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Eine neue Generation von Beinschrittmachern, konzipiert am Institut für Biomedizinische Technik und Physik der Universität Wien, soll Menschen mit gelähmten Beinen wieder ein Aufstehen und Gehen aus eigener Muskelkraft ermöglichen. Das Zauberwort hierfür: funktionelle Elektrostimulation (FES).

Elektrische Impulse von einem externen Gerät führen dabei zu gezielten Muskelkontraktionen in den gelähmten Beinen und ermöglichen so auf "Knopfdruck" das Aufstehen und schrittweise Gehen. Die Impulse werden dabei über auf der Haut aufgebrachte Oberflächenelektroden einerseits über noch intakte Nerven der Beinmuskulatur, anderseits direkt auf den jeweiligen Muskel übertragen. Die Prototypen, die aus zwei langjährigen Forschungsprojekten hervorgegangen sind, werden jetzt bereits in klinischen Studien an ausgewählten PatientInnen erprobt.

Hilfe bei spastischer Lähmung

Das Forschungsprojekt unter der Leitung von Ass.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Manfred Bijak, Institut für Biomedizinische Technik und Physik, hat sich dabei auf FES-Systeme konzentriert, die bei so genannter spastischer Lähmung der Beine eingesetzt werden. Hierbei sind die Nerven der Muskel in den Beinen, im Gegensatz zur schlaffen Lähmung, noch intakt und können zur Übertragung der elektrischen Impulse auf die Beinmuskulatur ausgenützt werden. Ein wesentlicher Vorteil von den hier entwickelten Oberflächenstimulationssystemen ist, erklärt Bijak, dass hierfür kein operativer Eingriff am Patienten vonnöten ist. Stimulationsmodule, Mikroprozessor und Akku sind in einen Gurt verarbeitet, den der Patient um seine Hüfte trägt. Dieser ist mit den Oberflächenelektroden an den Beinen verbunden. Gesteuert wird die Einheit von den PatientInnen direkt über Funk per Tasten an die Gehhilfe, z.B. Krücken.

Erste Versuche sind viel versprechend

Derzeit ist eine Patientenstudie in Kooperation mit Prim. Dr. Helmut Kern, Leiter des Boltzmann-Institutes für Elektrostimulation und Physikalische Rehabilitation am Wilhelminenspital Wien, in Gange, bei der mit sechs PatientInnen gearbeitet wird, die bereits früher mit FES-Geräten in Berührung kamen und diesbezüglich schon eine gewisse Erfahrung aufweisen. Bijak: "Der Prototyp weist momentan noch eine Vielzahl an Einstellmöglichkeiten auf. In der laufenden Studie gilt es vorrangig herauszufinden, welche Einstellmöglichkeiten für den Patienten überhaupt relevant sind." Damit soll auch für unerfahrene PatientInnen in späterer Folge eine möglichst einfache Bedienung und zuverlässige Anwendung ermöglicht werden. Nach Abschluss der klinischen Studien ist von der Firma Otto Bock Austria, einer der Kooperationspartner dieses Projekts, geplant, das System auf den Markt zu bringen. FES bei schlaffer Lähmung

Bei PatientInnen mit schlaffer Lähmung sind die Primärnerven der Beinmuskulatur weitgehend zerstört, sie können daher nicht mehr für die Elektrostimulation herangezogen werden. "Noch vor einigen Jahren galt FES in solchen Fällen überhaupt als unmöglich", so Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Winfried Mayr vom Institut für Biomedizinische Technik und Physik und Koordinator des EU-Projekts RISE, das sich mit der Entwicklung einer ganz neuen Rehabilitationsmethode für diese PatientInnengruppe samt den dafür benötigten FES-Geräten befasst. Professor Mayr gelang es gemeinsam mit Primarius Kern jedoch, eine völlig neue Methode zu entwickeln, mit der es möglich ist, die Muskeln direkt zu stimulieren und dies ebenfalls über Oberflächenelektroden an den Beinen. Weltweit erstmals konnte damit ein Patient mit schlaffer Lähmung wieder durch eigene Muskelkraft aufstehen. Mittlerweile hat sich die Zahl der PatientInnen auf immerhin sieben erhöht, die mit dieser Methode ihre Muskulatur weitgehend wieder aufbauen konnten. Die langjährige Arbeit mit dieser neuen Methode mündete in das auf vier Jahre angesetzte EU-Projekt RISE, an dem insgesamt 16 Partner in Europa beteiligt sind, darunter führende Forscherteams auf dem Gebiet der Elektrostimulation. Die Technik soll bis zum Abschluss des Projekts Ende 2005 nun soweit verfeinert werden, um letztlich eine serienreife, am Körper tragbare Ausrüstung zur Verfügung zu haben.

EU-Norm als Problem

Das größte Problem, das momentan noch Schwierigkeiten bereitet, konstatiert Mayr, liegt nicht etwa im technischen Bereich, sondern bei den EU-Normen: "Die Ladungsmengen, die wir verwenden, sind nämlich größer, als es die EU-Normen erlauben." Mayr ist jedoch zuversichtlich, dass nach Vorlage der wissenschaftlichen Grundlagen auch dafür eine Lösung im Sinne der PatientInnen gefunden werden kann. Zumal die Elektrostimulation mit derartigen Geräten allgemein nicht nur das Aufstehen und Gehen ermöglicht, sondern insgesamt die Gesundheit der im Rollstuhl befindlichen PatientInnen steigern kann. Das Muskelgewebe in den Beinen, welches sich ansonsten weitgehend zurückbildet und durch Fettgewebe ersetzt wird, kann durch konsequenten Einsatz vom FES erhalten und sogar wieder neu gebildet werden. In Folge wird zudem die Bildung von Druckgeschwüren, die sich durch das lange Sitzen und Liegen der PatientInnen bilden können, weitgehend verhindert und die Wundheilung verbessert. (ro)

Institut für Biomedizinische Technik und Physik