Nach einem Schlaganfall ist ein früher Therapiestart und regelmäßiges Üben entscheidend. Roboter könnten dabei helfen. In der Pfennigparade bringen Forschende einem intelligenten Assistenzsystem bei, wie erfahrene Physiotherapeut*innen zu unterstützen. Erfahren Sie mehr.
„Und gleich noch mal!“ Langsam hebt Markus seinen Arm über den Kopf. Physiotherapeutin Maike Foit unterstützt feinfühlig – Markus soll so viel wie möglich selbst machen. Seit seinem Schlaganfall trainiert er regelmäßig in einer der beiden Therapiepraxen der Pfennigparade. Doch die heutige Trainingseinheit ist eine besondere: Maike trägt einen Handschuh, der mit Sensoren gespickt ist. Drei Forschende – Prof. Johannes Lachner, Prof. Christina Piazza und Oscar Osvaldo Soto Rivera – beugen sich über einen Laptop, der jede ihrer Bewegungen genau aufzeichnet.
Das Forschungsprojekt des Massachusetts Institute of Technology (MIT), der Purdue University und der Technischen Universität München untersucht, wie sich therapeutische Bewegungen erfassen und in robotergestützte Assistenzsysteme übertragen lassen. „Das erste Ziel ist herauszufinden: Wie machen Physiotherapeuten diese Therapiebewegungen eigentlich genau?“, erklärt Johannes Lachner, Robotikforscher am MIT und an der Purdue University (USA). Dafür zeichnet das Team Therapiesitzungen mit Kameras und Sensoren auf. Die Sensoren messen Bewegungen und Kräfte, während die Therapeut*innen mit ihren Patient*innen arbeiten.
Das Ziel: Ein Roboterarm soll die physikalische Interaktion der Therapeut*innen möglichst genau imitieren und dabei ebenso individuell und sensibel agieren, wie ein Mensch. Nicht, um Physiotherapeut*innen wie Maike zu ersetzen. Sondern um sie zu unterstützen.
Im Fokus stehen Menschen mit neurologischen Schäden, insbesondere Schlaganfall-Patient*innen. Gerade in den ersten Wochen nach einem solchen Ereignis seien intensive und häufige Bewegungsübungen entscheidend für die Rehabilitation, erklärt Physiotherapeutin Maike. Doch die therapeutischen Kapazitäten seien schon heute begrenzt. In einer alternden Gesellschaft könnte ein robotischer Helfer dringend benötigte zusätzliche Therapieeinheiten ermöglichen.
Roboter lernt von erfahrenen Therapeut*innen
Anders als klassische Industrieroboter soll das System nicht starr programmiert werden. Stattdessen wollen die Forschenden verstehen, wie erfahrene Therapeut*innen auf die individuellen Bedürfnisse ihrer Patient*innen reagieren. Diese führen häufig mit einer Hand die Bewegung und unterstützen mit der anderen gezielt an bestimmten Stellen. Sie spüren, wann zusätzliche Hilfe nötig ist – und wann sie sich zurücknehmen können, damit die Patientin oder der Patient möglichst viel selbst leistet.
Genau dieses Verhalten soll der Roboter lernen. Erkennt das System, dass eine Bewegung nicht selbstständig ausgeführt werden kann, unterstützt es stärker. Benötigt die Person weniger Hilfe, nimmt es die Unterstützung zurück.
Erste Studien mit Betroffenen in der Pfennigparade
Bis ein solches Assistenz-System einsatzbereit ist, sind viele Schritte notwendig. Zunächst wurde die Technik mit gesunden Proband*innen getestet. Anschließend simulierten diese typische Einschränkungen nach einem Schlaganfall. Inzwischen arbeitet das Team mit Menschen mit realen neurologische Schädigungen – Rehakund*innen aus der Pfennigparade.
Unter ihnen sind Menschen mit nur leichten Einschränkungen ebenso wie Patient*innen mit einer ausgeprägten Spastizität. „So können wir verschiedene Schweregrade untersuchen und herausfinden, wie das System auf unterschiedliche Bedürfnisse reagieren muss“, erläutert Lachner.
Markus, ehemaliger Ingenieur und heute Rentner, freut sich, an einem so zukunftsweisenden Projekt beteiligt zu sein. Seine Sprechfähigkeit ist nach dem Schlagfanfall nicht vollständig zurückgekehrt. Darum spricht er in kurzen Sätzen. „Neues auszuprobieren mag ich“, sagt er mit einem Lächeln.
Der Mensch bleibt unersetzlich
Trotz aller technologischen Fortschritte sind sich Forschende und Therapeut*innen einig: Die menschliche Komponente lässt sich nicht einfach nachbilden. „Die menschliche Hand und das menschliche Fühlvermögen kann kein Roboter kopieren“, betont Lachner. Auch in den kommenden zehn Jahren werde das seiner Einschätzung nach nicht möglich sein.
Ähnlich sieht es Physiotherapeutin Maike die seit 26 Jahren in der Physiotherapie arbeitet. Motivation, Empathie und die Fähigkeit, auf individuelle Bedürfnisse einzugehen, seien zentrale Bestandteile ihrer Arbeit. „Ich glaube, unsere Hauptaufgabe ist es, die Patient*innen so zu motivieren, dass sie weitermachen“, sagt sie. Auf die Frage, ob sie sich durch die Technik bedroht fühlt, antwortet Maike mit einem Lächeln: „Ich fühle mich nicht bedroht. Der Roboter kann noch längst nicht alles, was wir können.“
Helfer statt Ersatz
Auch für Johannes Lachner ist klar, wohin die Entwicklung gehen soll: nicht Richtung vollautomatischer Therapie, sondern hin zu intelligenten Assistenzsystemen. In seiner Vision legen Physiotherapeut*innen fest, welche Übungen durchgeführt werden. Der Roboter übernimmt anschließend wiederkehrende Bewegungsabläufe und schafft so zusätzliche Trainingsmöglichkeiten. Grundlage dafür ist das Verhalten, das er zuvor von den Expert*innen gelernt hat.
Bis dahin ist jedoch noch viel Forschungsarbeit nötig. Die laufende Studie versteht sich als klinische Voruntersuchung. Erst wenn die Ergebnisse überzeugen, können auch größere Studien mit akut betroffenen Schlaganfallpatient*innen folgen. Es ist eine sinnstiftende Arbeit, findet Johannes Lachner. „Früher habe ich mit Robotik die Automatisierung in der Industrie vorangetrieben. Heute arbeite ich daran, dass dieselbe Technologie Menschen nach neurologischen Erkrankungen helfen kann. Zu sehen, wie positiv Patientinnen und Patienten darauf reagieren, ist meine größte Motivation.“