Exoskelett und Elektrostimulation: Neue Therapieansätze

20.03.2025

Nach einem Schlaganfall ist eine schnelle Rehabilitation entscheidend, um Lähmungen entgegenzuwirken und die Beweglichkeit wiederherzustellen. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben ein modulares System entwickelt, das funktionale Elektrostimulation (FES) mit einem Exoskelett kombiniert. Erste Tests in der Schön Klinik Bad Aibling zeigen vielversprechende Ergebnisse.

Bild: Ein älterer Mann trägt ein Exoskelett am Arm und hebt lächelnd seine Hand; Copyright: Sabrina Bauer / TUM

Ein Schlaganfall-Patient trägt ein Exoskelett mit Elektrostimulation, das ihm hilft, seine Arm- und Handbewegungen wiederzuerlangen.

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Das von den Forschenden entwickelte System stimuliert gezielt die Muskeln im Unterarm, um Bewegungen wie Greifen oder das Koordinieren der Finger zu ermöglichen. Da ein Schlaganfall oft nicht nur die Hand, sondern eine ganze Körperseite betrifft, unterstützt zusätzlich ein Exoskelett den gesamten Arm bis zur Schulter. Dadurch können Patientinnen und Patienten bereits kurz nach dem Schlaganfall mit gezielten Übungen beginnen.

Um die Rehabilitationsmaßnahmen motivierend zu gestalten, setzen die Forschenden ein interaktives Computerspiel ein. Dabei erscheinen auf einem Bildschirm Bälle in unterschiedlichen Farben und Geschwindigkeiten, die die Patientinnen und Patienten fangen und in die passenden Fächer sortieren müssen. Der Schwierigkeitsgrad passt sich automatisch den individuellen Fähigkeiten an.

Digitaler Zwilling zur individuellen Anpassung

Ein zentrales Element der Entwicklung ist der sogenannte digitale Zwilling. Dieser analysiert die individuellen motorischen Fähigkeiten der Patientinnen und Patienten und passt die Therapie entsprechend an. „Einzelne Muskelstränge in der Unterarmmuskulatur lassen sich im richtigen Maße anregen, um Hand und Finger zu bewegen“, erklärt Prof. Sandra Hirche vom Lehrstuhl für Informationstechnische Regelung der TUM. Die Forschenden ermitteln zudem, wie stark die Muskeln stimuliert und wie intensiv das Exoskelett assistieren sollte. „Mithilfe von Algorithmen bringen wir diese individuellen Informationen in einem Regelkreis zusammen“, so Hirche weiter.

Rehabilitation auch zu Hause möglich

Ein besonderer Vorteil des modularen Systems liegt in der Möglichkeit, das Training eigenständig zu Hause fortzusetzen. Carmen Krewer, Teamleiterin der Forschungsgruppe in der Schön Klinik Bad Aibling, betont: „Ein derart modulares System mit Elektrostimulation und Exoskelett gab es bisher noch nicht. Zudem ermöglicht es Betroffenen, auch ohne Unterstützung anderer zu Hause weiter zu trainieren.“

Technische Details des Rehabilitationssystems

Muskelaktivität erfassen: Die Forschenden messen die elektrische Spannung im Muskel, um den Zustand der Nervenverbindungen zwischen Gehirn und Muskulatur zu analysieren.

Funktionale Elektrostimulation (FES): Eine Folie mit 32 Elektroden wird auf den Unterarm geklebt, um gezielt einzelne Finger oder die gesamte Hand zu aktivieren.

Exoskelett als Unterstützung: Das Exoskelett erleichtert durch Federmechanismen oder Motoren die Bewegung von Arm und Schulter und hilft dabei, eine koordinierte Bewegung wieder zu erlernen.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität München

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