Motor statt starrer Schiene: Kölner Team entwickelt aktive Orthese für gelähmte Arme

Ein Brot schneiden, sich anziehen, eine Tür öffnen: Über solche Handgriffe denkt kaum jemand nach, solange beide Arme mitmachen. Wer mit einem gelähmten Arm lebt, bekommt dafür bislang oft nur eine passive Schiene. Sie hält den Arm stabil, viel mehr aber nicht. Ein Gründungsteam der TH Köln arbeitet an einer Alternative: Im Vorhaben „ExoAssist“ entsteht bis Mitte 2028 eine Orthese mit Motoren, die selbst schwache Muskelsignale erkennen und in Bewegung übersetzen soll. Zu kaufen gibt es sie noch nicht, und bis dahin ist es ein gutes Stück Weg. Dass der Grundgedanke technisch funktionieren kann, hat das Team nach Angaben der Hochschule aber bereits gezeigt.

Ein Baukasten für den Arm Eine Orthese ist eine Stütze, die von außen am Körper getragen wird. Die Kölner Variante ist als Baukasten aus vier motorbetriebenen Segmenten angelegt: für Schulter, Ellenbogen, Unterarm und Hand. Sie sollen sich einzeln oder gemeinsam nutzen lassen. Die Unterstützung könnte sich so auf genau die Teile des Arms beschränken, die sie tatsächlich brauchen.

Das ist auch deshalb sinnvoll, weil Armlähmungen sehr unterschiedlich aussehen. Das Team denkt an Menschen, deren Lähmung etwa von einem Unfall oder einer neurologischen Erkrankung herrührt. Ist zum Beispiel das Nervengeflecht des Arms geschädigt, das Fachleute Plexus brachialis nennen, können je nach Fall Muskeln von Schulter, Ober- und Unterarm oder Hand betroffen sein.

Wenn Muskeln nur noch flüstern Gesteuert werden soll das System über den Körper selbst. Dahinter steckt die Elektromyografie, kurz EMG: Aktive Muskelfasern erzeugen winzige elektrische Spannungsänderungen, die sich an der Haut über dem Muskel messen lassen. Eigens entwickelte Sensoren sollen auf diese Weise auch die schwache Aktivität erfassen, die in einem gelähmten Arm noch vorhanden ist.

Genügt die eigene Kraft nicht für die gewünschte Bewegung, soll das System erkennen, was die Person vorhat, und die Motoren sollen die Ausführung übernehmen. Der Anstoß zur Bewegung soll also vom Menschen kommen, die Kraft von der Technik.

Entwickelt von jemandem, der es kennt Projektleiter Veith von Hahn muss sich in die Lage der künftigen Nutzerinnen und Nutzer nicht hineinversetzen. Der wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH Köln ist seit einem Unfall selbst von einer Armlähmung betroffen. Über die starre Schiene sagt er: „Sie hilft weder beim Anziehen noch dabei, ein Brot zu schneiden […].“

Sein Vergleich fällt nüchtern aus: Wer einen Arm durch Amputation verloren hat, kann heute auf hochentwickelte Prothesen zurückgreifen. Für Menschen mit gelähmtem Arm gebe es dagegen bislang nur wenige aktive Hilfsmittel, die in den Alltag passen. Dazu kommen laut von Hahn Folgeprobleme: Bleibt der Arm ungenutzt, können Gelenke versteifen, Fehlhaltungen und Schmerzen entstehen. Der Arm werde zum Ballast, der im Alltag beiseitegesteckt werde und den auch das Gehirn nicht mehr recht als Teil des Körpers führe. Das Ziel beschreibt er in wenigen Worten: „dem Arm im Alltag einen Zweck zurückzugeben“.

Ganz neu ist die Idee an der Hochschule nicht. Gemeinsam mit Professor Jörg Luderich vom selben Institut stieß von Hahn das Vorgängerprojekt „PlexoMotion“ an, das von 2022 bis 2025 vom Bundesforschungsministerium gefördert wurde. In dieser Zeit zeigte das Team nach Angaben der Hochschule, dass eine sensorgesteuerte Orthese mit dem geplanten Funktionsumfang technisch machbar ist.

Der lange Weg zum zugelassenen Hilfsmittel Nun soll das System so weiterentwickelt werden, dass es Betroffene im Alltag unterstützen kann. Dafür arbeiten Fachleute aus Maschinenbau, Softwareentwicklung und Medizintechnik zusammen. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Vorhaben im Gründungsprogramm „exist Forschungstransfer“ (Förderphase I) mit rund 1,5 Millionen Euro bis Mitte 2028, kofinanziert vom Europäischen Sozialfonds. Das Programm richtet sich an forschungsbasierte Start-ups mit besonders aufwendiger Entwicklung. Luderich begleitet das Team als Mentor, außerdem hilft die Gründungsförderung der Hochschule.

Fertig ist damit noch nichts, und das sagt auch der Projektleiter. Langfristig soll die Orthese als zugelassenes Hilfsmittel eingesetzt werden können. Bis dahin stehen neben der Technik weitere Tests und die bei Medizinprodukten geforderten Prüf- und Zulassungsschritte an. Ergebnisse aus dem Alltag, einen Markttermin oder einen Preis nennt die Hochschule in ihrer Mitteilung nicht, und von Heilung ist keine Rede: Die Orthese soll Bewegungen unterstützen und Menschen mehr Selbstständigkeit geben.

Gerade das macht das Projekt interessant. Es verspricht kein Wunder, sondern arbeitet an einer sehr konkreten Frage: wie aus einem Arm, der bisher nur stabilisiert wird, wieder einer werden kann, der beim Brotschneiden mithilft.