Dr. Verena Klamroth-Marganska. Labor für Sensomotorische Systeme Institute of Robotics and Intelligent Systems, ETH Zurich

Transkript

1 Dr. Verena Klamroth-Marganska Labor für Sensomotorische Systeme Institute of Robotics and Intelligent Systems, ETH Zurich

2 SMS Lab, Zürich Prof. Robert Riener ETH Zürich Universität Zürich 2

3 Forschungsaktivitäten am SMS Lab 3

4 SMS Lab, Standort Balgrist Campus Rehabilitation Robotics Group des SMS Lab seit Januar 2016 am Balgrist Campus in Zürich 4

5 Neurorehabilitation Häufigste neurologische Pathologien Hirnschlag (320/ E) Schädel-Hirn-Verletzungen(200/ E) Parkinson-Syndrom (100/ E) Funktion Aktivität Partizipation 5

6 Neurorehabilitation Beispiel Schlaganfall Jeder sechste erleidet im Laufe seines Lebens einen Schlaganfall (WHO) 30% bis 66% der Überlebenden erfahren einen langfristigen Verlust der Armfunktion ~30% erhalten ambulante Therapie (2005, USA) Funktion Aktivität Partizipation 6

7 Neurorehabilitation Definition koordinierter Einsatz medizinischer, sozialer, beruflicher, pädagogischer und technischer Maßnahmen Funktionsverbesserung und Erreichung der größtmöglichen Eigenaktivität und Partizipation Funktion Aktivität Partizipation 7

8 Agenda Geschichte der Neurorehabilitation Roboter in der Neurorehabilitation Roboterbasierte individualisierte Therapie Ausblick 8

9 Agenda Geschichte der Neurorehabilitation Roboter in der Neurorehabilitation Roboterbasierte individualisierte Therapie Ausblick 9

10 Bewegungshilfen-mechanische Lösungen Zehenprothese, 700 AC. Pirat mit Holzbein, 15.Jhdt. Griechischer Stock 200 AC Eisenbein aus Capua 300 AC 10

11 Die «Eiserne Hand» Götz von Berlichingens 1504 n. Chr. 11 SWR «Kurze Geschichte der Prothetik»

12 Reha-Kliniken Erste Kliniken für verkrüppelte Kinder ab Uniklinik Der Balgrist

13 Physiotherapie in den Zwanzigern 13 Uniklinik Der Balgrist

14 Physiotherapie in den Zwanzigern ~ Uniklinik Der Balgrist

15 «Roboter» zur Armrehabilitation Meridianapparat (Mechanotherapie Prof. Scherp) ~ 1930 aktuiert durch Sepp Lei kooperativ passiv (geführt) assistiv aktiv gegen Widerstand 15 multifunktional ekzentrisch konzentrisch Uniklinik Der Balgrist

16 Agenda Geschichte der Neurorehabilitation Roboter in der Neurorehabilitation Roboterbasierte individualisierte Therapie Ausblick 16

17 Was sind Roboter? Maschinen mit menschgemässem Aussehen (Humanoiden, Androiden) 17

18 Was sind Roboter? Hilfsmittel mit menschgemässen Funktionen (Manipulation, Lokomotion, Perzeption) 18

19 Roboterunterstütze Neurorehabilitation Unterstützung Therapie 19

20 Problem der Regelung Biologische Systeme zeigen Plastizität sind zeitveränderlich(z.b. durch Müdigkeit) zeigen nicht-lineares Verhalten (z.b. Schwellen, Hysteresis) 20

21 Roboter zur Armrehabilitation MIT Manus Bi-Manu-Track Haptic Master MGA Armeo 21 Spring ARMin

22 Prinzip der Robotertherapie Roboter bewegt Arm Gehirn wird über afferentes Feedback stimuliert Intakte Hirnregionen übernehmen Funktion defekter Regionen («Plastizität") ARMin Roboter 22

23 ARMin III Aktiv-assistiertes ADL-Training 23

24 Pfadvisualisierung 24

25 Pfadregelung Target position Actual end-effector position 25

26 Agenda Geschichte der Neurorehabilitation Roboter in der Neurorehabilitation Roboterbasierte individualisierte Therapie Ausblick 26

27 Vorteile der Robotertherapie Hohe Trainingsintensität (hochrepetitiv und lang) 27

28 Aktive Zeit während Krankenhausaufenthalt 13% 5% von 8 bis 17 Uhr 54% 28% 28 from Bernhardt 2004 «Inactive and alone», Stroke

29 Aktive Zeit während Krankenhausaufenthalt EIGENTRAINING 29

30 Vorteile der Robotertherapie hohe Trainingsintensität (hochrepetitiv und lang) Motivation durch Spiele und Aufgaben in virtueller Realität 30

31 Aktivitäten des täglichen Lebens 31

32 Vorteile der Robotertherapie Hohe Trainingsintensität (hochrepetitiv und lang) Motivation durch Spiele und Aufgaben in virtueller Realität Reproduzierbares Training mit objektiven Ergebnissen 32

33 Beispiel Qualität einer Bewegung t 1 Parameter Kräfte Dauer Akuratesse Abweichung «Weichheit» Hand-Weg Ratio = L_Weg/Distanz t 0 Start 33

34 Vorteile der Robotertherapie hohe Trainingsintensität (hochrepetitiv und lang) Motivation durch Spiele und Aufgaben in virtueller Realität Reproduzierbares Training mit objektiven Ergebnissen Optimiertes Lernen 34

35 Optimiertes Lernen und Wiedererlernen Aufgabenspezifisches Training Intensive Therapie Aktive Partizipation Zielorientiertes Training Rehabilitation Motivation Assistenz 35 Nach Urs Keller

36 Vorteile der Robotertherapie hohe Trainingsintensität (hochrepetitiv und lang) Motivation durch Spiele und Aufgaben in virtueller Realität Reproduzierbares Training mit objektiven Ergebnissen Optimiertes Lernen Entlastung des Therapeuten 36

37 Evidenz und Realität Klinische Evidenz Intensive Therapie führt zu einem besseren Patient Outcome Klinische Realität Herausfordernde Entwicklung im Gesundheitssystem Steigende Anzahl an Patienten, die früher kommen und kürzer bleiben Begrenzte Anzahl an Therapeuten Fehlende Vergütung, da jede Therapiestunde pro Tag auf Kosten einer fix definierten Tagespauschale geht und somit den Ertrag der Klinik schmälern 37

38 Evidenz und Realität Herausforderung: Wie können Kliniken ihren Patienten innerhalb der ihnen gegebenen Bedingungen Intensivtherapie bieten, die aus wissenschaftlicher Sicht zum grösstmöglichen Erfolg führt und auf die Patienten aus diesem Grund ein Anrecht haben sollten? Entwicklung: Effizienteres Ausnutzen der Therapeutenzeit Entwicklung weg vom 1:1 Hands on Therapeuten» hin zum Experten der: Therapieziele definiert Therapie koordiniert Therapieergebnis überwacht Therapieziele und Therapie adaptiert 38

39 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation 39

40 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation mit Erigo Life (Hocoma) 40

41 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation mit Erigo Life (Hocoma) Sollwert Puls Systolischer Blutdruck Diastolischer Blutdruck Regler Trittfrequenz (f) Neigungswinkel (α) Erigo: G. Colombo, R. Rupp, V. Dietz; Hocoma AG 41

42 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation Training im parallelen Setting 42

43 Swiss RehabTech Initiative Taskforce unter Leitung von Prof. Martin Schwab Ausbildung von Therapeuten im Bereich neuer Technologien in der Rehabilitation Integration von neuen Technologien in die Therapie Vergütung von Therapie mit neuen Technologien 43

44 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation Training im parallelen Setting Telerehabilitation 44

45 Master Slave Beam Me In! 45 [MSc-Thesis: Nina Rohrbach 2015]

46 Individualisierte Robotertherapie Frühe Mobilisation Training im parallelen Setting Telerehabilitation Selbsttraining zu Randzeiten 46

47 Agenda Geschichte der Neurorehabilitation Roboter in der Neurorehabilitation Roboterbasierte individualisierte Therapie Ausblick 47

48 Ausblick 7/24 Rehab Gym Virtuelle Spiele Anpassung der Schwierigkeit Therapiezielsetzung 48 Virtueller Therapeut

49 Danke für Ihre Aufmerksamkeit 49