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24 zett 3–09 / design therapiespiel: wenn maschinen laufen lehren Eine Forschungsgruppe der Vertiefung Game Design entwickelt ein physiotherapeutisches „Serious Game“ für den Rehabilitationsroboter Lokomat in Zusammenarbeit mit dem Kinderspital Zürich. Ulrich Götz* Gabarello ist der Name eines verträumten Dörfchens im italienischen Piemont und liegt in einer Gegend, die unter Wanderfreunden als Geheimtipp gilt. Doch darum geht es hier gar nicht. Denn „Gabarello“ steht gleichzeitig für „Game Based Rehabilitation for Lokomat“ und leiht seit Oktober 2008 einem Forschungsprojekt der Vertiefung Game Design seinen Namen. Zwar verbergen sich hinter diesem Kürzel ebenfalls Inhalte, die direkt mit Gehbewegungen zu tun haben, aber doch von der Unbeschwertheit eines Wanderurlaubs in Norditalien weit entfernt sind. Ein Roboter als Gehhilfe Der Lokomat ist ein Roboter, der zu Zwecken der motorischen Rehabilitation in der Physiotherapie eingesetzt wird. Mit ihm werden zerebral geschädigte Patienten therapiert, die aufgrund von Verletzung oder Zerstörung bestimmter Hirnre- gionen, in denen die Steuerung des Bewegungsapparates liegen, nicht mehr gehen können. Ansatz dieser Therapie ist eine erstaunliche Eigenheit des menschlichen Gehirns: Funktionen, die nach einer Störung ausgefallen sind, können durch andauerndes Training von Hirnregionen, die ursprünglich ganz andere Aufgaben steuerten, übernommen werden. Auf diese Weise kann die verlorene Fähigkeit, gehen zu können, wieder erlangt werden. Eingesetzt wird der Lokomat in Spezialkliniken weltweit. Das Gerät, das die Ausmasse eines Personenwagens einnimmt, steht zum Beispiel im Rehabilitationszentrum Affoltern am Albis des Kinderspitals Zürich. Diese Version ist speziell auf die Patientengruppe der Kinder und Jugendlichen zugeschnitten, die hier den langen Weg zur Rehabilitation antreten. Da zwischen dem Rehabilitationszentrum und der Vertiefung Game Design bereits eine enge Kooperation für „Serious Games“ bestand, entschloss man sich im August 2008, die Zusammenarbeit zur Entwicklung eines physiotherapeutischen Computerspiels für den Lokomaten auf ein Jahr auszudehnen. („Serious Games“ bezeichnen Spiele, die in einem ernsthaften, also nicht in erster Linie unterhaltenden Kontext eingesetzt werden, z. B. in der Medizin oder in der Wissensvermittlung.) Das kooperative Forschungsprojekt musste zunächst einigen kommunikativen und organisatorischen Aufwand betreiben, um alle Institutionen und Arbeitsgruppen, die ein komplexes interdisziplinäres Projekt erst entstehen lassen, einzubinden. Entwickelt und vertrieben wird der Therapieroboter von der Firma Hocoma AG, wobei das Sensory Motor Systems Lab der ETHZ laufend zusätzliche wichtige Forschungsergeb-
nisse liefert. Von dieser Seite stammte die Rahmenstruktur der Robotersoftware, an die es anzuknüpfen galt. Dr. med. Andreas Meyer-Heim, Leiter der REHABResearchGroup, vermittelte die Position des Kinderspitals, stellte eine ständige Verbindung zu den PhysiotherapeutInnen her und vertrat das Projekt gegenüber einer finanzierenden Stiftung. Das Neuropsychologische Institut der Universität Zürich steuert die wissenschaftliche Evaluation des realisierten Projekts bei. Das vierköpfige Forschungsteam der Vertiefung Game Design bündelte die Vorgaben, Bedürfnisse und Wünsche. Darauf basierend, entwickelte es ein breites Konzeptspektrum bis hin zu funktionierenden Prototypen. Schliesslich erfolgte die Realisierung des aussichtsreichsten Spielkonzeptes. Wie Therapie spannend gestalten? Bei insgesamt sieben Spielkonzepten, die bis Mai 2009 ausgearbeitet wurden, lag der zentrale Fokus auf der Erzeugung von Motivation bei den kindlichen oder jugendlichen Patient- Innen. Ihr Interesse an den Therapieübungen sollte erheblich gestärkt werden. Die „Compliance“ bezeichnet den Grad der Akzeptanz, mit dem der Patient, die Patientin auf eine Therapie anspricht. Dieser Grad steigt mit der Einsicht, eine Therapie zum eigenen Nutzen möglichst anzunehmen. Er kann deshalb bei den erwachsenen PatientInnen eher höher sein als bei den jungen. Gabarello sollte Kinder und Jugendliche daher in erster Linie dazu bringen, mit Vergnügen an die physiotherapeutischen Übungen im Rehabilitationsroboter Lokomat zu gehen. Weil eine erfolgreiche Therapie nur über viele Sitzungen und durch intensives Training zu erzielen ist, verstand sich jedes der sieben Spielkonzepte als Strategie, einer drohenden design / zett 3–09 25 Monotonie vorzubeugen. Diese kann sich durch Länge und Häufigkeit der Trainingseinheiten einstellen. Ein besonderes Augenmerk wurde auf attraktive Spielszenarien gelegt, die besonders junge Patientinnen und Patienten ansprechen: sei es in Form interaktiver Geschichten, die beteiligen, oder durch bildreiche Spielwelten, die ein aktives Eingreifen ermöglichen. Ein weiterer zentraler Punkt betraf die Wiederspielbarkeit: Da sich eine Therapie im Lokomaten über einen langen Zeitraum erstreckt, müssen Spiele auch nach mehrmaligem Durchspielen interessant bleiben. Nicht zuletzt wurden auch die Wünsche und Bedürfnisse der PhysiotherapeutInnen, welche die Lokomat-Therapien leiten, in allen Spielkonzepten berücksichtigt. Von dieser zweiten Zielgruppe, an die sich das Spiel richtet, stammen wichtige Informationen über sinnvolle Laufrhythmen in der Therapie und wie die Gestaltung von Game-Levels auf diese Vorgaben antworten muss. Gleichzeitig sollte das Spiel die TherapeutInnen bei ihrer Arbeit unterstützen. Spielkonzepte, deren Regelwerke sich nicht selbst erklären und die TherapeutInnen bei der Bedienung der komplizierten Maschinerie zusätzlich belasten, schieden so automatisch aus. Perfektes Zusammenspiel von Mensch und Maschine Das schlussendlich umgesetzte Konzept vereint grafisch und narrativ hohe Qualität in einem stressfreien, freundlichen Szenario, das dennoch genügend Raum für Wettbewerb und positive Anstrengung bietet. Der Patient, die Patientin treibt die Spielhandlung durch das eigene, vom Roboter unterstützte Gehen voran und entscheidet so, wie das Spiel verläuft. Die Spielsteuerung wird somit auf den eigenen Gang übertragen, den Roboter und Spiel in Echtzeit auswerten: Die gemessene Anstrengung, mit der ein Patient oder eine Patientin trainiert, fliesst als Information direkt ins Spiel zurück und entscheidet über die Wahl des Weges, den Zustand der Spielfigur oder Belohnungen. Kognitive und koordinative Fähigkeiten werden gleichermassen gefordert und erweitern die Trainingsmöglichkeiten deutlich. Zusätzlich lässt sich dem Patienten und der Patientin der eigene Bewegungszyklus durch die Spielfigur vorführen, da diese mit dem Zyklus des Therapieroboters synchronisiert werden kann. In häufigen Trainingsexperimenten testete das ZHdK-Forschungsteam Zwischenergebnisse am Paraplegikerzentrum des Klinikums Balgrist. Hier sammelte es wichtige eigene physische Erfahrung im Roboter, was nicht selten mehrere Laufkilometer bedeutete und zur umgehenden Optimierung der Spielsoftware führte. Seit Oktober 2009 wird das Spiel als Betaversion im Rehabilitationszentrum des Kinderspitals eingesetzt. Im Dezember 2009 soll Gabarello Vs.1.0 abgeschlossen und veröffentlicht werden. Für das ZHdK-Team wäre dann eigentlich Zeit für etwas Erholung von der schweisstreibenden Entwicklungsarbeit im Lokomaten. Möglicherweise tritt es eine beschauliche Wanderung an, vielleicht sogar im Piemont. Eine ausführliche TV-Dokumentation zu Gabarello folgt im Schweizer Fernsehen Ende 2009. * Prof. Ulrich Götz ist Leiter der Vertiefung Game Design: Spielkonzept und Concept Art (ulrich.goetz@zhdk.ch). Am Projekt beteiligt waren von Seiten der ZHdK auch: René Bauer, Dozent für Game Programming: Anbindung und Softwarekonzept, Florian Faller, wissenschaftlicher Mitarbeiter: Entwicklung von Grafik, Gameplay und Leveldesign, Reto Spoerri: wissenschaftlicher Mitarbeiter: Applikationsdesign und Implementation.
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