Der neue Algorithmus hilft Patienten mit neurologischen Störungen, auf natürliche Weise zu gehen

Millionen von Menschen können aufgrund einer neurologischen Erkrankung oder einer Verletzung ihre Gliedmaßen nicht bewegen. Ein neu entwickelter Algorithmus kann jedoch in Verbindung mit einer robotergestützten Rehabilitation Patienten helfen, die einen Schlaganfall oder eine Rückenmarksverletzung erlitten haben.
Bald werden Rollstühle nicht mehr benötigt; neue Forschung ermöglicht es Patienten mit neurologischen Erkrankungen, wieder zu gehen.

In den Vereinigten Staaten gibt es jedes Jahr etwa 17.000 neue Fälle von Rückenmarksverletzungen (SCI). Von diesen führen 20 Prozent zu einer vollständigen Paraplegie (Lähmung der Beine und unteren Körperhälfte) und über 13 Prozent zu einer Tetraplegie (Lähmung aller vier Gliedmaßen).

Aber SCI ist nicht der einzige Grund, dass Menschen diese Art von Behinderung erleben. Schlaganfall, Multiple Sklerose, Zerebralparese und eine Reihe anderer neurologischer Störungen können zu Lähmungen führen. Eine aktuelle Umfrage schätzt, dass in den USA fast 5,4 Millionen Menschen mit Lähmungen leben, wobei Schlaganfälle die Hauptursache für diese Behinderung sind.

Nun haben Forscher des Nationalen Forschungszentrums für Robotik an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und am Lausanner Universitätskrankenhaus in der Schweiz eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die diesen Patienten helfen kann, ihre motorischen Fähigkeiten wiederzuerlangen.

Die Wissenschaftler haben einen Algorithmus entwickelt, der es einem Roboter-Gurtzeug ermöglicht, die Bewegungen der Patienten zu erleichtern und ihnen so eine natürliche Bewegung zu ermöglichen.

Die neue Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft Translationale Medizinund der erste Autor der Studie ist Jean-Baptiste Mignardot.

Menschen helfen, wieder zu laufen

Aktuelle Rehabilitationstechnologien für Menschen mit motorischen Behinderungen als Folge von SCI oder Schlaganfall umfassen das Gehen auf einem Laufband, wobei der Oberkörper von einem Apparat getragen wird. Aber bestehende Technologien sind entweder zu starr oder erlauben es den Patienten nicht, sich in alle Richtungen zu bewegen.

Wie die Autoren der neuen Studie erklären, besteht die Herausforderung der Bewegungsrehabilitation darin, dem Nervensystem zu helfen, die richtigen Bewegungen "neu zu lernen". Dies ist aufgrund des Verlustes von Muskelmasse bei den Patienten schwierig, ebenso wie bei der neurologischen Verdrahtung, die die korrekte Haltung "vergessen" hat.

Die bahnbrechende Technologie ermöglicht die Kommunikation im späten ALS-StadiumPatienten mit einer fortgeschrittenen motorischen Neuronenkrankheit können oft nicht effektiv kommunizieren. Forscher haben jedoch einen Weg gefunden, diese Patienten dazu zu befähigen, dies zu tun.Lies jetzt

Um diese Hindernisse zu überwinden und das natürliche Gehen zu fördern, entwickelten Mignardot und Kollegen einen Algorithmus, der mit einem Roboter-Rehabilitationsgeschirr koordiniert. Das Team hat den Algorithmus bei mehr als 30 Patienten getestet. Der "smart walk assist" verbesserte die motorischen Fähigkeiten der Patienten deutlich und unmittelbar.

Mit diesem mobilen Geschirr, das an der Decke befestigt ist, können Patienten laufen. Dieses Video zeigt, wie es funktioniert:

Zusätzlich, nach nur 1 Stunde Training mit dem Gurtzeug und Algorithmus, verbesserte sich die "nicht unterstützte Gehfähigkeit" von fünf der Patienten erheblich. Im Gegensatz dazu verbesserte 1 Stunde auf einem herkömmlichen Laufband den Gang nicht.

Die Forscher entwickelten den sogenannten Gravity-Assist-Algorithmus, nachdem sie die Bewegungen der Patienten sorgfältig überwacht und Parameter wie "Beinbewegung, Schrittlänge und Muskelaktivität" berücksichtigt hatten.

Wie die Autoren erklären, identifiziert der Algorithmus basierend auf diesen Messungen die Kräfte, die auf die obere Hälfte des Körpers ausgeübt werden müssen, um natürliches Gehen zu ermöglichen.

Der Smart Walk Assist ist ein innovatives Körpergewichts-Unterstützungssystem, weil es der Schwerkraft standhält und den Patienten vor und zurück, nach links und nach rechts oder in mehrere dieser Richtungen gleichzeitig schiebt, wodurch ein natürliches Gleichgewicht entsteht Gang und Bewegung, die die Patienten in ihrem täglichen Leben brauchen.

Grégoire Courtine, Neurowissenschaftler an der EPFL und am Universitätsspital Lausanne, kommentiert die Bedeutung der Ergebnisse: "Ich erwarte, dass diese Plattform eine entscheidende Rolle bei der Rehabilitation des Gehens für Menschen mit neurologischen Störungen spielen wird."

"Dies ist eine intelligente, diskrete und effiziente Hilfe, die die Rehabilitation vieler Menschen mit neurologischen Störungen unterstützen wird."

Prof. Jocelyne Bloch, Abteilung für Neurochirurgie, Universitätsspital Lausanne