Reha Auf Insektenart

Grosser Jubel am 14. Mai 2011 im kalifornischen Berkeley: Als Austin Whitney sein Abschlusszeugnis entgegennimmt, bricht unter den 15 000 Gästen im Edwards-Stadion frenetischer Applaus los. Der querschnittsgelähmte Absolvent hat auf der Bühne seinen Rollstuhl verlassen und geht aufrecht ein paar Schritte auf Universitätskanzler Robert Birgeneau zu. Es ist das Verdienst von Berkeley-Ingenieuren, die mit der Entwicklung ihres Exoskeletts auf diesen Moment hingearbeitet haben. Das Gerät ähnelt einem Roboter zum Anziehen. Whitney hat es an seine Beine und um die Hüften geschnallt, Elektromotoren ersetzen seine Muskeln. Schienen und Scharniere aus Metall übernehmen die Funktion von Knochen und Gelenken. Stromversorgung und Rechner trägt Whitney in einem Rucksack. Noch wirkt es ungelenk, wie sich Austin Whitney mit dem Gerät bewegt, das seinen Vornamen trägt: Für die Arme braucht er Krücken, um seinen Körper zu stabilisieren, die Beinbewegungen sind nicht flüssig. „Wir zeigen, dass es geht”, sagt Homayoon Kazerooni, der die Forschungsgruppe in Berkeley leitet: „Das ist erst der Anfang unserer Arbeit.”

KRAFTPAKET AUF GEPÄCKMARSCH

Schon vor über einem Jahrzehnt hat Kazerooni ein elektrisches Exoskelett präsentiert. Inzwischen ist er nicht nur Forscher, sondern auch Mitgründer des Unternehmens Berkeley Bionics, das die Geräte produzieren und vermarkten soll. Aktuell ist „eLegs” das Hauptprodukt, Austins Vorgänger. Amerikanische Reha-Zentren sammeln gerade die ersten Erfahrungen damit. Zuvor schon hat das Unternehmen sein erstes Produkt nicht im Medizin-Sektor platziert, sondern eine Lizenz an den amerikanischen Rüstungskonzern Lockheed Martin vergeben. Human Universal Load Carrier – kurz HULC – hat Kazerooni sein Exoskelett getauft, das Soldaten Superkräfte verleihen soll („Hulk” ist der englische Begriff für „Koloss”). Ein Mensch soll damit 90 Kilogramm rund 20 Kilometer weit auf dem Rücken tragen können – auch durch holpriges Gelände. „Es wird Soldaten Dinge ermöglichen, die sie bisher nicht tun können, während es sie vor Verletzungen an Muskeln, Knochen und Gelenken schützt”, sagt Jim Ni, bei Lockheed Martin verantwortlich für HULC. Ob das Exoskelett die Versprechen hält, testet die U.S. Army gerade.

Derweil überlegt man bei Lockheed Martin nicht nur, für welche Arten militärischer Missionen sich Exoskelette eignen könnten, sondern auch, wie sie sich in Industrie und Medizin einsetzen ließen. Auch Arbeiter und Handwerker werden in Zukunft von den Muskelkraftverstärkern profitieren können, indem diese ihnen im Alltag mehr Kraft und Ausdauer verleihen. „Dabei gibt es ein breites Spektrum an Einsatz-Szenarien”, sagt Homayoon Kazerooni. Diese Vielfalt mache die Entwicklung von Exoskeletten für zivile Einsätze allerdings sehr aufwendig.

„Angesichts einer alternden Bevölkerung und einer längeren Lebensarbeitszeit kann ich mir gut vorstellen, dass Exoskelette in Zukunft auch in der Industrie zum Einsatz kommen werden”, sagt John Frijters von Argo Medical Technologies. Aber wie der Name schon sagt, konzentriert sich auch dieses Unternehmen zunächst auf den Medizinsektor. Frijters ist dabei, den europäischen Markt für „ReWalk” zu bereiten – ein Exoskelett, das mit einer emotionalen Geschichte verbunden ist. Der Israeli Amit Goffer überschlug sich mit seinem Quad, ist seither querschnittsgelähmt. Er beschloss, ein Exoskelett zu entwickeln, um nicht ewig auf den Rollstuhl angewiesen zu bleiben. Inzwischen ist das Produkt marktreif, Querschnittsgelähmte können mit ReWalk nach einigem Training wieder gehen.

OHNE ARME GEHT NICHTS

Aber Amit Goffer gehört nicht dazu. Seine Arme sind zu stark gelähmt, als dass er sich mit ihnen auf Krücken abstützen könnte. Die sind einerseits wichtig, um das Gleichgewicht zu halten. Andererseits steuern die Patienten mit der Hand eine Fernbedienung, um das Gerät zwischen Gehen und Stehen, Hinsetzen und Aufstehen umzuschalten. Bewegt sich der Mensch mit den Krücken nach vorne, registrieren das Sensoren an der Hüfte und lösen den nächsten Schritt aus. Außerdem bietet ReWalk ein Treppensteige-Programm, bei dem für jede einzelne Stufe ein Druck auf die Fernbedienung nötig ist. „Nicht nur die Arm-, Hand- und Schulterfunktionen müssen gut sein, auch kognitive Fähigkeiten und eine gewisse Knochenstruktur müssen vorhanden sein”, schränkt Frijters den Kreis derjenigen Patienten weiter ein, für die ReWalk derzeit infrage kommt.

Einige dieser Einschränkungen hebt HAL (Hybrid Assistive Limb) bereits auf, wohl das am weitesten entwickelte zivile Exoskelett: Es stattet nicht nur die Beine mit der Kraft von Elektromotoren aus, sondern in einer Ganzkörper-Version auch die Arme. Und es hält selbstständig das Gleichgewicht. Hautsensoren nehmen Muskelbewegungen wahr und sollen so spüren, welche Bewegung der Mensch plant.

Anpassen an die Europäer

„Das hört sich alles sehr enthusiastisch an”, sagt Thomas Schildhauer vom Klinikum Bergmannsheil in Bochum. Er hat sich in Japan, wo HAL entwickelt und hergestellt wird, Reha-Zentren angesehen, die das Gerät einsetzen. Doch er ist zurückhaltend. Schildhauer will das Exoskelett zunächst selbst ausführlich testen. In diesen Wochen sollen die ersten auf den Körperbau von Europäern angepassten Geräte in Bochum eintreffen. Eine Studie wird dann zeigen, was HAL leisten kann. Schildhauers Hoffnung ist, dass sich durch das Trainieren von Bewegungsabläufen in der Frühphase einer Lähmung im Körper Ersatzmechanismen entwickeln, die die Behinderung weniger schwer ausfallen lassen.

Den Strom, den das künstliche Skelett zum Betrieb benötigt, liefern Akkus. Sie halten nach Angaben des Herstellers etwa eine Stunde lang durch, dann müssen sie nachgeladen werden. Die Unternehmer, die Exoskelette verkaufen wollen, argumentieren aber nicht nur mit medizinischem Nutzen, sondern vor allem mit mehr Lebensqualität. Das körperliche Wohlbefinden steigt durch die aufrechte Haltung, aber es geht auch um „Dazugehörigkeit – darum, anderen auf Augenhöhe zu begegnen”, sagt John Frijters. Noch kosten die Exoskelette 100 000 Euro und mehr pro Stück. Doch schon 2012 sollen sie erschwinglicher und gleichzeitig kompakter und leiser werden. Ein einfacherer ReWalk für den Privatgebrauch wird dann voraussichtlich bei 50 000 Euro liegen. Ein Low-Cost-Exoskelett, für das Austin aus Berkeley ein erster Prototyp ist, soll so viel kosten wie ein Elektrorollstuhl. In einigen Jahren könnte es so weit sein, dass gehende Querschnittsgelähmte nicht mehr für Begeisterungsstürme sorgen, sondern Exoskelette – wie heute schon Rollstühle und Rollatoren – ganz alltäglich sind. ■

Thomas Reintjes ist IT-Journalist in Köln und Mitgründer des Redaktionsbüros Viermann. Mit diesem Beitrag gibt er sein Debüt bei bdw.

von Thomas Reintjes