Exoskelette in der Medizin: Was sie leisten und wo sie zum Einsatz kommen

Sie wirken noch immer futuristisch, haben aber längst den Weg aus der Forschung in den (klinischen) Alltag gefunden: Exoskelette. Ein Exoskelett unterstützt und entlastet den Körper des Menschen bei Bewegungen. In der Medizin hat es bereits neue Möglichkeiten in der Rehabilitation eröffnet. Inzwischen folgen weitere Bereiche wie Chirurgie und Pflege.

Der folgende Artikel bietet Ihnen einen Überblick über Exoskelette und ihre Anwendung in der Medizin. Er ist der erste Teil unserer Serie über Exoskelette in der Medizin.

Ein Exoskelett ist eine äußere, tragbare Struktur, die den menschlichen Körper bei Bewegungsabläufen unterstützt oder entlastet. Es handelt sich um eine mechanische Konstruktion, die am Körper getragen wird und Bewegungen verstärkt oder führt.

Exoskelette lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen:

• Ein aktives Exoskelett nutzt Motoren und Sensorik, um Bewegungen zu unterstützen. Das kann etwa durch mechanische, elektrische oder pneumatische Komponenten passieren.
• Ein passives Exoskelett arbeitet ohne Energiezufuhr, entlastet aber gezielt den Körper bei anhaltenden Tätigkeiten, beispielsweise durch Federn, Seilzüge oder mechanische Hebel.

Ein Exoskelett sollte nicht mit einer Prothese gleichgesetzt werden: Eine Prothese ersetzt verlorene Gliedmaßen, ein Exoskelett ergänzt oder stabilisiert den vorhandenen Bewegungsapparat. Damit sind Exoskelette tatsächlich näher an klassischen Orthesen.

Ein Exoskelett arbeitet mit Gelenken, Sensoren und gegebenenfalls Antriebssystemen, die in variierendem Umfang am Körper (Extremitäten, Rücken, Torso, Nacken oder Wirbelsäule) getragen werden. Integrierte Sensoren erfassen Bewegungsabsichten oder Körperhaltungen. Bei einem aktiven Exoskelett werden dadurch Signale an Aktuatoren weitergeleitet, die Gelenkbewegungen unterstützen. So verstärkt ein Exoskelett die natürlichen Bewegungen der tragenden Person. Das geschieht idealerweise, ohne die eigene Bewegungsfähigkeit einzuschränken, um den Nutzen im beruflichen Einsatz zu maximieren.

Wichtige Funktionsprinzipien eines Exoskeletts sind:

• Sensorik: erkennt Muskelaktivität, Bewegung oder Haltung
• Aktuatorik: führt oder verstärkt Bewegungen
• Steuerungssysteme: verarbeiten Signale in Echtzeit
• Ergonomische Struktur: verteilt Gewicht, ermöglicht Beweglichkeit und Tragekomfort auch über längere Zeit

Die Exoskelett-Anwendung in der Medizin umfasst mehrere Einsatzfelder. Dabei kommen Exoskelette sowohl Patientinnen und Patienten als auch medizinischem Personal zugute.

• Rehabilitation: Patientinnen und Patienten mit Schlaganfall, Rückenmarksverletzung oder MS trainieren im Exoskelett gezielt Bewegungsabläufe. Das Exoskelett fördert dabei die neuronale Reorganisation durch wiederholte Bewegungsausführung.
• Orthopädische Therapie: Geräte mit exoskelettartigen Funktionen stabilisieren Gelenke oder ermöglichen unterstütztes Gehen bei Muskelschwäche, ähnlich zu klassischen Orthesen.
• Pflege: Exoskelette für Pflegekräfte senken die körperliche Belastung bei Tätigkeiten wie Heben oder Umlagern von Patientinnen und Patienten. Das Risiko arbeitsbedingter Beschwerden sinkt durch die Verwendung eines Exoskeletts.
• Chirurgie: Exoskelette für Ärztinnen und Ärzte finden Anwendung bei langen operativen Eingriffen. Ein Exoskelett stabilisiert über Stunden die Körperhaltung, verhindert Ermüdung und verbessert die Präzision.