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Fit vor dem Bildschirm – Mediziner, Sportwissenschaftler und Ingenieure entwickeln ein telemedizinisches Assistenzsystem

Telemedizinisches Reha-Programm vor dem Fernseher – und mit Kamera. Foto: Matthias Heyde (Fraunhofer Institut für offene Kommunikationssysteme - FOKUS)

Telemedizinisches Reha-Programm vor dem Fernseher – und mit Kamera. Foto: Matthias Heyde (Fraunhofer Institut für offene Kommunikationssysteme - FOKUS)

Die Telemedizin macht es möglich: Ärzte können Krankheiten diagnostizieren und therapieren, obwohl der Patient nicht in der Praxis, sondern bei sich zu Hause vor dem Bildschirm sitzt. Die technischen Voraussetzungen für diese Medizin aus der Ferne haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Blutdruck, Blutzucker, Gewicht, EKG – diese und zahlreiche andere relevante Körperdaten sind per Knopfdruck in der Arztpraxis verfügbar und können dort ausgewertet werden. An der Universität Potsdam arbeiten Wissenschaftler und Mediziner nun an einem telemedizinischen Programm für Reha-Patienten, die nach einer Operation an der Hüfte oder am Knie auf eine langwierige Bewegungstherapie angewiesen sind.

Helle Punkte tanzen über dem schwarzen Rastergrund. Auf dem Bildschirm lässt sich vage erahnen, dass die Punkte zu einer Person gehören. Beine, Rücken und Kopf sind erkennbar. „Aufnahme startet“, ruft Nina Tilgner in den Nebenraum. Die Physiotherapeutin, die in der Hochschulambulanz der Uni Potsdam wissenschaftlich arbeitet, blickt auf den Monitor und bedient ein Kamerasystem, das das nun Folgende aufnimmt. Die Punkte auf dem Bildschirm beginnen sich koordiniert zu bewegen, langsam auf und ab. Nebenan, in den Testräumen der Hochschulambulanz, wird Sport gemacht. Die Testperson ist eine Patientin, die vor drei Wochen ein neues Kniegelenk erhielt. An ihrem Körper sind Marker befestigt – an den Gelenken, am Rücken, am Kopf – es sind jene rund 20 Punkte, die auf dem Monitor sichtbar sind. Zehn Kameras nehmen ihre Bewegungen auf. Zwei Physiotherapeutinnen stehen der Patientin zur Seite, um sicherzustellen, dass die Übungen das frisch operierte Gelenk nicht überlasten. Kniebeugen, Ausfallschritt, Beine aus dem Stand seitlich abspreizen, Einbeinstand – das Programm ist eine Herausforderung.

Was hier in der Hochschulambulanz geschieht, sind die ersten Schritte eines umfangreichen Projekts. „ReMove-It – Wirksamkeitsstudie einer telemedizinisch assistierten Bewegungstherapie für die Rehabilitation nach Intervention an der unteren Extremität“ ist ein Kooperationsprojekt zwischen Wissenschaft, Medizin und Technik. Zugleich ist es eines der ersten ambitionierten Forschungsvorhaben der neu gegründeten Forschungsinitiative Gesundheitswissenschaften an der Uni Potsdam. Ziel dieser interdisziplinären Initiative sei es, „die Gesundheitswissenschaften an der Universität Potsdam als eigenständiges Feld zu etablieren, die vorhandene Expertise zu bündeln, auszubauen und zu stärken“, erklärt Prof. Dr. Frank Mayer, Ärztlicher Direktor der Hochschulambulanz und gemeinsam mit Prof. Dr. Gerd Püschel vom Institut für Ernährungswissenschaft Sprecher der Initiative. Neben den Universitätsinstituten sind Partner aus der Praxis wesentlicher Eckpfeiler dieses Vorhabens.

In „ReMove-It“ nehmen diese Vorsätze nun Gestalt an. Das Programm soll Patienten nach einer Hüft- oder Knie-Operation dabei unterstützen, langfristige Reha-Maßnahmen daheim zu absolvieren. Beteiligt sind ganz im Sinne der Forschungsinitiative Akteure aus unterschiedlichen Bereichen, die ihre jeweilige Expertise einbringen – neben der Universität Potsdam die MEDIAN Klinik Hoppegarten, die Brandenburgklinik Bernau, das Reha-Zentrum Lübben, das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS) und die Professur für Sportmedizin und Sportorthopädie der Universität Potsdam. „Das Ziel ist es, Übungseinheiten für Patienten gerade aus strukturschwachen Regionen zu entwickeln, damit sie nach einer Reha zu Hause weiter üben können“, erklärt Heinz Völler, Professor für Rehabilitationswissenschaften an der Uni Potsdam und Ärztlicher Direktor der „Klinik am See“ in Rüdersdorf. Er leitet das Projekt. Für Patienten mit künstlichen Hüft- und Kniegelenken ist das weitere Training nach der Reha wichtig. Gerade in ländlich geprägten Regionen ist jedoch der Weg zu den Therapeuten, die die Nachsorgeleistungen anbieten, weit – für einige zu weit. Viele Patienten nehmen sie daher nicht in Anspruch. Diese Tatsache wollen die Forscher um Heinz Völler mit ihrem Projekt ändern. Dabei sollen die Übungen in der Reha mit einem Physiotherapeuten eingeübt und dann mit einem individuellen Trainingsprogramm zu Hause vor dem Bildschirm weitergeführt werden. Mehr Menschen, die Eingriffe an der Hüfte oder am Knie hinter sich haben, sollen die wichtige Nachsorge zu Ende führen. Die Studie wird von der Deutschen Rentenversicherung Berlin-Brandenburg mit 876.000 Euro gefördert.

Die Übungen, die die erste Testpatientin unter den Augen der zehn Kameras und zwei Physiotherapeuten durchführt, sollen zunächst Hinweise dafür liefern, welche körperlichen Belastungen für sie möglich sind. Eine Kniebeuge sieht bei einer kürzlich am Knie operierten Patientin eben anders aus als bei einem Gesunden. „Wir erstellen einen Katalog mit Kraft-, Dehnungs- und Beweglichkeitsübungen“, erklärt Sarah Eichler, Sportwissenschaftlerin und Koordinatorin des Projekts. „Aus den Erfahrungen, die unsere Physiotherapeuten gemacht haben, wissen wir, was für diese Patientengruppe geeignet ist.“ Im Januar 2015 startete „ReMove-It“, der Trainingskatalog mit etwa 25 Übungen ist bereits so gut wie fertig. Nun sollen die Trainingseinheiten biomechanisch vermessen und in ein mathematisches Modell implementiert werden, das Wissenschaftler unter Leitung von Dr. Michael John am Fraunhofer FOKUS entwickelt haben. Der Wissenschaftler ist stellvertretender Leiter des Kompetenzzentrums E-Health am beteiligten Fraunhofer-Institut. „MeineReha®“ nennt sich der Prototyp des Systems, der hier bereits entwickelt wurde und nun auf die speziellen Anforderungen der Studie zugeschnitten wird. Die besondere Herausforderung sei dabei, das System so zu justieren, dass die Bewegungen in einem gewissen Rahmen variabel sind. „Es gibt natürlich immer ein Idealbild, wie die Bewegung auszusehen hat. Wir müssen dafür die mathematischen Algorithmen und Modelle für die Bewegungsanalyse und die Bewertung der Bewegungsabläufe entwickeln. Man muss aber auch realistisch sein und einen Spielraum für mögliche Abweichungen von der Idealbewegung zulassen“, erklärt Michael John.

Und um diesen Spielraum abzustecken, werden in den kommenden Wochen weitere Patienten in die Hochschulambulanz der Universität kommen und sich beim Sport vermessen lassen. „Uns interessieren die Positionen der Marker zueinander bei den Übungen: Wie weit darf etwa das Knie über die Fußspitzen bei einer Kniebeuge reichen oder wie tief darf eine Beugung sein?“, beschreibt Sarah Eichler die Vorgehensweise. Winkel und Abstände zwischen den einzelnen Markern am Körper der Probanden werden erfasst und analysiert. Am Ende steht ein Programm, das ähnlich wie bei einer Wii-Spielkonsole über eine Kamera die Bewegungen des Patienten erfasst und überprüft, ob er diese richtig ausführt. Über ein Ampelsystem erhält er sofort Rückmeldung, ob die Bewegungen so sind, wie sie sein sollen. Die Trainingseinheiten werden außerdem aufgezeichnet und können von behandelnden Physiotherapeuten jederzeit eingesehen werden. Auch Videokonferenzen und Chats zwischen Therapeut und Patient sind vorgesehen.

Im nächsten Schritt werden Patienten im arbeitsfähigen Alter aus den kooperierenden Reha-Kliniken für den Test des Systems akquiriert. Jede der teilnehmenden Kliniken erwirbt insgesamt zehn Equipments für jeweils 1.500 Euro und stellt sie einem Teil der insgesamt 110 Probanden zu Verfügung. Die andere Hälfte der Probanden nimmt die herkömmlichen Nachsorgeangebote wahr. Zu Beginn wird die körperliche Leistungsfähigkeit der Patienten mit Kraft- und Belastungstests bestimmt. Nach einem Vierteljahr wird Bilanz gezogen und beide Gruppen werden miteinander verglichen. Hat die Gruppe mit der telemedizinischen Betreuung die Übungen konsequenter durchgeführt? Wird das System angenommen? Gibt es Auswirkungen auf den Genesungsprozess und die körperliche Fitness? Sind die Patienten, die das Assistenzsystem nutzen, gar schneller wieder arbeitsfähig als jene aus der Kontrollgruppe? Diesen Fragen werden die Forscher mit umfangreichen Datenerhebungen auf den Grund gehen.

Die geballte Expertise der unterschiedlichen Professionen in dem ambitionierten Projekt hat neben den auf der Hand liegenden Vorteilen auch eine ganz eigene Schwierigkeit: „Es ist eine große Anstrengung. Jeder Partner in diesem Projekt hat seine eigenen Ziele und Interessen – Techniker, Wissenschaftler, Mediziner, Physiotherapeuten – aber alle können einen großen Teil zum Gelingen beitragen“, erklärt Sarah Eichler.

Die Wissenschaftler

Prof. Dr. Heinz Völler ist Facharzt für Innere Medizin, Kardiologie und Sozialmedizin. Er ist Ärztlicher Direktor der „Klinik am See“. Seit 2012 hat er die Professur für Rehabilitationswissenschaften an der Universität Potsdam inne.

Kontakt

Universität Potsdam
Department Sport- und Gesundheitswissenschaften
Am Neuen Palais 10
14469 Potsdam
E-Mail: heinz.voeller@uni-potsdam.nomorespam.de

Sarah Eichler studierte Sportwissenschaften und Anglistik an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Humboldt-Universität zu Berlin. Seit 2013 forscht sie an der Professur für Rehabilitationswissenschaften an der Universität Potsdam.

Kontakt

E-Mail: sarah.eichler@uni-potsdam.nomorespam.de

Das Projekt

ReMove-It – Wirksamkeitsstudie einer telemedizinisch assistierten Bewegungstherapie für die Rehabilitation nach Intervention an der unteren Extremität
Beteiligt: Universität Potsdam, MEDIAN Klinik Hoppegarten, Brandenburgklinik Bernau, Reha-Zentrum Lübben, Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS)
Laufzeit: 2015–2017
Förderung: Deutsche Rentenversicherung Berlin-Brandenburg

Text: Heike Kampe
Online gestellt: Agnes Bressa
Kontakt zur Online-Redaktion: onlineredaktion@uni-potsdam.nomorespam.de