Roboter im Gesundheitswesen: Der mechanische Thüringer

Operationssaal, Pflegedienst, Rehabilitation und vieles mehr: Roboter halten Einzug in Krankenhäuser und Pflegeheime.

Die Stadt Ilmenau, Thüringen: In morgendlicher Dunkelheit wuchtet der Ingenieur und Entwickler Ben Schaefer einen 1,80 großen Koloss auf die Rückbank seines Autos und macht sich auf den Weg zur 500 Kilometer entfernten Hochschule Niederrhein. Sein schweigsamer Begleiter, das ist der Roboter Rhoni (sprich Ruuni), ein Vorzeigeobjekt seiner jungen Firma H&S-Robots. Die Hochschule hat ihn bestellt, um Rhoni den letzten Schliff zu geben: Dazu gehört vor allem, dem Roboter das Laufen beizubringen. „Die Fortbewegung ist bei den Robotern der schwierigste Part“, sagt Schaefer. Wie für ein menschliches Baby hat er für seine Entwicklung einen Lauflernrahmen konstruiert. Dieser Lauftrainer ermöglicht dem Roboter Bewegungsabläufe, ohne die Balance zu verlieren. Aber das freie Laufen sei eine „riesige Herausforderung“ für Ingenieure, Techniker und Programmierer, so Schaefer.

Der humanoide Roboter soll für Aufgaben im Pflegebereich entwickelt werden, deshalb arbeiten die Programmierer eng mit den Lehrenden und Studierenden des Gesundheitswesens im gleichen Haus zusammen. „Beim Aufstehen und Anziehen helfen, das Essen bringen, die Bewohner von Station zu Station fahren: In vielen Bereichen können Pflegekräfte physisch starke Hilfe gebrauchen“, heißt es aus der Hochschule.

Roboter sind nicht nur in Industrie oder Raumfahrt auf dem Vormarsch, sondern auch für Krankenhäuser und Pflegeheime werden sie immer interessanter. Bekannt ist ihr Einsatz im Operationssaal, aber mehr und mehr übernehmen die elektronischen Helfer auch Aufgaben auf der Station, im Krankenzimmer und bei der Rehabilitation.

Zum Beispiel in der Neurologischen Klinik Bad Aibling: Sie ist Projektpartner der Studie „Multimodal Immersive Motion Rehabilitation with Interactive Cognitive Systems“ (MIMICS). Darin haben sich führende europäische Forscher aus der Robotik und der Neurorehabilitation zusammengeschlossen, um wissenschaftlich zu überprüfen, wie Roboter die Rehabilitation verbessern können. Die Studie läuft bis Ende 2010 und wird von der Europäischen Union mit 1,6 Millionen Euro gefördert.

Rhoni erhält derzeit den letzten Schliff: Studierende und Wissenschaftler des Wirtschaftsingenieurwesens programmieren den Roboter für seinen Einsatz in der Alten- und Krankenpflege. Fotos: Thomas Lammertz

Bereits seit 2001 setzt die Neurologische Klinik Bad Aibling eine Art motorbetriebene Gangprothese ein, das sogenannte Lokomat-System, um mit Schlaganfallpatienten das Gehen zu trainieren. Bei einer Therapieeinheit, die zwischen 45 und 60 Minuten dauert, treiben dabei Motoren die Ober- und Unterschenkel des mit Haltegurten gesicherten Patienten so an, dass Schreitbewegungen wie beim Gehen entstehen. Die Forschungsstudie MIMICS geht jetzt einen Schritt weiter: Der Patient läuft wie gehabt auf einem Laufband, die computergesteuerten Elektromotoren übernehmen den Antrieb der gelähmten Beine. Vor dem Patienten befindet sich eine Leinwand, auf der ein virtueller Weg zu sehen ist, den der Betroffene gehen soll. Es können auch Hindernisse eingespielt werden, die der Patient übersteigen muss, beispielsweise eine Bordsteinkante. Während des Trainings werden sämtliche Sinne des Patienten angesprochen. Läuft er zum Beispiel über einen Holzboden, so ertönt aus Lautsprechern ein entsprechendes Geräusch. Sensoren messen ständig die Aufmerksamkeit des Patienten. Lässt diese nach oder sind die Übungen zu einfach, kann der Trainingsablauf automatisch verändert werden. Das virtuelle System interagiert also mit dem Patienten und stellt sich auf seine körperliche und mentale Verfassung ein. „Mithilfe dieses Feedbacks möchten wir die Qualität und die Wirksamkeit des Robotertrainings erhöhen und die Rehabilitation beschleunigen und verbessern“, erläutert Friedemann Müller, Chefarzt an der Neurologischen Klinik Bad Aibling und Leiter des Teilprojekts.

Gleich auf einen ganzen Schwarm Roboter setzt das EU-Projekt Iward (Intelligent Robot Swarm for Attendance, Recognition, Cleaning and Delivery). Darin soll bis 2010 eine Roboterherde für Putz- und Pflegeaufgaben in Kliniken fit gemacht werden. Zehn Forscherteams aus acht Ländern arbeiten daran mit, die Koordination hat das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO). Maximal 50 mal 50 mal 50 Zentimeter dürfen die autonomen Roboterchen messen. „Sie sollen den Arzt suchen, Schwestern rufen, Krankenzimmer sauber halten und Besucher führen“, skizziert Projektkoordinator Thomas Schlegel vom Fraunhofer IAO das Ziel. Die mobilen Helfer erkennen aber auch, wenn in einem Krankenzimmer Hilfe benötigt wird: Stürzt ein Patient, schlagen sie Alarm.

Vor allem in den USA und in Japan werden Roboter bereits seit Längerem erprobt. Im Detroit Medical Center, Michigan, USA, sind zehn RP-6-Kommunikationsroboter im Einsatz. Foto: AP Photo/Paul Sancya

Für das Projekt ist die Entwicklung der „Schwarmintelligenz“ entscheidend und nicht eine neue Hardware, denn die Komponenten wie Bordrechner, Funkmodul, Sensorik und Displays gibt es bereits. „Jeder Roboter kann allein agieren, steht aber ständig im Kontakt mit den Kollegen. Die Fähigkeiten dieses Schwarms gehen über die eines einzelnen Roboters weit hinaus“, erklärt Schlegel. So gebe beispielsweise ein Roboter auf dem Gang an seinen putzenden Kollegen in einem Zimmer die Information weiter, dass ein Pfleger hektisch auf das Zimmer zugeht und er sich tunlichst in eine Ecke zurückziehen soll. Bis 2010 soll eine Roboterkolonie entstehen, die in Kliniken in Großbritannien, Spanien, Frankreich und der Türkei getestet wird.

Medikamente verabreichen oder Essen und Trinken anreichen, Mülleimer leeren, Akten transportieren oder Getränke holen: Serviceroboter für die Pflege sind technisch bereits weit fortgeschritten, aber werden sie auch von Pflegebedürftigen in stationären Einrichtungen akzeptiert? Dieser Frage geht ein Forschungsprojekt an der Universität Duisburg-Essen nach. „Grundsätzlich geht es um die Frage, ob und wie die Lebensqualität von pflegebedürftigen Menschen durch geeignete technische Anwendungen verbessert werden kann. Lässt sich zum Beispiel die Selbstständigkeit von Senioren mit angepasster und akzeptierter Servicetechnik erhöhen?“, beschreibt die Projektkoordinatorin Karen Shire das Vorhaben. Die Wissenschaftler arbeiten dabei unter anderem mit dem Roboter „Care-O-bot“ des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung.

Ob sich die Roboter tatsächlich für den Pflegeeinsatz eignen, sollen Praxistests in einer Stuttgarter Einrichtung zeigen. In den kommenden Monaten wird zunächst der konkrete Bedarf analysiert. Pilotanwendungen sind für das Frühjahr 2010 geplant. „Wir wollen herausfinden, wie technische Innovationen in der Pflegedienstleistung gefördert werden können. Welche Rolle spielen dabei optimierter Wissenstransfer und verbesserte Kommunikation zwischen den Dienstleistungsanbietern und den Pflegebedürftigen einerseits und den Herstellern neuer Techniken andererseits?“, erläutert Projektmitarbeiter Diego Compagna. Diese Erkenntnisse sollen anschließend zurück in die Entwicklung von Servicerobotern fließen. Mittelfristig könnten sie dann Pflegekräfte bei Routinetätigkeiten entlasten.

Bis dahin soll der Thüringer Roboter Rhoni in der Hochschule Niederrhein das Laufen gelernt haben. Er wird dann den Pflegebedürftigen beim Aufstehen und Anziehen helfen, das Essen bringen oder die Bewohner von Station zu Station fahren. Auch Rhonis Äußeres wird einem Menschen angeglichen, Ob der Roboter aber eine Schürze mit Häubchen oder Hosen und einen Kittel tragen werde, sei noch offen, so die Hochschule.
Dr. med. Arne Hillienhof