Zusammenfassung

Ein Exosuit für ältere Menschen soll das Aufstehen vom Stuhl erleichtern und den Energieaufwand beim Gehen reduzieren. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben das textile Assistenzsystem mit zehn Personen zwischen 69 und 85 Jahren getestet. Im Mittel schafften die Teilnehmenden mit Unterstützung knapp zwei zusätzliche Aufstehzyklen pro Minute.

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Im Detail

Ein Exosuit für ältere Menschen soll das Aufstehen vom Stuhl erleichtern und den Energieaufwand beim Gehen reduzieren. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben das textile Assistenzsystem mit zehn Personen zwischen 69 und 85 Jahren getestet. Im Mittel schafften die Teilnehmenden mit Unterstützung knapp zwei zusätzliche Aufstehzyklen pro Minute.

Anders als starre Exoskelette besteht das System weitgehend aus textilen Komponenten. Zwei Gurte an den Oberschenkeln, ein Hüftgurt und künstliche Sehnen übertragen die Zugkraft eines Motors auf die Hüfte. Die gesamte Konstruktion wiegt rund 2,9 Kilogramm; ein Großteil der Technik sitzt ähnlich wie ein Rucksack nahe am Körperschwerpunkt.

Sensoren an beiden Oberschenkeln erfassen Winkel und Bewegungsgeschwindigkeit. Daraus bestimmt die Steuerung, ob die Person sitzt, aufsteht oder geht und wann der Motor unterstützen soll. Beim Gehen kommt dafür unter anderem ein Random-Forest-Modell zur Schätzung der Gangphase zum Einsatz. Dieses wurde ursprünglich mit Bewegungsdaten von acht jungen Erwachsenen trainiert.

Das Erkennen des Aufstehens selbst erfolgt dagegen über eine regelbasierte Zustandssteuerung.

„Wir nutzen maschinelles Lernen, um den Menschen genau im richtigen Moment die notwendige Unterstützung zu bieten“, erläutert TUM-Forscherin Xiaohui Zhang.

Exosuit für ältere Menschen steigert Leistung beim Aufstehen

An der Machbarkeitsstudie nahmen sechs Frauen und vier Männer mit einem Durchschnittsalter von knapp 78 Jahren teil. Bei den meisten war die Funktion der unteren Extremitäten bereits eingeschränkt. Neun Personen konnten den einminütigen Aufstehtest vollständig absolvieren.

Mit aktiver Unterstützung erreichten sie durchschnittlich 18,6 statt 16,8 Sitz-Steh-Zyklen pro Minute – ein Plus von 1,8 Wiederholungen. Gleichzeitig verkürzte sich die Dauer eines kompletten Aufsteh- und Hinsetzvorgangs im Mittel um neun Prozent.

Die individuellen Effekte unterschieden sich allerdings deutlich: Bei einzelnen Personen gab es kaum einen Vorteil, andere profitierten wesentlich stärker. Auch beim Gehen zeigte sich ein messbarer Effekt. Im Sechs-Minuten-Gehtest sank der metabolische Energieaufwand pro zurückgelegter Strecke im Mittel um 13,6 Prozent.

Schneller gingen die Teilnehmenden dadurch jedoch nicht: Die selbst gewählte Gehgeschwindigkeit unterschied sich statistisch nicht signifikant und lag mit Unterstützung sogar leicht niedriger.

Unterstützung statt Übernahme der Bewegung

Ein wichtiger Entwicklungsaspekt ist, dass der Anzug die Bewegung nicht selbst erzeugen soll. Die Nutzerinnen und Nutzer müssen das Aufstehen weiterhin eigenständig einleiten; anschließend unterstützt das System einen Teil der Hüftstreckung. Die Forschenden fanden dabei keine wesentlichen Veränderungen der natürlichen Bewegungsmuster oder der gemessenen Stabilität.

Auch subjektiv blieb das Gefühl, die Bewegung selbst zu kontrollieren, weitgehend erhalten. Auf einer siebenstufigen Skala erreichten die zehn Testpersonen beim sogenannten Sense of Agency durchschnittlich 6,07 Punkte.

Die Forschenden sehen mögliche Anwendungen bei selbstständig lebenden älteren Menschen sowie in Rehabilitation und Pflege. Für einen solchen Alltagseinsatz reichen die bisherigen Daten allerdings noch nicht aus.

Die Studie umfasste nur zehn Personen, untersuchte kurze standardisierte Tests und liefert keine Daten dazu, ob der Exosuit langfristig Mobilität erhält, Stürze verhindert oder die Selbstständigkeit im Alltag verbessert.

Die Autoren sprechen selbst von vorläufigen Ergebnissen einer Machbarkeitsstudie und sehen weitere Untersuchungen zur individuellen Anpassung und zum längerfristigen Einsatz als notwendig an.

Technische Universität München ►

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