Ga naar hoofdinhoud

Exoskelet helpt bij revalidatie na beroerte

Het exoskelet-deelsysteem maakt toepassingen van 'Assistive Daily Living' mogelijk, zoals het grijpen en optillen van opjecten (foto's: DFKI).

In de revalidatie spelen robots een steeds belangrijker rol in het onlangs afgesloten project Recupera-Reha heeft het Robotics Innovation Center van het Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) een doorbraak op het gebied van revalidatierobotica gerealiseerd. Samen met de firma Rehaworks ontwikkelde een team onderzoekers een mobiel exoskelet voor ondersteuning van het bovenlichaam bij de revalidatie na een beroerte.

Een interdisciplinair team aan het DFKI werkte meer dan drie jaar aan het innovatieve draagbare exoskelet voor het hele lichaam dat het menselijke bewegingsapparaat aan de buitenzijde ondersteunt. Daarop voortbouwend ontwikkelde het een robot-deelsysteem dat op de middellange termijn toepasbaar is in de medische revalidatie.

Exoskelet voor beroerte-patiënten

Als toepassingsscenario kozen de wetenschappers uit Bremen de therapie bij patiënten na een beroerte. Ze konden aantonen dat exoskeletten geschikt zijn voor klassieke therapeutische toepassingen, omdat ze bijvoorbeeld dagelijkse activiteiten als het grijpen en optillen van objecten mogelijk maken.

Na een beroerte helpt fysiologische training die mensen bepaalde bewegingen opnieuw bijbrengt. Alleen op deze manier kunnen gezonde delen van de hersenen de functies van de uitgevallen gebieden overnemen. Het exoskelet maakt nu een intensieve en duurzame training van de patiënt mogelijk, waardoor ze verloren gegane motorische vaardigheden kunnen herstellen.

Mechatronische benadering

Het ontwikkelde exoskelet voor het gehele lichaam bepaald kinematisch bij benadering de totale bewegingsruimte van het menselijk lichaam. De constructie rond het bovenlichaam ondersteunt daarbij de revalidatie die door de flexibele beenconstructie wordt gedragen. In tegenstelling hiermee is het deelsysteem niet zelfdragend, maar is bevestigd aan een rolstoel.

Voor het opbouwen van het exoskelet pasten de wetenschappers van het DFKI innovatieve methoden voor licht construeren en de aandrijf- en regeltechniek toe. De mechatronische benaderingen combineerden ze met een nieuw systeem voor on-line evaluatie voor elektro-enzefalografie- en elektromyografie-signalen (EEG/EMG-signalen), waardoor een inschatting van de toestand van de patiënt en een meertrans ondersteuning van de regeling mogelijk is.

Projectpartner Rehaworks onderzocht in het kader van het project de eisen aan de medische apparaten en evalueerde continu de systemen.

exoskelet voor beroerte-patiënt
Het Recupera-Reha deelsysteem moet op de middellange termijn worden ingezet in de revalidatie.

Drie besturingsmodussen

De wetenschappers onderzochten voor het robot-deelsysteem verschillende benaderingen uit de revalidatie, die ze evalueerden in het kader van een gebruikersstudie met patiënten na een beroerte. De patiënt in het exoskelet of een derde persoon kan het systeem bedienen en daarbij kiezen uit drie verschillende besturingsmodussen.

In de eerste modus kan door beweging van de ene arm de andere mee bewegen. Deze voert dan exacte dezelfde beweging uit als de door de patiënt zelf bewogen arm. Op deze manier is het exoskelet inzetbaar voor een spiegeltherapie die niet alleen visuele maar ook proprioceptieve simulatie biedt, dat wil zeggen stimulatie van de eigen lichaamswaarneming.

De tweede modus maakt de besturing van de beweging mogelijk die door een derde persoon (bijvooorbeeld de therapeut) door geleiding wordt ingeleerd. Deze beweging kan dan als herhaalde therapie willekeurig vaak kan worden uitgevoerd.

In de derde modus kan het exoskelet op basis van de spieractiviteit van de patiënt (die bij de groep patiënten nog in geringe mate aanwezig is) worden gestuurd. Dit gebeurt door meting van de elektromyografie-signalen (EMG-signalen), waaruit het systeem de beoogde beweging van de patiënt kan afleiden en hem of haar in zijn beweging intuïtief kan ondersteunen.

Vervolg

Met Recupera-Reha is het de onderzoekers gelukt een nieuwe weg in de mens-robot-interactie in te slaan, die tot een blijvende verbetering van de revalidatie kan leiden. Ze hopen dat ze de exoskeletten in de komende jaren verder kunnen ontwikkelen om ze bijvoorbeeld nog lichter en flexibeler te maken en tegelijkertijd indien nodig nog meer ondersteuning kunnen bieden.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven