ETH Zürich entwickelt tragbaren Exomuskel

"In den Armen bin ich einfach zunehmend schwach", sagt Michael Hagmann, bei dem 2016 Bethlem-​Myopathie diagnostiziert wurde, eine seltene Muskelerkrankung. Um die fehlende Muskelkraft in den Armen zu kompensieren, macht Hagmann im Alltag Ausweichbewegungen, die wiederum zu einer unguten Haltung und Verspannungen führen. Marie Georgarakis, ehemalige Doktorandin am Sensory-​Motor Systems Lab der ETH Zürich, kennt das Problem.

"Mittlerweile gibt es zwar viele gute Therapiegeräte in Kliniken. Diese sind aber oft sehr teuer und groß. Technische Hilfsmittel, die Patient*innen direkt im Alltag unterstützen und mit denen sie auch daheim trainieren können, gibt es dagegen weniger. Diese Lücke wollen wir schließen", sagt Georgarakis. 

Aus dieser Idee ist das Myoshirt entstanden, ein weicher, tragbarer Exomuskel für den Oberkörper. Dieser besteht aus einer Art Weste mit Manschetten für die Oberarme und einem kleinen Kasten, in dem die ganze Technik steckt, die nicht unmittelbar am Körper gebraucht wird. Und so funktioniert es: Ein intelligenter Algorithmus erkennt mithilfe von Sensoren im Stoff, was für eine Bewegung die Träger*innen ausführen wollen und wie viel Kraft dafür benötigt wird. Ein Motor verkürzt daraufhin ein im Stoff parallel zu den Muskeln verlaufendes Kabel – eine Art künstliche Sehne – und unterstützt so die Bewegung. Die Unterstützung ist dabei immer in Einklang mit der vom Nutzenden ausgeführten Bewegung und kann auf individuelle Präferenzen abgestimmt werden. Stets hat die nutzende Person die Kontrolle und kann das Gerät jederzeit übersteuern.

Diesen ersten Prototypen haben die Forschenden nun in einer Studie mit 12 Proband*innen – zehn Personen ohne Muskelschwäche, einer Person mit einer Muskelschwäche (Michael Hagmann) und einer Person mit einer Rückenmarksverletzung – erstmals getestet. Die Resultate sind vielversprechend: Alle Teilnehmenden konnten dank dem Exomuskel ihre Arme und/oder Gegenstände sehr viel länger heben. Die Ausdauerzeit erhöhte sich bei Teilnehmenden ohne Muskelschwäche um rund einen Drittel, bei dem Teilnehmer mit Muskelschwäche erhöhte sie sich um 60 Prozent und der Proband mit einer Rückenmarksverletzung konnte die ihm aufgetragenen Übungen gar drei Mal so lange durchhalten. Die eigenen Muskeln wurden dabei weniger beansprucht und die überwiegende Mehrheit der Versuchsteilnehmenden empfanden das Gerät zudem als intuitiv in der Nutzung.

Der Weg bis zum marktreifen Produkt ist aber dennoch ein langer: "In einem nächsten Schritt möchten wir unseren Prototyp außerhalb des Labors in der natürlichen Umgebung der zukünftigen Träger*innen testen und das Gerät mithilfe dieser Ergebnisse weiter verbessern", sagt Michele Xiloyannis, der ebenfalls am Sensory-​Motors Systems Lab der ETH Zürich tätig ist und am Myoshirt forscht. Damit das Gerät dereinst unsichtbar und bequem unter der Kleidung getragen werden kann, muss es noch kleiner und leichter werden – heute wiegt die Antrieb-​ und Steuerungsbox noch vier Kilogramm. Um ein maximal reduziertes Produkt zu erhalten, wollen sich die Forschenden weiterhin auf eine Kernfunktion konzentrieren – das Unterstützen der Schulter beim Anheben der Arme. 

REHACARE.de; Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH)