Endlich wieder gehen

durch Rückenmark-Stimulation

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Seit den 1960er Jahren arbeiten Wissenschaftler aus verschiedenen Fachrichtungen daran, Querschnittsgelähmten mithilfe eines Außenskeletts wieder das Stehen und Gehen zu ermöglichen. Seit 2013 stehen die ersten funktionstüchtigen Exoskelette auf dem Markt zur Verfügung und seit dem letzten Sommer steht mit dem Personal 6.0 des Herstellers Rewalk Robotics das erste Exoskelett im Hilfsmittelverzeichnis des GKV-Spitzenverbands. Seitdem können Paraplegiker die Kostenübernahme hierfür bei den gesetzlichen Krankenkassen beantragen.

Außenskelette, die einzelne Körperbereiche wie Beine, Arme oder Rumpf mit Robotertechnologie bei der Bewegung unterstützen, sind stark gefragt in der Industrie und beim Militär. Das hat sich auch auf die Entwicklung im medizinischen Bereich ausgewirkt: zwar gibt es derzeit nur einige wenige Anbieter mit Sitz in Japan, Neuseeland, den USA oder Kanada, doch vielerorts wird zurzeit auf diesem finanziell stark geförderten Forschungsgebiet an neuen Modellen gearbeitet. In den letzten Jahren ist die Entwicklung vorangeschritten zu immer leichteren Modellen: Während die Nutzer der ersten Exoskelette die Batterien für den Antrieb meist in einem Rucksack auf dem Rücken tragen mussten, ist dies bei den neuen Modellen nicht mehr der Fall.

Die Teilnehmer der Studie beim Bewegungstraining. Muskelsignale, Kinetik und Schwerkraft der Probanden wurden mithilfe der Hängevorrichtung aufgezeichnet.

Das Training mit dem Exosklelett hat den Berichten der Anwender zufolge viele positive Effekte: Stärke und Ausdauer werden gefördert und die inneren Organe entlastet, der Atem geht leichter, die Verdauung, Blasenfunktion und der Kreislauf angeregt. Zudem wird durch die stärkere Beanspruchung der Knochen Osteoporose vorgebeugt. Und auch der psychologische Effekt ist erheblich.

Viele Nutzer empfinden ein großes Glücksgefühl und ein völlig neues Ich-Erleben, wenn sie (wieder) die ersten Schritte tun und anderen auf Augenhöhe begegnen. Auch könnenviele ihre Situation deutlich besser akzeptieren, wenn sie die Wahl haben, entweder den Rollstuhl oder das Exoskelett zu benutzen.

All diese positiven gesundheitlichen Effekte machen den Einsatz eines Exoskeletts bei der Therapie sinnvoll, auch wenn das dynamische Gehen damit noch nicht möglich ist. Denn bei den für Paraplegikern geeigneten Modellen handelt es sich um Exoskelette mit starren Gelenken, weshalb zusätzliche Gehhilfen wie Unterarmstützkrücken verwendet werden müssen. Eine Alternative hierzu sind stationäre Exoskelette, die in Kliniken und anderen Rehabilitationseinrichtungen beim Bewegungstraining eingesetzt werden, wie beispielsweise der Lokomat des Schweizers Herstellers Hocoma oder das Exoskelett HAL des japanischen Herstellers Cyberdyne. Die robotische Gangtherapie erfolgt hier ohne zusätzliche Stützen auf dem Laufband.
Wir stellen Ihnen im Folgenden einige der neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Exoskelette vor und die neuesten wissenschaftlichen Forschungserfolge bei der Behandlung von Querschnittslähmung.

TEAMWORK MIT HAL

Ein Vorreiter bei der Entwicklung von Exoskeletten ist der japanische Hersteller Cyberdyne, dessen Vorzeigeprodukt HAL heißt, abgekürzt für „Hybrid Assistive Limb“. HAL gibt es in vielen Varianten, es kann z. B. die Beine, Arme oder Lendenmuskeln unterstützen. Das Besondere an HAL ist, das es intuitiv funktioniert. Wenn ein Mensch sich bewegen möchte, kann HAL das elektrische Signal, das vom Gehirn über das Rückenmark an die Muskeln geschickt wird, mittels Sensoren auf der Haut erkennen. Die Maschine bewegt daraufhin die entsprechenden Gliedmaßen, wobei wieder Signale an das Gehirn zurückgesendet werden. Durch das Biofeedback zwischen Mensch und Maschine lenkt der Nutzer das Exoskelett mit natürlichen Nervensignalen. Durch regelmäßiges Training können so nach einem Schlaganfall oder einer Rückenmarksverletzung verlorengegangene Körperfunktionen wiederhergestellt werden.

EPIDURALE ELEKTROSTIMULATION UND BEWEGUNGSTRAINING

Robotergestütze Medizingeräte werden auch bei den neuesten Therapieansätzen eingesetzt, vor allem bei diskompletten Querschnittslähmungen. Bei dieser sind die Nervenfasern im Rückenmark nicht vollständig unterbrochen, sondern nur die Motoneuronen, die die Muskeln steuern. Das Ziel der Reha-Behandlung besteht dann dar-in, die anderen erhaltenen Nervenstränge für neue Aufgaben zu nutzen, so wie nach einem Schlaganfall durch intensives Training gesunde Hirnregionen lernen, die Funktionen der zerstörten Hirnzellen zu übernehmen. Hierfür werden in einer Operation elektronische Rückenmarkstimulatoren epidural über dem Rückenmark eingesetzt.
Im Herbst berichtete das Kentucky Spinal Cord Injury Research Center der Universität Louisville von ersten Erfolgen. Zwei der vier Personen, bei denen seit mindestens zweieinhalb Jahren eine motorisch komplette Querschnittslähmung vorlag, konnten sich wieder selbstständig mit Gehhilfen bewegen. Ermöglicht wurde dies durch die Kombination von epiduraler Elektrostimulation und täglichem Lokomotionstraining. Bei letzterem werden die Nerven im Rückenmark dazu angeregt, sich an die Gehmuster zu erinnern, indem der Patient kontinuierlich übt zu gehen und zu stehen. Sein Körpergewicht wird dabei von einem Geschirr getragen, die Beine werden je nach Hersteller und Modell des Lokomaten entweder von geschulten Fachkräften bewegt oder über eine robotische Gangorthese.

Die Teilnehmer der Studie beim Bewegungstraining.

ERFOLGSMELDUNGEN AUS LAUSANNE

Während die Patienten in den USA jedoch monatelang hart für ihre Fortschritte arbeiten mussten, gelang es den Probanden der Ècole Polytechnique Fédérale de Lausanne schon nach einer Woche, ihre gelähmten Körperpartien wieder zu bewegen. Bei den drei Männern zwischen 28 und 47 Jahren lag die traumatische Halswirbelsäulenverletzung vier bis sechs Jahre zurück. Mittlerweile sind sie sogar in der Lage, sich mit Hilfsmitteln wie Krücken oder Rollator auch außerhalb auf ebenem Gelände fortzubewegen.

Die Leiter der EPFL-Studie, Jocelyne Bloch und Grégoire Courtine, zusammen mit den Teilnehmern des Neurosti-mulationstrainings.

In einer Operation wurde ihnen ebenfalls epidural ein Neurostimulator implantiert. Über einen Mikrocomputer, den der Patient am Körper trägt, wurden die Befehle für die Impulse erzeugt, mit denen das Rückenmark elektrisch stimuliert wurde. Zudem wurden während des Bewegungstrainings die Muskelsignale, die Kinetik und die Schwerkraft des Patienten durch eine Hängevorrichtung aufgezeichnet, in Echtzeit ausgewertet und der Neurostimulator programmiert. Ein großer Unterschied zum Verfahren der US-Forscher besteht darin, dass die Impulse regelmäßig unterbrochen wurden und zwar zeitlich synchron mit den Bewegungsabläufen, während in Louisville die Stimulation kontinuierlich erfolgte. Die Schweizer Patienten lernten so offenbar schneller, ihre Muskeln mit dem Neurostimulator einzusetzen und zeigten schon nach einer Woche die ersten Erfolge.

ENZYM ZUR BEHANDLUNG AKUTER QUERSCHNITTSLÄHMUNG

Ein großer Erfolg bei der Behandlung von akuter Querschnittslähmung wurde im Mai 2018 auch aus Israel gemeldet. Wissenschaftler der Universität Tel Aviv hatten herausgefunden, dass die Injektion eines Enzyms das Absterben von Neuronen und damit die Lähmung verhindern kann. Voraussetzung ist, dass das Enzym innerhalb einiger Stunden nach der Rückenmarksverletzung injiziert wird. Da keine Nebenwirkungen zu erwarten sind, könnte es prophylaktisch nach Unfällen verabreicht werden.

Weitere Information finden Sie hier:

www.uoflnews.com >> UofL research helps spinal cord injury patients take steps
www.courtine-lab.epfl.ch
www.aftau.org >> New Study Offers Hope of Recovery from Spinal Cord Injury

Fotos: EPFL / Hillary Sanctuary / Laurianne Aeby / Jamani Caillet / Jean-Baptiste Mignardot