Fragestellung:
Ist es möglich, dass vom DFKI entwickelte Exoskelett, nicht nur zum technischen Gebrauch sondern unter Berücksichtigung einer bedarfsorientierten Anwendung auch in der Medizin einzusetzen?
Vorstellung des VI-Bot Projektes:
Das VI-Bot Projekt hat sich zum Ziel gemacht, eine Steuerung komplexer Robotersysteme durch einen einzelnen Bediener zu ermöglichen. Mobile Robotersysteme und ihre Einsatzfelder werden zunehmend komplexer. Diese Komplexität hat einen Grad erreicht, der sowohl eine direkte Steuerung durch einen Bediener als auch eine Steuerung durch eine dem neuesten Stand der Technik entsprechende KI sehr unökonomisch werden lässt.
VI-Bot integriert Ansätze aus Robotik, Neurowissenschaften und Mensch-Maschine-Kommunikation. Durch den Aufbau eines neuartigen Exoskeletts kann dem Operator ein "vor Ort Gefühl" bei der Telemanipulation vermittelt werden.
Diese Form der Telemanipulation wird die Fernsteuerung von Robotersystemen auf die nächste Stufe heben und es ermöglichen, die Grenzen zwischen Roboter und Bediener virtuell aufzulösen und damit die kognitiven Fähigkeiten des Menschen mit der Robustheit der Robotersysteme zusammenzuführen.
Motivation: Praxisorientiert forschen an Anwendungsmöglichkeiten des Exoskeletts im medizinischen Sinne
Die Bearbeitung forschungsbereichsübergreifender Fragestellungen ist eines der Grundsätze des DFKIs. Neben der reinen Robotikanwendung des Exoskeletts sind auch Einsatzmöglichkeiten im medizinischen Sinne denkbar. So soll auch die übergreifende Anwendung des Exoskeletts im Rahmen meiner Diplomarbeit überprüft werden.
Die grundsätzlichen Überlegungen von der Anwendung in der Medizin reichen von dem Einsatz zur Kompensation und Unterstützung geschädigter Gliedmaßen (ähnlich einer Orthese) bis hin zu einem Trainingssystem zum Muskelaufbau oder Trainieren von Bewegungsabläufen. Potentiale werden im Bereich der Neurologie (beispielsweise bei der Therapie von Schlaganfällen, Lähmungen etc.), in der geriatrischen Behandlung und in der Pflege gesehen. Der Einsatz, beispielsweise im Bereich der Rehabilitation von bestimmten Erkrankungen, ist jedoch noch nicht hinreichend beschrieben und begründet. Die sich hieraus ergebenen Überlegungen sind somit nur hypothetisch. Auch wurde bisher bei der Entwicklung des Exoskelett im DFKI keine Expertenmeinung von Ärzten, Therapeuten, Betroffenen etc. mit einbezogen. Ebenfalls findet sich bei ähnlichen Systemen, die sich noch alle im Forschungsstadium befinden, kaum Anhaltspunkte für einen konkreten Nutzen im medizinischen Sinne.
Vorgehensweise:
Recherche vorhandener Projekte:
Derzeit beschäftigen sich weltweit einzelne Forschungseinrichtungen mit der Anwendung von Exoskeletten. Es werden zum einen Systeme entwickelt und getestet, die die menschliche Performance verbessern (Ausdauer, Kraft etc.) und zum anderen welche, die im Bereich der Medizin eingesetzt werden sollen. Hierbei zielen die meisten Forschungsarbeiten darauf ab, behinderten Menschen zu ermöglichen die eigenständige Mobilität zu bewahren oder diese nach einer Erkrankung wiederzuerlangen.
Die für die medizinische Anwendung konzipierten Produkte können generell für Aufgaben in den Bereichen der Rehabilitation, Therapie und Diagnostik eingesetzt werden.
Für die Rehabilitation und Pflege im stationären, ambulanten und privaten Bereich können Systeme wie Exoskelette für Betroffenen und Patienten sowie auch für Ärzte, Therapeuten und Pflegekräfte eine Vielzahl neuer Perspektiven bieten.
Ein Beispiel für ein aktuelles Forschungsprojekt im Bereich der Rehabilitation ist der HapticWalker der Forschungsgruppe Rehabilitationsrobotik vom Fraunhofer Institut Berlin. Der robotergestützte Reha-Laufsimulator ist für das Trainieren von Alltagsbewegungen in enger Kooperation mit führenden Rehabilitationsmedizinern (Ärzten und Therapeuten) der Charité Berlin entwickelt worden.
Expertenbefragung:
Um weiter aus medizinischer Sicht am Exoskelett praxisorientiert zu forschen, ist die Meinung von Experten wichtig und bietet weiter Anhaltspunkte zur zielgerichteten Entwicklung derartiger Systeme.
Die Expertenbefragung soll mittels eines Leitfadeninterviews durchgeführt werden. Die befragten Personen sollten möglichst aus verschieden relevanten Tätigkeitsfeldern kommen. Personen die als Interviewpartner in Frage kommen, sind Ärzte, Physio- und Ergotherapeuten, Medizintechniker, zuständige Krankenkassenmitarbeiter und weitere Akteure des Gesundheitswesens wie beispielsweise Verbände, die die Interessen von Patienten vertreten, sowie potentielle Nutzer des Exoskeletts z.B. erkrankte Personen. Die weitgefächerte Auswahl an befragten Personen ermöglicht eine Vielfalt von Standpunkten und Auffassungen bezüglich einer möglichen Anwendung eines Exoskeletts im medizinischen Sinne.
Der Inhalt der Fragen behandelt Themen von der konkreten Nutzbarkeit eines Exoskeletts bis hin zu ethischen Überlegungen und Gefahren die sich ergeben könnten, wenn Mensch-Maschinen-Systeme zum Alltag werden.
Da es sich um ein sehr zukunftsorientiertes Projekt handelt, sollen auch Spekulationen möglich sein, die in den Bereichen der Anwendung, des technisch Machbaren und der sozialen, psychologischen und physiologischen Auswirkungen für den Menschen liegen.
Auswertung:
Die Ergebnisse des Experteninterviews sollen in verschiedenen Kategorien dargestellt werden. Dabei sind Einteilungen in Anwendungsmöglichkeiten, Anforderungen an das Exoskelett, kritische Sichtweise usw. denkbar.
Die so eingeteilte Auswertung ermöglicht eine gute übersichtliche Darstellung und Vergleichbarkeit der Ergebnisse.
Die gewonnen Erkenntnisse können weiter in die Entwicklung des Exoskelett fließen.
Quellen:
Buckley, M. A.: Development of the Specification for a Motorised Upper Limb Orthotic System, 1995 The Institution of Electrical Engineers
Erdogan, A.: Design of a Reconfigurable Force Feedback Ankle Exoskeleton for Physical Therapy
Dr. Froböse, R. : Automatisierungstechnik im Fokus der Rehabilitationsmedizin, Pressemitteilung zum Workshops der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik
Weber, S. : Systeme für die Rehabilitation
www.ipk.fraunhofer.de/reharobotik
www.hapticwalker.de
