Mess­sys­tem Vario­Fit misst, ana­ly­siert und „spricht“

Menschen mit einer Amputation der unteren Extremität sind bereits in jüngeren Jahren häufiger von einer Arthrose im Hüft- und Kniegelenk betroffen. Die Gründe sind vielfältig: muskuläre Dysbalance aufgrund von jahrelanger Prothesennutzung, Fehlhaltungen oder auch nicht optimal justierte Prothesen. Hier setzt das Projekt VarioFit des Netzwerks Imagine-OT an: Ein Miniatur-Messmodul, das temporär in die Prothese integriert wird, ermöglicht die Messung ganganalytischer Parameter wie Lagewinkel, Beschleunigung usw. außerhalb der Versorgungseinrichtung in Alltagssituationen. Die Messdaten werden im Anschluss mittels einer speziell entwickelten Software verarbeitet und anschließend am Computer oder Tablet visualisiert. Das Besondere: Am Ende nach einer komplexen Datenverarbeitung „spricht“ das System sogar eine Handlungsempfehlung aus. Im Interview mit der OT erläutert der Projektmanager des F&E-Projekts und Netzwerkmanager von Imagine-OT, Daniel Merbold, die Einzelheiten.

OT: Wie kam es zu der Projektidee?

Dani­el Mer­bold: Im Ver­bund des Netz­werks „Ima­gi­ne-OT“ gibt es vie­le krea­ti­ve und inno­va­ti­ve Ortho­pä­die­tech­ni­ker. Im All­tag ent­ste­hen die bes­ten Ideen und die wer­den ins Netz­werk ein­ge­bracht und dis­ku­tiert. Dann wird geprüft, ob sol­che Ideen Inno­va­ti­ons­po­ten­ti­al haben und auch markt­re­le­vant sein könn­ten. In die­sem Fall war es so, dass die Fir­ma Ortho­pä­die­tech­nik Schäd­lich GmbH aus Ber­lin auf mich zukam und sag­te: „Mensch, wir haben hier eine tol­le Idee – Ist dar­aus was mach­bar?“. Und dann haben wir uns zusam­men­ge­setzt und deren Vor­stel­lun­gen abge­gli­chen mit dem, was man umset­zen kann. Und auf die­se Wei­se ist der Stein für die­ses Pro­jekt ins Rol­len gekommen.

OT: Was ist das Beson­de­re bei die­sem Projekt?

Mer­bold: Orts­ge­bun­de­ne 3D-Gang­ana­ly­se­la­bo­re bil­den nach wie vor den Gold­stan­dard der Zeit. Sie lie­fern her­vor­ra­gen­de Mess­ergeb­nis­se, aber sie sind sta­tio­när und damit extrem kos­ten­in­ten­siv sowohl in der Anschaf­fung als auch im Unter­halt. Sie benö­ti­gen ein hohes Maß an Erfah­rung und Inter­pre­ta­ti­ons­fä­hig­keit des anwen­den­den Tech­ni­kers und sie brau­chen gro­ße Räum­lich­kei­ten. Alles Fak­to­ren, die bei einem Ortho­pä­die­tech­nik-Betrieb oft nicht gege­ben sind. Des­halb stell­te sich das F&E‑Konsortium die Fra­ge: Was gibt es an orts­un­ab­hän­gi­gen Sys­te­men? Und da gibt es sicher­lich wel­che, die funk­tio­nie­ren, aber auch dort ist der Fak­tor „maschi­nel­le Inter­pre­ta­ti­on von Mess­da­ten“ nicht hin­ter­legt. Es gibt dem­nach kein Tool wie die­ses Sys­tem, das eine Hand­lungs­emp­feh­lung zur Ein­stel­lung von Pro­the­sen aus­spricht und dann auch noch orts­un­ab­hän­gig. Am bes­ten lässt sich das Beson­de­re des Pro­jekts anhand eines Bei­spiels erklä­ren: Ein Ortho­pä­die­tech­ni­ker, der viel Erfah­rung hat, sieht den Gang eines Pro­the­sen­trä­gers und weiß sofort, an wel­cher Schrau­be er dre­hen muss, um das Gang­bild zu opti­mie­ren. Ein jun­ger Ortho­pä­die­tech­ni­ker oder ein Aus­zu­bil­den­der hat die­se Erfah­run­gen aber noch nicht. Die Fra­ge an das Pro­jekt lau­te­te dem­nach: Wie kann man mit­tels Digi­ta­li­sie­rung errei­chen, dass Ortho­pä­die­tech­ni­ker mit unter­schied­li­chen Erfah­rungs­ni­veaus am Ende die Pati­en­ten mit opti­ma­len Pro­the­sen­ein­stel­l­er­geb­nis­sen ver­sor­gen, die denen eines erfah­re­nen Ortho­pä­die­tech­ni­kers ent­spre­chen? Das war der Hin­ter­grund für die­ses Projekt.

Das „gute“ Gefühl des Anwen­ders einer Pro­the­se zählt

OT: Wie funk­tio­niert die neue Technologie?

Mer­bold: Wir haben ein Mess­mo­dul ent­wi­ckelt, das für einen bestimm­ten Zeit­raum in die Pro­the­se ein­ge­schraubt wird. Dar­in inte­griert wur­den meh­re­re IMUs (Iner­ti­al Mea­su­re­ments Unit), die bei­spiels­wei­se die Beschleu­ni­gung, die Lage im Raum sowie die Lage zuein­an­der erfas­sen. Zukünf­tig ist die sinn­vol­le Erwei­te­rung der Sen­sor­an­zahl und ‑art mög­lich und geplant. Die Mess­da­ten wer­den an einen bereits vor­trai­nier­ten Klassi­kator über­mit­telt, der ein neu­ro­na­les Netz dar­stellt, das mit Infor­ma­tio­nen über natür­li­ches Gehen und das Gehen mit Pro­the­sen gespeist wur­de. Die­ser Klassi­kator bzw. das Tool gleicht das vor­trai­nier­te Wis­sen mit den Daten ab, die es über das Mess­mo­dul in der Pro­the­se bekommt und gibt dann Handlungsempfehlungen.

OT: Wie müs­sen wir uns das im Detail vorstellen?

Mer­bold: In der Leh­re der Ortho­pä­die-Tech­nik gibt es eine kla­re Abfol­ge der Ver­sor­gung einer Pro­the­se. Dar­an ange­lehnt führt die Soft­ware den Ortho­pä­die­tech­ni­ker Schritt für Schritt durch die­se Auf­bau­richt­li­ni­en. Die Tech­nik arbei­tet dabei intui­tiv, d. h. der Ortho­pä­die­tech­ni­ker muss nicht ler­nen mit der Soft­ware umzu­ge­hen, son­dern das Sys­tem ori­en­tiert sich an dem All­tags­pro­zess der Ein­stel­lung einer Pro­the­se. Das heißt: Der Anwen­der läuft, das Sys­tem misst und über­trägt die Daten auf den Lap­top oder das Tablet – per­spek­ti­visch dann zu einer Vir­tu­al-Rea­li­ty-Bril­le. Die Soft­ware kommt dann bei­spiels­wei­se zu der Erkennt­nis, dass der Pro­the­sen­fuß des Anwen­ders zu weit dor­sal exten­diert ist, er also zu schnell über die Pro­the­sen­sei­te abrollt. Der Ortho­pä­die­tech­ni­ker erhält somit von der Vario­Fit-Soft­ware den Hin­weis: Bit­te kon­trol­lie­ren Sie die Fuß­stel­lung und stel­len sie mög­li­cher­wei­se etwas wei­ter plan­t­ar. Das ist wie ein ite­ra­ti­ver Pro­zess, das heißt die­ser Schritt wird wie­der­holt und das Sys­tem sagt, ob es jetzt gut ist im bio­me­cha­ni­schen Sinn oder noch nicht.

OT: Wie ver­än­dert sich die Arbeit des Orthopädietechnikers?

Mer­bold: Uns ist wich­tig zu sagen, dass das Sys­tem nur Hand­lungs­emp­feh­lun­gen gibt. Man hat jeder­zeit auch die Mög­lich­keit zu sagen, ja das ist gut so und was das Sys­tem in Bezug auf die Bio­me­cha­nik vor­schlägt, ist für die Ein­stel­lung die­ser spe­zi­el­len Pro­the­se even­tu­ell nicht rele­vant bzw. anwend­bar. Wir ken­nen das aus unse­rem All­tag, dass Anwen­der auch mit nicht-bio­me­cha­nisch kor­rek­tem Auf­bau lie­ber lau­fen als mit dem kor­rek­ten Auf­bau. Natür­lich muss man da unter Umstän­den im Hin­blick auf die indi­vi­du­el­len Bedürf­nis­se des Anwen­ders auch Abstri­che bei den Sys­tem­emp­feh­lun­gen machen. Denn: Die Pro­the­se muss natür­lich vom Ortho­pä­die­tech­ni­ker so ein­ge­stellt wer­den, dass der Anwen­der damit gut läuft und nicht nur, weil das Sys­tem es so empfiehlt.

Den Beruf modern und digi­tal gestalten

OT: Sie pla­nen die Tech­no­lo­gie einer VR-Bril­le bzw. Aug­men­ted Rea­li­ty (AR) in das Pro­jekt zu inte­grie­ren. Warum?

Mer­bold: Unser Hand­werks­be­ruf befi­ndet sich mit­ten in einem Wan­del. Die Digi­ta­li­sie­rung hält Ein­zug in die Werk­stät­ten und in die Pro­zes­se, aber auch in die Her­stel­lung ver­schie­de­ner Pro­duk­te. Mit­tels neu­er Ver­fah­ren wer­den Pro­duk­te und Pro­zes­se digi­ta­li­siert. Aber ich den­ke, die Digi­ta­li­sie­rung hat noch sehr viel Poten­zi­al. Man kann das natür­lich mit gemisch­ten Gefüh­len sehen, aber auf­hal­ten kann man die­se Ent­wick­lung nicht. Die Fra­ge ist also: Wie kann man es am bes­ten nutz­brin­gend für unse­re Bran­che ein­set­zen? Bis­he­ri­ge Digi­ta­li­sie­rungs­pro­jek­te kon­zen­trier­ten sich dar­auf, den Fer­ti­gungs­pro­zess zu digi­ta­li­sie­ren und anwend­ba­re Pro­dukt­ent­wick­lun­gen zu gene­rie­ren. Aber über den Schritt danach, wie gehe ich mit dem Pro­dukt um, also die Digi­ta­li­sie­rung in den Umgang mit den Kun­den und dem fer­ti­gen Pro­dukt zu inte­grie­ren, da gibt es rela­tiv wenig bekann­te Pro­jek­te. Des­halb lag es für uns nahe, die­se VR- bzw. AR-Tech­no­lo­gie in das Pro­jekt als i‑Tüpfelchen zu inte­grie­ren. Eine Bril­le, auch wenn sie hoch tech­no­lo­gi­siert und auch aktu­ell noch kos­ten­in­ten­siv ist, ist inno­va­tiv und mit­un­ter attrak­ti­ver bei der Pro­dukt­prä­sen­ta­ti­on als ein Com­pu­ter­bild­schirm. Zudem müs­sen wir davon aus­ge­hen, dass immer mehr jün­ge­re Men­schen mit Erwar­tun­gen an die digi­ta­le Tech­nik in unse­ren Beruf wech­seln und solch eine VR-Bril­le, die dank unse­rer Tech­no­lo­gie die Ver­sor­gung am Pati­en­ten unter­stützt, wäre dabei eine idea­le Mög­lich­keit, die moder­nen Tech­no­lo­gien in unse­rem Berufs­bild zu verankern.

OT: Ist Ihre Tech­no­lo­gie für alle gän­gi­gen Unter­schen­kel­pro­the­sen einsetzbar?

Mer­bold: Ja. Es ist uns gelun­gen, die gesam­te Elek­tro­nik, Sen­so­rik und Ener­gie­ver­sor­gung auf eine han­dels­üb­li­che Adap­ter­grö­ße zu brin­gen. Da das Modul so klein ist, kann es in jede Unter­schen­kel­pro­the­se geschraubt wer­den – ähn­lich wie ein Ver­schie­be­ad­ap­ter. Das Sys­tem arbei­tet her­stel­ler­un­ab­hän­gig und wird somit für alle gän­gi­gen Unter­schen­kel­pro­the­sen einsetzbar.

OT: Stich­wort Zeit­plan: Wann kann mit der Markt­ein­füh­rung gerech­net werden?

Mer­bold: Es wird kei­ne erstat­tungs­fä­hi­ge Tech­nik, son­dern es wird ein Mess­sys­tem sein, dass sich ein Ortho­pä­die­tech­ni­ker für den Werk­statt­ge­brauch kau­fen wird. Das Sys­tem opti­miert und stan­dar­di­siert den „Fit­ting-Pro­zess“. Wir befi­nden uns noch in einem lau­fen­den For­schungs­pro­jekt und haben noch ca. ein Jahr geför­der­te Ent­wick­lungs­zeit vor uns. Inner­halb der Zeit muss es erfolg­reich umge­setzt wer­den. Nach Pro­jek­ten­de wird es dann bestimmt noch eini­ge Zeit dau­ern, bis aus unse­rem Pro­to­typ, der jetzt im Labor getes­tet wird, ein markt­rei­fes und für den Ortho­pä­die­tech­ni­ker ­finan­zier­ba­res Pro­dukt ent­wi­ckelt wird.

OT: Wenn die Tech­no­lo­gie in der Bein­pro­the­tik funk­tio­nie­ren soll­te, gibt es aus Ihrer Sicht noch ande­re Ein­satz­mög­lich­kei­ten für die Orthopädie-Technik?

Mer­bold: Das For­schungs­pro­jekt hat sich jetzt auf­grund der Kom­ple­xi­tät der Rechen­leis­tung zunächst auf ein Seg­ment, die Unter­schen­kel­pro­the­tik, gestützt, aber es spricht natür­lich nichts dage­gen, es auf gänz­lich alle Berei­che der Pro­the­tik und Orthe­tik auszuweiten.

Die Fra­gen stell­te Ire­ne Mechsner.

 

Ima­gi­ne-OT ist ein natio­na­les Netz­werk zur Ent­wick­lung von markt­fä­hi­gen Medi­zin­pro­duk­ten und Dienst­leis­tun­gen mit dem Schwer­punkt Ortho­pä­die-Tech­nik. Das Kom­pe­tenz­netz­werk wird im Rah­men des Zen­tra­len Inno­va­ti­ons­pro­gramms Mit­tel­stand (ZIM) geför­dert. Es besteht aus klei­nen und mitt­le­ren Unter­neh­men (KMU) und wis­sen­schaft­li­chen For­schungs­ein­rich­tun­gen, die im Bereich der Medi­zin­tech­nik aktiv sind. Das Netz­werk hat sich zur Auf­ga­be gemacht, die Ver­sor­gungs­qua­li­tät von Hilfs­mit­tel­be­dürf­ti­gen nach­hal­tig zu ver­bes­sern und das Fach­hand­werk für die Zukunft im Markt­ge­sche­hen zu stärken. 
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