Durch den Einsatz moderner Technologien hat die Rehabilitation nach Schlaganfällen enorme Fortschritte gemacht. Und Experten sind sicher: Robotik, Telemedizin und KI werden in den kommenden Jahren für eine rasante Entwicklung der Neuro-Reha sorgen.
Der Heißluftballon nähert sich bedrohlich dem Berg. Wenn er jetzt nicht rasch steigt, wird es brenzlig. Aber der Pilot hat die Gefahr erkannt. Ein kräftiger Druck auf den Handsensor: Der Ballon bewegt sich in die Höhe. Noch ein Druck: Es ist geschafft. Das Hindernis ist überwunden. Was durchaus gefährlich klingt, ist ein Spiel – und zwar eines mit medizinischem Hintergrund. Bei dem Piloten handelt es sich um einen Schlaganfallpatienten, der eine Reha-Übung macht. Er sitzt nicht in einer Ballon-Gondel, sondern vor einem Bildschirm und trainiert mit Pablo – einem Gerät, mit dem Schlaganfallpatienten Übungen absolvieren können, um beschädigte Gehirnregionen wieder zu aktiveren und Muskeln zu stimulieren.
Besser im Griff.
Der sensorbasierte Pablo ist ein System für interaktive Therapien für Hand, Beine und Rumpf. Gamification kommt in der Neuro-Reha eine immer stärkere Rolle zu.
Apps ersetzen Geräte
Derartige Applikationen kommen in der Neuro-Reha immer häufiger zum Einsatz. Was früher nach schweißtreibenden Übungen klang, wird heutzutage mithilfe von Apps und Computerprogrammen spielerisch erledigt. Gamification nennen das die Experten. „Man nutzt dabei den natürlichen Spieltrieb des Menschen“, meint Hermann Moser, ärztlicher Leiter des Neurologischen Therapiezentrums Gmundnerberg im oberösterreichischen Altmünster. „Die Motivation fällt leichter, man kann den Therapiefortschritt darstellen und das Tolle ist: Man kann den Schwierigkeitsgrad einstellen und individuell auf den Patienten anpassen.“
Gamification ist eines der Beispiele dafür, dass der technologische Fortschritt in den vergangenen Jahren gewaltige Fortschritte bei der Reha von Schlaganfällen gebracht hat –, aber es ist bei weitem nicht das einzige: Gangroboter helfen gelähmten Patientinnen und Patienten wieder ihre Beine zu benutzen. Mithilfe von Exoskeletten können Gelähmte in gewissem Umfang wieder selbstständig gehen. In der Tele-Reha unterstützen Therapeuten die Patienten bei ihren Übungen zu Hause. Durch nicht-invasive Hirnstimulation werden beschädigte Gehirnbereiche wieder aktiviert. Und durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) können umfangreiche Daten ausgewertet und präzise Vorhersagen getroffen werden.
Neurologen und Neurobiologen arbeiten weltweit fieberhaft daran, die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln. Neue Studien zeigen immer besser, welche Prozesse im Gehirn – und vor allem im geschädigten Gehirn – ablaufen und was notwendig ist, damit Therapien optimale Wirkung erzielen. Dabei geht es vor allem um eines: Das geschädigte Gehirn muss Fähigkeiten neu erlernen. Neurologische Reha bedeutet lernen, was das Gehirn verloren hat. Die Fortschritte der Forschung sind dabei gewaltig. „Was in den letzten 30 Jahren an Entwicklung in der neurologischen Rehabilitation passiert ist, das gab es auf keinem anderen Feld der Rehabilitation“, sagt Thomas Mokrusch, Vorsitzender des deutschen „Bundesverbands NeuroRehabilitation“. Er verweist auf mittlerweile mehr als 3.000 Studien im Bereich der neurologischen Reha. Vor 30 Jahren seien es nur einige Dutzend gewesen.
Eine ganze Reihe dieser Studien befasst sich mit dem Thema KI – beispielsweise mit dem Einsatz von KI bei der Erfolgsprognose einer Schlaganfall-Reha. „Zu Beginn der Reha stellen Patient und Arzt die entscheidende Frage: Wie wird der Erfolg der Maßnahmen sein?“, so Stefan Seidel, ärztlicher Leiter der Klinik Pirawarth, die auf neurologische und orthopädische Reha spezialisiert ist. Bei der Beantwortung dieser Frage zeigt die KI bereits erstaunliche Fähigkeiten.
In Studien hat man der KI Angaben zum Schweregrad der jeweiligen Lähmung nach dem international anerkannten NIHSS-Score gegeben und ihr zusätzliche Informationen aus einem MRT oder einer anderen Bildgebung zur Verfügung gestellt. Das Ergebnis: „Die KI war bereits in der Lage, bessere Vorhersagen zu treffen als erfahrene Neurologen oder Schlaganfallexperten“, berichtet Seidel. Bislang beschränkt sich der Einsatz der KI für Erfolgsprognosen noch auf Studien. Aber die Experten sind davon überzeugt, dass sie in diesem Bereich in den nächsten fünf bis zehn Jahren zum unverzichtbaren Begleiter der Mediziner werden wird. Seidel: „Die KI wird den erfahrenen Neurologen nicht ersetzen. Aber sie wird eine wertvolle Unterstützung sein.“
KI verändert Erwartungen.
Stefan Seidel, ärztlicher Leiter der Klinik Pirawarth, hat sich auf neurologische und orthopädische Reha spezialisiert. KI erlaubt bessere Prognosen für Erfolgsaussichten der Reha-Therapien.
Personalisierung mit KI
Sehr viel erwarten sich die Reha-Experten in nicht allzu ferner Zukunft von der KI auch beim Thema „Shaping“. Beim Shaping handelt es sich um das richtige Anpassen der Reha-Maßnahmen und -Übungen an die Fähigkeiten des Patienten. „Es muss genau passen. Die Übung darf nicht zu leicht sein. Dann bringt sie keinen Fortschritt. Und sie darf nicht zu schwer sein. Dann überfordert sie“, erläutert Gmundnerberg-Mediziner Moser. Die KI soll in Zukunft Patientendaten auswerten, die beim Einsatz von Gamification-Apps oder Robotern gewonnen worden sind. Das Ziel: das richtige Shaping eruieren und die Effektivität der Therapien steigern. Reha-Spezialist Moser erläutert dies am Beispiel von Daten, die bei Reha-Übungen mit einem Gangroboter gewonnen werden: „Man erkennt die Kraft, die der Patient aufbringt, die Aktivitäten der unterschiedlichen Muskeln oder die Druckverteilung zwischen linker und rechter Körperhälfte“, so Moser. „Die KI wertet diese Daten aus und hilft dabei, die Übungen exakt anzupassen.“
Bereits seit einigen Jahren erfolgreich im Einsatz ist die nicht-invasive Hirnstimulation, bei der das beschädigte Gehirn nach einem Schlaganfall oberflächlich stimuliert wird. Die Reha-Spezialisten setzen hier vor allem auf die Transkranielle Magnetstimulation (TMS) und transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS). Beide Technologien haben in den vergangenen Jahren Einzug in die Reha-Praxis gehalten. „Die tDCS ist relativ einfach einzusetzen und zeigt eine gewisse Wirkung. Sie hat aber den Nachteil, dass man sie nicht genau applizieren kann. Mit der TMS kann man dagegen ganz gezielt bestimmte Hirnareale stimulieren. Der Effekt ist größer, aber die TMS ist sehr aufwendig und erfordert spezielle Kenntnisse“, meint Fachmann Moser.
Sein Kollege Seidel von der Klinik Pirawarth erläutert, wie die TMS funktioniert: „Eine Spule, die ein magnetisches Feld induziert, wirkt auf die Gehirnrinde ein. Man kann sowohl die beschädigte Seite als auch die gegenüberliegende Seite stimulieren“, so Seidel. Dabei machen sich die Neurologen die Erkenntnisse zunutze, die die Gehirnforschung in den vergangenen 30 Jahren gemacht hat. „Bei einem linkshirnigen Schlaganfall mit Halbseitenschwäche und Sprachstörung kommt es oft zu hemmenden Einflüssen der anderen Seite: Die rechte Gehirnhälfte, die weiter fehlerfrei arbeitet, versucht, das betroffene Areal auszuschalten und so die Schädigung zu kompensieren“, erklärt Seidel. Das führe aber langfristig dazu, dass die Selbstheilung gehemmt werde. „Man kann das mit TMS behandeln, indem man die betroffene Seite mit Hochfrequenz stimuliert und die gesunde Seite mit Niederfrequenz hemmt.“
Die Fortschritte, die moderne Technologien in den vergangenen Jahren bei der Reha von Schlaganfällen gebracht haben, sind unbestritten. Bei der Erwartung für die Zukunft gehen die Meinungen allerdings auseinander. Kritiker warnen davor, zu viel zu erwarten. Hirnschäden seien irreversibel. Man könne die Grenzen des Machbaren nicht verschieben. Befürworter der neuen Technologien sehen das anders. Sie verweisen auf die fundamental neuen Erkenntnisse, die man in den vergangenen Jahren in der Gehirnforschung gewonnen hat – vor allem durch die Arbeiten im Bereich der Neuroplastizität.
Viele Forscherinnern und Forscher befassen sich mit einer zentralen Frage: Können beschädigte Gehirnareale wieder aktiviert werden und können andere Regionen, die nicht betroffen sind, deren Funktionen übernehmen? Gottfried Kranz, ärztlicher Leiter des Neurologischen Rehabilitationszentrums (NRZ) Rosenhügel in Wien, erwartet in den kommenden Jahren völlig neue Antworten auf diese Fragen. Sein Ausblick: „Man kann die Grenzen des Machbaren durch Technologien und den medizinischen Fortschritt verschieben.“
Quellen und Links:
Wie sich Reha durch Technik neu erfindet:
www.schlaganfall-hilfe.de/de/ausgabe-3/2020-bewegung/wie-sich-reha-durch-technik-neu-erfindet
Neue Hoffnung für Schlaganfallpatienten:
www.klinik-pirawarth.at/de/neue-hoffnung-fuer-schlaganfallpatienten
Neue Technologie für die Verbesserung der Erholung nach einem Schlaganfall:
www.cbs.mpg.de/studiengesuche/schlaganfall
