Entwicklung eines validen mobilen 3D-Bewegungs-feedback/-forward-Systems für die obere Extremität bei Patienten

Studien legen nahe, dass die funktionelle Elektrostimulation (FES) - die elektrische Stimulation bewegungsrelevanter Muskulatur während der Ausführung funktioneller Aufgaben - positive Effekte auf die Rehabilitation der Funktion der oberen Extremität nach Schlaganfall hat. Außerdem scheint insbesondere ein hoch repetitives, aufgabenspezifisches Training mit Verbesserungen einherzugehen.

Rehabilitationstechnologie bietet in diesem Zusammenhang die Chance, das Training mit den gewünschten Parametern (Intensität, Frequenz, etc.) eigenständig umzusetzen, was die Behandlungsdosis und damit einhergehend die Wahrscheinlichkeit für den Behandlungserfolg erhöhen könnte. Bisher fehlen jedoch Systeme, die eine Bewegungsanalyse und funktionelle Elektrostimulation kombiniert im mobilen Setting ermöglichen; entweder sind sie zu komplex für den mobilen Einsatz oder bieten lediglich die Möglichkeit zur Stimulation, nicht aber zur Bewegungsanalyse und automatisierten Anpassung, was für die Sicherheit (Vermeidung von Spastik, ungünstiger Intensität, etc.) bei selbstständigem Training allerdings relevant ist. Deshalb - und aufgrund fehlender (beispielsweise personeller) Ressourcen - gestaltet sich die praktische Umsetzung der vielversprechenden, hohen Trainings-Dosis bisweilen schwierig.

Das im Rahmen dieses Projektes zu entwickelnde System soll ein sicheres, aufgabenspezifisches Training mit FES für Schlaganfallpatienten auch im häuslichen Umfeld ermöglichen. Dabei soll die Patientenbewegung durch inertiale Messeinheiten (engl.: inertial measurement unit: IMU) erfasst werden. Die Bewegungskontrolle/ -analyse soll der Steuerung und dem Monitoring der FES dienen und dem Patienten zusätzlich unmittelbares Biofeedback über seine Bewegungen zurückmelden.

Die Hochschule Trier ist schwerpunktmäßig für die Synthese des Forschungsstandes, die Methoden- und Messdesignentwicklung, Datenanalyse und -auswertung, die experimentelle Durchführung der Messserien zur Entwicklung und Überprüfung des Prototyps sowie für die statistische Analyse verantwortlich. Dem gegenüber liegen die Schwerpunkte des Kooperationsunternehmens (Physiomed Elektromedizin AG) in der Entwicklung der Hardware und Software der FES mit Stromcharakterisierung und -regulation in einer mobilen Einheit. Ein ständiger Austausch ist dabei vorgesehen.

Laufzeit des Projektes: 01.07.2020 – 30.06.2023

Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) - AiF Projekte (Allianz Industrie & Forschung) im Programm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ des BMWi.