Cybathlon: ein neue Art Wettkampf für Menschen mit Behinderungen

Interview mit Prof. Robert Riener, Leiter, Abteilung Gesundheitswissenschaften und Technologie, Sensor-Motorische System Lab, IRIS, ETH Zürich

06.09.2016

Technische Hilfsmittel, die Menschen Superkräfte verleihen, sind in Comics und Filmen ganz normal. In der Realität ist der Zweck dieser Assistenztechnologien viel irdischer: Sie sollen Menschen mit Behinderung im Alltag helfen.
Foto: Lächelnder Mann mit kurzen graumelierten Haaren - Prof. Robert Riener; Copyright: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Prof. Robert Riener; ©ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Im Interview mit MEDICA.de sprach Prof. Robert Riener über den "Cybathlon", einen Wettkampf für Menschen, die Assistenzsysteme nutzen, was diese Technologien für die Sportmedizin bedeuten und wohin sich die Robotik in der Medizin entwickeln könnte.

Herr Prof. Riener, wir freuen uns sehr, dass Sie auf der 4. MEDICA MEDICINE + SPORTS CONFERENCE am 15. November den Eröffnungsvortrag zum Thema "Cybathlon" halten. Können Sie uns vorstellen, um was es beim Cybathlon geht?

Prof. Robert Riener: Der Cybathlon ist eine neue Art des Wettbewerbs, der weltweit erstmalig am 8. Oktober in Zürich stattfinden wird. Personen mit Behinderungen treten gegeneinander an und bewältigen mit roboterunterstützten Assistenztechnologien alltagsrelevante Hindernisse wie Treppen, Rampen, Türen oder unebenes Gelände. Die "Piloten" aus 23 Ländern treten in sechs Disziplinen an. Mit dabei sind ein virtuelles Rennen mit Gedankensteuerung, Fahrradrennen mit Muskelstimulation, verschiedene Parcours für Bein- und Armprothesen sowie Rennen mit elektronisch betriebenen Rollstühlen und Exoskeletten. Die drei Besten in jeder Disziplin und die dahinterstehenden Forschungslabore und Entwicklungsteams können dann Gold, Silber oder Bronze erringen.

Was möchten Sie mit dem Cybathlon erreichen?

Riener: Wir haben den Cybathlon ins Leben gerufen, um Menschen mit Behinderungen das alltägliche Leben zu erleichtern. Die heute vorhandene "Hochtechnologie" ist häufig zu wenig an die Bedürfnisse der Menschen angepasst und das gilt auch für die Medizintechnik. Wir möchten mit dem Cybathlon deshalb einen Entwicklungsschub in Gang bringen, der Assistenztechnologien hervorbringen wird, die das Leben mit Behinderung einfacher machen. Und wir sind auch schon gut unterwegs. Mehrere Studenten- und Forscherteams haben bereits gemeinsam mit den „Piloten“ neue Labormuster entwickelt und stehen kurz davor, Firmen zu gründen, welche die Technologien bald als marktreife Produkte anbieten werden können. Auch Firmen und Teams, die nicht am Cybathlon teilnehmen, entwickeln mit Hochdruck neue Technologien, um mit ihrer Konkurrenz mithalten zu können. Die ganze Szene kommt in Bewegung.

Auf der diesjährigen MEDICA MEDICINE + SPORTS CONFERENCE wird das Eröffnungsthema "Sportmedizin 2030" sein. Inwiefern können die Erkenntnisse des Cybathlon für die Zukunft der Sportmedizin und des Sports eine Rolle spielen?

Riener: Der nun beginnende Entwicklungsschub in den Assistenztechnologien wird auch Technologie- und Innovationsschübe in der Sporttechnologie und Sportmedizin auslösen. Der Weg von Prothesen und Rollstühlen zu Sportgeräten, Sportkleidung und anderen Hilfen ist nicht weit, denn die Grundkomponenten sind häufig die gleichen und viele größere Firmen bieten ein breites Spektrum von Produkten an. Technologien können zudem den Zugang zu Sportarten erleichtern. Allerdings sind die derzeit bewunderten Sprung- und Laufprothesen von Paralympics Star Markus Rehm zwar fürs Springen eine Sensation, aber im Alltag nicht zu gebrauchen. Den Terminator wird es so bald nicht geben, aber viele einfachere „Body Enhancements“ sind heute schon erhältlich. Langfristig wird man abwägen zwischen Nutzen und Risiko von neuen Technologien, insbesondere, wenn sie eng mit dem Körper interagieren oder sogar in den Körper implantiert werden. Dieses Abwägen erfolgt aber bei jeder neuen Technologie. Auch Handys und Autos sind Technologien, die den Alltag erleichtern, indem sie die Reichweite erhöhen; gleichzeitig können sie aber auch eine Gefahr für Menschen und Gesellschaft darstellen. Der Nutzen ist aber so groß, und die Risiken überschaubar, sodass diese Technologien heute im Allgemeinen sehr gut akzeptiert werden.

Cybathlon-Testlauf - Bildergalerie

Die ETH Zürich organisierte Mitte Juli 2015 einen Cybathlon Testlauf in der SWISS Arena in Kloten. Der eigentliche Cybathlon findet im Herbst 2016 statt. 30 Teams aus 15 Ländern testeten die Parcours und die Aufgaben, die in den sechs Disziplinen zu lösen sind.

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Foto: Zwei Liegeradfahrer bei einem Rennen
Radrennen mit elektrischer Muskelstimulation: In der FES-Disziplin absolvieren Piloten mit kompletter Querschnittlähmung mithilfe elektrischer Muskelstimulation (Functional Electrical Stimulation, FES) ein Radrennen.
Foto: Mann mit Armprothese greift nach einer bunten Kugel
Geschicklichkeitsparcours mit angetriebenen Armprothesen: Die Muskelaktivität im Arm wird erfasst und in entsprechende Bewegungen der Prothese umgesetzt. Die verschiedenen Aufgaben sollen Alltagsaktivitäten möglichst gut nachbilden.
Foto: Mann mit Armprothese hängt Papierbögen an Wäscheklammern auf
Geschicklichkeitsparcours mit angetriebenen Armprothesen: Die Muskelaktivität im Arm wird erfasst und in entsprechende Bewegungen der Prothese umgesetzt. Die verschiedenen Aufgaben sollen Alltagsaktivitäten möglichst gut nachbilden.
Foto: Mann mit einer mit Elektroden besetzten Kappe sitzt vor einem Computer
Gedankengesteuertes Computerspiel: Das "Brain-Computer-Interface" (Hirn-Computer-Schnittstelle, BCI) dient dem Erfassen und anschliessenden Umwandeln von Hirnströmen in Steuerungssignale. Dadurch können die Teilnehmer mit ihren Gedanken eine künstliche Figur (Avatar) in einem Computerspiel steuern.
Foto: Mann mit Beinprothese absolviert einen Hindernisparcours
Alltagsrelevanter Parcours mit motorisierten Beinprothesen: Das Steuern motorbetriebener Prothesen ist schwierig. Die von der Person beabsichtigten Bewegungen müssen korrekt zur Beinprothese übertragen werden.
Foto: Mann auf kleinem elektrischen Rollstuhl fährt durch einen Hindernisparcours
Alltagsrelevanter Parcours mit motorisierten Rollstühlen: Um Hindernisse wie Rampen, Treppenstufen und Slalomkurven zu bewältigen, müssen die Rollstühle gut manövrierbar und leistungsstark sein.
Foto: Mann fährt in einem Rollstuhl mit Kettenantrieb eine Treppe hoch
Dank seines Raupenantriebs kann dieser Rollstuhl Treppen steigen.

Was machen Sie neben dem Cybathlon am Department für Gesundheitswissenschaften und Technologie?

Riener: Ich bin Professor für sensormotorische Systeme und entwickle Robotik, die mit dem Menschen zusammen funktioniert, insbesondere in den Bereichen Rehabilitation und Sport. In der Rehabilitation gibt es hierbei zwei Arten von Geräten: Geräte für die Assistenz im Alltag und Geräte für den Einsatz in Kliniken, zum Beispiel zur Unterstützung der Bewegungstherapie. Hier arbeite ich mit Unternehmen zusammen, die solche Geräte vertreiben. Ein praktisches Beispiel hierfür sind Exoskelette für Schlaganfallpatienten.

Darüber hinaus bin ich derzeit der Vorsteher unseres Departements für Gesundheitswissenschaften und Technologie, mit derzeit über 30 Professoren.

Welche Innovationen aus der Robotik sehen Sie im Healthcare Umfeld in den nächsten 10 Jahren?

Riener: Exoskelette kommen derzeit als kommerzielle Geräte auf den Markt, im Laborumfeld kennen wir sie schon sehr viel länger. Das wird sich weiter entwickeln.

Darüber hinaus werden Beinprothesen mit aktiven Antrieben auf den Markt kommen. Solche motorisierten Prothesen erleichtern das Aufwärtssteigen auf Hügel und Stufen, insbesondere, wenn Geländer fehlen.

Für die oberen Extremitäten wird es zukünftig osseointegrierte Systeme geben, die zusätzlich mittels integrierten myographischen Elektroden erlauben, Muskelaktivität in Steuerungsbefehle für die Armprothese umzuwandeln.

Elektrostimulationssysteme werden eine wichtige Rolle spielen - zur Erzeugung von Muskelaktivität und funktionellen Bewegungen.

Ein wachsendes Forschungsgebiet befasst sich mit Brain-Computer Interfaces. Im Cybathlon haben wir in dieser Disziplin die meisten Anmeldungen erhalten. Die Brain-Computer Interfaces funktionieren gut im Labor, aber leider noch nicht im Alltag. Eine Kappe mit 40 Elektroden am Kopf macht den Einsatz nicht unbedingt zu einer alltagstauglichen Geschichte. Außerdem gibt es technisch noch einige Herausforderungen zu lösen, wie beispielsweise die unzureichende Zuverlässigkeit der Intentionserkennnung oder die Zeitverzögerung zwischen einem gedachten Signal und deren Umsetzung. Wird diese Technologie zur Steuerung eines Rollstuhls oder eines Exoskeletts eingesetzt, so können Verzögerungen von zwei bis drei Sekunden fatal sein. Am besten funktionieren hier Implantate, aber diese sind ethisch zumeist bedenklich. Es bleibt also spannend und wir haben viel zu tun!

Was machen Sie, wenn Sie nicht forschen, lehren oder Vorträge halten?

Riener: Ich mache gerne Sport: Wandern, Rudern am Zürichsee, Laufen und Skifahren.

Was werden Sie auf der MEDICA MEDICINE + SPORTS CONFERENCE am 15. November präsentieren?

Riener: Die Teilnehmer können die Geschichte des Cybathlons und die Highlights und Ergebnisse erleben. Ich freue mich sehr auf das Networking mit Sportmedizinern und Sportgeräteherstellern. Vielleicht können wir gemeinsam Wege finden, wie wir systematisch häufig auftretende Verletzungen vermeiden können. Oder wir rufen einen RoboCup ins Leben, in dem Menschen gegen Roboter antreten.

Quelle: MEDICA.de

Veranstaltungshinweise:

Wer am Cybathlon am 8. Oktober live dabei sein will, findet mehr Information unter www.cybathlon.com.

Prof. Riener wird auf der 4. MEDICA MEDICINE + SPORTS CONFERENCE am 15. November den Eröffnungsvortrag "Cybathlon: A new type of competition for people with disabilities" halten.

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