Roboter im klinischen Einsatz

Health-IT Talk Berlin-Brandenburg 

am 23. Januar 2017 

Roboter im klinischen 

Einsatz 

Moderation: Michael Thoss, 

Dr. Adrian Schuster 

Michael Engelhorn 

Dr. Peter Langkafel 

Dr. Adrian Schuster 

Michael Thoss 

Stefan Zorn 

Veranstaltungsort: 

DRK Kliniken Berlin | Westend 

www.Health-IT-Talk.de

Health-IT Talk Berlin-Brandenburg 

Referenten und Beiträge im Januar 2017 

Das HAL System – ein neuronal gesteuertes Exoskelett 

Theodor Bülhoff, Cyberdyne Care Robotics GmbH Bochum 

Klinische Erfolge der neuromuskulären Feedbacktherapie 

zur Therapie der inkompletten Querschnittslähmung 

Dr. Peter Hügler, Paracelsus-Klinik Adorf 

Patientenerfolgen und individuelle Fortschritte 

moderierte Diskussion mit dem Plenum 

Gerätedemonstration 

www.Health-IT-Talk.de

Intrinsische Neuromuskuläre Feedbacktherapie 

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Health-IT Talk 

Roboter im klinischen Einsatz

Intrinsische Neuromuskuläre Feedbacktherapie


„Der HAL Robot Suit verbindet menschliche mit 

künstlicher Intelligenz.“ 

„Der HAL Robot Suit liest die Gedanken des 

Patienten.“ (Arte, 13.09.2016) 

„Er unterstützt Bewegungen, die der Patient aus 

eigener Kraft nicht mehr machen kann.“


Auszeichnungen 

• Edison-Award in Gold für den Bereich Rehabilitation 2014 

• Herbert-Lauterbach-Preis 2014 

• Health Media Award 2016 Medizintechnik / Innovation

F E E D B A C K 


Gehirn 

Rückenmark 

HAL-System 

Nerv 

Muskel 

Kraftunterstützung 

entsprechend der 

Bewegungsintention 

Sensor

Intrinsische Neuromuskuläre Feedbacktherapie


Therapieansatz 

Willensgesteuert • Neuronaler Bewegungsbefehl an Muskel • Erfassung der 

Muskelreaktion • Individuelle Bewegungsunterstützung durch HAL • 

Verbesserung des Ansprechens der Skelettmuskulatur auf die 

Steuerungsbefehle des Gehirns 

Der vollständige Bewegungsablauf bewirkt eine sensorische 

Rückkopplung an das Gehirn. 

Kraftunterstützung 

entsprechend der 

Bewegungsintention 

Die Therapie erfolgt auf einem 

Laufband mit Gewichtsentlastung, 

die individualisierte Einstellung 

übernimmt der Therapeut.


Einsatzmöglichkeiten bei Querschnittgelähmten 

• Inkomplette oder komplette Querschnittlähmung mit geringen 

erfassbaren Bewegungsimpulsen in der Hüft- und Kniemuskulatur 

• Etwa 20% - 30% der Querschnittgelähmten erfüllen diese 

Voraussetzung 

Therapieziele: 

1. Verbesserung der Beweglichkeit, insbesondere im Gehvermögen 

2. Verringerung anderer gesundheitlicher Beeinträchtigungen


Erfahrungen bei Querschnittgelähmten 

Therapiert wurden inzwischen mehr als 100 Querschnittgelähmte. 

In Forschungsstudien, die in der Chirurgischen Klinik des 

Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikums Bergmannsheil 

durchgeführt wurden, waren 75 Patienten eingebunden. 

• Chronische Querschnittlähmungen (Patient ist seit mehr als 

einem Jahr querschnittgelähmt) – Gesamtzahl: 50 

• Akute Querschnittlähmungen (Patient befindet sich bei 

Therapiebeginn noch in der Akutbehandlung) – Gesamtzahl: 25


Dauer der Therapie 

• Dreimonatige tägliche Therapie mit 60 Einheiten 

• Zeitaufwand je Therapieeinheit ein bis zwei Stunden 

• In Einzelfällen Empfehlung zu einer Therapiefortsetzung von 

max. drei Monaten mit einer Therapieeinheit pro Woche 

Voraussetzung: Prognose weiterer Therapiefortschritte


Chronische Querschnittlähmungen (Unfall liegt mehr als 

ein Jahr zurück) 

Video-Präsentationen: Drei-Monats-Ergebnisse 

1. Unfall 2007 5. Unfall 2010 



4. Unfall 2013

Chronische Querschnittlähmung 

Trainingsbeginn 

Nach 3 Monaten 

45 Jahre, inkompletter Querschnitt, 2007




56 Jahre, kompletter Querschnitt, 1994






















Akute Querschnittlähmungen 

Video-Präsentationen 

8. - 12. 

Therapiebeginn etwa acht Wochen nach Feststellung 

der Querschnittlähmung

Akute Querschnittlähmung 





35 Jahre, inkompletter Querschnitt, 2013 

Trainingsende


















Verbesserungen im Gehvermögen und der allgemeinen 

Beweglichkeit 

• Erhöhung der Gehgeschwindigkeit im Mittel von 500m/Std. auf 

1,5-2,5 km/Std. 

• Reduktion der Hilfsmittel (Rollator oder Gehstützen anstelle des 

Rollstuhls) 

Allgemeine Prognose zum erwarteten Therapieerfolg nach 

Abschluss eines Probetrainings (ca. 1 Woche) möglich



Beweglichkeit 

• Standardtests 

• Videodokumentation (regelmäßig) 

• Ganganalyse



Beweglichkeit 

• Ganganalyse 

• Wird durchgeführt mit dem MyoMotion ® Reserach Pro System, Noraxon 

U.S.A. Inc. 

• Vergleich mit Standardkurven


Neuronaler Normalisierungsprozess 

Neuronale Reorganisation / Modulation 

Veränderungen in den Hirnaktivitäten sind im MRT nachweisbar. 

Methodik: Simultane taktile 

Stimulation des 2. Fingers 

bds. mittels “airpuff”. (480 

Stimuli, Stimulationsfrequenz 

1.25 Hz) 

Befund: Reduzierte Aktivierung 

des “Hand-Areals” im primären 

somatosensorischen Kortex in 

beiden Hemisphären nach 6/12 

Wochen



Schmerzreduktion 

• Reduktion oder 

vollständiges 

Verschwinden 

neuropathischer 

Schmerzen 

• Annahme: 

Zusammenhang 

mit neuronaler 

Reorganisation



Verbesserung der Hautsensibilität 

Zunahme der Hautsensibilität bei vielen Patienten: 

Befund der 

Hautsensibilität vor 

Therapiebeginn 

Sieben Monate nach der HAL-Therapie 

‣ Sensibilität S2 rechts & links 

‣ Dekubitusprophylaxe



Verbesserungen im Blasen-Darm-Management 

Beschreibung durch Patienten: 

Unterschiedliche Verbesserungen im Blasen-Darm- 

Management bis zu eigenständiger Miktion oder 

Darmentleerung


Ergebnisse 

• Erhöhung der Laufgeschwindigkeit 

• Verminderter Hilfsmittelbedarf (Rollator oder Gehstützen anstelle 

des Rollstuhls) 

• Kortikale Reorganisation / Neuronale Modulation 

• Rückgang neuropathischer Schmerzen 

• Verbessertes Blasen-Darm-Management 

• Verbessertes Hautempfinden, Wiederauftreten der Hautsensibilität 

• Reduktion der Spastiken


Ergebnisse 

• neuronaler Normalisierungsprozess 

zeigt sich im Rückgang neuropathischer Schmerzen, 

Reduktion der Spastik, Zunahme der Hautempfindlichkeit, 

Aktivierung peripherer Nerven, Verbesserung in der Blasenund 

Darmfunktion, Reorganisation der Hirnstruktur, 

Verbesserung der Tiefensensibilität – räumliches Empfinden in 

den Extremitäten


Nachhaltigkeit der Therapieergebnisse 

• Der Patient kann seine Therapieergebnisse durch 

eigenständiges Gehen (am Rollator / Gehstützen oder 

ohne Gehstützen) erhalten oder ggf. auch weiter 

verbessern. 

• Nur in Ausnahmefällen sind nach Abschluss der HAL- 

Therapie weitere HAL-Therapien angezeigt.


Gesundheitsökonomische Evaluation durch das Institut 

für europäische Gesundheits- und Sozialwirtschaft 

(IEGUS) 

Nutzen: 

Funktionelle Verbesserungen bei den Patienten: 

• Reduzierte Schmerzen 

• Gestärkte Muskulatur 

• Erhöhte Gehfähigkeit und verbessertes Körpergefühl 

• Veränderter Hilfsmitteleinsatz 

• Gesteigerte Mobilität 

• Bessere Fähigkeit zur Selbstversorgung im Alltag verbunden 

mit Reduktion des Hilfe- und Unterstützungsbedarfs




(IEGUS) 

Kosten: 

• Ausgaben für das exoskelettale Training 

Mögliche Kosteneinsparungspotentiale in der mittleren Frist: 

• Die möglichen finanziellen Effekte haben in Verbindung 

mit Verbesserungen bei individueller Teilhabe, 

Selbstversorgung und Lebensqualität das Potenzial die 

Kosten überzukompensieren.




(IEGUS) 

Nach den Erfahrungen der beteiligten Therapeuten und Ärzte: 

• Deutliche Reduktion von Dekubitus-Risiken 

• Abbau/Wegfall von Schmerzmitteln und Medikamenten gegen 

Spastiken 

• Reduktion des Osteoporoserisikos 

• Reduktion der Kosten für Katheterversorgung und geringeres 

Infektionsrisiko 

• Reduktion physiotherapeutischer Leistungen 

• Positive Auswirkungen bei Herz- und Kreislauferkrankungen




(IEGUS) 

Demnach kann sich die neuromuskuläre 

Feedbacktherapie mit dem HAL Robot Suit in Einzelfällen 

bereits in einem Zeitraum von ein bis zwei Jahren 

rechnen.


Gesamtüberblick zu den Forschungsprojekten 

1. Pilotstudie: Acht chronische Querschnitt-Patienten, der Unfall lag 

ein bis etwa 20 Jahre zurück, berufsgenossenschaftlich versichert 

aufgrund der Annahme des Erhalts eines qualitativ guten 

Therapieangebots in der Vergangenheit 

2. EU (IuK) - Projekt: Beginn Frühjahr 2013, Ende 30.06.2015 mit 26 

querschnittgelähmten Patienten (traumatisch und nicht-traumatisch) 

3. NEDO - Projekt: Beginn Herbst 2013, Ende März 2016 umfasste 52 

querschnittgelähmte Patienten nach Trauma


Ausblick 

• Erwartet werden weitere Publikationen zu Teilergebnissen 

bei Querschnittlähmungen sowie der 

Gesamtforschungsbericht zur NEDO-Studie. 

• Aktuell arbeiten sechs Kliniken mit dem HAL-System - 

Weitere Kooperationsverträge sind vorbereitet. 

• Forschungsstudien zu Schlaganfällen laufen im Karolinska 

(Schweden), in mehreren japanischen Kliniken und am 

Bergmannsheil 

• Mit der Behandlung von Muskelerkrankungen soll 

verstärkt begonnen werden.


Einsatzmöglichkeiten bei Muskelerkrankungen 

• Ende April 2016 wurde die HAL-Therapie vom japanischen 

Gesundheitsministerium für folgende seltene 

Muskelerkrankungen zugelassen: 

Amyotrophe Lateralsklerose Spinale Muskelatrophie 

Spinobulbäre Muskelatrophie Morbus Charcot-Marie-Tooth 

Muskeldystrophie Distale Myopathie 

 

Sporadische 

Einschlusskörpermyositis 

 

Congenitale Myopathie


Erfahrungen bei Muskelerkrankungen: 

• Exoskelettales Gangtraining mit dem HAL ® ist auch bei 

neuromuskulären Erkrankungen möglich und sicher 

anwendbar 

• Verbesserung von Gangparametern sind in Einzelfällen zu 

beobachten 

• Bisherige Ergebnisse sind vielversprechend 

• HAL ® Therapie zur langfristigen Erhaltung der Muskelkraft 

und Ausdauer bei chronisch progredienten, genetisch 

determinierten Erkrankungen



Patientin mit Gürtelmuskeldystrophie, 58 Jahre 

Training zwei Monate, Intensität drei Trainings pro Woche

Muskelerkrankungen 


Patientin mit Gürtelmuskeldystrophie, 58 Jahre 

Timed-Up-Go-Test (Stabilitätstest) 


Trainingsende



Patientin mit Gürtelmuskeldystrophie 

Anhaltende Verbesserung der Gehparameter 

Prä Post 6 Wochen 

10MWT 24,97 sec. 18,49 sec. 20,19 sec. 

6MWT 265 m 296 m 252 m 

TUG 32,84 sec. 23,88 sec. 25,17 sec.


Muskelerkrankungen 

Weitere Video-Präsentationen: 

1. Muskelerkrankung ohne spezifische Diagnose 

2. Polyneuropathie 

3. und 4. 

5. 

Spinale Muskelatrophie 

Multiple Sklerose

Weitere Videos Muskelpatienten 

Patient 1, 81 Jahre, Muskelerkrankung ohne spezifische Diagnose 

Training drei Monate Intensität zwei Trainings pro Woche 

Start 

Ende 

Veränderungen Beginn Ende 

10-Meter-Gehtest - Zeitaufwand 24,79 sec 10,84 sec 

10-Meter-Gehtest - Schritte 29 21 

Timed-Up-Go 22,18 sec 16,22 sec


Patient 2, 47 Jahre, Polyneuropathie 

Training zwei Monate Intensität drei Trainings pro Woche 

Start 

Ende 


10-Meter-Gehtest - Zeitaufwand 15,47 sec 11,81 sec 

10-Meter-Gehtest - Schritte 18 26 

Timed-Up-Go 20,56 sec 15,66 sec


Patient 3, 15 Jahre, Spinale Muskelatrophie 

Training 6 Wochen, Intensität drei Trainings pro Woche 


Trainingsende 


Laufband: Geh-Training vorwärts 5 x 3 Minuten 3 x 10 Minuten 

Laufband: Geh-Training rückwärts ---- 1 x 10 Minuten 

Geschwindigkeit 0,6 km/h 1,3 km/h


Patient 4, 54 Jahre, Muskelatrophie 

Trainingszeitraum von 4 Wochen mit 3 Trainingseinheiten pro Woche 

Start Mitte Ende 


Gehstrecke am Laufband 620 m 1205 m 

10-Meter-Gehtest vor Therapieeinheit 19,13 sec 14,94 sec 

10-Meter-Gehtest nach Therapieeinheit 18,78 sec 13,67 sec 

Timed-Up-Go 47,82 sec 42,79 sec 

6-Minute-Walk-Test 156 m 201 m 

Zuwachs des Muskelumfangs 

+ 3 cm Oberschenkel 

+ 1 cm Unterschenkel


Patientin 5, 54 Jahre, Multiple Sklerose seit 1985 

Trainingszeitraum von 4 Wochen mit 3 Trainingseinheiten pro Woche 

1. Versuch 

… nach 6. 


Gehstrecke am Laufband 115 m 335 m 

Gehzeit am Laufband 15 min 30 min 

Geschwindigkeit am Laufband 0,4 km/h 0,8 km/h 

Steigung 0 Max. 1,8% 

10-Meter-Gehtest 

Zuwachs des Muskelumfangs 

2. Versuch 

503,78 sec, 68 Schritte 

Unterarmgehwagen + 

Hilfsperson 

… nach 9. 

Therapieeinheit 

153,28 sec, 49 Schritte 

Rollator + Aufsichtsperson 

+ 0,5 cm

HAL ® FOR TASK SUPPORT

HAL ® FOR TASK SUPPORT 

Voraussetzungen für die Akzeptanz von Hilfsmitteln 

• Einfache Handhabung 

• Geringes Gewicht 

• Darf im Alltag nicht stören 

• Effekt sollte direkt spürbar sein 

Quelle: www.cyberdyne.jp


Einfache Anwendung 

• Keine Behinderung bei „nicht-Hebetätigkeiten“ 

• 5 Level zur Unterstützung – direkt Spürbar 

• Entlastung des unteren Rückens um bis zu 40% 

• Wiegt dank Carbon und Fiberglas nur 3kg


Mögliche Anwendungsfelder 

• Automobilindustrie 

• Logistikbranche 

• Produzierendes Gewerbe 

• Pflegeservice

VIELEN DANK 

für Ihre Aufmerksamkeit! 

Kontakt und Impressum 

Cyberdyne Care Robotics GmbH 

Hunscheidtstrasse 34 

44789 Bochum 

T 0234-587 300-0 

F 0234-587 300-1 

E bochum@ccr-deutschland.de 

Homepage www.ccr-deutschland.de 

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CYBERDYNE CARE ROBOTICS 58

Roboter im klinischen Einsatz

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