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Gehirn-Computer-Schnittstellen für zu Hause zur Verbesserung der Lebensqualität von Menschen mit Behinderung

Das Projekt BACKHOME hat die Verwendung von Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) zu Hause innerhalb von drei Jahren von einem Traum in Realität verwandelt. Das kompakte BCI-System ist zusammen mit einem System zur drahtlosen Erfassung von Biosignalen und anderen Fernüberwachungstechniken bereits auf dem Markt.
Gehirn-Computer-Schnittstellen für zu Hause zur Verbesserung der Lebensqualität von Menschen mit Behinderung
Für Menschen, die unter einer schweren Behinderung leiden, bleibt ihre Heilung trotz den ständigen Bemühungen der Forscher oft nur ein Traum. Konkreter wäre eine Gehirn-Computer-Schnittstelle, die es ihnen erlaubt, einen Teil ihrer Unabhängigkeit zurück zu gewinnen. Diese Technologie hat sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt: Neue Anwendungsprototypen für Kommunikation, Bewegungssteuerung, Umgebungssteuerung, Fortbewegung oder Neurorehabilitation werden vorgestellt und geben Patienten wieder Hoffnung auf bessere Zeiten. Bisher sind diese Prototypen jedoch auf Labore und streng überwachte Umgebungen beschränkt.

„Die private Verwendung zu Hause hat sich bewährt, jedoch nur mit durchgehender Überwachung durch Fachleute“, erklärt Felip Miralles, Direktor der eHealth R&D Unit bei Eurecat, einem katalonischen Technologiezentrum, das im Mai 2015 aus dem Zusammenschluss von Ascamm, Cetemmsa, Barcelona Digital, Barcelona Media und CTM entstanden ist. Daher ist die Migration von Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI, brain computer interfaces) in das Zuhause der Menschen zur Bereitstellung neuer Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten ein entscheidender Fortschritt in der BCI-Forschung und deren Umsetzung als realisierbare Unterstützungstechnologie, um die Unabhängigkeit zu steigern und soziale Ausgrenzung zu mindern.

Felip Miralles kennt die Einzelheiten dieser Situation sehr gut. Er ist seit drei Jahren für BACKHOME verantwortlich; ein Projekt, das zum Ziel hat, die Migration der BCI-Technologie vom Labor nach Hause zu ermöglichen und somit in die Mainstream-Märkte zu bringen. Nach Projektabschluss zeigten sich fünf Schlüsselinnovationen: eine Architektur, die in der Lage ist, die Voraussetzungen einer multifunktionalen BCI mit einem Remote-Support für zu Hause zu erfüllen; ein neues BCI-Gerät, das einen neuen Standard für Leichtigkeit, Autonomie, Komfort und Verlässlichkeit setzt; einfach zu verwendende, auf die Bedürfnisse der Menschen zugeschnittene Dienstleistungen, mit One-Click-Befehl und adaptiver Nutzung; ein Fernüberwachungs- und Home-Support-System; und eine webbasierte Anwendung für Therapeuten, die verschiedene Ferndienstleistungen anbietet.

Benutzer- und Marktorientiert

Diese Technologien wurden alle gründlich mittels eines benutzerorientierten Konstruktionsansatzes geprüft, indem sowohl Therapeuten und Pflegekräfte als auch die Benutzer und ihre Familien Feedback geben konnten. „Wir haben diesen Ansatz in jeder Phase der Systemdefinition und -implementierung übernommen, um eine Lösung zu haben, die die Anforderungen, Bedürfnisse und Präferenzen der Benutzer widerspiegelt“, erklärt Eloisa Vargiu, die technische Koordinatorin des Projekts. Das finale System wurde von 20 Teilnehmern an der Universität Würzburg durch ein experimentelles Protokoll bewertet (sowohl mit gelbasierten als auch mit trockenen Elektroden), während fünf andere Teilnehmer den gleichen Test dreimal in der Cedar Foundation wiederholten.

Das Benutzerfeedback zeigte, dass das System stabil war und alle Voraussetzungen erfüllte. „Pflegekräfte bewerten die Benutzerfreundlichkeit der Hardware und Software als positiv. Sie waren zuversichtlich, dass sie das System in ihren Tagesablauf integrieren könnten“, erklärt Miralles. Mit fünf Teilnehmern wurde ein erweiterter Test durchgeführt. Die Personen mit erworbener Gehirnverletzung verwendeten das gelbasierte System. Zwei weitere Benutzer testeten das System über sechs Wochen in einer unabhängigen Verwendung zu Hause. Die letztgenannte Möglichkeit erlaubte es den Pflegekräften, die Hardware und Software einzurichten, während die Endnutzer das System unabhängig verwenden konnten und aufgefordert wurden, die drei vordefinierten Aufgaben pro Woche auszuführen.

Vargiu erläutert, dass der Erfolg dieses Projekts auf dem nutzerorientierten Ansatz basiert. „Die Bewertung von zu Hause aus versorgte die technischen Entwickler mit wertvollen Erkenntnissen, indem es auf entscheidende Aspekte aufmerksam machte, darunter die Erfordernis, das System ohne die Hilfe der Pflegekräfte zu verwenden, die Bedeutung der Infrastruktur im Wohnumfeld sowie die Bedeutung der Verbesserung der verwendeten Algorithmen zur Vermeidung unerwünschter Selektionen. Während der langfristigen unabhängigen Verwendung zu Hause bewerteten zwei mit ALS diagnostizierte Patienten die Anwendung „Brain Painting“. Das Programm ermöglicht es Ihnen sich durch das Gestalten von Gemälden auf virtuellen Leinwänden künstlerisch auszudrücken. Beide zeigten sich von der Anwendung begeistert und gaben an, dass die BCI ihre Lebensqualität verbesserte.

Diese langfristige Interaktion mit Endnutzern erlaubte auch einen einfacheren Übergang vom Labor auf den Markt: Obwohl das Projekt erst im Juni abgeschlossen wurde, sind einige der Hauptprodukte, die aus BACKHOME entstanden sind, bereits auf dem Markt verfügbar.

„Das neue System g.Nautilus zur drahtlosen Erfassung von Biosignalen sowie intendiX, ein vollständiges und kompaktes BCI-System für den Alltag der Patienten, stehen den Endnutzern zur Verfügung. Ein weiteres Nebenprodukt, die eKauri-Plattform, ist bereits in Produktion. Das sensorbasierte Fernüberwachungs- und Home-Support-System bietet moderne Fernassistenzdienste, Chronic Care Managment und gesellschaftliche Teilhabe für ältere Menschen, Menschen mit chronischen Krankheiten oder einer Behinderung, die BCI nicht unbedingt als Endnutzer-Schnittstelle verwenden“, sagt Miralles. Ein kommerzielles Telegesundheitsprodukt mit dem Namen HomePod, vermarktet durch das britische Unternehmen Medvivo, wurde ebenfalls in ein neues Produkt umgewandelt, um Hirnschlagpatienten aus der Ferne zu überwachen und zu unterstützen. Dieses neue System, StrokePod genannt, integriert auch das sensorbasierte Fernüberwachungssystem von BACKHOME.

Insgesamt wird erwartet, dass BACKHOME einen großen Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit Europas in diesem Bereich nehmen wird. Seine Technologie wird den Tagesablauf von Patienten, Pflegekräften und medizinischem Fachpersonal deutlich verbessern.

Weitere Informationen erhalten Sie unter:

BACKHOME
http://www.backhome-fp7.eu/

Quelle: Gestützt auf ein Interview mit Felip Miralles und Eloisa Vargiu, Projektkoordinator und technische Koordinatorin bei BACKHOME.

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