Nervenverbindungen bilden. Dabei, so der Neurologe Klaus Jahn von der Schön Klinik in Bad Aibling, sei es wichtig, „viel zu üben, je mehr Wiederholungen man macht, umso besser“. Doch die Kapazitäten im Gesundheitssystem sind begrenzt. Eine Reha-Maßnahme dauert in der Regel nur drei bis sechs Wochen.
Intelligentes System steuert gelähmte Muskulatur
Ein neues System, eine sogenannte „Neuroprothese“, bestehend aus Elektroden, die Stromreize an die gelähmten Muskeln abgeben, einer Computersteuerung und einem Exoskelett, soll künftig ein kontinuierliches Training von zu Hause aus ermöglichen. Und das ganz unabhängig von der Verfügbarkeit von Therapeuten, so das Forscher-Team, das das System anlässlich einer in Nürnberg stattfindenden Konferenz über Roboterforschung demonstriert.
Wolfgang Korisanski hatte vor vier Jahren eine Hirnblutung und war anschließend halbseitig gelähmt. Noch immer ist sein linker Arm gelähmt und fühlt sich taub an, seine Hand ist gefühllos und verkrampft. Er testet das System in der auf Reha spezialisierten Schön Klinik in Bad Aibling. Severin Beger von der TU München und seine Kollegen legen zunächst Elektroden an Korisanskis Arm an. Punktförmigen Elektroden registrieren die Muskelaktivität, eckige Elektroden geben einen Reizstrom ab, um so Muskeln zusätzlich zu aktivieren.
Computer erkennt mithilfe von KI die Bewegungsabsicht
Die Punktelektroden leiten die gemessenen, noch verbliebenen Muskelaktivitäten an einen Computer. Der sagt mithilfe Künstlicher Intelligenz voraus, welche Bewegung Korisanski wahrscheinlich machen will, und hilft ihm, diese zu Ende zu führen. Dazu werden Stromreize an die Muskeln seines Arms gesendet. Ein erster Test führt dazu, dass sich Korisanskis Hand öffnet und schließt: „Das ist das erste Mal, dass es leicht aufgeht. Und auch wieder leicht zugeht“, sagt er. „Das ist sensationell.“
Exoskelett zur Unterstützung von Bewegungen
Das Forscher-Team stülpt noch ein Exoskelett über die Elektroden und den Arm, also eine Art stützendes, bewegliches Gerüst. Es hat eingebaute Federn, die die Bewegungen stützen und verstärken. Dadurch kann der Patient auch schwierigere, weit ausholende und kräftigere Bewegungen ausführen.
So ausgerüstet macht Korisanski nun ein Videospiel: Er muss einen auf einem Bildschirm virtuell auf ihn zufliegenden Ball fangen. Der Computer erfasst dabei Korisanskis Bewegungsabsicht. Er errechnet anhand von Wahrscheinlichkeiten, wie diese Bewegung besser ausgeführt werden kann und gibt entsprechende Stromreize auf die eckigen Elektroden, um zusätzliche Muskeln zu aktivieren, die Korisanski sonst nicht selbst ansteuern könnte. Dadurch solle der Patient wieder ein Gefühl für die richtige Motorik bekommen, erklärt Beger: „Der Stimulus, der in die Muskeln geht, davon erhoffen wir uns eine physiologische Veränderung im Körper und dabei eben auch eine neuronale Neubildung.“
„Chance größer, Handfunktion wieder zu erhalten“
Als Videospiel mache das Training Spaß, so Korisanski. „Man merkt, die Muskeln arbeiten und sind aktiviert. Und die Bewegung wird flüssiger. Also das hat ein Suchtpotenzial“, sagt er. Das, so Neurologe Jahn, motiviere die Patienten, aktiv und kontinuierlich ihre Beweglichkeit zu trainieren: „Dann ist auch die Chance größer, die Handfunktion wieder zu erhalten.“ Das System arbeite mittlerweile sehr zuverlässig und robust, sagt auch Beger. Er geht davon aus, dass es in wenigen Jahren serienreif ist und für den Hausgebrauch angewendet werden kann.
