Warum hat die BFH ein Forschungsprojekt zur Entwicklung eines robotergestützten Rehabilitationsgeräts durchgeführt?
Für Patientinnen und Patienten, die durch einen Unfall oder Schlaganfall Beeinträchtigungen in der Beweglichkeit erleiden, ist eine rasche Rehabilitation von grosser Bedeutung. Dadurch steigen die Chancen, mindestens einen Teil der persönlichen Autonomie wiederzuerlangen. Die auf dem Markt angebotenen Systeme bieten vielfältige Behandlungsmöglichkeiten, jedoch keine frühe koordinierte Therapie für Arme und Beine. Diese Lücke will das von der BFH entwickelte Gerät schliessen. Es erlaubt eine abgestimmte Ganzkörpertherapie mit verschiedenen kombinierbaren Bewegungsabläufen. Dadurch können Patientinnen und Patienten in liegenden Positionen ihre Motorik und Koordination gleichzeitig stärken.
Wie funktioniert das Gerät?
Das System besteht aus einem Metallrahmen sowie einer Therapieliege, ist mit insgesamt 17 Motoren sowie Kabelzügen für Arme und Beine ausgerüstet. Während herkömmliche Systeme mit starren Stützstrukturen und teilweise harten Metallteilen ausgestattet sind, um Patientinnen und Patienten zu fixieren, kommen beim Gerät der BFH sanfte Kabel zum Einsatz. Das ist für die Personen viel angenehmer. Dank der flexiblen Kabelverbindungen zwischen den Antrieben sowie Armen und Beinen können Patientinnen und Patienten verschiedene natürliche und weiche Bewegungen ausführen.
Auf diese Weise erhalten sie eine umfassende Therapie ihres ganzen Körpers. Das Gerät erlaubt den Benutzenden, ihre Position zwischen sitzend, seitlich und auf dem Rücken liegend zu wechseln. Die eigentlichen Therapiebewegungen führen die Patientinnen und Patienten anhand von Spielen durch, bei denen zum Beispiel ein laufender Avatar angesteuert wird, der Bäumen und Steinen ausweichen muss.
Wie sind die Forschenden bei der Entwicklung vorgegangen?
Die Forschenden haben einen Prototyp des Systems erstellt, die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine entwickelt und fünf verschiedene Trainingsmodi programmiert. 17 Motoren waren erforderlich, um die gewünschte Funktionalität des Geräts zu erreichen. Einer davon transportiert die Patientinnen und Patienten vom Rollstuhl auf die Therapieliege. Die anderen 16 Motoren dienen dazu, die Nutzenden abwechselnd ins Sitzen und Liegen zu bringen und verschiedene Arm- und Beinbewegungen zu erzeugen.
Welche Herausforderungen galt es in dem Projekt zu überwinden?
Als grösste Herausforderung erwiesen sich die kinetischen Analysen und die Bestimmung der Zugkraft der Kabelzüge sowie deren Abstimmung untereinander. Die entsprechenden Berechnungen forderten den Forschenden einiges ab.
Welchen Nutzen hat das Forschungsprojekt für die Gesellschaft?
Das System ermöglicht Patientinnen und Patienten mit Lähmungen eine vielfältige Ganzkörpertherapie. Es bietet neue Ansätze in der frühen Rehabilitation nach Unfällen oder bei Krankheiten mit Einschränkungen der Beweglichkeit. Dank seiner Konfiguration mit den weichen Kabeln wirkt das Gerät für Patientinnen und Patienten wohltuend und motiviert sie durch den spielerischen Ansatz, die Therapieübungen durchzuführen. Es handelt sich um eine zukunftsweisende Anwendung von humaner digitaler Transformation.
Wie geht es weiter mit dem robotergestützten Rehabilitationsgerät?
Nachdem die Labortests erfolgreich verlaufen sind und das System seine Leistungsfähigkeit bewiesen hat, planen die Forschenden eine klinische Studie. Dabei sollen eine Reihe von Patientinnen und Patienten das System testen. Ihre Erfahrungen wollen die Forschenden nutzen, um das Gerät weiterzuentwickeln und zur Marktreife zu bringen.
Prof. Dr. Juan Fang:
Das Projekt zur Entwicklung eines robotergestützten Rehabilitationsgeräts mit der Bezeichnung «Liberty» ist eine Kooperation der BFH mit dem Start-up-Unternehmen Liberty Medtech Sagl. In der BFH ist Juan Fang für die Projektentwicklung verantwortlich. Sie ist Professorin für Rehabilitationstechnik, Mechatronik und Regelungstechnik und arbeitet am Labor für Rehabilitationstechnik des Departements Technik und Informatik. Die Schwerpunkte ihrer Forschung liegen bei der Entwicklung verschiedener Robotersysteme, der Ganzkörper-Rehabilitation und der Rehabilitation mithilfe von virtueller Realität.
