(NOMINATION FÜR DEN PREIS AUREA 2018): MOTIMOTIVE - Vorrichtung zur Unterstützung der Bewegung von Menschen mit Behinderungen

Das junge Belgrader Unternehmen 3F-Fit Fabricando Faber hat eine Vorrichtung zur Unterstützung der Bewegung von Menschen mit Behinderungen entwickelt, die auf der Anwendung der funktionellen Elektrostimulation (FES) beruht und im Vergleich zu vorhandenen Lösungen auf dem Markt mehr Funktionen bietet und viel flexibler und einfacher für den Gebrauch ist.

Als funktionelle Elektrostimulation (FES) wird die elektrische Stimulation eines Muskels direkt oder indirekt über den Motornerven zur Durchführung einer Muskelkontraktion bezeichnet. Die funktionelle Elektrostimulation erzeugt Bewegungen durch Aktivierung von gelähmten Muskeln unter Verwendung von Kurzzeit-Stromimpulsen geringer Leistung. Als Rehabilitationstherapie wurde FES vor ungefähr 60 Jahren eingeführt, wurde aber aufgrund ungenügend entwickelter Technologien und Kenntnisse auf dem Gebiet der Neurowissenschaften nie massiv eingesetzt.

Das neue, vom Belgrader Unternehmen entwickelte Vorrichtung (MOTIMOVE) folgt dem Fachwissen und der langjährigen Erfahrung eines Expertenteams der Fakultät für Elektrotechnik in Belgrad, das auf dem Gebiet der Entwicklung und Anwendung von elektronischen Stimulatoren und tragbaren Systemen für Menschen mit Behinderungen weltweit anerkannt ist. Die Originalität und der Vorteil des Geräts in Bezug auf bestehende Lösungen spiegelt sich sowol in der Hardware - einem Simulator mit höherer Leistung, der neue Funktionen unterstützt, als auch in Software, und insbesondere in der Benutzeroberfläche und den Möglichkeiten der Verbindung mit verschiedenen Sensoren wider.

Für die Entwicklung und Projektierung von MOTMOTIVE wurde ein modularer Ansatz eingeführt, um die Herstelung von drei Arten von elektronischen Stimulatoren zu ermöglichen: 1) von einer einfachen, preiswerten Vorrichtung, die direkt für Menschen mit Behinderungen gedacht ist, 2) von einer Vorrichtung mittlerer Komplexität mit einem Preis, der niedriger als Preis für ähnliche Geräte für klinische Anwendungen in der Therapie ist und 3) einer Vorrichtung von hoher Raffinesse, die es auf dem Markt nicht gibt, und sie wird für Forschungszentren benötigt, die neue Methoden zur Anwendung elektrischer Stimulation entwickeln.

Die bisherige Erfahrung des Teams der Belgrader Firma bei der Anwendung von elektronischen Stimulatoren hat Patente für den europäischen Markt geschaffen, während das neue Gerät in Zusammenarbeit mit der Stiftung ANTS aus Lyon, einem Kofinanzier des Fonds für Innovationsförderung entwickelt wird.

Prototypen des Systems werden in einer Klinik in Lyon sowie in der Rehabilitationsklinik Dr. Miroslav Zotović in Belgrad getestet, aber man hat auch die Herstellung des Fertigprodukts aufgenommen. Es wird erwartet, dass der Verkauf der ersten MOTIMOVE-Geräte bis Ende 2018 beginnen wird.


INNOVATION

(FotoESB Professional/shutterstock.com)

Die elektrische Stimulation ist zu einem wichtigen Element zur Verbesserung der Lebensqualität geworden: ein Herzschrittmacher, der regelmäßige Herzrhythmen erzeugt, ein Defibrillator, der das Fibrillieren unterbricht und den Tod verhindert, oder eine Cochlea-Implantat (Hörprothese), die hörgeschädigten Menschen Hörfunktionen bietet, sind nur einige Beispiele dafür.

Auf dem Markt gibt es auch elektronische Stimulatoren, welche die Korrektur des Fallfußes bei Menschen nach einem Schlaganfall, die Zeit- und Raumbegrenzung beim Stehen und Gehen bei Menschen mit Rückenmarksverletzungen, Armbewegungen und das Greifen bei Personen mit Verletzungen des Zentralnervensystems sowie Erhaltung und Stärkung eines atrophierten Muskelsystems ermöglichen. Systeme, welche die Bewegung von Personen mit motorischen Behinderungen unterstützen sollen, wurden jedoch nicht in dem Maße eingesetzt, in dem sie sollten, vor allem wegen der technologischen Einschränkungen und der Komplexität der Bewegungsstimulation, weil jeder Anders ist. Darüber hinaus sind sie zu komplex für den Gebrauch und nicht effizient genug.

MOTIMOVE des Belgrader Untenrehmens 3F-Fit Fabricando Faber ist Projekt, das alle bestehenden Barrieren berücksichtigt, die den massiven Einsatz funktioneller Elektrostimulation bei motorisch behinderten Menschen verhindern. Es basiert auf einem elektronischen Stimulator, der drahtlos mit einem Smartphone, Tablet oder Computer über eine intuitive grafische Benutzeroberfläche kommuniziert, um den Funktionstyp und die persönlichen Stimulationsparameter auszuwählen. Der Stimulator hat die Möglichkeit, Informationen von Miniatursensoren zu verwenden, die auf dem Körper des Benutzers platziert sind, oder von Gegenständen, mit denen der Benutzer interagiert. Nach der Initialisierung über eine grafische Benutzeroberfläche wird der Stimulator unabhängig vom Computer und führt die programmierte Funktion bis zum Eingriff des Benutzers aus.

Damit wird eine Reihe von Problemen beseitigt, welche die Verwendung von funktioneller elektrischer Stimulation für Menschen mit Behinderungen einschränken, und die innovativen Elemente sind: 1) eine neue Schnittstelle zwischen dem Gerät und dem Benutzer, die eine selektive Wirkung von elektrischen Impulsen auf nervös-muskulöses System ermöglicht und das Ermüdungsproblem erheblich reduziert; 2) eine neue Methode der Benutzerinteraktion mit einem Hilfssystem, das intelligente Technologie verwendet; 3) ein neuer biomimetischer Kontrollalgorithmus, der von Langzeitforschungen auf dem Gebiet der Neurowissenschaften ausgeht.

MOTIMOVE soll die Bewegung von Menschen mit Behinderungen unterstützen, die an Multipler Sklerose, Zerebralparese oder nach Schlaganfall und Rückenmarksverletzungen leiden.

Wie funktioniert das Gerät?

Die funktionelle Elektrostimulation (FES) erzeugt Bewegungen durch Aktivierung von gelähmten Muskeln mit Hilfe von Kurzzeit-Stromimpulsen und wirkt auf den Körper durch Elektroden auf der Hautoberfläche. Alle existierenden Stimulatoren haben das gleiche Wirkprinzip - sie erzeugen eine Reihe kurzer Pulse, die eine definierte Menge an Elektrizität mit sich tragen, und um eine bestimmte Bewegung zu erzeugen, müssen sie an einem genau bestimmten Punkt auf den Körper wirken, um einen atrophierten oder gelähmten Muskel zu aktivieren

Die Neuheit von 3F-Fit Fabricando Faber ist ein modularer Multichannel-Stimulator, dessen Ausgänge mit Matrixelektroden verbunden sind und eine verteilte asynchrone Aktivierung einzelner neuromuskulärer Systeme im Körper ermöglichen. Es wurde nämlich eine automatische Prozedur entwickelt, die die Anwendung von Stimulation an mehreren Stellen ermöglicht, so dass die Punkte, die die Bewegung verursachen, besser erraten werden. Der Prozess ist viel näher an der physiologischen Aktivierung der Zellen, welche die Muskeln bewegen, da die Muskelfasern mit einer niedrigeren Frequenz behandelt werden und ihre Ermüdung reduziert wird.

MOTIMOVE hat darüber hinaus Eingänge für Signale von Sensoren, die auf dem Körper angeordnet sind, oder von Objekten, mit denen der Benutzer interagiert. Der Stimulator unterstützt die Implementierung eines hybriden Managements, das über ein intelligentes System zur Erkennung von Absichten auf einer höheren Ebene verfügt, auf der mittleren Ebene das Modell der Endzustände basierend auf den Produktionsregeln und auf der unteren Steuerungsebene die Möglichkeit der Integration modellbasierter Verwaltung. Es gibt keine anderen Stimulatoren auf dem Markt.

Die von MOTIMOVE unterstützten motorischen Grundfunktionen sind: Fahren von stationären und mobilen Dreirädern, Stehen, sensorgesteuertes Gehen, Fangen, Schmerzbehandlung und Muskelstärkung, um Atrophie zu vermeiden und Gelenkbeweglichkeit zu erhalten. Keine dieser Aktivitäten ist ohne elektrische Stimulation möglich und es gibt keine Geräte auf dem Markt, die dies in akzeptabler Weise ermöglichen.

Die Innovation der Belgrader Firma spiegelt sich in der Gesamtlösung wider - die Hardware, dh der Stimulator, der in Bezug auf ähnliche Lösungen auf dem Markt die höheren Leistung bietet und neue Funktionen unterstützt, die Möglichkeit, einen größeren Teil der Sensoreingänge (die Konkurrenz hat einen Eingang) zu nutzen und die Software, vor allem die Benutzerschnittstelle, zu verwenden einfach und ohne Vorkenntnisse zu bedienen.

Die Idee zur Entwicklung des Gerätes entstand zunächst an der Fakultät für Elektrotechnik in Belgrad, wo in den vergangenen Jahren mehrere Stimulationsanlagen entwickelt wurden. Aus der langen Erfahrung hat man neues Wissen gewonnen, auf dessen Basis ein neues Gerät der modularen Anwendung entstand: als hochentwickelter wissenschaftlicher Stimulator - für Forschungslabors, damit Sie neue Möglichkeiten prüfen und erforschen können (1), für die Kliniken, die an neuen Methoden arbeiten (2) und ein gewöhnliches, das auf dem Markt für den Heimgebrauch gekauft werden kann (3).


GESELLSCHAFTLICHER NUTZEN

In der Europäischen Union erleiden jedes Jahr 700.000 Menschen einen Schlaganfall und rund 11.000 Menschen erleben Rückenmarksverletzungen. In Serbien werden dabei 25.000 Schlaganfälle pro Jahr registriert. Die Zahl der Überlebenden nach dem Schlaganfall in der EU beträgt derzeit rund 3,5 Millionen, und nach Rückenmarksverletzungen rund 360.000.

Sowohl Schlaganfall als auch Rückenmarksverletzungen führen in den meisten Fällen zu einer motorischen Behinderung, welche die Teilnahme der betroffenen Menschen an sozialen und typischen Alltagsaktivitäten (Selbstständigkeit und Bewegung, Ernährung, Hygiene und dergleichen) verhindert, während die Kosten für die tägliche Grundversorgung und Vermeidung von Komplikationen sehr groß sind und eine Belastung für Einzelpersonen und für die gesamte Gesellschaft darstellen. (Nach Schätzungen in den Vereinigten Staaten sind die jährlichen Kosten, um einem Patienten die Möglichkeit zu geben, am täglichen Leben teilzunehmen, 1 Million Dollar).

Die funktionelle Elektrostimulation (FES) als Rehabilitationsmethode erzeugt Bewegungen durch die Aktivierung gelähmter Muskeln, und Daten aus der Fachliteratur zeigen, dass das intensive Training für die Aktivierung der Neuroplastizität wichtig ist sowie dass es die Entwicklung oder Wiederherstellung motorischer Funktionen beschleunigt.

Obwohl die FES vor rund 60 Jahren als Rehabilitationsmethode eingeführt wurde, wurde sie wegen der unterentwickelten Technologie und des Wissens auf dem Gebiet der Neurowissenschaften nicht massenhaft eingesetzt. MOTIMOVE beseitigt jetzt die Einschränkungen in der Anwendbarkeit bestehender Systeme. Zu den Vorteilen der Anwendung der MOTIMOVE-Stimulation gehören: verbesserte Durchblutung und Muskel- und Hautzustand, Verlangsamung oder Verhinderung von Knochenverlust, verminderter Spastizität, verminderte Harnwegsinfektionen, verbesserte Blasenfunktion und allgemeine Verbesserung des Körperzustandes mit allmählicher Wiederherstellung einiger der verlorenen motorischen Funktionen.

MOTIMOVE wurde von den Ingenieuren des Unternehmens 3F-Fit Fabricando Faber (serbisches "Know-how") vollständig entwickelt, was Serbien die Position des weltweit führenden Landes in der Entwicklung auf diesem Gebiet sichert. Darüber hinaus ist dieses System eine Lösung der jungen Doktoranden an der Fakultät für Elektrotechnik, was sie zum Verbleiben in ihrer Heimat ermutigen kann. 5 Personen beschäftigen sich mit der Entwicklung des Gerätes.

Mitarbeiter und Berater von 3F-Fit Fabricando Faber arbeiten seit Jahren mit Partnern in ganz Europa (Spanien, Frankreich, Dänemark, Österreich, Ungarn, Deutschland, Schweden, Kroatien, Slowenien) sowie in Kanada und den USA zusammen. Zusätzlich zu ihrem Engagement an diesem Projekt, sind sie aufgrund ihrer wissenschaftlichen Arbeiten, Monographien und Patenten weltweit anerkannt.

FINANZIELLES POTENZIAL

(FotoTony Stock/shutterstock.com)

Die Entwicklung von MOTIMOVE basierte vor allem auf der persönlichen Erfahrung der Mitarbeiter und Berater von 3F-Fit Fabricando Faber in der Entwicklung und Anwendung von elektronischen Stimulatoren und tragbaren Systemen für Menschen mit Behinderungen an der Fakultät für Elektrotechnik in Belgrad, mit Erfahrung in der Bedienung und Verwaltung von Projekten, welche die Europäischen Gemeinschaft (RP6, RP7, H2020) und das serbische Ministerium für Bildung, Wissenschaft und technologische Entwicklung Serbiens finanzierten

Frühere Aktivitäten führten dazu, dass Patente an Otto Bock Medical Systems (Deutschland), einen der größten Distributoren für Rehabilitationsgeräte, und die Tecnalia Foundation (San Sebastian, Spanien), übertragen wurden, die ihre Kunden auf dem europäischen Markt fanden.

3F-Fit Fabricando Faber wurde kurz vor der Bewerbung um Fördermittel des Fonds für Innovatiosnförderung für die Finanzierung innovativer Projekte im Rahmen des Early Development Programms gegründet. Die Entwicklung des MOTIMOVE-Geschäfts beruht auf der Zusammenarbeit mit ausländischen Partnern, die für den Vertrieb von entscheidender Bedeutung sind.

Die französische Stiftung ANTS aus Lyon ist mit 20% auch Finanzier des vom Innovationsfonds finanzierten Projekts. Für die Entwicklung eines neuen Geräts wurden 80.000 EUR vom Innovationsfonds und 16.000 vom französischen Verband erhalten.

Neuartige Mittel werden für die Produktion verwendet, während in den vergangenen anderthalb Jahren weitere 100.000 EUR in die Entwicklung investiert wurden, um frühere Patente zu erneuern. Das Unternehmen hat bereits mit der Entwicklung des Endprodukts begonnen (da das Gerät noch immer ein Prototyp ist) und wird voraussichtlich Ende 2018 in kleineren Mengen mit dem Verkauf von Wissenschaftsmodellen beginnen. Der CE-Kennzeichnungsprozess läuft ebenfalls.

Ähnliche Systeme auf dem Markt werden von der deutschen Firma Hasomed und der schwedischen CEFAR hergestellt, aber sie sind Mehrkanal-Stimulatoren, wo Geräte hauptsächlich für trainierende Sportler verwendet werden. Neben den Funktionen für die Ausübung einer bestimmten Muskelgruppe und größerer Flexibilität soll das Gerät des Belgrader Teams auch kostengünstig sein. Stimulatoren auf höchstem Niveau (für Forschungseinrichtungen, die sogenannte Wissenschaftsmodus) werden rund 2.000 Euro kosten, diejenigen für den Heimgebrauch zwischen 250 und 500 Euro, was doppelt so viel günstiger ist wie bei anderen Lösungen auf dem Markt.

Prototypen von MOTIMOVE -Systemen werden nun in einem klinischen Umfeld in Zusammenarbeit mit medizinischen Experten gemäß den "evidence based medicine" -Regeln getestet, ganz im Einklang mit der Helsinki-Erklärung. Dies ist dank der langjährigen erfolgreichen Zusammenarbeit mit der Belgrader Rehabilitationsklinik "Miroslav Zotovic" möglich, wo zwei Prototypen installiert wurden. Parallel dazu wird das Gerät auch in Zusammenarbeit mit Ärzten in Frankreich und Dänemark getestet.

Das Belgrader Unternehmen hat außerdem mit der niederländischen MOTEK Force & DIH, dem weltweit größten Anbieter von Rehabilitationsrobotern für Menschen mit Behinderungen, die gemeinsame Entwicklung eines Hybridsystems vereinbart, das Exoskelett und Elektrostimulation parallel zur Funktionsoptimierung nutzt.

Wenn die MOTIMOVE Vorrichtung zur Unterstützung der Bewegung von Menschen mit Behinderungen Ihr Favorit für die Investition des Jahres ist, können Sie ihre Stimme auf der offiziellen Website der Preisvergabe Aurea abgeben.