Roboter- und gerätegestützte Rehabilitation nach Schlaganfall

MEDIZIN
ORIGINALARBEIT
Roboter- und gerätegestützte
Rehabilitation nach Schlaganfall
Gehen und Arm-/Handfunktion
Stefan Hesse, Jan Mehrholz, Cordula Werner
ZUSAMMENFASSUNG
Einleitung: Roboter können die Schlaganfallrehabilitation
der oberen und unteren Extremität intensivieren helfen.
Der Artikel stellt das Thema und erste kontrollierte Studien
vor.
Methoden: Systematische Literaturrecherche über randomisierte, kontrollierte Studien, erschienen im Zeitraum von
1980 bis 2007, gesucht in Medline (PubMed), Embase, und
CINHAL.
Ergebnisse: Für ein elektromechanisches Gerät belegten
zwei Studien, dass im Vergleich zur Physiotherapie signifikant mehr Schlaganfallpatienten selbstständig gehfähig
wurden. Ein Exoskeletongerät war in zwei kleineren Studien nicht überlegen. Auf eine gepoolte Analyse wurde aufgrund der geringen Studienanzahl und großer Heterogenität verzichtet. In der Arm-/Handrehabilitation konnten
sich Endeffektorgeräte sowohl mit einem uni- als auch mit
einem bilateralen Ansatz für akute sowie ein einfaches eindimensionales System und ein passives Exoskeletonsystem für chronische Patienten behaupten.
Diskussion: Die robotergestützte Rehabilitation nach
Schlaganfall erscheint vielversprechend. Weitere klinische
Studien sind unabdingbar. Der Roboter ersetzt nicht den
dringend notwendigen Patienten-Therapeuten-Kontakt.
Dtsch Arztebl 2008; 105(18): 330–6
DOI: 10.3238/arztebl.2008.0330
Schlüsselwörter: Schlaganfall, Hemiparese, Rehabilitation,
Robotik, Physiotherapie
Medical Park Berlin Humboldtmühle: Prof. Dr. med. Hesse
Klinik Berlin/Charité Universitätsmedizin Berlin, Abteilung Neurologische Rehabilitation, Berlin: Werner MSc
Klinik Bavaria Kreischa, Abteilung Frührehabilitation: Dr. rer. med. Mehrholz
Technische Universität Dresden, Bereich Public Health/Gesundheitswissenschaften: Dr. rer. med. Mehrholz
330
J
ährlich erleiden in Deutschland über 200 000
Menschen einen Schlaganfall. Die Wiederherstellung der Gehfähigkeit und der Arm-/Handfunktion ist
ein wesentliches Ziel der Rehabilitation.
Drei Monate nach einem Insult ist etwa ein Viertel
der Patienten noch rollstuhlpflichtig, in etwa 60 Prozent der Fälle ist die Ganggeschwindigkeit alltagsrelevant gemindert, und circa 30 Prozent der Patienten leiden unter einer funktionslosen oberen Extremität (1).
In Deutschland ist die Bobath-Therapie vorherrschend. Sie zielt auf eine Normalisierung des Muskeltonus und eine Wiederherstellung eines möglichst physiologischen Bewegungsmusters. Im Vergleich zu anderen krankengymnastischen Techniken (funktionelle
Therapie, Propriozeptive Neuromuskuläre Fazilitation
[PNF]), „motor relearning“-Programme, Armfähigkeitstraining) erwies sich das Konzept als gleichwertig
beziehungsweise in einem Fall als unterlegen (Tabelle
1). Die größte Studie schloss 282 akute Patienten in drei
Gruppen ein (2). Zusätzlich zu einer täglichen 45minütigen Bobath-Therapie über vier Wochen erhielten
die Patienten zweier Gruppen zwei Therapiestunden
pro Woche, entweder von einem Bobath-Therapeuten
oder einer Hilfskraft. Am Ende der Therapie unterschieden sich die drei Gruppen nicht.
Zur Intensivierung der Gangrehabilitation nach
Schlaganfall (3) wurde Anfang der 1990er-Jahre die
Laufbandtherapie mit partieller Körpergewichtsentlastung eingeführt (4). Nachteilig ist jedoch der unverändert hohe körperliche Aufwand für die Therapeuten.
Gemäß Metaanalyse war die Laufbandtherapie der
konventionellen Therapie bei Schlaganfallpatienten
nicht überlegen (5).
Um die Gangrehabilitation ohne körperliche Überanstrengung der Therapeuten zu intensivieren, setzt
man daher seit Ende der 1990er-Jahre Gangmaschinen
ein.
Für die obere Extremität zeichnet sich eine ähnliche
Entwicklung ab, insbesondere für schwer betroffene
Patienten, die nicht an positiv evaluierten Programmen
wie dem erzwungenen Gebrauch der betroffenen Hand
(6) oder dem Armfähigkeitstraining (7) teilnehmen
können.
Die Autoren fassen den aktuellen Stand des Wissens
zum Erfolg robotergestützter Rehabilitation in dieser
Übersichtsarbeit zusammen.
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Deutsches Ärzteblatt
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Methoden
Die Autoren suchten im Juni 2007 Artikel zum Thema „roboter- und gerätegestützte Rehabilitation der oberen und
unteren Extremität nach Schlaganfall“, die im Zeitraum
von 1980 bis März 2007 erschienen waren (8). Datenbanken waren PubMed/Medline, Embase und CINHAL
(Kasten).
Gängige Beurteilungsinstrumente
Zur Beurteilung der Gehfähigkeit hemiparetischer Patienten ist die „functional ambulation category“ (FAC) 0 bis 5
etabliert (9). Niveau 0 bezeichnet einen Patienten, der
trotz Hilfe nicht gehen kann, und Niveau 5 einen Patienten, der alle Wege einschließlich Treppen geht. Ab Niveau
3 ist ein Patient selbstständig in der Ebene, benötigt jedoch
noch Begleitung.
Der Fugl-Meyer-Score (0 bis 66) ist zur Beurteilung der
motorischen Kontrolle der oberen Extremität etabliert
(10).
Statistik
Die Ergebnisse zur Gangrehabilitation wurden berücksichtigt.
Erstes Zielereignis war die Gehfähigkeit zum Studienende, sie ist definiert als FAC > 3 beziehungsweise ein vergleichbares Maß. Die Studieneffekte sind die Chance,
wieder gehen zu können (Odds Ratio, OR). Eine OR > 1
bedeutet eine gesteigerte Chance, wieder selbstständig gehen zu können.
Zweites Zielereignis war die Ganggeschwindigkeit in
m/s. Die Effekte aller eingeschlossenen Studien wurden in
einem „forrest plot“ dargestellt. Auf eine gepoolte Metaanalyse haben die Autoren wegen der Heterogenität der
Studienergebnisse verzichtet.
Ergebnisse
Gangrehabilitation
Die Bewegung der Beine während des Gehens variiert nur
wenig und eignet sich für eine Geräteunterstützung. Das
Gewicht der Patienten und die Beschleunigung sind die
Hauptprobleme.
Es wurden fünf kontrollierte Studien identifiziert (Tabelle 2). Colombo et al., Zürich, entwickelten ein sogenanntes Exoskeletonsystem (11). Es besteht aus einem
Laufband und einem Exoskeleton, das heißt einer Orthese
mit dem Beinskelett nachempfundenen Stangen und Gelenken, die den Körpermaßen angepasst werden. Integriert sind programmierbare Antriebe, die die Hüft- und
Kniegelenke während der Schwungbeinphase aktiv flektieren, die Füße werden passiv geführt.
Die erste kontrollierte Studie schloss 30 akute, nicht
gehfähige Schlaganfallpatienten ein, die entweder jeden
Werktag über vier Wochen auf dem Gerät oder in der Physiotherapie für jeweils 30 Minuten übten. Zusätzlich erhielten beide Gruppen jeden Werktag 30 Minuten regulärer Physiotherapie. Bei vergleichbaren Ausgangsbedingungen unterschieden sich beide Gruppen hinsichtlich der
Wiederherstellung der Gehfähigkeit und Verbesserung der
TABELLE 1
Prospektiv randomisierte Studien zur Physiotherapie nach Bobath hemiparetischer Patienten
Autoren
n
Therapie
abhängige Variablen
Ergebnisse
Lord & Hall, 1986
39
Gex1: Bobath
Gko: konventionelle PT
ADL-Kompetenz
kein Unterschied
Dickstein et al., 1986
131
Gex1: Bobath
Gex2: PNF
Gko: konventionelle PT
ADL-Kompetenz
kein Unterschied
Basmajian et al., 1987
29
Gex1: Bobath
Gko: verhaltenstherapeutische PT
Armfunktion
kein Unterschied
Lincoln et al., 1999
282
Gex1: Bobath
Armfunktion,
Gex2: Bobath + 25 min PT mit
ADL-Kompetenz
qualifiziertem PT
Gko: Bobath + 25 min PT mit „Hilfs-PT“
kein Unterschied
Langhammer &
Stanghelle, 2000
61
Gex1: Bobath
Gko: MRP
Motorische Funktion,
ADL-Kompetenz
Unterschied zugunsten MRP
in der motorischen Funktion
(p = 0,025), kein Unterschied
in ADL-Kompetenz,
kürzerer Rehaaufenthalt
(p = 0,008)
Platz et al., 2005
62
Gex1: ABT + PT
Gex2: Bobath + PT
Gko: PT
Armfunktion
Unterschied zugunsten
des AFT (p = 0,04)
Wang et al., 2005
44
Gex1: Bobath
Gko: orthopädische PT
Motorische Funktion,
ADL-Kompetenz
Unterschied zugunsten
von Bobath (p = 0,023)
Gex1: Bobath
Gko: MRP
Motorische Funktion,
ADL-Kompetenz
kein Unterschied
van Vliet et al., 2005
120
PT, Physiotherapie; ADL, activities of daily living; PNF, Propriozeptive Neuromuskuläre Fazilitation; MRP, Motor Relearning Programme;
ABT, Arm-Basis-Training; Gex1, 2, Experimentalgruppen; Gko, Kontrollgruppe
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331
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KASTEN
Suchstrategie
Die Suchabfrage, eingeschränkt auf Humanstudien, gliedert sich in drei Teilabfragen:
1) Erkrankung: Infarkt Suchbegriffe waren:
cerebrovascular disorders/ brain injuries/ brain injury, chronic
stroke/ cva/ poststroke/ post-stroke
cerebrovasc*/ cerebral vascular
cerebral/ cerebellar/ brain/ vertebrobasilar
infarct*/ ischaemi*/ thrombo*/ embolic/ apoplexy
cerebral/ brain/ subarachnoid
haemorrhage/ hemorrhage/ haematoma/ hematoma/ bleed
hemiplegia/ exp paresis
hemparisis/ hemiplegic/ brain injuries
gait disorders/ neurologic
2) Therapiemodalität Suchbegriffe waren:
physical therapy modalities/ exercise therapy/ motion therapy, continuous passive
*exercise/ *exercise test
robotics/ automation/ orthotic devices
body weight/ weight-bearing
(gait/ locomot*) AND (train*/ therapy/ rehabilitat*/ re-educat*)
electromechanical/ electro-mechanical/ mechanical/ mechanised/ mechanized/
driven
(body-weight/ body weight) AND (support*/ relief)
robot*/ orthos*/ orthotic/ automat*/ computer aided/ computer assisted
bws/ harness/ treadmill/ exercise*/ fitness train*/ Lokomat/ Locomat/ GaiTrainer/
Kinetron
continuous passive/ cpm AND therap*
3) Zielgröße: motorische Funktion Suchbegriffe waren:
gait/ exp walking/ locomotion
"range of motion, articular"
recovery of function
walk*/ gait*/ ambulat*/ mobil*/ locomot*/ balanc*/ stride
Diese Suchstrategie wurde für die Arm-/Handrehabilitation entsprechend modifiziert.
Ausgeschlossen wurden Studien in Abstractform, Studien über das Laufbandtraining und Studien, die
bereits zuvor veröffentlichte Daten wiedergaben.
Ganggeschwindigkeit bei Studienende nicht (12). Mayr et
al. publizierten 2007 eine randomisierte und kontrollierte
Studie im Crossover-Design (A-B-A respektive B-A-B;
A: drei Wochen Therapie mit dem Exoskeletongerät; B:
drei Wochen Physiotherapie), welche 16 Patienten beinhaltete (13). Wegen einer möglichen Übertragung der Effekte einer Phase in die nachfolgende („carry over“-Effekt) wurde gemäß den Empfehlungen der Cochrane
Collaboration lediglich die erste Phase, das heißt vor dem
ersten „cross over“, berücksichtigt (14). Zum Ende der
ersten Phase unterschieden sich beide Gruppen nicht signifikant, jedoch nach Ende der dritten Phase zugunsten der
A-B-A-Gruppe. Hesse und Uhlenbrock entwickelten einen elektromechanischen Gangtrainer (15). Er basiert auf
dem Endeffektor-Prinzip, das heißt die Füße werden bewegt, die proximalen Gelenke sind frei. Der gurtgesicherte Patient steht auf zwei Fußplatten, deren Bewegung die
Stand- und Schwungbeinphase simulieren. Die multizentrische Deutsche Gangtrainer-Studie (DEGAS) schloss
155 akute, nicht gehfähige Schlaganfallpatienten aus vier
332
Kliniken ein (16). Die kreislaufstabilen Patienten, die zumindest an der Bettkante mit Festhalten sitzen konnten,
erhielten entweder 20 Minuten Lokomotionstraining auf
dem Gerät und 25 Minuten Physiotherapie (Gruppe A)
oder 45 Minuten netto Physiotherapie (Gruppe B) jeden
Werktag für vier Wochen.
Nach Abschluss der Therapie waren signifikant mehr
Patienten der Gruppe A selbstständig gehfähig geworden:
41 von 77 (= 53 %) in Gruppe Aversus 17 von 78 (= 22 %)
in Gruppe B (Chi-Quadrat-Test mit Bonferroni-Korrektur,
p < 0,0001). Die Zunahme der Ganggeschwindigkeit
während der Intervention war in der Lokomotionsgruppe
ebenfalls signifikant größer (Mann-Whitney-Test mit
Bonferroni-Korrektur, p < 0,0001). Sechs Monate später
hielt die überlegene Gehfähigkeit in der Lokomotionsgruppe im Vergleich zur Physiotherapie mit 54 selbstständig gehfähigen Patienten (70 %) in Gruppe A im Vergleich
zu 28 (36 %) in Gruppe B an (p < 0,0001). Die Veränderung der Ganggeschwindigkeit im Intervall von Studienende bis zum Follow-up dagegen unterschied sich nicht
mehr. Die DEGAS hatte die Kompetenz in den alltäglichen Verrichtungen mithilfe des international üblichen
Barthel-Index (BI) untersucht. Zielkriterium war ein BI
von mindestens 75, der als Limit für eine sichere Rückkehr nach Hause gilt. Dieses Niveau erreichten 44 Patienten (57 %) in Gruppe A und lediglich 21 (27 %) in Gruppe
B zum Ende der Intervention (p < 0,0001).
Tong et al. aus Hongkong hatten 50 akute, nicht gehfähige Patienten, aufgeteilt in zwei Gruppen, untersucht,
die für vier Wochen entweder mit dem Gangtrainer (GT)
oder mit dem Gerät und funktioneller Elektrostimulation
(FES) behandelt wurden (17). Die Kontrollgruppe wurde
ausschließlich physiotherapeutisch behandelt. Beide experimentellen Gruppen konnten die Gehfähigkeit und
Ganggeschwindigkeit im Vergleich zur Kontrollgruppe
signifikant steigern. Die entsprechenden p-Werte für den
Vergleich GT versus konventionelle Therapie waren
p = 0,005 und p = 0,011 und für den Vergleich GT + FES
versus konventionelle Therapie p = 0,002 und p = 0,001
respektive (Mann-Whitney-Test). Die zusätzliche FES
konnte den Effekt nicht steigern, die beiden Gruppen unterschieden sich nicht. Bereits gehfähige Patienten im
chronischen Stadium hatten Peurala et al. untersucht
(n = 45), die sie zwei Experimentalgruppen– alleiniges
Training auf dem Gerät oder zusammen mit FES – beziehungsweise einer Kontrollgruppe zuordneten. Letztere
absolvierte ein intensives Gangtraining. Im Ergebnis verbesserten alle Patienten ihre Gehgeschwindigkeit und
-ausdauer, die Gruppen waren nicht unterschiedlich (18).
Potenzielle Nebenwirkungen der gerätegestützten
Gangrehabilitation sind die zu starke Belastung der Gelenke, vor allem im Fall einer vorbestehenden Arthrose,
und die kardiovaskuläre Überforderung der nicht selten
multimorbiden Patienten. Die Einschlusskriterien trugen
dem Rechnung, relevante Nebenwirkungen traten in diesen Studien nicht auf.
Grafik 1 und 2 stellen deskriptiv die Ergebnisse der
fünf randomisierten und kontrollierten Studien (n = 298
Patienten) bezüglich Gehfähigkeit und Gehgeschwindigkeit dar.
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TABELLE 2
Prospektiv randomisierte Studien zur robotergestützten Therapie der unteren Extremität hemiparetischer Patienten
Autoren
Studienobjekt
Design
n
Therapie
FAC (0–5)
ini Median
FAC (0–5)
term
Median
Gex1: 1 (0–1)
Gex2: 1 (0–1)
Gko: 1 (1–2)
Gex1:4 (1–4)
Gex2:3 (1–3)
Gko: 2 (1–2)
p = 0,001*2
FAC (0–5)
follow-up
Median
Geschwindigkeit ini
(m/s)
Geschwindigkeit term
(m/s)
Geschwindigkeit
follow-up
(m/s)
Gex1:0,0±0
Gex2:0,0±0
Gko: 0,0±0
Gex1: 0,63±0,37
Gex2: 0,47±0,21
Gko: 0,24±0,3
p = 0,001*2
–
Gex: 0,13±0,17
Gko: 0,14±0,19
Gex: 0,44±0,47
Gko: 0,32±0,36
p = 0,001*2
Gex: 0,53±0,31
Gko: 0,36±0,42
n.s.
–
Gex: 0,12±0,02
Gko: 0,14±0,03
Gex: 0,20±0,03
Gko: 0,20±0,05
n.s.
–
akute, initial nicht gehfähige Patienten
Tong et al.,
2006
Gangtrainer
GT I
RKS mit 3
Armen
50 Gex1: 20 x 20 min
GT + FES plus
10 min PT
Gex2: 20 x 20 min
GT plus 10 min PT
Gko: 20 x 30 min
konvent. PT
–
Pohl et al.,
2006
Gangtrainer
GT I
RKS mit 2
Armen
156 Gex: 20 x 20 min GT
plus 25 min PT
Gko: 20 x 45 min PT
Gex: 1 (0–2)
Gko: 1 (0–2)
Gex: 4 (2–4)
Gko: 2 (1–3)
p = 0,001*2
Husemann
et al., 2007
Lokomat
RKS mit 2
Armen
30 Gex: 20 x 20 min
Lokomat plus
20 min PT
Gko: 20 x 40 min PT
Gex: 0 (1–4)
Gko: 0 (1–4)
Gex: 1 (1–4)
Gko: 1 (1–4)
n.s.
Mayr
et al., 2007
Lokomat
RKS*1 mit 2
Armen
16 Gex: 15 x 30 min
Lokomat
Gko: 15 x 30 min PT
Gex: 2 (1,5–2) Gex: 3 (3–4)
Gko: 2 (2–3) Gko: 2,5 (2–3)
n.s.
–
Gex: 90s (40–140) Gex: 75s (50–100)
Gko: 75s (30–200) Gko: 70s (35–70)
n.s.
–
Gex1: 4 (3–4)
Gex2: 4 (3–4)
Gko: 4 (3–4)
–
Gex1:0,23
Gex2:0,25
Gko: 0,25
–
Gex: 5 (3–5)
Gko: 3 (1–4)
p = 0,001*2
chronische, mäßig betroffene Patienten
Peurala
et al., 2005
Gangtrainer
HGT I
RKS mit 3
Armen
45 Gex1: 15 x 20 min
GT + FES plus 55
min PT
Gex2: 15 x 20 min
GT plus 55 min PT
Gko: 15 x 20 min
konvent.
Gangschule plus
55 min PT
–
Gex1: 0,28
Gex2: 0,33
Gko: 0,31
n.s
RKS, randomisiert kontrollierte Studie; *1 A-B-A- respektive B-A-B-Design, nur die erste Phase wurde berücksichtigt, um einen sogenannten „carry-over“-Effekt zu vermeiden;
Gex1,2, Experimentalgruppen; Gko, Kontrollgruppe; GT, Gangtrainer GT I; FES, funktionelle Elektrostimulation; PT, Physiotherapie;
*2 signifikant größere Verbesserungen zugunsten der Experimentalgruppen; FAC (0–5), functional ambulation category; n.s., nicht signifikant
Arm/Handrehabilitation
Es wurden sieben kontrollierte Studien identifiziert
(Tabelle 3). Pionier ist ein endeffektor-basiertes System
des Massachusetts Institute of Technology (MIT),
Boston/USA, mit dem der Patient einen in der Horizontalebene beweglichen Roboterarm mit seiner Hand umfasst
und so einseitig die Schulter-Ellenbogen-Bewegung üben
kann (19). Auf einem Bildschirm werden anzusteuernde
Ziele vorgegeben, eine Nachgiebigkeitsregelung dient der
Simulation der erfahrenen Therapeutenhand.
Zwei kontrollierte Studien mit insgesamt 76 schwer betroffenen akuten Schlaganfallpatienten (Schlaganfallintervall < vier Wochen vor Studienbeginn) verglichen 20
beziehungsweise 25 h Therapie mit dem Roboter (eine
Stunde pro Werktag, vier oder fünf Tage die Woche) mit
einer Scheintherapie, in der die Patienten den Roboter mit
dem nicht betroffenen Arm bedienten (20, 21). Es ergab
sich ein signifikant größerer Kraftzuwachs für die Schulter-Ellenbogen-Muskulatur in der experimentellen Gruppe, die Kraft distaler Segmente und motorische Funktionen unterschieden sich dagegen nicht.
Ein weiteres endeffektor basiertes Gerät verfolgt einen
bilateralen distalen Ansatz. Jede Hand umfasst einen
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Griff, zwei Antriebe erlauben das bilaterale Üben der Pronation/Supination des Unterarms und der Flexion/Extension des Handgelenks. Dies erfolgt entweder passiv, die
nicht betroffene führt die betroffene Hand oder die paretische Hand muss die Bewegung unterstützen (rein passiv =
Modus 1, die nicht betroffene führt die betroffene Hand =
Modus 2 oder die paretische Hand muss die Bewegung
unterstützen = Modus 3). Das beidseitige Üben zielt auf
eine Fazilitation der paretischen Seite, der distale Ansatz
trägt der größeren kortikalen Repräsentation der Hand im
Sinne des Homunkulus Rechnung.
Eine erste Studie schloss 44 akute Schlaganfallpatienten mit einer plegischen Hand ein (22). Die Patienten übten jeden Werktag sechs Wochen lang entweder mit dem
Gerät oder mit der Elektrostimulation der Handstrecker
zusätzlich zur sonst üblichen Rehabilitation. Mittels Oberflächenelektroden wurden die Handstrecker 60- bis 80mal pro Sitzung extern stimuliert, optional war eine EMGTriggerung. Nach Ende der Intervention und zum Followup waren die Kraft proximaler und distaler Segmente sowie auch die Kontrolle motorischer Funktionen der paretischen oberen Extremität in der Experimentalgruppe signifikant besser.
333
MEDIZIN
GRAFIK 1
Roboter- und gerätegestützte Rehabilitation des Gehens. Unabhängiges Gehen zum Ende der Behandlungsphase. Darstellung der Effekte aller
Studien in einem sogenannten „Forrest Plot“. Die Effekte sind die Chance, wieder selbstständig gehen zu können (Odds ratio, OR). Eine OR > 1
bedeutet eine gesteigerte Chance, wieder selbstständig zu gehen. RD, Risikodifferenzen; KI, Konfidenzintervall; random, Auswertung für zufällige Effekte; N, Anzahl eingeschlossener Patienten
Masiero und Kollegen, Italien, hatten einen Seilkinematikroboter entwickelt, der dem Patienten nach dem Marionettenprinzip das sehr frühe Üben einer dreidimensionalen Schulter-Ellenbogen-Bewegung erlaubt. Eine kontrollierte Studie schloss 35 Patienten ein, deren Insult weniger als eine Woche zurücklag. Verglichen wurde eine
vierstündige Therapie pro Woche über fünf Wochen mit
dem Roboter gegen eine Scheintherapie geringerer Intensität, in der der Patient den Roboter mit dem nicht betroffenen Arm bewegte. Die Robotergruppe erzielte einen signifikant größeren Zugewinn an motorischer Kontrolle und
Kraft der oberen Extremität (23).
Chronische Patienten wurden mit drei Geräten in randomisierten, kontrollierten Studien untersucht.
Eines erlaubt eine bilaterale Schulter-EllenbogenBewegung mithilfe von zwei Roboteramen. Die gesunde
Seite führt, die betroffene Extremität folgt der Bewegung
zwecks Fazilitation. Die kontrollierte Studie schloss 27
chronische Patienten ein, die entweder mit dem Roboter
oder nach Bobath-Therapie jeweils 24-mal für 60 Minuten
behandelt worden waren. Die Robotergruppe verbesserte
ihre motorische Kontrolle und Kraft während der Intervention signifikant, nachfolgend ergab sich kein Unterschied mehr (24).
Ein weiteres Gerät ist ein eindimensionales System, das
den Arm in einer Schiene vor und zurück bewegt, das heißt
der Patient muss die Bewegung unterstützen, eine rein
passive Ausführung ist ausgeschlossen. 19 moderat betroffene chronische Patienten übten 24-mal entweder mit
dem Gerät oder erhielten eine Physiotherapie gleicher Intensität. Am Ende der Intervention unterschied sich die
Kraft der oberen Extremität zugunsten der Experimental-
GRAFIK 2
Roboter- und gerätegestützte Rehabilitation des Gehens. Gehgeschwindigkeit (m/s). Darstellung der Effekte in einem sogenannten „Forrest
Plot“. Die Effekte geben die Verbesserung der Ganggeschwindigkeit wieder (Odds ratio, OR). Eine OR > 1 bedeutet einen signifikant größeren
Zugewinn an Ganggeschwindigkeit in der Experimentalgruppe. WMD, gewichtete Mittelwertsunterschiede; KI, Konfidenzintervall; SD, Standardabweichung; random, Auswertung für zufällige Effekte; N, Anzahl eingeschlossener Patienten
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TABELLE 3
Prospektiv randomisierte Studien zur robotergestützten Therapie der oberen Extremität hemiparetischer Patienten
Autoren
Studienobjekt
Studiendesign
n
Aisen et al.,
1997
MIT-Manus
RKS mit
2 Gruppen
Volpe et al.,
2000
MIT-Manus
Hesse et al.,
2005
∆ FM
(0–66) oder
FM (0–66)
follow-up
FM
ini
20
akut
Gex: 20 x 60 min
MIT-Manus
Gko: 20 x 60 min
Scheintherapie
Gex: 17,1±15,2
Gko: 13,8±16,6
Gex: ∆ 14,1±9,7
Gko: ∆ 10,1±11,6
n.s.
–
p = 0,02
–
RKS mit
2 Gruppen
56
akut
Gex: 25 x 60 min
MIT-Maus
Gko: 25 x 60 min
Scheintherapie
Gex: 6,0±2,5
Gko: 5,0±1,0
Gex: 12,0±3,0
Gko: 10,0±4,0
n.s.
–
p = 0,05
–
BI-MANUTRACK
RKS mit 2
Gruppen
44
akut
Gex: 30 x 20 min
Bi-Manu-Track
Gko: 30 x 20 min
Elektrostimulation
Gex: 7,9±3,4
Gko: 7,3±3,3
Gex: 24,6±14,9
Gko: 10,4±7,5
p < 0,001
Gex: 30,0±16,8
Gko: 16,6±14,9
p < 0,001
p < 0,001
p < 0,001
Masiero et al.,
2007
NeReBot
RKS mit
2 Gruppen
35
akut
Gex: 25 x 50 min
NeReBot
Gko: 25 x 30 min
Schein-NeReBot
Gex: 8,0
Gko: 6,0
Gex: ∆ 15,8
Gko: ∆ 10,3
p < 0,05
Gex: ∆ 26,0
Gko: ∆ 16,3
p < 0,01
p < 0,05
n.s.
Lum et al.,
2002
MIMERoboter
RKS mit
2 Gruppen
27
chronisch
Gex: 24 x 60 min
MIME
Gko: 24 x 60 min
Bobath
Gex: 24,8±4,5
Gko: 26,6±4,7
Gex: ∆ 4,7±0,7
Gko: ∆ 3,1±0,4
p < 0,043
Gex: ∆ 4,9±0,8
Gko: ∆ 4,8±0,7
n.s.
p < 0,02
n.s.
Kahn et al.,
2006
ARM-Guide
RKS mit
2 Gruppen
19
chronisch
Gex: 24 x ARMGuide
Gko: 24 x
Greifaufgaben
–
n.s.
–
RKS mit
2 Gruppen
23
chronisch
Gex: 24 x 60 min
T-Wrex
Gko: 24 x 60 min
Eigentraining
–
–
–
Housman et al., T-Wrex
2007
(0–66)
∆ FM
(0–66) oder
FM (0–66)
term
Therapie
–
–
Gex: 24,0 ± 7,0
Gex: ∆ 3,7 ± 2,3
Gko: 17,0 ± 5,0
p = 0,02
Gko: ∆ 2,7 ± 2,7
p < 0,01
Zuwachs
Zuwachs
Muskelkraft Muskelkraft
term – ini
follow-up –
term
RKS, randomisiert kontrollierte Studie; FM, Fugl-Meyer Assessment Score (0–66); ∆, FM term – FM ini beziehungsweise FM follow-up – FM term; n.s., nicht signifikant,
p > 0,05; chr., chronische Patienten; Schlagfanfallintervall > 6 Monate; p, signifikanter Unterschied zugunsten der Experimentalgruppe
gruppe, motorische Funktionen waren nicht untersucht
worden (25).
Das dritte Gerät ist ein passives Exoskeleton-System
mit fünf Freiheitsgraden. Elastische Bänder sichern den
Arm gegen die Schwerkraft. Eine derzeit noch laufende
Studie (26) schließt chronische Schlaganfallpatienten mit
einer moderaten bis schweren Armparese ein. Die Patienten trainieren über acht Wochen entweder dreimal pro
Woche mit dem Gerät oder üben eigenständig zu Hause.
Nach vorläufigen Ergebnissen (n = 23) erzielte die Armtrainergruppe einen signifikant größeren Zugewinn im
Fugl-Meyer-Score.
Potenzielle Nebenwirkung der Robotertherapie der
oberen Extremitäten ist vor allem eine Überanstrengung
der Gelenke und Sehnen. Die Eingangskriterien und die
Therapieintensitäten berücksichtigten dies, relevante Nebenwirkungen traten nicht auf.
Fazit
Die roboter- und gerätegestützte motorische Rehabilitation eröffnet neue Perspektiven für Schlaganfallpatienten.
Sie intensiviert die Therapie, ohne die Therapeuten zu
überfordern. Die bisher vorliegenden Ergebnisse scheinen
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die Entwicklung trotz unverändert mangelhafter Datenlage zu rechtfertigen. Eine gepoolte Metaanalyse zur gerätegestützten Gangrehabilitation konnte von den Autoren
wegen der Heterogenität der Studienergebnisse nicht
durchgeführt werden. In der Tendenz ging die Therapie,
insbesondere auf dem endeffektor-basierten, elektromechanischen Gangtrainer, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit einher, wieder selbstständig gehfähig zu werden.
Weitere, auch gegen etablierte Therapien vergleichende
Studien, sind daher dringend angezeigt, wobei auch
Kostenaspekte mit berücksichtigt werden sollten. Der therapeutische Effekt der robotergestützten Therapie der oberen Extremität ist noch schwer einzuschätzen. Keine der
Studien konnte einen alltagsrelevanten Zugewinn belegen, des Weiteren erfolgte zum Teil ein Vergleich gegen
eine Scheintherapie (20, 21, 23). Andererseits bieten die
Geräte eine Chance für den schwer betroffenen Arm, der
als schwer rehabilitierbar gilt. Derzeit erlebt die robotergestützte Therapie einen Boom, noch mehr „Freiheitsgrade, Telerehabilitation und virtuelle Welten“ sind die
Schlagworte. Eine enge Kooperation zwischen Ärzten
und Geräteherstellern ist erforderlich, um nicht in die Falle des „over-engineering“, das heißt der technisch zu auf-
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MEDIZIN
wändigen Lösung zu geraten. Auch sei nochmals auf die
unzureichende Studienlage und die eingeschränkte Alltagstauglichkeit der Ergebnisse hingewiesen.
Niemals wird der Roboter den für die Rehabilitation
notwendigen interpersonellen Kontakt zwischen Therapeut und Patient ersetzen können. Er ist eine zusätzliche
Option, um die Therapie zu intensivieren.
Hinweis
Die Eigennamen der im Text erwähnten Geräte sind vom Autor erhältlich.
Danksagung
Das BMBF, das BMWi und die DFG unterstützten die Forschung großzügig.
Interessenkonflikt
Dr. med. Beate Brandl-Hesse, Berlin besitzt die nationalen Patente und vertreibt
die Geräte: Gangtrainer GT I und Bi-Manu-Track. Die Inhaberin ist die Ehefrau des
Erstautors. Die beiden anderen Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt im
Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors vorliegt.
Manuskriptdaten
eingereicht: 26. 1. 2007, revidierte Fassung angenommen: 15. 1. 2008
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Netherlands.
Anschrift für die Verfasser
Cordula Werner MSc
Klinik Berlin
Kladower Damm 223, 14089 Berlin
E-Mail: [email protected]
SUMMARY
Robot-Assisted Upper and Lower Limb Rehabilitation After Stroke
Introduction: Robots help to intensify motor rehabilitation of the upper and
lower limbs after stroke. This article presents controlled studies relating to
this topic, and an overview. Methods: A search was carried out for relevant
randomized controlled trials, published between 1980 and 2007, on Medline (PubMed), Embase, and CINHAL. Results: Two studies showed benefit
for an electromechanical gait trainer, with significantly more patients resuming walking as compared to conventional physiotherapy. Two studies showed no evidence of benefit for an exoskeleton-based system. A pooled
analysis was not conducted due to the small numbers of studies and high
heterogeneity. In arm/hand rehabilitation a number of unilateral or bilateral
end-effector based systems proved effective in patients with stroke, and a
simple one-dimensional system and a passive exoskeleton system proved
effective in patients with chronic symptoms. Discussion: Robot-assisted
motor rehabilitation after stroke appears promising. More trials, including
comparative studies, are mandatory. The robot cannot be considered a
substitute for the patient-therapist relationship.
Dtsch Arztebl 2008; 105(18): 330–6
DOI: 10.3238/arztebl.2008.0330
Key words: stroke, hemiparesis, rehabilitation, robotics, physiotherapy
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The English version of this article is available online:
www.aerzteblatt-international.de
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