Augengesteuerter Rollstuhl für ALS-Patienten

Für Tetraplegiker kann das Leben extrem isoliert sein. Diejenigen, die nicht in der Lage sind, ihre Arme, Beine oder ihren Kopf zu kontrollieren, müssen sich vollständig auf eine Pflegeperson verlassen, um ihren Rollstuhl zu bewegen oder gar zu drehen. Eine Ursache für Tetraplegie ist die neurodegenerative Krankheit ALS, an der nach Angaben der CDC schätzungsweise 12 000 bis 15 000 Menschen in den USA leiden. Da die Krankheit progressiv verläuft, können die Betroffenen innerhalb weniger Jahre von einer völlig normalen motorischen Kontrolle zu einer vollständigen Tetraplegie ohne die Fähigkeit zu sprechen übergehen. Für ALS-Kranke, die zuvor die Fähigkeit hatten, sich unabhängig zu bewegen, kann der Verlust der Bewegungsfähigkeit noch schwieriger werden.

Der Eyedrivomatic – ein Zusatzsystem, das jeden Elektrorollstuhl in einen blickgesteuerten Rollstuhl verwandelt – wurde entwickelt, um Menschen mit ALS und anderen Tetraplegikern ein kleines Stück ihrer Unabhängigkeit zurückzugeben. „Für diese Menschen, die an ALS im Spätstadium leiden, ist es sehr schwierig, irgendetwas zu tun. Schon die absolut einfachste Aufgabe, sich ohne Hilfe von einem Teil des Raumes zum anderen zu bewegen, ist unmöglich“, sagte Cody Barnes, der Softwareentwickler von Eyedrivomatic mit Sitz in Kalifornien, in einem Interview mit dem R&D Magazine. „Es geht darum, diesen Menschen ein kleines Stück Kontrolle zurückzugeben.“

Wie es begann: Der Eyedrivomatic wurde von Patrick Joyce, einem ALS-Patienten aus dem Vereinigten Königreich, entwickelt. Sein Freund Steve Evans, ebenfalls ein ALS-Patient aus dem Vereinigten Königreich, diente als „Testpilot“ für die Eyedrivomatic-Prototypen. Als das System entwickelt wurde, benutzten beide Männer elektronische Rollstühle, doch während Joyce noch über eine gewisse Restbewegung in den Fingern verfügte und seinen Rollstuhl selbst bedienen konnte, hatte Evans nur noch eine Restbewegung in den Augen und war auf einen Pfleger angewiesen, um seinen Rollstuhl zu bedienen. Beide benutzten zur Kommunikation ein Eyegaze-Augenverfolgungssystem, mit dem die Benutzer auf bestimmte Buchstaben und Wörter blicken können, die dann von einem Computer laut vorgelesen werden. Bei seiner Entwicklung war das Eyegaze-System nur für die Bedienung des Computers, nicht aber für die Bewegungen des Stuhls vorgesehen. Der Eyedrivomatic ändert dies, indem er mit dem am Stuhl montierten Eyegaze-System verbunden wird und den Joystick physisch bewegt.

Im Jahr 2015 gewann der Eyedrivomatic den Hackaday Prize, eine jährlich in den USA stattfindende technische Initiative, die Erfinder herausfordert, etwas zu bauen, das wichtig ist und das Leben verändert. Joyce und Evans erhielten nicht nur ein Preisgeld von fast 200.000 US-Dollar, sondern auch etwas vielleicht noch Besseres – einen neuen Partner, der sie bei der Weiterentwicklung ihrer Technologie unterstützt.

Barnes, ein Softwareentwickler, hatte kürzlich eine persönliche Tragödie erlebt, die ihn dazu veranlasste, Joyce und Evans zu kontaktieren. „Als ich auf die Informationen über den Hackaday-Preis stieß, war das eine Zeit in meinem Leben, in der meine Frau gerade eine sehr schwächende Verletzung hinter sich hatte, bei der sie ein Eyegaze-System benutzt hatte, um mit mir zu kommunizieren“, sagte Barnes. „Sie hatte die Fähigkeit zu sprechen wiedererlangt und brauchte es nicht mehr, aber während dieser Zeit – es war fast ein Jahr, in dem sie im Krankenhaus war – hatte ich viel von den Schmerzen und dem Elend von Menschen in ähnlichen Situationen gesehen und ich gewann ein tiefes Mitgefühl für ihre Lage.“ Barnes kontaktierte Joyce, um zu fragen, ob er das zusätzliche Eyegaze-System, das er zu Testzwecken besaß, gebrauchen könnte. Joyce brauchte es nicht, aber er fragte Barnes, ob er Softwareentwickler kenne, die daran interessiert wären, ihm bei der Aufrüstung seines Geräts zu helfen. Barnes ergriff die Gelegenheit zur Hilfe und entwickelte schließlich die Software und Firmware, die heute im Eyedrivomatic verwendet wird. Aufgrund einer Tragödie erweiterte sich seine Rolle jedoch erheblich. Im April 2017 starben sowohl Joyce als auch Evans innerhalb weniger Wochen. Heute leitet Barnes zusammen mit der Hilfe von Evans‘ Frau Tracy Evans das Eyedrivomatic-Projekt zu deren Ehren. „Es ist ein sehr lohnendes Projekt“, sagte Barnes. „Es ist etwas, worüber man nachdenken sollte, dass es da draußen eine Gruppe von Menschen gibt, die dies nutzen, um ihr Leben auf eine sehr wesentliche Weise zu verbessern. Das erfüllt uns mit Stolz.“

Wie es funktioniert: Da Joyce weder den Rollstuhl noch das von ihm verwendete Eyegaze-System besaß (im Vereinigten Königreich werden diese Technologien von den Gesundheitsdiensten an Patienten ausgeliehen), bestand seine Idee darin, etwas zu entwickeln, das eine Schnittstelle zum am Stuhl montierten Computer des Benutzers bildet und den Joystick ohne Änderungen an der Hardware physisch bewegen kann. Er wollte auch, dass die Technologie mit jeder Kombination aus Rollstuhl und Eyegaze funktioniert, so dass Patienten mit den verschiedensten Arten von Technologie sie nutzen können. Die von Joyce entwickelte Lösung besteht aus einem zweiteiligen System – einer „Brain Box“, die einen Arduino und vier Relais enthält, und einer 3D-gedruckten „elektronischen Hand“, die Servos enthält, um den Joystick des Rollstuhls zu bewegen. Die Software kann heruntergeladen werden, so dass das vorhandene Computersystem des Benutzers Tasten auf dem Bildschirm für vorwärts, rückwärts, links und rechts sowie Geschwindigkeit und Dauer der Bewegung enthält. „Der Benutzer kann z. B. zwei Sekunden lang Schrittgeschwindigkeit wählen und dann die Richtung wählen, in die er gehen möchte“, so Barnes.

Bei der Entwicklung der Software stand die Sicherheit im Vordergrund. „Der Benutzer muss seine Bewegungen sehr genau beschreiben“, so Barnes. „Bei allem, was wir tun, steht die Sicherheit an erster Stelle. Das Letzte, was wir wollen, ist, dass sich jemand aus Versehen in eine gefährliche Situation begibt. Es gibt also alle möglichen Sicherheitsaspekte, um ein versehentliches Anklicken von Tasten oder Bewegungen zu verhindern.“ Obwohl das System in erster Linie entwickelt wurde, um es den Benutzern zu ermöglichen, ihren Rollstuhl unabhängig von Punkt A zu Punkt B zu bewegen, haben viele Benutzer von einer viel einfacheren Funktion berichtet, die es bietet.

„Wir waren überrascht, dass einer der größten Vorteile darin bestand, ihren Rollstuhl einfach im Raum zu drehen, um etwas Interessanteres zu sehen, sich zum Fernseher zu drehen und fernzusehen, ihre Kinder beobachten zu können oder sich zurückzulehnen, um Schmerzen zu lindern“, sagte Barnes. „Stellen Sie sich vor, Sie können nicht sprechen, Sie können sich nicht bewegen und Sie sitzen stundenlang unter Schmerzen, weil Sie in einer unbequemen Position sitzen. Mit dieser Technologie sind sie nun in der Lage, den Stuhl zurückzukippen, um die Schmerzen zu lindern, oder sich in einen Raum zu begeben, in dem sich jemand anderes befindet, und ihm mit Hilfe der vorhandenen Eyegaze-Technologie mitzuteilen, dass sie Hilfe benötigen.“

Zugang öffnen: Das Hauptaugenmerk bei Eyedrivomatic liegt auf der Entwicklung von Hilfstechnologien, die für jeden zugänglich sind. Die Software wurde nicht nur auf der Grundlage von Technologien entwickelt, die die meisten Tetraplegiker bereits besitzen, sondern war von Anfang an quelloffen, so dass jeder sie herunterladen und zu Hause selbst entwickeln konnte. Das Team hat Interessenten auch die Möglichkeit geboten, ein vormontiertes System zu kaufen, das sie zu einem geringen Preis an ihrem Rollstuhl befestigen können.

Zurzeit versuchen Barnes und Evans, die Herstellung des Eyedrivomatic zu erweitern, um es mehr Menschen zugänglich zu machen. Aus diesem Grund ist die Software vorübergehend nicht zum Download verfügbar, während er einige Haftungsfragen klärt. Er befindet sich in der Testphase der Version 2.0 der Software und plant, sich in naher Zukunft an Hersteller und Vertreiber zu wenden, um eine mögliche Lizenzvereinbarung zu schließen. Obwohl er hofft, Eyedrivomatic in größerem Maßstab produzieren zu können, wird es seine Zugänglichkeit nicht verlieren, sagte er. „Es ist unsere Absicht, den Open-Source-Aspekt oder zumindest den sehr zugänglichen Aspekt dieses Projekts beizubehalten“, sagte er. „Es ist wahrscheinlich, dass wir es in Zukunft lizenzieren werden, damit es für immer mehr Menschen zugänglich wird. Die Befürchtung ist, dass wir, wenn wir das Projekt klein halten, nicht genug Menschen erreichen. Allein in den USA wird jedes Jahr bei etwa 1.000 Menschen ALS diagnostiziert, und wenn wir nur eine Handvoll Geräte pro Jahr herausbringen, reicht das einfach nicht aus, um das zu erreichen, was wir uns vorgenommen haben.“ Die Idee ist nicht, mit diesem Projekt reich zu werden“, fügte er hinzu. „Die Idee ist, diese Leute, die sich in sehr unglücklichen Situationen befinden, zu nehmen und ihnen die Möglichkeit zu geben, ihr Leben wieder ein wenig in den Griff zu bekommen.“

Weitere Informationen finden Sie hier unter dem Link Eyedrivomatic: https://www.eyedrivomatic.org/