Wirksamkeit eines angetriebenen Exoskeletts in Kombination mit FES für Patienten mit chronischer SCI: eine RCT (Ekso-FES)

Querschnittslähmung ist ein schwerwiegendes Ereignis, das zu einem vollständigen oder teilweisen Verlust motorischer, sensorischer und vegetativer Funktionen führt. Die Wiedererlangung von Gang, Gleichgewicht und Mobilität sind wichtige Prioritäten für Personen mit einer Rückenmarksverletzung (SCI). In den letzten zehn Jahren hat die technologische Entwicklung von Exoskeletten es Menschen mit Querschnittlähmung ermöglicht, ihrem gewünschten Ziel näher zu kommen. Tragbare Roboter-Exoskelette sind motorisierte Orthesen, die das ungebundene Stehen und Gehen über den Boden erleichtern. Durch die Unterstützung mehrerer Schrittwiederholungen bei voller Belastung des Körpers stellen diese Geräte einen aufgabenspezifischen und -orientierten Trainingsansatz zur Rehabilitation der Gangfunktion nach Querschnittlähmung dar. In Fällen, in denen die Rehabilitation der Gangfunktion nicht das Ziel ist, kann die Notwendigkeit, sekundäre Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit QSL wie Schmerzen, Spastik, Darm- und Blasenfunktion anzugehen, immer noch eine Begründung für die Teilnahme am Exoskeletttraining sein.

Eine weitere etablierte Technik zur Behandlung solcher sekundären Gesundheitsprobleme ist die funktionelle Elektrostimulation (FES). FES ist eine gängige und etablierte Methode zur Rehabilitation von Personen mit Querschnittlähmung. Mehrere Studien haben positive Wirkungen von FES dokumentiert, wie z. B. Vermeidung von Nichtgebrauch und Denervationsatrophie, Verbesserung von Muskelkraft, Leistungsabgabe und Ausdauer, Veränderung des Muskelfasertyps, Vergrößerung der Querschnittsfläche der Muskeln, Erhöhung der Muskelmasse, Aktivierung der Nervensprossung, motorisches Lernen und Verringerung der Spastik. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass FES die Blasen-, Darm- und Sexualfunktion, die kardiovaskuläre Fitness (durch Steigerung der aeroben Kapazität) verbessert, die Körperfettmasse reduziert und Dekubitus verhindert und behandelt, indem es die Muskeldurchblutung erhöht. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die FES-Behandlung auch einen Einfluss auf die Körperfunktion hat, indem sie die Funktion der unteren Gliedmaßen sowie die Stabilität und Funktion des Rumpfes verbessert.

Die vom Muskel durch elektrische Stimulation hervorgerufene Kraft kann zur Fortbewegung genutzt werden. Dazu wird die unerwünschte Bewegung der Gliedmaßen oft durch passive Orthesen oder Pedale eingeschränkt, um die Muskelkontraktion des Benutzers effizient zu nutzen, um die Kraft für den Vorwärtsantrieb sicher bereitzustellen. Die Nützlichkeit solcher Systeme ist jedoch oft aufgrund der schnellen Einleitung einer Muskelermüdung begrenzt. Dies ist unter anderem ein Grund, warum hybride FES-Roboterlösungen entwickelt wurden, die die durch elektrische Stimulation erzeugte Leistung durch motorisierte Unterstützung ergänzen. Dieser Ansatz reduziert die Kraft, die von den Muskeln erzeugt werden muss, und ermöglicht die Anwendung von FES für längere Trainingseinheiten, bevor Ermüdung auftritt. Auf diese Weise bieten solche hybridbetriebenen Exoskelette die physiologischen Gesundheitsvorteile ähnlich dem FES-Radfahren und verbessern gleichzeitig die Mobilität des Benutzers. Das Hinzufügen von FES zu einem angetriebenen Exoskelett reduziert auch synergetisch die Motordrehmomente des Geräts, wodurch der Batterieverbrauch reduziert und somit die maximale Reichweite des Exoskeletts erhöht wird.

Während es aus technischer und physiologischer Sicht vollkommen vernünftig klingt, angetriebene Exoskelette und FES zu solchen hybriden bionischen Systemen zu kombinieren, gibt es nur anekdotische Beweise für ihren klinischen Nutzen und ihre Wirksamkeit bei Patienten mit QSL. Hier schlagen die Forscher eine randomisierte kontrollierte Studie vor, die die Wirkung der kombinierten Anwendung des EksoNR-betriebenen Exoskeletts (Ekso Bionics, Richmond, CA, USA) und FES (FES RehaMove2, Hasomed, Magdeburg, Deutschland) im Vergleich zur Ekso-Therapie allein auf funktionelle Ergebnisse untersucht und sekundäre Gesundheitsparameter.