Mensch-Maschi­ne-Inter­ak­ti­on im Kindesalter

Ein­lei­tung

Die Zere­bral­pa­re­se (CP) ist mit einer Prä­va­lenz von 1,5–2/1.000 lebendge­borenen Kin­dern die häu­figs­te Ursa­che für Bewe­gungs­stö­run­gen im Kin­des­al­ter ¹. Die Bewe­gungs­stö­rung ent­steht durch eine Fehl­funk­ti­on der Berei­che des Gehirns, die Bewe­gun­gen kon­trol­lie­ren. Die­se Fehl­funk­ti­on ent­steht durch eine nicht pro­gre­di­en­te Stö­rung, durch ­Läsi­on des sich ent­wi­ckeln­den Gehirns – z. B. bei Gehirn­fehl­bil­dun­gen als frühe­ Anla­ge­stö­rung (gene­ti­sche Ursa­chen sind hier­von nicht immer­ ein­fach abzu­gren­zen) –, durch toxi­sche Ein­flüs­se oder durch eine Sauerstoffmangel­situation mit Zell­untergang (z. B. durch Hypo­xie oder Gehirn­blu­tun­gen) vor, wäh­rend oder kurz nach der Geburt. Früh­ge­burt­lich­keit stellt nach wie vor den größ­ten Risi­ko­fak­tor für die Ent­ste­hung einer CP dar.

Die Ein­schrän­kun­gen einer Zere­bralparese wir­ken sich je nach dem Ort der Schä­di­gung auf ver­schie­de­ne Berei­che der Ent­wick­lung aus ². Jedes Kind zeigt einen spe­zi­fi­schen Ent­wick­lungs­kor­ri­dor ³. Auch wenn die Beein­träch­ti­gun­gen nicht rever­si­bel sind, las­sen sie sich durch the­ra­peu­ti­sche Maß­nah­men posi­tiv beein­flus­sen, sodass jeder Pati­ent einen indi­vi­du­ell abge­stimm­ten und mul­ti­pro­fes­sio­nel­len Behand­lungs­plan erhal­ten muss ⁴. Zu berück­sich­ti­gen sind dabei zum einen die kör­per­li­chen Ein­schrän­kun­gen bei Bewe­gung, Hal­tung und ande­ren moto­ri­schen Fähig­kei­ten sowie wei­te­re Funk­tio­nen wie Sen­si­bi­li­tät, Wahr­neh­mung, Sehen, Hören, Kogni­ti­on, Kom­mu­ni­ka­ti­ons­fä­hig­keit und Nah­rungs­auf­nah­me. Ver­hal­tens­auf­fäl­lig­kei­ten, Epi­lep­sien, sekun­dä­re mus­ku­los­ke­letta­le Pro­ble­me wie Mus­kel­kon­trak­tu­ren oder Gelenk- und Wir­bel­säu­len­de­for­mi­tä­ten stel­len auf Dau­er typi­scher­wei­se wei­te­re Ein­schrän­kun­gen dar. Die genann­ten Stö­run­gen ver­hin­dern in den meis­ten Fäl­len ein Leben ohne Beein­träch­ti­gung ⁵.

Die kör­per­li­chen Ein­schrän­kun­gen bei der CP zei­gen sich meist in Ver­än­de­run­gen des Mus­kel­to­nus und der mus­ku­lä­ren Koor­di­na­ti­on. Sie sind an den unte­ren Extre­mi­tä­ten aus­ge­präg­ter als an den obe­ren. Dadurch wird das Erler­nen der Fort­be­we­gung, ins­be­son­de­re des Gehens, erschwert oder sogar unmög­lich gemacht ⁶. Die betrof­fe­nen Kin­der ler­nen Gehen zumin­dest mit einem ver­än­der­ten Gang­bild und benö­ti­gen meist Hilfs­mit­tel. Dadurch blei­ben sie in ihrer Mobi­li­tät und Selbst­stän­dig­keit dau­er­haft ein­ge­schränkt ⁷.

Der Schwe­re­grad der moto­ri­schen Beein­träch­ti­gung bzw. die funk­tio­nel­len Fähig­kei­ten eines Kin­des mit CP und die Not­wen­dig­keit der Hilfsmittel­benutzung für die All­tags­mo­bi­li­tät (Stö­cke, Rol­la­tor, Roll­stuhl) wird mit dem Gross Motor Func­tion Clas­si­fi­ca­ti­on Sys­tem (GMFCS) beschrie­ben und in fünf Stu­fen ein­ge­teilt: Kin­der mit GMFCS-Level I errei­chen das freie Gehen ohne Geh­hil­fen; Kin­der mit GMFCS-Level V haben nur sehr ein­ge­schränk­te Mög­lich­kei­ten, will­kür­lich ihre Bewe­gun­gen zu kon­trol­lie­ren, und kön­nen kei­ne selbst­stän­di­ge Fort­be­we­gung erler­nen ⁸. Anhand ­einer Ent­wick­lungs­kur­ve, die für jeden GMFCS-Level zur Ver­fü­gung steht, ist es mög­lich, das Ent­wick­lungs­po­ten­zi­al eines Kin­des mit CP ein­zu­schät­zen ⁹. Die Ent­wick­lungs­kur­ven der GMFCS-Level III bis V zei­gen außer­dem, dass bei Kin­dern mit CP ent­spre­chen­der Aus­prä­gung ab der zwei­ten Hälf­te der ers­ten Lebensdekade­ eine Ten­denz zur Ver­schlech­te­rung der moto­ri­schen Fähig­keiten zu erwar­ten ist ¹⁰. Aus den Ent­wick­lungs­kur­ven wur­den The­ra­pie­kur­ven ent­wi­ckelt, die Ange­hö­ri­gen, Ärz­ten, The­ra­peu­ten und Ortho­pä­die-Mecha­ni­kern Emp­feh­lun­gen zur Erstel­lung indi­vi­du­el­ler The­ra­pie­kon­zep­te geben ¹¹.

Eine gerin­ge Geh­fä­hig­keit ist prä­dik­tiv für wenig Belast­bar­keit bei Akti­vi­tä­ten, Par­ti­zi­pa­ti­on, sozia­len Inter­ak­tio­nen und Inte­gra­ti­on ¹². Da Geh­fä­hig­keit Selbst­stän­dig­keit aus­drückt, lau­tet eines der häu­figs­ten Zie­le in der Ent­wick­lungs­för­de­rung und der Reha­bi­li­ta­ti­on von Kin­dern mit CP und ihren­ Eltern, dass die Geh­fä­hig­keit des Kindes­ je nach Schwe­re­grad ihrer Erkran­kung so gut es geht erlangt und erhal­ten wird ¹³.

Bereits Ende der 90er Jah­re wur­de die kon­ven­tio­nel­le Lauf­band­the­ra­pie mit einem von The­ra­peu­ten manu­ell geführ­ten Gehen als erfolg­rei­che The­ra­pie­form bei Kin­dern mit CP beschrie­ben ¹⁴. Auf­ga­ben­spe­zi­fi­sches Üben und die zahl­rei­chen Wie­der­ho­lun­gen eines Bewe­gungs­ab­lau­fes (Repe­ti­ti­on) spie­len dabei eine ent­schei­den­de Rol­le ^{15 1617}.

Robo­ter­ge­stütz­te Gang­the­ra­pie am Bei­spiel des Gang­ro­bo­ters Lokomat®

Seit 2006 kann die manu­el­le Füh­rung durch The­ra­peu­ten beim Gehen auf dem Lauf­band durch die roboter­­­gestützte­ Gang­or­the­se „Pedia­tric Loko­mat®“ (Hoco­ma AG, Vol­kets­wil, Schweiz) ersetzt wer­den (Abb. 1). Das Pediatric-Lokomat®-System besteht aus einem Lauf­band, einem Gewichts­ent­las­tungs­sys­tem und einer elek­trisch ange­trie­be­nen com­pu­ter­ge­steu­er­ten Gang­orthese (Exo­ske­lett), wel­che die Bei­ne über ein Man­schet­ten­sys­tem (Loko­mat® Robo­tic Gait Ortho­sis) mit dem Lauf­band syn­chro­ni­siert führt. Das Lauf­band hat eine Trag­fä­hig­keit von 159 kg und kann eine maxi­ma­le Geschwin­dig­keit von 3 km/h errei­chen. In Tabel­le 1 sind Spe­zi­fi­ka­tio­nen und Anpas­sungs­mög­lich­kei­ten des Loko­ma­ten® und ­deren the­ra­peu­ti­sche Ein­satz­ge­bie­te zusammengefasst.

Da die Füße durch den Loko­ma­ten® nur wenig kor­ri­giert wer­den kön­nen, ist es wich­tig, dass der Pati­ent wäh­rend der Lauf­band­the­ra­pie ange­pass­te und im All­tag eta­blier­te Ein­la­gen oder knö­chel­um­fas­sen­de Orthe­sen trägt, um eine mög­lichst phy­sio­lo­gi­sche Auf­rich­tung im Mit­tel­fuß zu errei­chen und zu hal­ten. In der ent­spre­chen­den Ver­sor­gung soll­te eine leich­te Dor­sal­ex­ten­si­on im Sprung­ge­lenk mög­lich sein.

Seit Ende 2017 gibt es das soge­nann­te FreeD-Modul auch für das päd­ia­tri­sche Modul als Ergän­zung zum bis­he­ri­gen Loko­ma­ten®. Es führt Becken und Ober­kör­per wäh­rend der Stand­bein­pha­se bis zu 2 cm (Kin­der­mo­dul) late­ral auf das Stand­bein. Dadurch wirkt das voll­stän­di­ge Gewicht auf das Stand­bein, und Becken- und Rumpf­mus­ku­la­tur wer­den stär­ker akti­viert. Mit dem FreeD-­Mo­dul kann das Gang­bild im Loko­ma­ten® noch mehr dem phy­sio­lo­gi­schen Gang­bild ent­spre­chen, da es eine Trans­ver­sal­ro­ta­ti­on des Beckens zulässt.

Robo­ter­ge­stütz­te Lauf­band­the­ra­pie am Dr. von Hau­ner­schen Kinderspital

Am Dr. von Hau­ner­schen Kin­der­spi­tal wird seit 12 Jah­ren die robotergestützte­ Lauf­band­the­ra­pie mit dem Loko­ma­ten® als drei­wö­chi­ger ambu­lan­ter Inten­siv-The­ra­pie­block („ROBERT“) prak­ti­ziert (mehr als 150 Kin­der, über 300 Blö­cke). Die The­ra­pie ist ein­ge­bet­tet in eine ambu­lan­te Betreu­ung im iSPZ (inte­grier­tes Sozi­al­päd­ia­tri­sches Zen­trum) am Dr. von Hau­ner­schen Kin­der­spi­tal. Dort wer­den Kin­der von ihrer Geburt an bis zum Alter von 18 Jah­ren mit zen­tra­len Bewe­gungs­stö­run­gen mul­ti­pro­fes­sio­nell (Arzt, The­ra­peut, Psy­cho­lo­ge,­ Sozi­al­be­ra­tung) und ent­wick­lungs­be­glei­tend behan­delt und bera­ten. Am ROBERT-Pro­gramm kann jedes Kind teil­neh­men, für wel­ches die Ver­bes­se­rung der Geh­funk­ti­on als the­ra­peu­ti­sches Ziel defi­niert wur­de und das ein erfolg­rei­ches Lokomat®-Probetraining absol­viert hat.

In den meis­ten Fäl­len sind dies Kin­der nach dem 4. Geburts­tag mit Beein­träch­ti­gung der selbst­stän­di­gen Geh­fä­hig­keit (GMFCS-Level II, III und IV), da bei die­sen Kin­dern die Ver­bes­se­rung oder der Erhalt ihrer (Steh- und) Geh­funk­ti­on ein wich­ti­ges the­ra­peu­ti­sches Ziel dar­stellt. Der Ablauf des ROBERT-Pro­gramms ist in ­Abbil­dung 2 dargestellt.

Zur kon­ti­nu­ier­li­chen Ent­wick­lungs­för­de­rung kön­nen Pati­en­ten im Ver­lauf meh­re­re ROBERT-Blö­cke absol­vie­ren. Dafür ist ein Inter­vall von min­des­tens 6 Mona­ten zwi­schen zwei The­ra­pie­blö­cken rea­lis­tisch und im All­tag prak­ti­ka­bel. Der geziel­te Ein­satz eines ­ROBERT-Pro­gramms vor oder nach Ope­rationen (Weich­teil­ope­ra­tio­nen, Umstel­lungs­os­teo­to­mien, selek­ti­ve dor­sa­le Rhi­zo­to­mie) sowie im Zusam­men­hang mit einer Botu­li­num­to­xin-­The­ra­pie stel­len wei­te­re beson­de­re Indi­ka­tio­nen dar.

Kon­tra­in­di­ka­tio­nen sind im Sin­ne der Medi­zin­pro­duk­te­zu­las­sung zu berück­sich­ti­gen und gehö­ren zu jedem Schu­lungs­vor­gang. Die Besonderheiten­ für Kin­der mit CP bedin­gen aller­dings, dass die­se im Ein­zel­fall nicht immer berück­sich­tigt wer­den kön­nen. Für die The­ra­pie mit dem Loko­ma­ten® sind bei Kin­dern mit zen­tra­len Bewe­gungs­stö­run­gen oft leich­te Kon­trak­tu­ren der unte­ren Extre­mi­tä­ten zu tole­rie­ren, solan­ge eine gute Posi­tio­nie­rung im Exo­ske­lett durch einen erfah­re­nen The­ra­peu­ten kon­trol­liert und kon­ti­nu­ier­lich über­wacht wer­den kann. Eben­so ver­hält es sich mit Kno­chen­in­sta­bi­li­tä­ten bzw. Osteo­po­ro­se, einer kar­dio­vas­ku­lä­ren Insuf­fi­zi­enz, Throm­bo­em­bo­lien,­ chir­ur­gisch beding­ten Ein­schrän­kun­gen für vol­le Kör­per­be­las­tung und schwe­ren Epi­lep­sien. Das wich­tigs­te Kri­te­ri­um soll­te sein, dass die Kin­der in der Lage sein müs­sen, Schmer­zen und Miss­emp­fin­dun­gen ein­deu­tig zu kom­mu­ni­zie­ren (gemäß der Pedia­tric ­Loko­mat® Expert Group ¹⁸).

Wäh­rend der The­ra­pie­ses­si­on lau­tet das Ziel, die Kin­der mit mög­lichst vol­lem Eigen­ge­wicht und mög­lichst wenig Füh­rungs­kraft gehen zu las­sen. Um die Moti­va­ti­on zur akti­ven Teil­nah­me an der The­ra­pie opti­mal zu för­dern, bekom­men sie in einer mög­lichst varianten­reichen The­ra­pie­ses­si­on ver­schie­de­ne Gang­ge­schwin­dig­kei­ten ange­bo­ten, es wird ein mög­lichst gro­ßes Bewe­gungs­aus­maß in Hüf­te und Knie erar­bei­tet, und das soge­nann­te Aug­men­ted Per­for­mance Feed­back Sys­tem (APF) wird so viel wie mög­lich eingesetzt.

Zudem wird die Akti­vi­täts­auf­merk­sam­keit des Kin­des über spie­le­ri­sche Ele­men­te wie das Kicken eines Luft­bal­lons oder das Über­stei­gen klei­ner, wei­cher Hin­der­nis­se erhöht und mög­lichst lan­ge ­erhal­ten. Die ver­schie­de­nen fle­xi­bel ein­setz­ba­ren The­ra­pie­pa­ra­me­ter wie Gewichts­ent­las­tung, Füh­rungs­kraft, Geschwin­dig­keit und Bewe­gungs­aus­ma­ße wer­den wäh­rend jeder ein­zel­nen The­ra­pie­ses­si­on und im drei­wö­chi­gen The­ra­pie­ver­lauf kon­ti­nu­ier­lich ange­passt und so ver­än­dert, dass das Kind die best­mög­li­che Leis­tung zeigt.

Emp­feh­lun­gen zur Imple­men­ta­ti­on der robo­ter­ge­stütz­ten Lauf­band­the­ra­pie in ein the­ra­peu­ti­sches Gesamt­kon­zept sowie die Beson­der­hei­ten eines­ sinn­vol­len Ein­sat­zes der verschiedenen­ akti­vi­täts­stei­gern­den Ele­men­te wäh­rend der Lokomat®-Therapie wur­den von der Pedia­tric Loko­mat® Expert Group publi­ziert und kön­nen bei Aurich-Schul­er et al. im Detail nach­ge­le­sen wer­den ¹⁹.

Zusam­men­fas­sung der Wirk­sam­keit des ROBERT-Programms

Die The­ra­pie mit dem Loko­ma­ten® im Rah­men des ROBERT-Pro­gramms wurde­ am Dr. von Hau­ner­schen Kinderspital­ von 2006 bis Ende 2017 mit mehr als 150 Kin­dern mit CP und ins­ge­samt mehr als 300 ROBERT-Blö­cken mit einem „Pedia­tric Loko­mat®“ der ers­ten Gene­ra­ti­on durch­ge­führt. In Tabel­le 2 sind die Publi­ka­tio­nen auf­ge­führt, mit denen die Effek­ti­vi­tät des ­ROBERT-Pro­gramms sowohl in kon­trol­lier­ten als auch in nicht kon­trol­lier­ten Stu­di­en belegt wer­den konn­te ^{20 21 22 23 24 25 26 27}.

Die inten­si­ve robo­ter­ge­stütz­te Lauf­band­the­ra­pie unter­stützt Kin­der mit CP in der Ent­wick­lung ihrer Steh- und Geh­fä­hig­keit in rele­van­ter und nach­hal­ti­ger Wei­se. Die Pati­en­ten pro­fi­tie­ren auf allen Ebe­nen der ICF-CY (Funk­ti­on, Akti­vi­tät und Par­ti­zi­pa­ti­on), wobei der Schwe­re­grad (GMFCS-Level) und das Alter bei The­ra­pie einen rele­van­ten Ein­fluss auf die Ver­bes­se­rung haben. Bei Teil­nah­me an meh­re­ren ROBERT-Blö­cken addiert sich die Ver­bes­se­rung der Steh- und Geh­funk­ti­on auch noch in einem Alter, in dem die natür­li­che Ent­wick­lung der Kin­der mit CP kei­ne Ver­bes­se­rung mehr erwar­ten lässt.

Aus­blick

Der Ein­satz des neu­en Modells „Loko­mat® Pro“ mit einem neu­en Frei­heits­grad für einen „late­ral shift“ des Beckens (seit 2017 für Kin­der erhält­lich) ermög­licht eine Stei­ge­rung der The­ra­pie­va­ria­bi­li­tät bei einem noch phy­sio­lo­gi­sche­ren Gang­bild. Es ver­fügt außer­dem über ein sehr viel fle­xi­ble­res APF-Sys­tem, das einen dif­fe­ren­zier­te­ren und geziel­te­ren Ein­satz der inter­ak­ti­ven Spie­le zur Akti­vi­täts­stei­ge­rung ermög­licht. Die Erfah­run­gen in den ers­ten Mona­ten mit dem neu­en Loko­ma­ten® las­sen ver­mu­ten, dass sich die Kin­der – moti­viert durch die dif­fe­ren­zier­te­ren Spie­le – noch akti­ver, auf­merk­sa­mer und mit mehr Spaß an der The­ra­pie im ROBERT-Pro­gramm beteiligen.

Inwie­weit die dif­fe­ren­zier­te­ren Mög­lich­kei­ten des neu­en Loko­ma­ten® sich auch posi­tiv auf die Effek­ti­vi­tät der The­ra­pie aus­wir­ken, wird aktu­ell unter­sucht. Zur Stei­ge­rung der kli­ni­schen Erfah­rung von Mensch-Maschi­ne-Inter­ak­tio­nen in der (Neuro-)Rehabilitation wur­de 2013 das Netz­werk ARTIC (Advan­ced Robo­tic The­ra­py Inte­gra­ted Cen­ters) ein­ge­rich­tet. Es beinhal­tet unter ande­rem eine spe­zi­el­le Interessengruppe­ für päd­ia­tri­sche Aspekte­ roboter­gestützter The­ra­pien, die im Rah­men der inter­na­tio­na­len Zusam­men­ar­beit bereits ers­te Erfah­run­gen über ver­schie­de­ne Anwen­der­zen­tren hin­weg publi­ziert hat ²⁸. In die­sem Gre­mi­um soll die Ent­wick­lung pra­xis­be­zo­ge­ner Emp­feh­lun­gen auf inter­na­tio­na­ler Ebe­ne wei­ter­ge­führt werden.

Für die Autoren:

Bir­git War­ken-Made­lung M. Sc., Physiotherapeutin
Lud­wig-Maxi­mi­li­ans-Uni­ver­si­tät Mün­chen (LMU), Kin­der­kli­nik und Kin­der-poli­kli­nik im Dr. von Haunerschen
Kin­der­spi­tal, Abtei­lung für Päd­ia­tri­sche Neu­ro­lo­gie, Ent­wick­lungs­neu­ro­lo­gie und Sozi­al­päd­ia­trie, inte­grier­tes Sozi­al­päd­ia­tri­sches Zen­trum (iSPZ)
Lind­wurm­stra­ße 4, 80337 München

birgit.warken@med.uni-muenchen.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Tab. 2 Erfah­run­gen zur robo­ter­ge­stütz­ten Lauf­band­the­ra­pie am von Hau­ner­schen Kin­der­spi­tal 2006–2018 (n = Anzahl;
MW = Mit­tel­wert; GMFCS = Gross Motor Func­tion Level; 10MWT = 10-Meter Wal­king Test; 6MWT = 6‑Minute Wal­king Test;
GMFM-66 = Gross Motor Func­tion Mea­su­re; Dim. D = Ste­hen; Dim. E = Gehen; COPM = Cana­di­an Occu­pa­tio­nal Per­for­mance Measure).

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