Exoskelett

Das Exoskelett oder auch Außenskelett genannt (aus dem altgriechischem zusammengesetzt aus exo für "außen" und skeletos für "ausgetrockneter Körper" beschreibt eine am Außenkörper angebrachte Stützstruktur für den Menschen. Dieses Prinzip stammt ursprünglich aus dem Reich der Tiere. Viele Gliedertiere wie beispielsweise Krebse besitzen kein inneres Skelett, sondern tragen dieses zur Stabilisierung außen am Körper. Der Mensch nutzt dieses Prinzip aus der Natur in Form eines mechanischen Gerüsts, welches außen am Körper getragen wird und als Stützkorsett dient. Die Anwendungsbereiche sind hier breit gefächert und umfassen das Militär, die Industrie bzw. die Anwendung am Arbeitsplatz und die Nutzung in der Medizin als Orthese zur Unterstützung der strukturellen und funktionellen Eigenschaften des neuromuskulären und skelettalen System des Körpers. Exoskelette stammen aus dem Bereich der Biomechanik und können die Bewegung des Trägers entweder lediglich unterstützen oder mithilfe von Servomotoren angetriebene Gelenke auch verstärken. Hierbei werden die Impulse des Menschen durch Sensoren, Auslöser oder Joysticks an den maschinellen Körper weitergeleitet.

Anwendung am Arbeitsplatz

Exoskelette können überall dort angewendet werden, wo schwere Lasten manuell bewegt werden oder Tätigkeiten in ungünstigen Zwangshaltungen durchgeführt werden müssen und der Einsatz von anderen technischen Hilfsmitteln wie Gabelstaplern, Kränen oder Vakuumhebern nicht möglich ist. Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (baua) ermittelte in ihrem Unfallverhütungsbericht für 2016, dass etwa 23% der in Deutschland Beschäftigten während ihrer Arbeitszeit schwere Lasten heben müssen und 14% der Beschäftigten Arbeiten in ungünstigen Körper- oder Zwangshaltungen durchführen. Diese können alle durch die Anwendung von Exoskeletten unterstützt werden. Eine weitere Anwendung ist im Rahmen der beruflichen Wiedereingliederung oder Inklusion nach einem Arbeitsausfall möglich, um den Anwender schonend an die Arbeitsbedingungen zu gewöhnen.

Medizinische Anwendung

Exoskelette können in der medizinischen Rehabilitation als Orthesen zum Mobilitätstraining für Patienten mit einer Querschnittssymptomatik, Multipler Sklerose oder Lähmungen (z.B nach einem Schlaganfall) aber auch bei altersbedingter Bewegungseinschränkung angewandt werden, wenn eine klassische Orthese nicht mehr genügend Unterstützung leistet. Die mechanischen Gerüste konnten ursprünglich nur lokal und zeitlich begrenzt zur Behandlung bei stationären oder ambulanten Rehamaßnahmen angewandt werden, da durch den damaligen Stand der Technik keine permanente Nutzung gewährleistet werden konnte. Sie dienten hauptsächlich zum Training der unteren Extremitäten von betroffenen Patienten. Durch die Weiterentwicklung sowohl der Antriebs- als auch der Akkutechnik ist es heutzutage den Anwendern möglich, die Exoskelette selbständig zu bedienen und diese auch zum selbstständigen Gehen im privaten Alltag zu nutzen. Durch die Anwendung und das Training mit Exoskeletten können verlorene, motorische Fähigkeiten wiedererlangt werden. Menschen mit Rückenmarksverletzungen können mithilfe von motorisiert unterstützten Hüften und Knien wieder aufrecht stehen, gehen und in einigen Fällen sogar wieder Treppen steigen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten

Leistungssport: Auch im Leistungssport können Exoskelette Anwendung finden. So zum Beispiel im Bereich Skisport, wo die Exoskelette die Muskulatur der Beine aktiv unterstützen sollen, um so dem Sportler ein längeres Durchhalten zu ermöglichen.

Industrie: Besonders im Bereich der Logistik beim Arbeiten mit hohen Lasten kommen Exoskelette immer öfter zum Einsatz. So werden teilweise Exoskelette eingesetzt, welche dem Arbeitnehmer das Sitzen ermöglichen, wo sonst nur die stehende Position möglich ist, und ihn somit entlasten.

Militär: In den USA gibt es bereits ein Programm namens "Future Soldier Program", bei welchem der sogenannte HULC getestet wird. Dabei handelt es sich um ein Beinskelett, welches das Heben großer Lasten erleichtern soll. Dabei kann eine Person die Arbeitskraft von drei Personen übernehmen. Auch wird die Verletzungsgefahr verringert.

Voraussetzungen für Anwendung

Um eine problemlose Anwendung zu gewährleisten ist die Erfüllung einiger Vorgaben essentiell.

• Der Patient kann sich bereits mit den Händen auf Krücken oder ähnlichen Gehhilfen stützen.
• Das Skelett des Patienten darf keine Frakturen aufweisen.
• Der Patient hat eine gesunde und starke Knochendichte.
  • Bestimmung durch DXA-Messung am Oberschenkel
• Der Patient weist eine gute Physis auf.
  • Im Vorhinein regelmäßiges Stehtraining (Stehtisch) zum Training der Stabilität des Herz-Kreislaufsystems und der Rumpfkontrolle empfohlen.
• Ein gewisser Bewegungsumfang der Gelenke (Hüfte, Knie, Fuß) ist gegeben.
• Die Körpergröße darf zwischen 160cm bis 190cm betragen.
• Das Gewicht des Patienten darf nicht mehr als 100kg betragen.

Von einer Anwendung von Exoskeletten sollten abgesehen werden, wenn:

• Der Patient schwere neurologische Verletzungen, mit Ausnahme von Rückenmarksverletzungen (z.B. Zerebralparese, traumatische Hirnverletzungen etc.) aufweist.
• Der Patient heterotrope Ossifikation aufweist.
• Der Patient psychiatrische oder kognitive Störungen, welche die ordnungsgemäße Bedingung des Geräts beeinflussen, aufweist.
• Der Patient signifikante Kontrakturen/Versteifungen aufweist.
• Der Patient schwanger ist.
• Der Patient an schweren Begleiterkrankungen leidet.
  • Infektionen, Kreislaufstörungen, Herz- oder Lungenerkrankungen, Druckgeschwüre usw.
• Der Patient an schwerer Spastizität (Ashworth 4) leidet.
• Der Patient eine instabile Wirbelsäule oder nicht verheilte Frakturen von Gliedmaßen oder dem Becken aufweist.

Vorteile der Anwendung

Physiologische Vorteile

• Wiedererlangen von motorischen Fähigkeiten
• Einschränkungsfreiere Bewegung
• Geringere Medikamenteneinnahme für bestimmte Beschwerden
• Verbesserte Blasen- und Darmfunktion
• Besserer Schlaf
• Verringerung des Körperfettanteils
• Weniger Schmerzen
• Verbesserung von Haltung und Gleichgewicht
• Auswirkung auf Knochendichte
• Verbesserte kardiorespiratorische Funktion
• Verminderte Spastik

Psychologische Vorteile

• Generelle verbesserte psychische Verfassung
• Selbstbestimmtheit
• Unabhängigkeit
• Barrierefreiheit
• Verbesserte Lebensqualität
  • Spazierengehen, aktiveres Leben

Weitere Vorteile

• Vorbeugen von Berufskrankheiten
• Verringern der Verletzungsgefahr
• Vermindern von Krankheitstagen
• erleichterte Inklusion: Nach beispielsweise einem Unfall zurück an den alten Arbeitsplatz zu finden, kann durch Exoskelette erleichtert werden.
• Steigerung der Arbeitsleistung

Nachteile

• Kostenfaktor: Neben den hohen Anschaffungskosten sind auch die Reparaturen in vielen Fällen sehr kostspielig.
• Hinfallen: Durch ein erhöhtes Gewicht wächst die Wahrscheinlichkeit des Hinfallens sowie die Verletzungsgefahr.
• Mechanisches Doping

Unterstützung der Krankenkasse

Einige Hersteller haben ihre Exoskelette zwar bereits als Hilfsmittel mit den Hilfsmittelnummern 23.29.01.2001 und 23.29.01.3001 zertifizieren lassen und können diese mit den Kranken- und Pflegekassen abrechnen. Die durchschnittlichen Kosten eines Exoskeletts liegen allerdings im fünf- bis sechsstelligen Bereich und hier muss weiterhin fallbezogen entschieden, und ein Antrag an die jeweilige Krankenkasse gestellt werden.

Weblinks

• https://www.luttermann.de/leistungen/orthopaedietechnik/exoskelett/ abgerufen am 05.10.2021 um 8:45
• https://www.kan.de/publikationen/kanbrief/exoskelette/exoskelette-an-gewerblichen-arbeitsplaetzen-alles-sicher abgerufen am 05.10.2021 um 9:16
• https://www.arbeitswissenschaft.net/angebote-produkte/zahlendatenfakten/zdf-exoskelette/ abgerufen am 05.10.2021 um 10:32
• https://www.exoskelett.org/ abgerufen am 05.10.2021 um 19:10