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Exoskelett lässt Menschen mit Amputation mühelos gehen

Eine Neuentwicklung von Forschern der University of Utah gibt Betroffenen mit Hilfe künstlicher Intelligenz fehlende Kraft zurück.

Wissenschaftler Tommaso Lenzi (l.) legt einem Probanden das Exoskelett an.
Wissenschaftler Tommaso Lenzi (l.) legt einem Probanden das Exoskelett an. (Foto: University of Utah)

Forscher um Tommaso Lenzi vom Bionic Engineering Lab der University of Utah haben ein neues experimentelles Exoskelett für Menschen mit Amputation entwickelt. Es wird an der Taille und am Beinstumpf befestigt und ist mit Motoren ausgestattet, die von einer Batterie angetrieben werden. Ein Mikroprozessor koordiniert die Bewegungen, sodass Nutzer keine Mühe haben, wie Menschen ohne Amputation zu gehen.

Vollständiger Ersatz

Eine Standard-Beinprothese für Menschen mit Amputation kann die biomechanischen Funktionen eines menschlichen Beines nicht vollständig übernehmen. Deshalb strengt das Gehen stark an, weil die verbliebenen Muskeln überanstrengt werden müssen, um voranzukommen. Lenzis Exoskelett gleicht den Mangel an Kraft vollständig aus. Ein halbes Dutzend Menschen testet das Gerät derzeit.

Das Exoskelett verfügt über einen leichten, effizienten elektromechanischen Aktuator, so die Entwickler. Ein Gurt um die Taille enthält benutzerdefinierte elektronische Systeme, Mikrocontroller und Sensoren, die fortschrittliche Steuerungsalgorithmen ausführen. In den Studien stellte sich heraus, dass Teilnehmer bis zu 30 Prozent ihrer Energie einsparen – bisherige Prothesen reduzieren den Energieaufwand nur um 5 bis 6,5 Prozent.

„Die Künstliche Intelligenz des Exoskeletts kann nachvollziehen, wie sich eine Person bewegt und unterstützt sie dabei“,

sagt Lenzis Doktorand Dante A. Archangeli.

Unterstützung der Bewegung

Im Gegensatz zu anderen Exoskeletten, die ein relativ hohes Gewicht haben und daher viel Energie verbrauchen, ist Lenzis Modell mit etwa 2,5 Kilogramm sehr leicht. Es beschränke sich darauf, gerade so viel Kraft zur Verfügung zu stellen, wie der Nutzer tatsächlich benötigt. Lenzi vergleicht es mit einem E-Fahrrad, dessen Motor den Fahrer beim Treten unterstützt, nicht jedoch die ganze Arbeit übernimmt.

Eine Amputation oberhalb des Knies reduziert die Mobilität und Lebensqualität von Millionen von Menschen, weil ein Großteil der Beinmuskeln während der OP entfernt wird. „Die Folge davon ist, dass das Gehen schwerfällt, obwohl sich der Betroffene in den Hüften noch bewegen kann“, erklärt Lenzi. Es fehle vor allem an Kraft.

VIDEO: Das Exoskelett in Aktion

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(RP/PM)

Veröffentlicht auf

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