Medizintechnik: Patienten lernen mit BCI und Roboterhand greifen

Mit Hilfe eines BCI, das Gehirnwellen erfasst, und einer Exoskelett-Hand sollen Schlaganfallpatienten die Hand trainieren.

Artikel veröffentlicht am 29. April 2021, 14:30 Uhr, Werner Pluta

Ipsihand: deutliche Verbesserung der Bewegungssteuerung (Bild: Neurolutions)

Der Mensch denkt, die Prothese lenkt: In den USA ist ein System zugelassen worden, das Schlaganfall-Patienten dabei helfen soll, ihre Hand wieder zu bewegen. Es ist das erste System dieser Art, das eine Zulassung von der Food and Drug Administration (FDA), der US-Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelbehörde, bekommt.

Ipsihand besteht aus zwei Komponenten: Der Patient stülpt ein Exoskelett über seine Hand und setzt ein Art Datenkappe auf, die als Schnittstelle zum Gehirn dient (Brain-Computer-Interface, BCI). Die Elektroenzephalographie-Elektroden (EEG) erfassen die Hirnaktivität. Die Exoskelett-Hand wird über die Hirnsignale gesteuert. Wenn der Patient also an eine bestimmte Bewegung denkt, etwa die Hand zu öffnen, führt das Exoskelett diese aus. So sollen die motorischen Funktionen der Patienten verbessert werden.

Bewegungen des Körpers werden vom gegenüberliegenden Areal im Gehirn gesteuert: Für die Bewegungen der linken Hand ist die rechte Gehirnhälfte zuständig. Ist diese durch einen Schlaganfall beeinträchtigt, kann die Person ihre linke Extremitäten nicht mehr richtig bewegen.

Signale laufen ins Leere

Allerdings haben Forscher vor einigen Jahren herausgefunden, dass auch die gleiche Gehirnhälfte, die oft noch intakt ist, Signale für eine Bewegungsabsicht erzeugen kann. Diese werden als ipsilaterale Hirnsignale bezeichnet. Da jedoch die Gehirnhälfte, die für die Bewegungssteuerung zuständig ist, nicht arbeitet, geht das Signal ins Leere. Hier setzt das vom US-Unternehmen Neurolutions entwickelte System an: Es greift das Signal der Bewegungsabsicht ab und übersetzt es in eine Bewegung der Exoskelett-Hand.

Durch dieses motorische Lernen sollen die Patienten mehr Kontrolle über Arm und Hand zurückgewinnen. In klinischen Tests vor einigen Jahren zeigten Schlaganfallpatienten, die über einen Zeitraum von zwölf Wochen an mehreren Tagen in der Woche mit dem System trainierten, eine deutliche Verbesserung der Bewegungssteuerung. Eine solche Verbesserung könnte den Unterschied bedeuten, sich selbständig eine Hose anziehen zu können.

Neurolutions ist eine Ausgründung der Washington University in St. Louis im US-Bundesstaat Missouri. Gründer waren der Neurowissenschaftler Eric Leuthardt und der Mediziner Daniel Moran. Leuthardt hat die zugrundeliegende BCI-Technik entwickelt. Die Markteinführung von Ipsihand ist im Laufe des Jahres geplant.

"Die Zulassung des Ipsihand-Systems ist ein wichtiger Schritt für die Behandlung und Rehabilitation von Schlaganfallpatienten", sagte Neurolutions-Chef Leo Petrossian. "Zum ersten Mal können wir fortschrittliche Robotik mit einem Brain-Computer-Interface kombinieren, um die traditionelle Schlaganfall-Rehabilitation zu ergänzen und es den Patienten zu ermöglichen, die Funktion der oberen Extremitäten nach einem Schlaganfall zu verbessern."