Vom Spital ins Forschungslabor: Verena Klamroth-Marganska erforscht, wie sich intelligente Maschinen im Gesundheitswesen ein- setzen lassen. Sie seien zusätzliche Hilfsmittel, um die Lebensqualität der Patienten zu verbessern, sagt die stellvertretende Leiterin der Forschungsstelle Ergotherapie.
VON EVELINE RUTZ
Wie sich Menschen mit einem Handicap miteinander messen. Wie sie dank der Hilfe von Prothesen, Rollstühlen und Exoskeletten Rennen absolvieren, Hindernisse überwinden und dabei vom Publikum lautstark angefeuert werden. Daran erinnert sich Verena Klamroth-Marganska begeistert. «Das war ein besonderer Tag in meinem Leben», sagt die Ärztin, die stellvertretende Leiterin der Forschungsstelle Ergotherapie ist und im Organisationskomitee des Cybathlons mitwirkt. 2016 fand der «Wettkampf der technischen Hilfsmittel» erstmals statt. Entwickler, Forschende und Menschen mit einer Beeinträchtigung loteten in der Swiss Arena Kloten aus, was die neusten robotischen Unterstützungsgeräte taugten. «Alle fieberten mit», erzählt Verena Klamroth-Marganska, die beim Cybathlon den Bereich Medical Affairs leitet. «Die Piloten haben viel Wertschätzung erfahren. Mitleid hatte keinen Platz.»
Seit mehr als zehn Jahren erforscht die 48-Jährige, wie Robotik zum Wohl von Patienten eingesetzt werden kann. Sie beschäftigt sich insbesondere mit den Möglichkeiten der Neurorehabilitation. Seit Sommer 2018 ist sie am Institut für Ergotherapie tätig. Davor leitete sie als Senior Researcher den Standort Balgrist des ETH-Labors für Sensomotorische Systeme.
Knappes Zeitfenster optimal nutzen
«Ein Trainingsroboter ermöglicht unzählige Wiederholungen», sagt Verena Klamroth-Marganska, die mehrere Projekte mit dem Trainingsroboter ARMin durchgeführt hat. Er leite unentwegt zu präzisen Bewegungen an und ermüde dabei – im Gegensatz zu einem Therapeuten – nicht. Sie startet am Computer ein Video über ARMin. Darin ist zu sehen, wie ein Patient einen Arm zur Seite, in die Höhe und dann zur Körpermitte zurückführt. Konzentriert zeichnet er so einen Kreis in die Luft. Der Armroboter hilft ihm dabei. Er gibt die Übung vor, stützt Ober- und Unterarm, registriert Fortschritte und passt sich die sen dank intelligenter Regelungstechnik laufend an. «Bis man eine Bewegung beherrscht, muss man sie rund 10 000 Mal üben», sagt Verena Klamroth-Marganska. In einer klassischen Physio- oder Ergotherapie-Sitzung sind bis zu 30 Wiederholungen normal, in einer roboterassistierten Therapie ist ein Vielfaches davon möglich. Es lassen sich entsprechend grössere Effekte erzielen. Davon profitieren insbesondere Patienten mit Hirnschädigungen. «Der Zeitraum, in dem sich das Gehirn regeneriert, ist beschränkt», gibt die Wissenschaftlerin zu bedenken. Die neuronalen Strukturen liessen sich in den ersten drei Monaten nach einem Schlaganfall am stärksten beeinflussen. Diese Phase gelte es intensiv zu nutzen.
Wer mit Freude übt, profitiert mehr
Maschinen wie ARMin spornen zum Trainieren an, indem sie den Nutzer in eine virtuelle Welt eintauchen lassen. Wer die oberen Extremitäten trainiert, kann virtuell ein Glas Wasser einschenken, Münzen verschieben oder Bälle werfen. Einige Computerspiele sind dafür konzipiert, dass mehrere Patienten gegeneinander antreten können. Davon lassen sich nicht nur Kinder begeistern. «Ist jemand motiviert, schüttet sein Gehirn mehr Dopamin aus», erklärt Verena Klamroth-Marganska. Das Hormon sorge nicht nur für ein momentanes Glücksgefühl, sondern erhöhe darüber hinaus die Plastizität des Gehirns. «Für die Rehabilitation ist es darum entscheidend, ob jemand gelangweilt oder mit Freude trainiert.»
Therapeuten werden nicht überflüssig
Der menschliche Kontakt lasse sich durch die Geräte nicht ersetzen, betont die ZHAW-Dozentin. Die therapeutische Fachperson werde weiter eine zentrale Rolle spielen. Sie beurteile jeden Fall individuell, plane die Behandlung und setze die Hilfsmittel ein. Sie überwache den Gesundheitszustand ihrer Klienten und sorge dafür, dass diese das virtuell Erlernte im Alltag umsetzen könnten. «Sie wird die erste Ansprechperson bleiben.» Der technologische Fortschritt verändere aber das Berufsbild der Physio- und Ergotherapeuten. Sie müssten die neuen Entwicklungen verstehen, bedienen sowie einsetzen können. «Es ist Aufgabe der Lehre, diese Qualifikationen zu vermitteln», so Klamroth-Marganska. Die zweifache Mutter gibt ihre Faszination für die Interaktion von Mensch und Maschine nicht nur Studierenden weiter. Sie hat auch schon vor den Klassen ihrer beiden Töchter referiert und stiess dabei auf reges Interesse. Einige Kinder haben darauf den Cybathlon besucht. «Da haben sie gesehen, dass Menschen mit einer Beeinträchtigung im Leben stehen wie alle anderen auch.» Mit dem Rollstuhl Treppen steigen Der Anlass trage dazu bei, dass vermehrt alltagstaugliche Geräte entwickelt würden, fährt Verena Klamroth-Marganska fort. So etwa Rollstühle, die Treppen steigen könnten. Früher seien in erster Linie Sportgeräte vorangetrieben worden, die nur beschränkt einsetzbar seien. «Mit einer Hightechprothese kann man extrem weit springen. Man hat dann aber Mühe, den Weg aus dem Stadion zu bewältigen.» Die Nutzerfreundlichkeit müsse ebenfalls verbessert werden, so die Forscherin. Um zu befriedigenden Lösungen zu gelangen, müssten Entwicklungsteams interdisziplinär zusammengesetzt sein. Techniker, Anwender und Nutzer müssten sich austauschen.
Neue Technologien als Ergänzung
Verena Klamroth-Marganska versteht Robotik als zusätzliches Mittel, um die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten zu verbessern. Intelligente Maschinen könnten monotone oder körperlich strenge Arbeiten übernehmen, sagt sie. So etwa in der Logistik oder im Hausdienst von Spitälern und Heimen. Dem Personal bleibe dadurch mehr Zeit für die Betreuung. In der Psychotherapie böten sich ebenso Möglichkeiten. Klamroth-Marganska erzählt von Soldaten, die wegen einer post traumatischen Belastungsstörung in Behandlung waren. Einige, die sich davor niemandem anvertrauten, schilderten ihre Kriegserlebnisse künstlichen Therapeuten, so genannten Avataren. Mit einem humanoiden Roboter hatte Verena Klamroth-Marganska kürzlich in ihrer Freizeit zu tun. Sie schaute sich im Casinotheater Winterthur das Stück «Robocare» an, in dem «Pepper» als Altenpfleger eingesetzt wird. «Es thematisiert auf amüsante Art unsere Ideen, aber auch unsere Ängste bezüglich bevorstehender Entwicklungen», sagt sie. Es gebe zurecht strenge ethische und rechtliche Vorgaben. Übermässige Skepsis sei jedoch nicht angezeigt. «Wir haben es in der Hand, wie wir die intelligenten Maschinen nutzen.» //
Verena Klamroth-Marganska ist stellvertretende Leiterin der Forschungsstelle Ergotherapie. Sie hat in Berlin Humanmedizin studiert. Als Ärztin war sie unter anderem in der Humangenetik und der Neurologie tätig. 2008 wechselte sie an die ETH Zürich, wo sie zehn Jahre lang am Labor für Sensomotorische Systeme arbeitete und sich vor allem mit der roboterbasierten Neurorehabilitation nach Schlaganfällen beschäftigte. Im Juni 2018 trat sie ihre jetzige Stelle an der ZHAW an. Sie ist verheiratet, hat zwei Töchter und lebt in Thalwil.
WEITERE INFORMATIONEN
- Porträt, Publikationen und Projekte von Prof. Dr. Verena Klamroth-Marganska
- Forschungsprojekt «Anwendbarkeit des GripAble-Therapieroboters bei Patienten nach Handverletzungen»
- Cybathlon 2020
- Film: Trainingsroboter ARMin
Lutz Jäncke ist Professor für Neuropsychologie an der Universität Zürich.
Mit dem mobilen Bewegungslabor, welches das Institut für Physiotherapie 2015 lancierte, werden Forschungsaufträge und Dienstleistungsangebote in der Gesundheitsförderung und Prävention für externe Firmen, Vereine, Einrichtungen und Schulen angeboten. Mit moderner Technik und physiotherapeutischer Erfahrung lassen sich so umfassende Messungen und Analysen des Bewegungsapparats sowie entsprechende Beratungen durchführen und zwar in den Bereichen Aktivität, Beweglichkeit, Gleichgewicht, Muskelfunktion, Kraft, Leistungsdiagnostik und Ganganalyse.
Achtsamkeitstraining ist eine Möglichkeit, dem entgegenzutreten. Eine andere besteht darin, Selbstregulierungsstrategien zu nutzen. Massgeschneiderte Wenn-dann-Pläne helfen dabei, ein Ziel in unerwarteten Situationen nicht aus den Augen zu verlieren und die Lücke zwischen Absichten und tatsächlichem Handeln zu überbrücken. Wer abends weniger Alkohol trinken möchte, kann sich beispielsweise vornehmen, am Feierabend zu Hause gleich seinen Lieblingstee zu kochen. Die konkrete Verknüpfung führt zur geplanten Handlung; man gerät gar nicht erst ins Grübeln – und in Versuchung. Wenn-dann-Pläne haben damit ähnliche Vorteile wie Gewohnheiten. Physiologische Messungen belegen, dass Wenn-dann-Pläne vermehrte Aktivität in denselben Hirnregionen auslösen.
Pulsoxymeter und zwei Elektroden an den Fingern der Versuchspersonen anzubringen. Damit lassen sich Veränderungen der Hautleitfähigkeit und Schwankungen bei der Herzfrequenz messen – beides Reaktionen des vegetativen Nervensystems, die bei gesunden Menschen zuverlässig auf Emotionen hinweisen.