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Gut zu Fuß dank Robotersocken

Künstliche Muskeln und Sensoren helfen bei Rehabilitation.

22.02.2014 • 0 Kommentare

Nach einem Schlaganfall, einer Zerebralparese oder durch eine Multiple-Sklerose-Erkrankung leiden viele Patienten unter Problemen beim Gehen. Störungen im Gangbild ergeben sich zum Beispiel aus einem Spitzfuß aufgrund von Lähmungen, Muskelschwächen oder Nervenschäden. All solchen Patienten könnte künftig die Robotersocke helfen: Sie ermöglicht ein nahezu normales Gehen trotz dieser Symptome.

Bisher gab es für solche Patienten nur Orthesen aus harten, künstlichen Exoskeletten, die aussahen wie einem Science-Fiction-Film entnommen. Doch die meisten dieser Gehhilfen sind unbequem und schränken die Bein- und Fußbewegung stark ein, weil sie nur Drehungen um eine Achse erlauben. Der menschliche Fuß bewegt sich aber dreidimensional. Zudem werden bei solch starren Systemen die eigenen Muskeln oft noch schwächer, weil die Patienten sie zu wenig einsetzen. Ein Team von Forschern der amerikanischen Universitäten Carnegie Mellon, Harvard, Southern California und Massachusetts Institute of Technology hat nun eine weiche Gehhilfe entwickelt, die fast natürliche Bewegungen erlaubt.

Die Robotersocke wird am Unterbein knieabwärts getragen und unterstützt die Sprunggelenke. Sie besteht aus insgesamt vier künstlichen Muskeln, sogenannten PNAMs (Pneumatic artificial muscles), mehreren hyperelastischen Sensoren und einer Kontrollsoftware. Drei der PNAMs helfen den Muskeln an der Beinvorderseite, einer der Rückseite. Künstliche Sehnen aus Stahlkabeln verbinden die Muskeln mit den Sprunggelenken und helfen dabei, den Fuß anzuziehen, zu strecken und ihn seitwärts zu bewegen (Dorsiflexion und Plantarflexion). Die Sensoren über dem Knöchel und seitlich davon bestehen aus Gummiröhren, die eine flüssige Metallegierung enthalten. Sobald sich der Gummi dehnt oder zusammenzieht, ändert sich der elektrische Widerstand des Metalls. Dies wiederum nutzt die Software, um die Position des Knöchels und dessen Belastung festzustellen.

Labortests haben gezeigt, dass dieses intelligente System dreidimensionale, fast normale Gelenkdrehungen um bis zu 27 Grad ermöglicht. Diese Beweglichkeit genüge für eine normale Gehbewegung, sagen die Forscher. Die Wissenschaftler wollen das System nun ausbauen und auch für andere Gelenke einsetzen. Noch hat allerdings kein Patient die Robotersocke ausprobiert, denn die derzeit benutzten PNAMs sind zylindrisch geformt, relativ dick und daher sperrig. Künftig wollen die Forscher mit flacheren, riemenartigen Kunstmuskeln arbeiten, die bequemer und weniger auffällig sind. Auch die Geräuschentwicklung der PNAMs ist verbesserungswürdig. Derzeit klingt die Robotersocke noch als würde Darth Vader vor einem gehen.

SH / physio.de

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