Technik pulsiert durch Herz und Bein

Foto: Roboter mit einer großen roten Zange

Was nun an Roboteranwendungen am Menschen selbst an Bedeutung gewinnen soll, muss allerdings erhöhten Sicherheitsstandards genügen.

Die Robotik ist ein Menschheitstraum und diente stets dazu, das Unmögliche möglich zu machen – zumindest in filmischer Umsetzung von Science-Fiction und in der Literatur. Seit der ersten realen Konfrontation von Menschen mit der Robotik in den 30-er Jahren, zur Zeit der Weltausstellung in New York, ist jedoch viel Zeit vergangen. Damals waren vermenschlichte Systeme wie der sprechende Roboter„Elektro“ und sein später entwickelter Gefährte Roboterhund „Sparky“ eine Attraktion. Heute fasziniert die Integration technischer Lösungen im und am menschlichen Körper. Gerade in der operativen Medizin haben in den letzten Jahren besonders minimal-invasive robotergesteuerte Verfahren überzeugt. Maßgebliche Entwicklungen sind aber auch in der medizinischen Prothetik und Implantatforschung angekommen.

Ein Roboter fürs Herz
Ein voll implantierbares Herzunterstützungssystems wird Patienten mit einer schweren Herzinsuffizienz langfristig helfen können, denn ihnen stehen bislang nur bedingte Therapiemöglichkeiten zur Verfügung. Forscher des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt entwickelten nun eine erste Alternative zur Herztransplantation in Form einer speziellen Antriebestechnik basierend auf Leichtbaurobotern. Mithilfe einer Zweikammertechnik unterstützt das System das Herz mit pulsierendem Volumenstrom. Kombiniert wird die Herzpumpe mit einem sogenannten DLR-TET. Eine implantierte Spule sendet Daten und Energie an das Implantat.

Ob das Pumpsystem allerdings die Feuertaufe im menschlichen Körper zuverlässig besteht, ist noch zu hinterfragen. Gerade bei einem hochsensiblen und lebenswichtigen Organ wie dem menschlichen Herz sollten vorab alle möglichen Komplikationen ausgeschlossen werden. Bisher ist das vielversprechende System erst in Akut- und Dauerlastversuchen und an Tieren getestet werden.

„Immer dann, wenn eine „Symbiose“ von Mensch und Technik stattfindet, müssen wir in der Technikfolgenabschätzung derartige Geräte genau untersuchen. Wir beurteilen, die Systeme nach verschiedenen Kriterien. Es darf den Benutzer beispeilsweise nicht gefährden und sollte ihn nicht überstimmen“, fügt Professor Manfred Decker, stellvertretender Institutsleiter des Instituts für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse am Karlsruher Instituts Technologie (KIT), hinzu.

Erste Gehversuche dank Exoskelett
Ein gänzlich neues Robotersystems wird von mehreren Unternehmen weltweit gerade auf Hochtouren weiterentwickelt: Das Exoskelett – ein äußeres Skelett, das gehbehinderten Menschen zum Laufen verhelfen soll. Hierbei handelt es sich um ein dem natürlichen Skelett nachgebildete Struktur. Forscher integrierten Sprung- und Kniegelenke, an denen Motoren angebracht sind, die die Skelettteile antreiben, sodass der Patient von dem System gegangen wird.

Für die Nutzung der Exoskelette kommen nur Menschen infrage, die über keinerlei aktive Muskelfunktionen in den Beinen mehr verfügen, die Arme aber noch ausreichend bewegen können. Mit den Armen halten die Patienten die Gehstützen, in die wiederum Schalter integriert sind. Der Benutzer löst dann durch einen Druck an einem Griff der Gehstützen den entsprechenden Schritt aus. Eine grundsätzliche Frage bleibt jedoch bestehen: Wie hoch ist die Leistungsdauer eines solchen batteriebetriebenen Systems?

 
 

Foto: menschliches Skelett als Roboterdarstellung

Doktor Rüdiger Rupp, Leiter der Abteilung für experimentelle Neurorehabilitation am Querschnittzentrum des Universitätsklinikums Heidelberg, erklärt: „Wie lange die Batterien halten, variiert von System zu System. Die Hersteller halten sich hierzu noch sehr bedeckt. Es ist aber ein entscheidendes Kriterium für die Akzeptanz dieser Maschinen bei den Benutzern. Wir haben die Erfahrung gemacht, dass die Geräte etwa acht Stunden betriebsbereit sein sollten. Das hängt allerdings stark von der Art der Benutzung ab.“

Möchte ein Patient einen ganzen Tag, der etwa acht Stunden umfasst, das Exoskelett nutzen und beispielsweise einen Spaziergang unternehmen, wird die Batterieleistung kaum ausreichen. Häufig sind derzeitigen Exoskelette noch nicht ganztägig einsatzfähig und müssen zwischendurch aufgeladen werden.

Die zunächst durchweg positiven Resonanzen der querschnittsgelähmten Patienten, lassen manchmal eine Komponente außer Acht: Die Roboter-Gehilfe ist kein Wunderheilmittel für alle Patienten. „Die Systeme eignen sich für Querschnittsgelähmte mit sehr tiefen Läsionen, bei denen nur die Beine betroffen sind. Die Maschinen laufen alle nach einem programmiertem Muster. Somit hat der Patient keine Möglichkeit, zumindest betrifft dies aktuellen Exoskelette, mit seiner eigenen Kraft die Maschine zu steuern,“ betont Rupp. Ein wichtiger Faktor um keine unrealistischen Erwartungen zu wecken.

So sehr diese Entwicklungen in allen Bereichen des Gesundheitswesen erste Hoffnungen wecken und der Industrie neue Möglichkeiten eröffnen: Die Sicherheit der Patienten, die solcher Robotersystem nutzen, ist ein wichtiger Bestandteil für den langfristigen Erfolg in der Praxis. Welche Möglichkeiten sich noch eröffnen werden, muss bei beiden Systemen weiterhin intensiv geprüft werden. Denn die Studienlage befindet sich noch im Anfangsstadium.

„Bisher wurde das Modell von einem Hersteller in einer Studie mit zehn Patienten getestet, das ist der letzte Stand vom diesjährigen Querschnittskongress, um herauszufinden, inwieweit Patienten überhaupt in der Lage sind, ein solches System zu kontrollieren. Hierbei ging es nicht um therapeutische Effekte,“ sagt Rupp.

Momentan nutzen vorwiegend Rehabilitationskliniken das System, um Patienten zu therapieren. Es gibt aber noch keine verlässlichen Studiendaten inwieweit die Systeme einen therapeutischen Nutzen bringen. Auf die weitere Entwicklung darf man gespannt sein.

Diana Posth
COMPAMED.de