Entwicklung eines mobilen Feedback-assistierten Therapiesystems zur Rehabilitation von Gangstörungen

Förderkennzeichen: KF 3065401KJ2

Hintergrund

Aus der Zusammenarbeit zwischen der HASOMED GmbH Magdeburg (Hard- und Software für die Medizin) und dem Institut für Physiotherapie des UKJ zur Validierung des Ganganalysesystems RehaWatch entstand die Idee einer Ableitung vom herkömmlichen Analysesystem zu einem Therapeutischen. Grundgedanke die Eigenständigkeit des Patienten zu fördern, durch neue Möglichkeiten innerhalb des bestehenden Therapie-Settings sowie zusätzlicher Therapiemittel waren ausschlaggebend dafür. Die Steigerung der Wirksamkeit der Therapie, insbesondere der Langzeiteffekte stand im Vordergrund. Dem Patienten sollte die Möglichkeit geboten werden, während seines ambulanten oder stationären Aufenthaltes mehr Trainingszeit zur Verfügung zu haben, in der er kontrolliert wird, aber nicht vom Therapeuten abhängig ist. Im Vordergrund stand dabei jeden Patienten in Abhängigkeit seiner individuellen Leistungsfähigkeit zu fördern.
So ergab sich über die Förderung des Zentralen Innovationsprogramms des Mittelstandes (ZIM) ein Zusammenschluss mit der HASOMED GmbH, der Experimentellen Paraplegiologie/Neurorehabilitation Klinik für Paraplegiologie des Universitätsklinikums Heidelberg und dem Funktionsbereichs Klinische Rehaforschung am Institut für Physiotherapie des Universitätsklinikums Jena. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) befürwortete die Förderung für den Zeitraum 15.11.2012 bis 15.11.2015 über das Fördermodul AiF Projekt GmbH mit der Fördernummer: KF 3065401KJ2. Übergeordnetes Ziel war die „Entwicklung eines mobilen  Feedback-assistierten Therapiesystems zur Rehabilitation von Gangstörungen“.

Das im Rahmen dieses Projektes entwickelte System soll im Gegensatz zu existierenden Lösungen, einem Benutzer kontinuierlich – akustisch oder über Vibrationssignale (Biofeedback) – auf Abweichungen im Gangmuster hinweisen und somit in die Lage versetzen, korrigierend einzuwirken. Andererseits erfolgt eine motivierende, positive Rückmeldung, wenn sich sein individuelles Gangmuster innerhalb eines vorgegebenen Bereiches bewegt. Der Therapeut erkennt durch eine regelmäßige Auswertung der Verlaufsdaten, mit welcher Qualität eine Verbesserung erreicht wurde und kann durch Strategievermittlung gezielt die Therapie anpassen. Dabei werden die zu entwickelnden Geräte auch ein Training im häuslichen Umfeld des Patienten ermöglichen und so die Therapieintensität erhöhen – ein wesentlicher Faktor für ein verbessertes motorisches Lernen.

Methoden

Die Validierung des RehaGait Systems, durch das UKH und der Firma HASOMED erbracht in AP 4,  ist die Grundlage zur Durchführung der Machbarkeitsstudie. Für die Untersuchung konnten 15 sturzgefährdete geriatrische und 5 M. Parkinson Patienten rekrutiert werden. Die Rekrutierung fand am UKJ statt. Das positive Votum der Ethikkommission des UKJ wurde im Vorfeld eingeholt. Im Konsortium einigte man sich auf zwei weitere, geräteunspezifische Gehtests (Timed Up and Go Test und 10 Meter Walk Test), um eventuelle Therapieerfolge erfassen zu können. Zudem wurde der QUEST Fragebogen (Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology) in leicht abgewandelter Form erstellt, um das Gesamtsystem im Sinne eines „user centered design“ (UCD) zu validieren. Dabei wurde die subjektive Wahrnehmung und Zufriedenheit des Patienten im therapeutischen Setting mit dem RehaGait System zu ergründet.

Auswertung

Da der Aufsetzwinkel am häufigsten als Trainingsparameter durch den Versuchsleiter gewählt wurde (Kriterium im Studienprotokoll festgelegt, den Parameter zu wählen, der am weitesten vom Normwert abweicht), haben sich hier auch die aussagekräftigsten Veränderungen ergeben.

Sowohl den sturzgefährdeten, älteren Patienten, als auch den M. Parkinson Patienten ist es möglich auf die Feedbackausgabe des Systems zu reagieren und die Bewegungsaufgabe umzusetzen. Dabei ist zu erkennen, dass sich eine Veränderung der erfassten Werte im speziellen des Aufsetzwinkels hin zum Normwert des Aufsetzwinkels von rund 27° ergibt. Sowohl der Vergleich der Ganganalysen, die vor und nach den Trainingsdurchgängen erfolgt sind, als auch die Trainingsdurchgänge selbst, zeigen, dass die Patienten ohne Vorgabe von außen einen gewählten Gangparameter mithilfe des RehaGait Systems beeinflussen können. Insbesondere wird dies deutlich anhand des zweiten und dritten Trainingstages, da hier die positiven Trends aus dem ersten Trainingstag erneut demonstriert wurden.

Innerhalb der Auswertung wurde eine Unterscheidung zwischen den Ganganalysen, die vor und nach den Trainingseinheiten stattfanden und den eigentlichen Trainingseinheiten vorgenommen. An einem Messtag wurden je 5 Trainingsdurchgänge (in den Abbildungen mit M1-5 gekennzeichnet) vollzogen. Dabei ist zu unterscheiden, dass die Ganganalysen anhand der Gangparameter verglichen werden und die Trainingseinheiten anhand der bereits erwähnten Level. (Siehe Anhang Abbildung 1-8)

Ableitungen

Die Durchführung der geräteunspezifischen Gehtests, 10 Meter Walk Test und Timed Up and Go Test, haben keine relevanten Veränderungen gezeigt und können damit keine Rückschlüsse über eventuelle Therapieeffekte liefern. Sodass an der Stelle davon auszugehen ist, dass eine größere Anzahl an Trainingstagen >3 oder zusätzliche Tests notwendig sind, um Aussagen über die Wirksamkeit des auditiven Feedback-Konzepts des RehaGait Systems treffen zu können. Darüber hinaus ergab die Beantwortung des QUEST am letzten Versuchstag, dass die Kategorie Wirksamkeit an erster Stelle und Sicherheit an zweiter Stelle für beide Patientengruppen die wichtigsten Aspekte im Umgang mit dem Therapiesystem sind. Daneben wurden Fragen zu den Kategorien Wohlbefinden, Zuverlässigkeit und Gestaltung des Feedbacks beantwortet. Zudem wurde die Angabe zur Zufriedenheit anhand der VAS (visuelle Analog-Skala) abgefragt. Hier hat sich im Mittel für die sturzgefährdeten, geriatrischen Patienten ein Wert von 7,47 und für die M. Parkinson-Patienten von 8,67 ergeben. Dabei gilt je näher der Wert an 10 liegt, desto größer ist die Zufriedenheit. Weiterhin lieferten die Aussagen der Patienten bei der Befragung dienliche Hinweise für Veränderungen am Gerät. Insbesondere bezüglich der Sprachausgabe konnten so nützliche Änderungen in der Feedbackfrequenz und der Levelstruktur vorgenommen werden.

Die Wahl des zu übenden Gangparameters oblag dem Studienmitarbeiter, der durch die Festlegung im Studienprotokoll den Parameter auswählte, der am weitesten von der im System hinterlegten Norm entfernt lag. Sodass zum überwiegenden Teil der Aufsetzwinkel als Trainingsparameter ausgewählt wurde. Überdies wurde während der Trainingsdurchgänge festgehalten, dass die Frequenz der Feedbackausgabe und die Bereiche in denen Feedback als positiv oder negativ gewertet wird noch verbessert werden müssen, um den Lernprozess positiver beeinflussen zu können und ferner den Umgang motivierender zu gestalten. Im Hinblick auf die sturzgefährdeten, älteren Patienten konnte anhand der Auswertung der Trainingsdurchgänge eine wichtige Ableitung für das Trainingskonzept getroffen werden. So zeigt der Verlauf, dass die Anzahl der Durchgänge für die überwiegende Mehrheit zu viel war. Diese gesamten Ergebnisse und Erfahrungen im Umgang mit dem System wurden in einem Projekttreffen den Partnern vorgestellt und ausführlich diskutiert. Folglich sind die Erkenntnisse des UKH und UKJ, die während der Machbarkeitsstudie und im Austausch aller Projektbeteiligten entstanden sind, auf die finale Version des Prototyps übertragen wurden. Die Nutzung eines auditiven Feedbacks zur Schulung des Ganges scheint einen positiven Einfluss zu haben. Gerade im Hinblick auf geriatrische Patienten kann diese Therapieform einen Benefit neben den standardisierten Verfahren bringen.  Bezüglich der Anwendung bei Morbus Parkinson Patienten stehen weitere Untersuchungen und zusätzliche Implementierungen noch aus.

Kongressbeiträge/ Workshops/ Poster

Glöckner M.: Feedback-gesteuerte Gangtherapie, 119. Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Physikalische Medizin und Rehabilitation, 25.09.-27.09.2014

Glöckner M., Derlien S., Gladow T.: Entwicklung eines Feedback-assistierten Therapiesystems zur Rehabilitation von Gangstörungen, therapie Leipzig, Leipzig 19.03.-21.03.2015

Glöckner M., Derlien S., Smolenski U.C., Schuld C., Schneiders M., Schließmann D., Rupp R., Gladow T., Weber P.: Gangtherapie mittels instrumentiertem Bewegungsfeedback, 5. Deutsche Arthrose Kongress der Deutschen Gesellschaft für Arthrosemanagement, Leipzig, 03.07.-04.07.2015

Studienleiter: Steffen Derlien

Wiss. MA: Maria Nisser