Liberty Robotic Rehabilitation Platform

Die Liberty Robotic Rehabilitation Platform ist ein neuartiges robotergestütztes Rehabilitationsgerät für die intensive, bettgebundene Rehabilitation von Patientinnen und Patienten mit schweren Behinderungen und Funktionseinschränkungen.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Institute for Human Centered Engineering (HUCE)
  • Forschungseinheit HUCE / Reha Lab
  • Förderorganisation Innosuisse
  • Laufzeit 01.01.2021 - 31.08.2023
  • Projektverantwortung Prof. Dr. Kenneth James Hunt
  • Projektleitung Prof. Dr. Kenneth James Hunt
  • Partner Liberty MedTech Sagl
  • Schlüsselwörter Rehabilitation, Neurorehabilitation, Robotik, Healthtech

Ausgangslage

Gemäss der Weltgesundheitsorganisation leben weltweit 15 % der Menschen mit einer Behinderung. Wirksame Rehabilitationstechnologie ist daher erforderlich, um die funktionellen Aktivitäten des täglichen Lebens zu reproduzieren. Das robotergestützte Training gilt als vielversprechende Rehabilitationslösung, insbesondere für Patienten mit schweren Funktionseinschränkungen. Trotz der Verfügbarkeit zahlreicher robotergestützter Rehabilitationssysteme besteht grosses Potenzial für mechanische und funktionelle Verbesserungen, da diese nur die Therapie der unteren oder oberen Gliedmassen ermöglichen, jedoch kein koordiniertes Arm-Bein-Training. Jüngste Neurophysiologie-Forschungen haben gezeigt, dass beim Gehen eine neuronale Kopplung zwischen den Gliedmassen entsteht. Deshalb sollen koordinierte Arm- und Beinbewegungen geübt werden, um die neuronale Plastizität zu fördern. Ausserdem wurden jüngst die Vorteile kabelbetriebener Roboter aufgezeigt. Aufgrund der geringen Trägheit, der einfachen Konfiguration sowie der hohen Geschwindigkeit und Leistung wird bei robotergestützter Arm- und Gangrehabilitation ein Riemenantrieb eingesetzt. Solche weichen Schnittstellen beseitigen durch starre Exoskelette bedingte Einschränkungen. Der Einsatz eines Riemens kann kontrollierte, natürliche Bewegungen auslösen. Zudem gilt es als wichtig, mit dem Training so früh wie möglich zu beginnen. Jedoch gibt es für die frühe Rehabilitation der Arm-Bein-Bewegung nur wenige Robotersysteme.

Vorgehen

Um die frühe Ganzkörperrehabilitation zu ermöglichen, entwickeln Forschende die Liberty Robotic Rehabilitation Platform, ein neuartiges robotergestütztes Rehabilitationsgerät, das als Plattform für intensive, bettgebundene Rehabilitation von Patientinnen und Patienten mit schweren Behinderungen und Funktionseinschränkungen dient. Die Liberty-Plattform kann Ganzköpertherapie (obere und untere Gliedmassen) einschliesslich Transfer und Drehung in einem frühen Rehabilitationsstadium bei bettlägerigen Patientinnen und Patienten ermöglichen. Die wichtigste technologische Innovation in der Liberty-Plattform ist die Verwendung flexibler Kabelverbindungen zwischen den Antriebselementen und den Gliedmassen der Patientinnen oder Patienten, was Liberty zu einer Art «weichem Robotergerät» macht. Darüber hinaus bietet das multimodale Biofeedback den Patientinnen und Patienten ein Höchstmass an Motivation und aktiver Beteiligung.

Ergebnisse

Im Rahmen dieses Projekts wurde im Hinblick auf spätere klinische Nutzbarkeitsstudien ein massstabsgetreuer Prototyp designt, entwickelt, programmiert und technisch evaluiert. Mit 17 Antriebselementen kann die Plattform den Transfer der Patientin oder des Patienten zwischen dem Rollstuhl und dem Therapiebett des Systems gewährleisten und verschiedene Arm-Bein-Bewegungen auf einer oder beiden Körperseite(n) in der Sagittal- und Frontalebene ausführen. Der Prototyp wurde an drei körperlich gesunden Teilnehmenden getestet und erwies sich als technisch in der Lage, die Zielbewegungen zu erzeugen. Der Prototyp ist nun bereit für klinische Machbarkeitsstudien. Anschliessend werden vor der Markteinführung klinische Studien mit Zielpatientengruppen durchgeführt. Durch die Zusammenarbeit mit medizinischem und therapeutischem Personal aus wichtigen Neurorehabilitationszentren konnte fachgerechter klinischer Input zum Design und der Evaluation der Liberty-Plattform gewährleistet werden. Dieser Input wurde während der Erstentwicklung und der vorläufigen Evaluation des Liberty-Konzepts im Rahmen des vorangegangenen Innosuisse-Projekts eingeholt. Dieses klinische Fachwissen ist in den im Rahmen des aktuellen Projekts entwickelten massstabsgetreuen Prototyp eingeflossen.

Ausblick

Geplant ist ein Follow-up-Projekt zur Durchführung einer klinischen Nutzbarkeitsstudie und Evaluation bei unserem Klinikpartner, der Reha Rheinfelden, um die Anwendbarkeit der multifunktionalen Plattform für die frühe Ganzkörperrehabilitation bei Patientinnen und Patienten nach einem Schlaganfall und mit unterschiedlichen Beeinträchtigungsgraden zu ermitteln.

VR-Spiele sollen das Training interessanter machen.
VR-Spiele sollen das Training interessanter machen.

Dieses Projekt leistet einen Beitrag zu den folgenden SDGs

  • 3: Gesundheit und Wohlergehen
  • 8: Menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum