Robo-Reha

Benutze es oder verliere es.

Dieser vertraute Rat gilt besonders für Überlebende eines Schlaganfalls. Jedes Jahr erleiden in den USA 700.000 Menschen einen Schlaganfall. Ungefähr drei Viertel überleben, aber mehr als die Hälfte leidet unter Bewegungseinschränkungen. Ihr Weg zur Genesung ist lang und hart, da sie schmerzhaft neu lernen, einen Arm oder ein Bein zu benutzen, indem sie die Bewegungen immer wieder mit einem Physio- oder Ergotherapeuten ausführen.

Leider wird all diese Therapeutenzeit sehr teuer, und die Krankenkassen haben die Kosten der Therapie, die sie erstatten, drastisch gekürzt. Als ich anfing, waren es drei bis fünf Monate, sagt Susan Fasoli, Forscherin und Ergotherapeutin am MIT. Jetzt haben wir Glück, wenn wir drei Wochen lang Patienten bekommen.



Nach weniger Therapie erholen sich viele Schlaganfallpatienten nie so gut, wie sie es könnten. Je mehr Therapie Sie durchführen und je intensiver die Therapie ist, desto besser ist Ihre Fähigkeit, die Funktion nach einem Schlaganfall wiederherzustellen, sagt Richard Mahoney, Präsident von Phybotics, einem Robotik-Startup in Westmont, NJ. Aber wenn Patienten funktionieren können – sogar mit einer Hand – können ihre Krankenkassen ihnen mitteilen, dass ihre Rehabilitation abgeschlossen ist. Und wenn sich das Training zu sehr auf einige sehr spezifische Aufgaben konzentriert, kann es sogar eine allgemeinere Erholung behindern.

Setzen Sie Rehabilitationsroboter ein, die den Therapeuten entlasten können, indem sie bestimmte Behandlungen sehr effizient durchführen und in einigen Fällen dramatisch bessere Ergebnisse erzielen als die konventionelle Therapie allein.

Die seit mehr als einem Jahrzehnt erforschten Rehabilitationsroboter werden an Patienten in den USA, Europa und Asien getestet. Und sie tauchen gerade erst in Kliniken auf, um sie allgemeiner zu verwenden. Interactive Motion Technologies in Cambridge, MA, hat etwa zwei Dutzend Systeme für die Armtherapie zu einem Preis von 5.000 bis 70.000 US-Dollar verkauft, sagt Firmenchef Robert Parlow. Ein weiterer Marktführer, Hocoma aus Staefa, Schweiz, bietet ein Roboter-Gangsystem an, das in Kombination mit einem Laufband Patienten beim Wiedererlernen des Gehens unterstützt.

Patientenfortschritt nachweisen

Die Roboter von Interactive Motion basieren auf der Pionierarbeit der MIT-Forscher Neville Hogan und Hermano Igo Krebs ( sehen Robotischer Weg zur Genesung , KINDER November 1999 ). Das im Laufe der Jahre optimierte Grunddesign ist ein Roboterarm, der in zwei Dimensionen arbeitet und die Wiederherstellung der Schulter- und Ellbogenbewegung unterstützt, indem er den teilweise gelähmten Arm des Patienten immer wieder durch entsprechende Bewegungen führt. Patienten sehen sich einen Bildschirm an und spielen mit ihrem behinderten Arm das langweiligste Videospiel der Welt, sagt Hogan, Professor für Maschinenbau und für Gehirn- und Kognitionswissenschaften sowie Direktor des MIT Arm Lab. Der Roboter kann sie präziser trainieren als ein menschlicher Therapeut und ermüdet nicht. Innerhalb einer Stunde schaffst du etwa 1.000 Bewegungswiederholungen – viel mehr, als irgendjemand bei einem konventionellen Therapeuten jemals bekommen würde, sagt Fasoli.

Laut Hogan haben Pilotstudien wiederholt den Wert des Roboteransatzes gezeigt, sagen Befürworter. Patienten, die den Roboter verwenden, haben auf klinischen Standardskalen eine doppelt so hohe funktionelle Verbesserung wie Patienten, die eine konventionelle Therapie erhielten, über die gleichen Behandlungsperioden gezeigt. Und sie machen noch Monate oder Jahre nach dem Schlaganfall Fortschritte in Behandlungsprogrammen.

Ich denke, es wird eine großartige Zusatztherapie sein, sagt Richard Hughes, ein Physiotherapeut am Spaulding Rehabilitation Hospital in Boston, der zusammen mit der MIT-Gruppe forscht. Patienten mögen den Roboter im Allgemeinen. Viele halten es für ähnlich wie ein Videospiel. Die hochstrukturierte Verwendung des Roboters erleichtert ihnen die Ausführung der Bewegungen – fast wie die Gäste eines Fitnessstudios an einem Trainingsgerät, fügt er hinzu.

Die MIT-Gruppe arbeitet mit Rehabilitationskliniken bei Pilottests neuer Geräte zusammen, die dem Roboterarm vertikale Bewegungen und Handgelenkbewegungen ermöglichen. Die Ergebnisse früherer Tests sind ermutigend, sagt Hogan. Das Labor arbeitet auch an Systemen zur Wiederherstellung der unteren Extremitäten und stellt sich eine Maschinenfamilie vor.

Roboter können nicht nur die Bewegungen der Gliedmaßen präzise messen und entsprechend reagieren, um die Koordination und Kraft des Patienten zu stärken, sondern auch Behandlungen im Handumdrehen ändern. Aufgrund dieser Flexibilität sollten wir in der Lage sein, das Lernen nach dem Belohnungsplan zu beschleunigen, sagt Hogan. Sein Labor schreibt neue Algorithmen, die die Roboterreaktion anpassen, um mit weniger Wiederholungen bessere Ergebnisse zu erzielen. Je besser man wird, desto weniger macht der Roboter, sagt er. Sie legen die Messlatte immer höher. Sie wollen Patienten nicht entmutigen und nicht einschlafen. Erste Tests zeigen, dass dieser Ansatz die funktionellen Verbesserungen der grundlegenden Robotertherapie während einer bestimmten Behandlungszeit verdreifachen kann, sagt er.

Das US-amerikanische Veteranenministerium ist ein wichtiger Geldgeber für die Erforschung von Rehabilitationsrobotern. Neben anderen Bemühungen im Palo Alto Rehabilitation Research and Development Center der VA haben HF Machiel Van der Loos und andere Forscher ein zweiarmiges Design verfolgt, das Schlaganfallüberlebenden helfen kann, die Bewegung eines verletzten Arms mit ihrem anderen Arm für kombinierte Aufgaben zu koordinieren, wie z klatschen. (Phybotics arbeitet daran, dieses System zu kommerzialisieren.) Viele andere Gruppen, sowohl in den Vereinigten Staaten als auch im Ausland, untersuchen aktiv robotergestützte Reha-Geräte für obere oder untere Gliedmaßen oder beides.

Einige Forscher nutzen potenziell komplementäre Fortschritte. Janis Daly, außerordentlicher Professor für Neurologie an der School of Medicine von Case Western Reserve, untersucht die Wirkung auf Patienten, die konventionelle Therapie entweder mit Robotertherapie oder mit funktioneller neuromuskulärer Stimulation (FNS) kombinieren, d. h. die Verwendung eines elektrischen Signals, um direkt einen Muskel aktivieren. In vorläufigen Ergebnissen zeigen Patienten mit Robotertherapie gute Ergebnisse bei der Schulter-Arm-Koordination, während Patienten mit FNS-Behandlung Fortschritte bei der Handgelenk- und Fingerkontrolle zeigen. Unsere Patienten sind so aufgeregt; sie versuchen, länger in Behandlung zu bleiben, berichtet Daly.

Das Gehirn bewaffnen

Während all dieser Arbeit bleiben viele Fragen zu den Mechanismen offen, durch die das Gehirn sich selbst neu verdrahten kann, um die motorische Kontrolle wiederzuerlangen. Während Therapeuten sorgfältig Beweise gesammelt haben, um bestimmte Verfahren zu bewerten, haben sie die Arbeit nie wirklich getan und gleichzeitig die neuronale Aktivität untersucht, sagt Mahoney von Phybotics. Das Gehirn stellt alle möglichen Nachrichten zusammen, um Ihren Arm dazu zu bringen, sich zu bewegen und eine Tasse aufzunehmen, sagt Fasoli vom MIT. Es ist ein sehr komplexer Prozess, und wir wissen nicht viel darüber.

Unter denen, die dieses Problem angreifen, hat die MIT-Gruppe einen ehrgeizigen Plan, Muster der Gehirnaktivität mittels Magnetresonanztomographie (MRT) zu überwachen, während ein Patient mit dem Roboterarm arbeitet. Das wird kein kleiner Trick sein, da ein MRT-Gerät neben anderen Hindernissen im Wesentlichen alle Elektronik in Reichweite brät, bemerkt Hogan. Sein Labor arbeitet an einer nichtmagnetischen Version des Arms, die über optische Sensoren Daten sammelt und hydraulisch betrieben wird.

Befürworter schlagen andere therapeutische Anwendungen der Robotik vor, die über die Wiederherstellung nach einem Schlaganfall hinausgehen, einschließlich der Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit und der Zerebralparese, der Sportmedizin und der allgemeineren orthopädischen Rehabilitation. Und die Fortschritte beim Verständnis der Konstruktion von Robotern, die sicher mit Menschen interagieren, sollten sich bei persönlichen Robotern und anderen Geräten auszahlen, prognostiziert Van der Loos vom Palo Alto Forschungszentrum.

Da das Verständnis wächst und immer mehr Roboter in Rehabilitationskliniken einziehen, sind Experten daran interessiert, Versionen für außerhalb der Klinik zu entwickeln. Während sich die Therapien im Laufe der Zeit ändern werden, werden Schlaganfallpatienten so kurz wie möglich behandelt, bis sie sicher nach Hause gehen können, sagt Fasoli. Bei entsprechender Fernüberwachung durch ein gut ausgestattetes Zentrum könnten Robotergeräte es Patienten ermöglichen, die intensive Therapie zu Hause fortzusetzen. Im Allgemeinen ist Veterans Affairs sehr proaktiv für diese Verlagerung der Verantwortung vom Krankenhaus in die häusliche Umgebung, kommentiert Van der Loos. So wird es sein; Das Gesundheitswesen wird nicht billiger.

Zivilisation vor der Eiszeit

Ein weiteres Beispiel für diesen Trend in das Heim, sagt Van der Loos, ist Java Therapy, ein Web-Rehabilitationssystem, das von David Reinkensmeyer und Mitarbeitern an der University of California in Irvine entwickelt wurde. Java Therapy bietet Übungen für Schlaganfallpatienten und andere mit motorischen Beeinträchtigungen an; seine Vorteile werden sich verbessern, wenn die Besucher mit Roboterhardware ausgestattet sind, die ein breiteres Spektrum an Aktivitäten ermöglicht.

Die Ermittler betonen jedoch, dass die Roboter immer diese menschliche Aufsicht brauchen werden. Niemand, der diese Arbeit macht, versucht, den Therapeuten zu ersetzen; Sie können nicht, sagt Mahoney. Wenn Robotergeräte in der Klinik eingeführt werden, werden Therapeuten dieselbe Rolle übernehmen, aber die Robotik als Werkzeug verwenden.

Wir bekommen gutes Feedback in Bezug auf die Akzeptanz von Patienten und Therapeuten, auch von Therapeuten, die große Skepsis hatten, sagt Parlow von Interactive Motion. Es entlastet sie im wahrsten Sinne des Wortes. Kliniker, sagt er, akzeptieren die Roboter leichter, nachdem sie Hardware für die durch Einschränkungen induzierte Therapie eingesetzt haben – ein beliebter Ansatz, bei dem eine unverletzte Gliedmaße fixiert wird, um ihrem beeinträchtigten Zwilling zu helfen, die volle Funktionsfähigkeit wiederzuerlangen.

Knifflige Fragen der Erstattung müssen noch mit Medicare und anderen Kostenträgern geklärt werden, sagt Parlow. Doch während die ersten Systeme seines Unternehmens alle an Forscher gingen, landen die Geräte heute meist in Reha-Kliniken, die sowohl forschen als auch eine klinische Anwendung erwägen. Nur sehr wenige andere Ansätze hätten einen klaren, quantifizierbaren Nutzen für Schlaganfallpatienten gezeigt, sagt er. Der Punkt der kritischen Masse scheint zu kommen.

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