Bekämpfung des durch Krankenhausaufenthalte verursachten Muskelkraftverlusts bei älteren Erwachsenen durch Blutflussrestriktion in Kombination mit einem elektromyografiegesteuerten Serious Game. (GHOSTLY+)

Ein Krankenhausaufenthalt setzt ältere Erwachsene einem erheblichen Risiko für eine krankenhausassoziierte Behinderung (HAD) aus, einen Zustand, der durch einen raschen und oft schweren Rückgang der Muskelkraft und -funktion aufgrund von Immobilität gekennzeichnet ist. Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Erwachsene ab 65 Jahren innerhalb einer einzigen Woche Bettruhe bis zu 15 % ihrer Beinkraft und bis zu 5 % ihrer Muskelmasse pro Tag verlieren können. Diese Rückgänge verlängern nicht nur die Krankenhausverweildauer, sondern erhöhen auch die Abhängigkeit, beeinträchtigen die Mobilität und steigern das Sterblichkeitsrisiko. Während hochbelastendes Krafttraining als Goldstandard zur Vorbeugung von Muskelverlust gilt, ist es für gebrechliche oder postoperative Patienten oft kontraindiziert oder einfach nicht durchführbar. Dadurch entsteht ein dringender Bedarf an wirksamen, gelenkschonenden Alternativen, um die körperliche Funktion während des Krankenhausaufenthalts zu erhalten.

Das Training mit Blutflussrestriktion (BFR) hat sich als eine solche Alternative etabliert. Es funktioniert durch teilweise Okklusion des arteriellen Blutflusses und vollständige Einschränkung des venösen Rückflusses in einer Gliedmaße mithilfe einer Druckmanschette, wodurch die Effekte von Übungen mit geringer Belastung verstärkt werden. Es wurde nachgewiesen, dass BFR Muskelhypertrophie und Kraftzuwächse bei verschiedenen Bevölkerungsgruppen, einschließlich älterer Erwachsener, stimuliert, und es hat sich in über 300.000 gemeldeten klinischen Sitzungen als sicher erwiesen. Neben körperlichen Einschränkungen ist eine weitere große Herausforderung in der Krankenhausrehabilitation die geringe Therapietreue. Viele Patienten führen ihre unbeaufsichtigten Therapieübungen nicht vollständig durch, hauptsächlich aufgrund geringer Motivation. Serious Games – interaktive Anwendungen mit therapeutischem Ziel – haben sich als vielversprechend erwiesen, um das Engagement zu verbessern, aber die meisten sind nicht speziell für den klinischen Einsatz konzipiert oder auf die Bedürfnisse hospitalisierter älterer Erwachsener zugeschnitten.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurde das GHOSTLY+-System entwickelt. GHOSTLY+ ist eine mobile Rehabilitationslösung, die gamifiziertes Muskeltraining mit BFR kombiniert und für die Nutzung außerhalb der Therapiezeiten bei hospitalisierten älteren Erwachsenen konzipiert ist. Das System basiert auf einer Serious-Game-App, die Muskelkontraktionen, gemessen über Oberflächen-Elektromyographie (EMG), in Spielaktionen umwandelt. Indem es Patienten in eine spielerische, aber physiologisch fundierte Umgebung einbindet, zielt das System darauf ab, die Motivation zu steigern und eine angemessene Trainingsintensität sicherzustellen, selbst ohne den Einsatz von Gewichten oder aktiver Bewegung. GHOSTLY+ beinhaltet eine automatische Schwierigkeitsanpassung basierend auf Echtzeit-EMG-Daten und folgt evidenzbasierten Parametern für Krafttraining: isometrische Kontraktionen bei etwa 75 % der maximalen willkürlichen Kontraktion (MVC) jedes Patienten, durchgeführt dreimal pro Sitzung mit je 12 Wiederholungen pro Satz.

Die hier beschriebene klinische Studie ist eine multizentrische, randomisierte kontrollierte Studie (RCT) mit einem Hybrid-Typ-1-Design. Die Studie wird in drei Krankenhäusern in Belgien (UZ Brüssel, UZ Antwerpen und UZ Leuven) durchgeführt und wird 120 ältere Erwachsene im Alter von 65 Jahren oder älter einschließen, die hospitalisiert sind, nicht eigenständig stehen oder transferieren können, voraussichtlich etwa 14 Tage hospitalisiert bleiben und aufgrund anhaltender Immobilität ein hohes Risiko für Muskelkraftverlust haben. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Gruppen zugeteilt. Die Kontrollgruppe erhält die Standard-Physiotherapie gemäß Krankenhausvorgabe. Die Interventionsgruppe erhält die Standardversorgung ergänzt durch das GHOSTLY+-System. Die Teilnehmer werden GHOSTLY+ mindestens fünf Sitzungen pro Woche über zwei Wochen oder bis zur Entlassung nutzen, abhängig von ihrer Krankenhausverweildauer.

Jede GHOSTLY+-Sitzung beginnt mit dem Anlegen einer intelligenten BFR-Manschette am Oberschenkel des Zielbeins. Die Manschette misst automatisch den arteriellen Okklusionsdruck (AOP) und pumpt sich auf 50 % dieses Wertes auf, ein bekanntermaßen wirksamer Wert bei minimalem Unbehagen. Anschließend werden die Teilnehmer durch einen In-App-Kalibrierungsprozess geführt, bei dem sie drei maximale isometrische Kontraktionen ausführen. Basierend auf diesen Messwerten bestimmt das System die individuelle MVC und setzt den Schwierigkeitsgrad des Spiels auf 75 % dieses Wertes. Während des Spiels müssen die Patienten drei Level pro Sitzung absolvieren, wobei jedes Level einen Satz von zwölf Muskelkontraktionen darstellt. Zwischen den Sätzen werden Ruhephasen von zwei Minuten eingehalten. Basierend auf einer früheren Machbarkeitsstudie am UZ Brüssel (Debeuf et al., 2025) können die meisten Patienten das System nach einer Stunde Training eigenständig nutzen. Physiotherapeuten an jedem Standort werden geschult, um diese Erstinstallation zu begleiten, bis die Patienten in der Lage sind, das GHOSTLY+-System eigenständig einzurichten.

Das primäre Ergebnis dieser Studie ist die Muskelkraft der unteren Extremitäten bei Krankenhausentlassung, bewertet mit einem tragbaren MicroFet-Dynamometer. Sekundäre Ergebnisse umfassen Muskelmasse, gemessen via Ultraschallbildgebung des Musculus rectus femoris, funktionelle Leistungsfähigkeit bewertet durch den 30-Sekunden-Sitz-Stand-Test und die Functional Ambulation Category, Selbstständigkeit bei Aktivitäten des täglichen Lebens mithilfe der Katz-Skala, die im Bett verbrachte Zeit, die gesamte Krankenhausverweildauer und patientenberichtete Ergebnisse bezüglich Zufriedenheit und Nutzbarkeit der Intervention. Der kognitive Status wird mit der Mini-Mental-State-Examination (MMSE) bewertet, und zusätzliche Analysen werden an EMG-Daten durchgeführt, um neuromuskuläre Parameter wie Signalamplitude und Ermüdungsindex zu extrahieren. Zusätzlich zu klinischen und physiologischen Daten werden Patienten und Therapeuten an der Erhebung von Implementierungsdaten via Fragebögen, Interviews und Standort-Logbüchern teilnehmen, entsprechend dem Consolidated Framework for Implementation Research (CFIR).

Daten werden zu drei Zeitpunkten erhoben: vor der Intervention (Baseline), am Ende der ersten Woche, am Ende von zwei Wochen oder bei früherer Krankenhausentlassung. Die Randomisierung wird über ein webbasiertes System durchgeführt, wobei die Ergebnisbewerter bezüglich der Gruppenzuteilung verblindet sind, um Verzerrungen zu reduzieren. Die Teilnehmer erhalten eine studienspezifische ID und werden angewiesen, ihre Gruppenzuteilung gegenüber den Personen, die die Ergebnisdaten erheben, nicht preiszugeben.

Über die Bewertung der klinischen Wirksamkeit hinaus beinhaltet die Studie eine robuste Implementierungsevaluation. Unter Verwendung des Consolidated Framework for Implementation Research (CFIR) und des Proctor-Frameworks wird die Studie wichtige Praxisindikatoren wie Akzeptanz, Adoption, Treue zur Intervention, Durchführbarkeit, Verbreitung und Nachhaltigkeit untersuchen. Daten werden durch Mitarbeiterbefragungen, Verwaltungsakten, strukturierte Interviews, App-Nutzungsdaten und Fokusgruppen mit Gesundheitsfachkräften und Patienten gesammelt. Die qualitativen Daten werden mittels Inhaltsanalyse und reflexiver thematischer Analyse ausgewertet, um fördernde und hemmende Faktoren der Implementierung zu identifizieren.

Die Studie ist ausreichend gepowert, um einen Unterschied von 15 % beim Erhalt der Muskelkraft der unteren Extremitäten zwischen Interventions- und Kontrollgruppe zu detektieren. Die Analyse wird wiederholte Messungen der Varianz (ANOVA), Regressionsmodelle und Subgruppenanalysen umfassen, um den Einfluss des Mobilitätsstatus oder der kognitiven Leistung bei Studienbeginn zu untersuchen. Alle Daten werden auf Qualität und Vollständigkeit überwacht, und alle schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse werden gemäß der geltenden Sicherheitsrichtlinien der EU-Medizinprodukteverordnung den zuständigen Behörden gemeldet.

Nach Abschluss der Studie wird das Forschungsteam ein Implementierungspaket vorbereiten, einschließlich eines E-Learning-Schulungsmoduls für klinisches Personal, einer auf Grol & Wensing basierenden Implementierungsrichtlinie und einer Geschäftsfallanalyse für eine breitere Einführung. Die Ergebnisse werden durch akademische Veröffentlichungen, Workshops für Kliniker, Präsentationen in Krankenhäusern und Patienteninformationskampagnen verbreitet.

Zusammenfassend bewertet diese Studie GHOSTLY+, ein neuartiges Rehabilitationssystem, das Blutflussrestriktion und EMG-gestütztes gamifiziertes Krafttraining für hospitalisierte ältere Erwachsene kombiniert. Es ist darauf ausgelegt, Muskelkraft zu erhalten, den körperlichen Abbau während der Bettruhe zu reduzieren und die Therapietreue durch interaktive digitale Technologie zu steigern. Indem es Implementierungswissenschaft in seine Struktur einbettet, zielt die Studie darauf ab, nicht nur die Wirksamkeit von GHOSTLY+ nachzuweisen, sondern auch dessen nachhaltige Integration in die routinemäßige Krankenhausversorgung zu unterstützen.