Für Ingenieure ist die Medizin"eine verdammt spannende Sache"

Damit Menschen nach einem Schlaganfall schneller laufen lernen, entwickeln Forscher in Berlin einen Gangtrainer. Henning Schmidt sorgt dafür, dass die technischen Anforderungen der Ärzte Realität werden.

Maria Dannenfeldt* hat noch eine Chance. Zwar kann sich die 55-Jährige seit einem Schlaganfall kaum noch bewegen. Aber im Rehabilitations-Zentrum der Klinik Berlin bringen Ärzte und Therapeuten ihren Beinen langsam wieder bei, was das Gehirn vergessen hat.
In der Klinik am Rande Berlins hilft eine Pflegerin der Patientin aus dem Rollstuhl und führt sie vor ein raumhohes Metallgestell, den Gangtrainer. Dieser Trainer ist die Fortentwicklung eines Laufbandes, an dem andere Patienten ihre ersten Laufübungen machen. Aus dem Gangtrainer fährt die Pflegerin einen Schwenkarm aus und setzt Maria Dannenfeldt in einen daran befestigten Fallschirmgurt. Vorsichtig schiebt ein Elektromotor die Fußbretter vor und zurück, eine Führung hebt und senkt sie. So imitiert der Gangtrainer die natürliche Lauf-Bewegung und Maria Dannenfeldt folgt dieser Bewegung.
Der Arzt Stefan Hesse und der Elektroingenieur Henning Schmidt sind zufrieden. Hesse hatte die Idee zu dem Gangtrainer. Als Arzt ist er davon überzeugt, dass die Patienten am schnellsten wieder laufen lernen, wenn sie ihre alten Bewegungen kräftig üben. Und während am Laufband zwei Pfleger die Füße der Patienten setzen müssen und dabei schnell ermüden, übernimmt der Gangtrainer diese Arbeit präzise und ohne an Rückenschmerzen zu leiden.
Doch die mechanische Gangmaschine ist zu unflexibel. „Darum haben wir begonnen, den Trainer noch einmal völlig neu zu konstruieren“, sagt Schmidt. Er hat an der TU Berlin Elektrotechnik studiert und arbeitet heute am Berliner Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK). Dort konzentriert er sich in seiner Doktorarbeit darauf, dem Gangtrainer etwas mehr „Gefühl“ beizubringen.
Die einfache Mechanik kann die komplexe Bewegung des menschlichen Ganges nicht nachbilden. Denn so wie jeder Fingerabdruck verschieden ist, so ist auch der Gang jedes Menschen unterschiedlich. Schmidt: „Beim mechanischen Gangtrainer lässt sich nur die Schrittlänge und die Schrittgeschwindigkeit variieren.“
Jetzt soll die dumme Mechanik durch eine intelligente Robotertechnik ersetzt werden. „Unsere Vision ist es, möglichst viel vom Feingefühl des Therapeuten auf den Roboter zu übertragen“, sagt Schmidt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Entwicklung in den kommenden vier Jahren mit 2,5 Mio. DM.
Roboter in der Medizin sind heute nicht mehr ungewöhnlich. Dennoch bleibt die Medizin die größte Herausforderung für Roboter-Konstrukteure. Am weichen Material „Mensch“ lassen sich keine Präzisionsroutinen programmieren. Sensoren müssen die Lage des Patienten und die Position der Roboterwerkzeuge abgleichen. „Im Automobilbau macht ein Roboter schlimmstenfalls eine Delle ins Blech“, sagt Schmidt. „Dellen“ am Menschen müssen dagegen ausgeschlossen werden.
„In der Medizin müssen Roboter viel höhere Anforderungen erfüllen als in der Industrie“, erläutert Schmidt. Zwar seien Jobs für hoch qualifizierte Spezialisten in der Medizin dünn gesät, aber mit den Qualifikationen könne man auch in anderen Bereichen des Robotereinsatzes Fuß fassen.
Schmidts Aufgabe besteht darin, die Anforderungen der Ärzte umzusetzen. Doch deren Ideen sind „unscharf“, gefasst in der Sprache der Medizin und nicht in präzisen Anforderungen zu Tragfähigkeit oder Schwenkbereichen wie in der Industrie, wo Ingenieure mit Ingenieuren zusammenarbeiten. Schmidt: „Aus ingenieurtechnischer Sicht ist das eine verdammt spannende Sache.“
Die „verdammt spannende Sache“ hat im Computer bereits erste Konturen angenommen. Die Patienten sollen ihre Füße in Zukunft auf eine Platte setzen, die wie ein Flugsimulator auf mehreren Zylindern steht. Wenn diese Zylinder ein- und ausgefahren werden, lässt sich die Trittplatte und damit der Fuß in fast jedem Winkel schwenken. Um lange Schritte zu machen, sollen diese drei Zylinder mit Elektromotoren in Schienen auf und ab fahren können. Um die Bewegungen dieses Roboters an die Bewegungsmöglichkeiten des Patienten anzupassen, will Schmidt die Maschine mit einer feinfühligen Kraftsensorik ausstatten.
Und wenn Schmidt über das nächste Etappenziel hinausdenkt, plant er bereits einen Gangroboter, in dem die Patienten unter einem Datenhelm verschwinden und in virtuellen Bergwelten das Laufen an Hängen und auf rutschigem Schotter üben. Eine möglichst realitätsnahe Umgebung sei für die Heilung wichtig, sagt Schmidt.
Mediziner warnen jedoch vor einer „Entmenschlichung der Medizin“. Tatsächlich sparen die Krankenhäuser gegenüber der Arbeit am Fließband einen Therapeuten ein. Und unter den Therapeuten will Hesse Anhänger finden, weil die Maschine deren schwere körperliche Arbeit erleichtert.
Ganz ohne Therapeuten soll aber auch der geplante Roboter-Trainer nicht auskommen. Schmidt: „Der Mensch soll niemals hilflos an die Maschine ausgeliefert sein.“ MARCUS FRANKEN
*Name von der Redaktion geändert
Die ersten Schritte nach dem Schlaganfall sind die schwersten. Der Gangtrainer von Henning Schmidt hilft Therapeutin und Patientin.