Der virtuelle Therapeut | Wissen & Umwelt | DW | 30.09.2013
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Wissen & Umwelt

Der virtuelle Therapeut

Professionelle Physiotherapie ohne Therapeut? Zuhause? Nur mithilfe eines PCs? Berliner Forscher tüfteln daran.

Fraunhofer-Forscher Michael John steht vor einem Flachbildfernseher. Auf dem Bildschirm ist eine grafisch animierte Figur zu sehen. Sie sieht einem Physiotherapeuten ähnlich. Gleich wird sich die Figur bewegen und Michael John wird ihr nachturnen.

Dazu benötigt er lediglich etwas Technik: Einen handelsüblichen PC, einen Flachbildfernseher, sowie eine Webcam und einen optischen Sensor. Webcam und Sensor, die es auch schon für einige Spielkonsolen gibt, werden auf dem Fernsehbildschirm montiert, der PC dann am Fernseher angeschlossen. Fertig. Das ist alles, was man zum Therapiesystem 'Meine Reha' braucht. Los geht's mit Michael Johns heutigem Übungsprogramm.

Ein virtueller Physiotherapeut turnt vor

Der virtuelle Physiotherapeut auf dem Bildschirm beginnt sich zu bewegen, stellt sich zunächst mit leicht gespreizten Beinen locker hin, lässt die Arme hängen. Michael John tut es ihm nach, geht als nächstes in die Hocke, führt den rechten Arm über den Kopf. Die Bewegungen des Therapeuten werden zusätzlich von einer Frauenstimme kommentiert: Sie gibt Anweisungen, wie sich der Patient bewegen soll und sie weist ihn auf falsche Bewegungen hin.

Patient bei Reha-Übungen zu Hause (Foto: Matthias Heyde, Fraunhofer FOKUS)

Das System "Meine Reha" korrigiert auch falsche Bewegungen

Als Michael John etwa seinen rechten Arm über den Kopf hebt und er seinen Oberkörper zusätzlich nach links biegt, macht ihn die Stimme darauf aufmerksam, dass er die Bewegung nicht richtig ausgeführt hat: "Achte auf deinen Arm", tönt es etwas monoton aus dem Fernsehlautsprecher. Der Grund: Michael Johns Arm ist nicht so stark angewinkelt wie der des virtuellen Therapeuten.

Eine Kamera filmt die Bewegungen

Möglich sind diese Rückmeldungen, weil die Webcam über dem Fernseher den Patienten filmt und der Sensor zusätzlich die Bewegungskoordinaten erfasst. Eine im PC installierte Software erkennt richtige und falsche Körperhaltungen. Fehler werden dabei nicht nur sprachlich korrigiert, sondern auch visuell hervorgehoben.

Das Bild, das von der Kamera aufgenommen wird, erscheint dafür zusätzlich in einem kleinen Fenster auf dem Bildschirm. Körperteile, die korrekt bewegt werden, sind grün markiert, falsch bewegte Arme, Beine oder auch Hände hingegen leuchten rot. So weiß der Nutzer, welche Bewegungen er korrigieren muss.

Die Übungen sind medizinisch fundiert

Eine Physiotherapeutin bei der Kniebehandlung (Foto:Fotolia/Kzenon).

"Meine Reha" soll Physiotherapie ergänzen

"Eine große Aufgabe von Physiotherapeuten in Kliniken und Praxen besteht genau darin, die Bewegungen der Patienten zu korrigieren", erklärt Michael John. Er entwickelt das System zusammen mit Kollegen derzeit am Berliner Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS. "Therapeuten haben uns gesagt, welche Art der Abweichungen hinnehmbar sind und ab wann Fehler gemeldet werden müssen", so John weiter.

Zusätzlich ermöglicht das Übungssystem auch echte therapeutische Begleitung. Physiotherapeuten können dafür online auf das System ihrer Patienten zugreifen. So lassen sich nicht nur Bewegungsdaten kontrollieren, sondern neue Übungen zusammenstellen. Auch der persönliche Kontakt kommt nicht zu kurz. Über eine Videokonferenz können sich die Nutzer vom heimischen Wohnzimmer aus mit ihren Therapeuten in Klinik oder Praxis unterhalten und dabei Fragen stellen.

"Das System 'Meine Reha' kann Klinik und ambulante Physiotherapie ergänzen", sagt Rehabilitationsforscher Sebastian Bernert von der Berliner Charité. Und genau dafür ist es auch gedacht. "Denn viele Patienten vergessen nach der Rehabilitation schnell die Übungen, die sie gelernt haben", so Bernert. "Durch 'Meine Reha' lässt sich das vermeiden, indem der Patient zu Hause weiter übt."

Die Entwicklung ist also nicht Ersatz für die herkömmlichen Therapien, sondern eher eine nützliche Ergänzung. Eine erneute Einweisung in die Klinik soll so möglichst vermieden, die Genesung der Patienten gefördert werden.

Orthopädische Probleme können behandelt werden

Und dann geht Michael John zum Abschluss seiner heutigen Übungen noch ein paar Mal in die Knie - so, wie der virtuelle Therapeut auf dem Bildschirm es ihm vorturnt. Er beugt abwechselnd den linken und rechten Arm über den Kopf, dreht anschließend seinen Oberkörper oberhalb der Hüfte einige Male nach links und rechts.

Krebspatienten bei der Gymnastik (Foto: Klinikum rechts der Isar, TU München Bild geliefert von Gudrun Heise)

Gezielte Bewegungen gehören zur Rehabilitation

Deutlich wird bei diesen Bewegungsabläufen bereits, dass 'Meine Reha' vor allem bei orthopädischen Erkrankungen sinnvoll sein kann. Entsprechende Übungen für Patienten mit einer steifen Schulter etwa oder auch für Menschen nach Hüft- oder Knieoperation lassen sich problemlos vom virtuellen Therapeuten vormachen. "Doch auch in der Schlaganfall-Rehabilitation ist der Einsatz denkbar", meint Michael John.

Die Handhabung der Technik ist dabei recht einfach. Das haben zumindest erste Funktionstests mit Patienten gezeigt. "90 Prozent der Nutzer konnten das Programm problemlos bedienen", erzählt Sebastian Bernert von der Berliner Charité. "Auch älteren und nur wenig computererfahrenen Menschen fiel die Bedienung leicht", so der Rehabilitationsforscher. Bevor es aber dann in der Praxis eingesetzt wird, soll 'Meine Reha' noch weitere Tests durchlaufen und der medizinischen Nutzen geprüft und dokumentiert werden.