Trotz Läh­mung selbst­be­stimmt gehen

In Deutsch­land meis­tern rund 70 000 Quer­schnitts­ge­lähm­te ihren All­tag im Roll­stuhl. Ihnen könn­te ein neu­ar­ti­ges Exo­ske­lett schon bald auf die Bei­ne hel­fen. In einem vom BMWi geför­der­ten Pro­jekt hat das Fraun­ho­fer IPA das Gestell „Ser­vus RGS“ der Fir­ma ORTHO-SYSTEMS um eine Adap­ti­on erwei­tert, mit der Pati­en­ten nicht nur gehen, son­dern auch Stei­gun­gen von bis zu sie­ben Grad über­win­den können.

Mit „Ser­vus RGS“ hat die Fir­ma ORTHO-SYSTEMS im Jahr 2012 eine viel­ver­spre­chen­de Alter­na­ti­ve zum Roll­stuhl auf den Markt gebracht. Das rezi­pro­ke Exo­ske­lett aus Hüft­gür­tel, Spiel­bei­nen und Fuß­ein­hei­ten ermög­licht es Quer­schnitts­ge­lähm­ten, selbst­ge­steu­ert zu gehen. Maß­geb­lich dafür ist ein Becken­ro­ta­ti­ons­hüft­ge­lenk im Hüft­gür­tel. Sobald der Pati­ent sein Gewicht zur Sei­te ver­la­gert, löst das Gelenk einen Wipp­me­cha­nis­mus aus und das gegen­über­lie­gen­de Spiel­bein kippt nach vorn. Auf die­se Wei­se kann der Pati­ent „rezi­prok“ Schritt für Schritt gehen. Da das Sys­tem rein mecha­nisch arbei­tet, gibt der Trä­ger Geschwin­dig­keit und Art der Bewe­gung selbst vor.

„Ser­vus RGS“ soll auch auf unebe­nem Gelän­de funktionieren

Eine Schwach­stel­le gibt es aber noch. Ser­vus RGS ist nur auf fla­chen Ebe­nen anwend­bar. Sobald der Trä­ger eine grö­ße­re Stei­gung betritt, droht er umzu­kip­pen. Daher eig­net sich das Exo­ske­lett nur für den Gebrauch auf fla­chen Ebe­nen. Das soll­te sich in einem Pro­jekt mit dem Fraun­ho­fer IPA ändern. Ziel war es, mit dem Hilfs­mit­tel Nei­gun­gen von bis zu sie­ben Grad – die deutsch­land­wei­te Richt­li­nie für Bar­rie­re­frei­heit – zu über­win­den. Dafür soll­te das Team um Pro­jekt­lei­ter Mari­us Fabi­an eine Adap­ti­on ent­wi­ckeln, die die Nei­gun­gen erfasst und sicher pas­siert. Die erwei­te­re Lösung „Ser­vus RGS Adapt“ soll­te außer­dem kos­ten­güns­tig sein.

Bei ihrer Adap­ti­on stat­te­ten die Wis­sen­schaft­ler die Fuß­ein­hei­ten des Geh­ske­letts mit Sen­so­ren, Akto­ren und einer drit­ten Boden­plat­te aus. Bei der Sen­so­rik kom­bi­nier­ten sie eine IMU (Iner­ti­al Mea­su­re­ment Unit) mit Distanz­sen­so­rik. Für Letz­te­res ver­wen­de­ten sie Infra­rot- und Ultra­schall­sen­so­ren, die dafür sor­gen, dass die Ein­heit die Unter­grund­nei­gung auch bei ungüns­ti­gen Licht­be­din­gun­gen sicher erfasst. Ein eigens dafür ent­wi­ckel­ter Algo­rith­mus ermit­telt den Nei­gungs­win­kel und berech­net, wie er sich aus­glei­chen lässt. Als Akto­ren die­nen zwei Getrie­be­mo­to­ren mit einem spe­zi­ell von ORTHO-SYSTEMS ent­wi­ckel­ten Kreuz­ge­lenk, das die Über­set­zung vor­nimmt. Die Gelenk­kon­struk­ti­on ermög­licht durch eine gro­ße Selbst­hem­mung, die Fuß­ein­heit in der Stand­pha­se zu fixie­ren. Wäh­rend der Schwung­pha­se wird das Spiel­bein über die Stell­mo­to­ren an den Unter­grund ange­passt. Mit die­ser Metho­de kann das Exo­ske­lett Nei­gun­gen von bis zu sie­ben Grad über­win­den.  Pati­en­ten sind also in der Lage, sich deutsch­land­weit in allen bar­rie­re­frei­en Umge­bun­gen  fort­zu­be­we­gen. Das Funk­ti­ons­mus­ter des erwei­ter­ten Sys­tems wiegt aktu­ell rund 22 Kilo­gramm und kos­tet ca. 28 000 Euro. Damit eig­ne es sich für vie­le Pati­en­ten und sei für Kran­ken­kas­sen bezahl­bar, infor­miert Pro­jekt­lei­ter Fabian.

Die Ent­wick­lung geht weiter

Bei Test­rei­hen auf dem Labor­tisch sowie Gang­tests im Labor und im Frei­en konn­ten die Stutt­gar­ter Wis­sen­schaft­ler nach­wei­sen, dass ihre Adap­ti­on funk­tio­niert. Nun geht es dar­um, die Dyna­mik zu erhö­hen. Die­se sei laut Fabi­an mit 0,15 m/s noch eher lang­sam, las­se sich aber stei­gern. Wei­ter­hin soll das Ser­vus RGS Adapt um eini­ge Funk­tio­na­li­tä­ten erwei­tert wer­den, z. B. selbst­stän­di­ges Auf­ste­hen und Hin­set­zen. Ein Fol­ge­pro­jekt mit ORTHO-SYSTEMS sei schon geplant.