Geregelter Fallfußstimulator für Schlaganfallpatienten basierend auf der Bioimpedanz-Messung des Gelenkwinkels

Schlaganfall verursacht in der Regel eine halbseitige Lähmung des Körpers. Dies führt zur Beeinträchtigung des Ganges bei den Betrof­fenen. Eine unzureichende Fußhebung in der Schwungphase (Fallfuß) tritt bei ca. 20 Prozent der wieder gehfähigen Patienten auf. Die Anwendung funktioneller elektrischer Stimulation zur Korrektur des Fallfußes erfolgte erstmals 1961 durch Liberson. Die Stimulation wurde über Hautelektroden appliziert und war mittels eines ein­fachen Kontaktschalters unter der Fußsohle mit dem Gang synchronisiert. In der Schwungphase des Ganges (kein Bodenkontakt) wurde der Fußhebermuskel gereizt. Derzeitig verfügbare Fallfußstimulatoren basieren immer noch auf einem Schalter als Taktgeber. Die Regelung der Stimulationsintensität ist zurzeit noch nicht zufriedenstellend gelöst. Notwendige Voraussetzung für die Regelung ist ein unauffälliger Sensor, welcher den Sprunggelenkwinkel oder zumindest den Winkel des Fußes gegenüber dem Boden misst. In diesem Beitrag wird die Bioimpedanz (BI) als eine neue Messgröße zur Bestimmung von Gelenkwinkeln in der geregelten Funktionellen Elektrostimulation (FES) eingeführt. Zur Realisierung eines Sollverlaufes des Sprunggelenkwinkels kann eine Iterativ Lernende Regelung (ILR) verwendet werden. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem eine Vorsteuerung für einen zyklisch ablaufenden Regel­vor­gang von Zyklus zu Zyklus unter Auswertung der letz­ten Regelfehlertrajektorie adaptiert wird. Ziel ist eine Fehlerminimierung