GAIT

Gangstörungen zählen zu den häufigsten und folgenreichsten Symptomen neurologischer Erkrankungen wie dem Schlaganfall oder der Parkinsonerkrankung. Sie schränken die Mobilität und Lebensqualität der Betroffenen erheblich ein und sind eine der Hauptursachen für Stürze, mit weitreichenden gesundheitlichen und wirtschaftlichen Folgen für Patienten und das Gesundheitssystem gleichermaßen.

Robotik trifft auf künstliche Intelligenz

Robotische Assistenzsysteme haben die neurologische Rehabilitation in den vergangenen Jahren bereits grundlegend verändert. Sie ermöglichen ein sicheres, intensives Gangtraining, etwa das Üben von Treppensteigen, Aufstehen und Hinsetzen oder die Sturzprophylaxe. Dabei erfassen diese Systeme kontinuierlich eine Vielzahl wertvoller Bewegungsdaten. Bisher jedoch bleiben diese Daten weitgehend ungenutzt, da die Therapiegestaltung vorwiegend auf der Erfahrung der Therapeutinnen und Therapeuten sowie klinischen Leitlinien basiert. Genau hier setzt das Projekt GAIT an.

Das GAIT-System: Personalisierte Therapie in Echtzeit

Im Rahmen des Projekts entwickelt das Fraunhofer IMTE gemeinsam mit seinen Partnern ein innovatives, datengetriebenes Entscheidungs- und Unterstützungssystem für die robotergestützte Gangrehabilitation. Das System nutzt die Signale vorhandener Reha-Roboter, exemplarisch am FLOAT der Reha-Stim Medtec GmbH, um klinisch relevante Bewegungsparameter automatisiert und in Echtzeit zu bestimmen. Das GAIT-System gliedert sich in vier aufeinander aufbauende Komponenten:

• GAIT-Assessment: Ein standardisiertes, robotergestütztes Eingangsassessment identifiziert individuelle Gangdefizite, unterstützt durch Virtual-Reality-Umgebungen und gezielte Gleichgewichtsstörungen (Perturbationen).
• GAIT-Parcours: Auf Basis der identifizierten Defizite werden personalisierte Therapieprogramme empfohlen und kontinuierlich angepasst.
• GAIT-Feedback: Ein integriertes Biofeedback-System optimiert die Therapie gezielt und adressiert Störungen in Wahrnehmung, Koordination und Sensorik.
• GAIT-Control: Das System steuert den Reha-Roboter aktiv während der Therapie, etwa durch automatische Anpassung der Gewichtsentlastung oder der Perturbationsintensität.

Unser Beitrag: Algorithmen an der Schnittstelle von Wissen und Daten

Der wissenschaftliche Schwerpunkt des Fraunhofer IMTE liegt in der Entwicklung von Algorithmen zur Ableitung personenspezifischer Bewegungsgrößen aus den Robotersignalen. Dabei kombinieren wir wissensbasierte und datengetriebene Ansätze, um höchste Präzision und Echtzeitfähigkeit zu gewährleisten, bei gleichzeitiger Transparenz und Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse für Therapeutinnen und Therapeuten.

Breite Wirkung durch modulares Design

Das GAIT-System ist modular und herstellerunabhängig konzipiert, sodass es flexibel in bestehende Robotik-Plattformen integriert werden kann. Damit soll die personalisierte, datengetriebene Gangtherapie einer möglichst breiten Patientenpopulation zugänglich gemacht werden. Das Projekt fokussiert sich zunächst auf die Krankheitsbilder ischämischer Schlaganfall und Parkinsonerkrankung, zwei Indikationen, bei denen der Einsatz robotergestützter Rehabilitation bereits stark zunimmt und die Datenlage zu pathologischen Gangveränderungen besonders gut ist. Abgeschlossen wird das Projekt mit einer klinischen Machbarkeitsstudie zur Validierung des Demonstrators, als wichtiger Schritt auf dem Weg zur medizinischen Zertifizierung.