Forschung für neue Freiheiten durch Bewegung

24. Februar 2020
Februar 2020

Das 46. Face to Face Meeting der Berner Fachhochschule BFH hätte in Nottwil stattfinden sollen, musste aber wegen Coronavirus abgesagt werden. Zentrales Thema: die «TrikeStudy» und die Forschung im Zusammenhang mit dem von BFH-Ingenieur Sebastian Tobler entwickelten Gefährt «Go-Tryke».

Face to Face Meeting wegen Coronavirus abgesagt
Angesichts der momentanen Lage wurde das Face to Face Meeting vom 16. April 2020 abgesagt.
2013 wurde Sebastian Tobler nach einem Unfall mit dem Mountainbike Tetraplegiker. Noch im Spital kam dem vierfachen Familienvater und Dozent für Fahrzeugbau an der Berner Fachhochschule BFH die Idee für ein Gefährt, das Menschen mit eingeschränkter Mobilität Bewegungsfreiheit zurückgibt. Ein Jahr darauf baute Sebastian Tobler mithilfe von Kollegen den ersten Prototyp. Das «Go-Tryke» ermöglicht Paraplegikern, Tetraplegikern und sogar Hemiplegikern eigenständige Ausflüge in die Natur und gibt ihnen so ein Stück Autonomie zurück. Das Besondere am dreirädrigen Bike ist die gleichmässige Bewegung der Arme und Beine, die den menschlichen Gang imitiert. 2016 gründete Tobler mit einem Freund das Start-up «Go by yourself» (GBY), das die Herstellung und den Vertrieb der Trikes zum Ziel hat.
Mit verschiedenen Tests konnte Tobler zeigen, dass tägliche Trainingseinheiten auf dem Trike bei inkomplett gelähmten Personen zu deutlich mehr Kraft in den Beinen führen. Ein Patient, der sechs Wochen mit dem Trike trainiert hatte, konnte an der Beinpresse rund 25 Kilo mehr stemmen als vor dem Training. Diese Ergebnisse weckten das Interesse von Forschenden aus anderen Disziplinen, und so entstand das multidisziplinäre Forschungsfeld «TrikeStudy». An der Forschung rund um das dreirädrige Gefährt beteiligen sich neben Tobler auch Kenneth Hunt, Leiter des Instituts für Rehabilitation und Leistungstechnologie (IRPT) an der BFH, Jerôme Barral von der Universität Lausanne (UNIL), Grégoire Courtine von der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) sowie Sue Bertschy von der Schweizer Paraplegiker-Forschung (SPF).

Ein Meeting für die «TrikeStudy»

Am Face to Face Meeting der BFH stellt sich jedes Jahr ein Institut oder ein Labor der BFH vor. Das Meeting dient als Plattform für den Ideenaustausch zwischen Vertretern und Vertreterinnen der Hochschule, der Industrie, der Wirtschaft und der Politik. Dieses Jahr wäre das IRPT im Zentrum gestanden. Es sollten unter anderem Forschungserkenntnisse rund um die Elektrostimulation der Muskulatur vorgestellt werden. Das von Sebastian Tobler entwickelte Trike verhilft querschnittgelähmten Personen zwar zu mehr Bewegungsfreiheit, stimuliert aber kaum die Muskeln. Bei der «Funktionellen Elektrostimulation» (FES) werden dem Patienten Elektroden auf die Haut gelegt, die ein elektrisches Feld erzeugen und so die darunterliegenden Muskeln aktivieren: Die elektrischen Impulse wirken anstelle von Nervenreizen auf die Muskeln ein.
Am IRPT werden unter der Leitung von Kenneth Hunt Fahrräder mit FES-Systemen entwickelt. Dies ermöglicht Personen mit einer Querschnittlähmung, wieder mit eigener Beinmuskelkraft Fahrrad zu fahren. Eine andere Methode ist die «Epidurale Elektrostimulation» (EES). Dabei werden die Elektroden nicht mehr nur aufgelegt, sondern dem Patienten an bestimmten Stellen im Rückenmark eingepflanzt. Durch die elektrischen Impulse können die defekten Nervenschaltkreise wieder aktiviert werden, obwohl die Verbindung zum Gehirn gestört ist. Der französische Professor Grégoire Courtine und sein Team an der EPFL haben mithilfe der EES die STIMO-Elektro-Therapie ins Leben gerufen. Auch Sebastian Tobler nimmt seit 2017 an der STIMO-Studie von Courtine teil und liess sich dafür einen Elektrostimulator unter die Haut pflanzen.
Sebastian Tobler (Mitte) geht dank der elektrischen Stimulation seines Rückenmarks in Begleitung von von Professor Dr. Gregoire Courtine (rechts) und Professor Dr. Jocelyne Bloch (links).  (Keystone / Valentin Flauraud)

Elektrotherapie und Trike

Mit der Elektrostimulation nimmt etwa die Bewegungs- und Kontrollfähigkeit der gelähmten Gliedmassen der Patienten wieder zu. Zudem verbessert die Aktivierung der Muskeln die Blutzirkulation von Paraplegikern und stärkt deren Knochen. Die epidurale Elektrostimulation (EES) hat jedoch einen Nachteil: Sie ist auf einen «Gewichts-Assistenten» angewiesen, der den Patienten bei den Gehübungen unterstützt. Diese Einrichtung ist teuer und kann aktuell nur im Labor genutzt werden. Hier setzt eine neue Idee von Sebastian Tobler an. Er möchte das Trike und die Elektrotherapie kombinieren. In der STIMO-Studie von Grégoire Courtine wird bereits ein erster Prototyp einer solchen Kombination von EES und Trike getestet. Dazu werden auf dem Trike Sensoren installiert, die es ermöglichen, die Position der Hände und Beine während des Fahrens zu lokalisieren. Der Sensor erkennt, wenn sich das Bein an der richtigen Position zum Drücken des Pedals befindet, und schickt dieses Signal via einen Computer an den implantierten Elektrostimulator. Der wiederum leitet das Signal weiter an das Rückenmark und erzeugt dort den Befehl «Drücken». Das Verfahren steckt noch in den Kinderschuhen, aber Sebastian Tobler ist zuversichtlich, dass es zu spannenden Ergebnissen führen wird.

Die vorgesehenen Themen des 46. Face to Face Meetings

Unter dem Titel «Innovationen für Querschnittsgelähmte: Neue Freiheiten durch Bewegung» war am 16. April 2020 das 46. von der BHF organisierte Face to Face Meeting vorgesehen. Folgende Referate waren in der Aula des Hotels Sempachersee in Nottwil, unweit des Schweizer Paraplegiker-Zentrums, geplant:
  • «De la réhabilitation, du sport et de la santé sur trois roues pour les personnes à mobilité réduite», Sébastian Tobler, Prof. für Fahrzeugbau, Berner Fachhochschule und CEO GBY SA
  • «Mobile Cycling and Health Improvements Using Functional Electrical Stimulation: from lab to Cybathlon», Prof. Dr. Kenneth J. Hunt, Leiter des Instituts für Rehabilitation und Leistungstechnologie der Berner Fachhochschule
  • «Neurotechnologies to augment recovery after spinal cord injury», Prof. Grégoire Courtine, Co-Director Defitech Center for Interventional Neurotherapies (NeuroRestore), École polytechnique fédérale de Lausanne 
  • «Querfeldein», Dr. Sue Bertschy, Projektleiterin Go-Trike-Studie, Schweizer Paraplegiker-Forschung in Nottwil
Infos
  • Institut für Rehabilitation und Leistungstechnologie IRPT, BFH: irpt.bfh.ch
  • EPFL Center for Neuroprosthetics: Link
  • Schweizer Paraplegiker-Forschung: paraplegie.ch
  • «Go by yourself»  GBY SA: gby.swiss