Digitale Praxis: Wie Musik, Bewegung und Robotik die orthopädische Rehabilitation verändern könnten

Der demografische Wandel stellt das Gesundheitssystem zunehmend unter Herausforderungen. Immer mehr Menschen benötigen Reha-, Therapie- und gesundheitliche Unterstützung, während gleichzeitig ein Mangel an Fachkräften besteht. Besonders in der orthopädischen Rehabilitation, in deren Rahmen Patient:innen häufig individuelle Betreuung, Motivation und regelmäßige Übungen benötigen, entsteht dadurch ein Spannungsfeld.

Für viele Patient:innen bedeutet orthopädische Rehabilitation einen langen Weg zurück in den Alltag, z.B. nach Hüftoperationen, Knieeingriffen, Schulterverletzungen oder Bandscheibenproblemen. Dabei ist Motivation einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren, denn Übungen müssen regelmäßig durchgeführt werden, auch wenn Schmerzen bestehen oder Fortschritte nur langsam sichtbar werden.

Der Ansatz: Ein Roboter als Trainingspartner

Ein Forschungsteam von EDIH-Mitarbeitenden und weiterer Partner:innen hat deshalb im Rahmen einer Studie untersucht, wie Robotik und digitale Anwendungen die orthopädische Rehabilitation unterstützen können. Im Mittelpunkt stand die Frage: Wie kann ein interaktives robotisches System Patient:innen motivieren, Übungen korrekt auszuführen und gleichzeitig Therapeut:innen entlasten? Ein Lösungsansatz: ein sozio-robotisches System, gekoppelt mit einer Musiksoftware. Das System kombiniert mehrere Komponenten:

• Bewegungserkennung per Kamera
• Digitale Trainingsanwendungen
• Echtzeit-Feedback
• Bewegungsabhängige Musik-Modulation & Motivation
• Individuelle Trainingsprofile

Der Roboter soll dabei ausdrücklich keine Therapeut:innen ersetzen. Stattdessen fungiert er als ergänzendes Werkzeug, das zusätzliche Übungen ermöglicht und Motivation fördert.

Besonders wichtig war den Forschenden ein partizipativer Entwicklungsansatz: Nicht nur technische Möglichkeiten standen im Fokus, sondern vor allem die tatsächlichen Bedürfnisse von Patient:innen und Fachpersonal. Deshalb wurden im Rahmen der Entwicklung Patient:innen interviewt und Therapeut:innen im Alltag begleitet. Gemeinsam mit Therapeut:innen wurden fünf Übungen ausgewählt, die sich für unterschiedliche orthopädische Einschränkungen eignen:

1. Kniebeugen
2. Ausfallschritte
3. Balance-Übungen
4. Wadenheben
5. Ski-Fahrer-Bewegung

Das System eignet sich sowohl für sportlich aktive Menschen als auch für Patient:innen mit starken Bewegungseinschränkungen. Während der Übungen zeigt der Bildschirm:

• die verbleibende Zeit
• Wiederholungen
• Aktivitätswerte
• Fehlerhinweise
• persönliche Ergebnisse

Zusätzlich werden Fortschritte gespeichert und in einer Art Rangliste visualisiert. Das spielerische Element soll langfristig Motivation fördern.

Außerdem kristallisierten sich in den Gesprächen mehrere Anforderungen an das System heraus:

1. Die Technik muss einfach sein

Vor allem ältere Patient:innen äußerten Sorgen gegenüber komplizierter Technologie. Viele erwarteten, dass das System „selbsterklärend“ funktioniert. Die Benutzeroberfläche wurde bewusst so gestaltet, dass sie ohne technisches Vorwissen nutzbar bleibt.

2. Übungen brauchen verständliches Feedback

Patient:innen wollten nicht nur Übungen ausführen, sondern auch wissen: War die Bewegung korrekt? Was kann verbessert werden? Wie groß ist der Fortschritt?

Dafür nutzt der Roboter Pose Detection über die integrierte Kamera. Das System erkennt Körperpunkte und analysiert Bewegungsabläufe in Echtzeit. Wird eine Übung falsch ausgeführt, reagiert der Roboter mit visuellen und akustischen Hinweisen. So soll Sicherheit geschaffen und Fehlbelastungen vermieden werden.

3. Musik kann Rehabilitation motivierender machen

Ein besonders spannender Teil der Studie betrifft die Rolle von Musik. Durch den Einsatz von Musikverbindet das System die körperliche Aktivität mit musikalischer Intervention. Unser System verbindet dabei den Ansatz, Rehabilitationssysteme mit Bewegungen in Echtzeit in adaptive Musik zu übersetzen. Dadurch entsteht eine Art spielerisch-musikalischer Trainingsmodus, der Motivation und Engagement erhöhen soll.

In der anschließenden Evaluation berichteten einige Teilnehmende, dass Musik beim Sport motivierend wirkt, allerdings nur, wenn sie zum eigenen Geschmack passt. Andere wiederum wollten bewusst in Ruhe trainieren.

Warum Robotik in der Reha Potenzial hat

Die Studie zeigt mehrere interessante Chancen sozialer Robotik im Gesundheitsbereich.

• Mehr Selbstständigkeit für Patient:innen: Patient:innen können zusätzliche Übungen eigenständig durchführen, ohne permanent auf Betreuung angewiesen zu sein.
• Entlastung für Therapeut:innen: Gerade bei Personalmangel können unterstützende Systeme helfen, Routineaufgaben zu ergänzen.
• Mehr Motivation durch Interaktion: Der Roboter schafft eine aktivere und emotionalere Trainingsumgebung als klassische Geräte.
• Individuelle Anpassung: Übungen, Musik und Schwierigkeitsgrad lassen sich personalisieren.
• Datenbasierte Fortschrittskontrolle: Leistungen und Entwicklungen können dokumentiert und langfristig ausgewertet werden.

Trotzdem: Technik ersetzt keine Menschen

Trotz der positiven Rückmeldungen äußerten einige Teilnehmenden auch Bedenken. Vor allem die Angst vor dem Ersatz menschlicher Arbeit spielte eine Rolle. Für die Forschenden war jedoch von Anfang an klar: Der Roboter soll therapeutische Arbeit ergänzen – nicht ersetzen. Menschliche Betreuung, Empathie und individuelle Einschätzung bleiben zentrale Bestandteile erfolgreicher Rehabilitation.