Echtzeit-KI in der Rehabilitation
Powered by Intel: Exoskelett macht Muskelsignale zu Schritten
Drucksensoren, EMG-Daten und jede Menge Rechenpower: In Taiwan bringt ein Exoskelett Patienten wieder auf die Beine. Das KI-gestützte Rehabilitationssystem »Free Walk« von Onyx Healthcare und Intel ersetzt sogar einen Teil der Physiotherapeuten – mit Echtzeit-Sensorik und Edge-KI direkt im Gerät.
Ein gelähmter Patient steht in einem Exoskeltt, der Blick konzentriert auf den Boden. Sensoren an seinen Muskeln registrieren die ersten elektrischen Signale, noch bevor die Bewegung selbst einsetzt und das Exoskelett reagiert. Während diese Art der Rehabilitation in Deutschland noch als Zukunftsvision gilt, hilft sie in Taiwan inzwischen in etwa einem Drittel aller Medical-Center Alltag Patienten sprichwörtlich, wieder »auf die Beine zu kommen«.
Die Grenzen der klassischen Reha
Menschen mit Verletzungen der unteren Extremitäten, die nicht mehr eigenständig stehen oder gehen können, benötigen in der Regel eine intensive klinische Rehabilitation mit angeleiteter Physiotherapie. Diese Therapie soll die Gliedmaßen neu trainieren und die Fähigkeit des Gehirns unterstützen, Bewegungsabläufe neu zu erlernen. Das Ziel lautet, die Mobilität wiederherzustellen und den Patienten hoffentlich wieder zum Gehen zu befähigen. Die klassische Methode stößt dabei jedoch an Grenzen: Sie ist ermüdend für Therapeuten und Patienten gleichermaßen, oft ungenau in der Ausführung und erfordert während der gesamten Sitzung – die sich über Stunden ziehen kann – die durchgehende Anwesenheit geschulten Fachpersonals.
Ein Exoskelett als Unterstützung
Der taiwanische Medizingerätehersteller Onyx Healthcare hat gemeinsam mit dem Halbleiterexperten Intel und den Bionik-Unternehmen Free Bionics ein KI-gestütztes Exoskelett-System entwickelt. Bei »Free Walk« handelt sich um ein leichtes, am Körper getragenes Robotiksystem, das zwei zentrale Intel-Komponenten kombiniert: die Prozessorfamilie Intel Core Ultra sowie den Software-Stack Intel OpenVINO.
Im Inneren des Exoskeletts laufen KI-Algorithmen direkt auf einem Intel-Core-Ultra-Prozessor, der CPU, integrierte GPU und NPU (Neural Processing Unit) kombiniert. Je nach Rechenlast werden Workload und Softwarekonfiguration verteilt. m Für die Gangstabilität und um die bio-elektrische Muskelsignale in Echtzeit auszuwerten, verarbeiten die Algorithmen Daten aus Drucksensoren, EMG-Kraftsensoren (Elektromyografie) und Inertialsensoren. Das Ziel ist, die nächste Bewegung des Patienten vorherzusagen. OpenVINO unterstützt die Entwicklungsteams von Onyx dabei, die passenden KI-Modelle gezielt auf CPU, NPU und GPU zu verteilen; das Ergebnis ist laut Intel eine Edge-AI-Inferenz mit minimierter Latenz und maximierter Performance, die sich zugleich gut skalieren lässt.
»Die hocheffiziente, stromsparende NPU von Intel und der OpenVINO-Software-Stack haben unsere Idee der intelligente Rehabilitation tatsächlich von einem Konzept auf Papier in eine medizinische KI-Lösung verwandelt, die inzwischen weltweit im Einsatz ist«.
Die zugrunde liegende Systemarchitektur beschreibt John Chuang, President von Onyx Healthcare, so.
Neuroplastizität und konsistente Bewegung
Der eigentliche therapeutische Hebel liegt weniger in der Geschwindigkeit einzelner Bewegungen als in ihrer Wiederholbarkeit: Laut Intel führt das System den Patienten durch sichere, konsistente und repetitive Bewegungen der Gliedmaßen, um die neuronalen Bahnen im Gehirn zu reaktivieren und Neuroplastizität zu fördern. Das soll den Reha-Prozess insgesamt beschleunigen. Als die wesentlichen Faktoren tragen dazu eine gleichbleibende Bewegungsqualität ohne die Ermüdungseffekte manuell geführter Therapie, die kontinuierliche Sicherheitsüberwachung durch die Sensorfusion aus Druck-, EMG- und Trägheitsdaten sowie die gezielte Stimulation neuronaler Verbindungen durch die repetitive Bewegungsführung bei.
Edge-Verarbeitung mit Cloud-Rückkopplung
Ein wesentliches technisches Merkmal des Systems ist die Aufteilung der Datenverarbeitung: Zeitkritische KI-Berechnungen laufen über Edge-Processing lokal auf dem Gerät, während OpenVINO parallel die Inferenz für Bewegungsanalyse und die Mensch-Maschine-Interaktion optimiert. Die während der Trainingssitzungen gesammelten Daten fließen zusätzlich in eine cloudbasierte Auswertung ein, die der Weiterentwicklung des Exoskeletts dient. Laut Chuang ermögliche diese Kombination eine Balance zwischen notwendiger Echtzeitreaktion und langfristigem, datengetriebenem Lernen des Systems.
Onyx Plattformmerkmale |
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Neuroplastizität und weniger Personal
Der praktische Effekt zeigt sich vor allem beim der Personalplanung: In der klassischen Reha benötigt eine einzelne Sitzung mitunter bis zu vier Therapeuten pro Patient. Mit dem KI-gestützten Exoskelett lässt sich diese Zahl um mindestens zwei Personen reduzieren.
Das Exoskelett unterstützt mobilitätsunterstützendes Training, eine Echtzeit-KI-Bewegungsanalyse, diverse interaktive Mensch-Maschine-Rehabilitationsmodi und eine intelligente Optimierung von Trainingsabläufen.
Onyx arbeitet bereits seit der Gründung 2010 auf Basis der Intel-Technologie. Laut John Chuang ist die Technologie maßgeblich für Entwicklung der Exoskelette und die damit einhergehende Transformation der Reha-Technik. Vorgestellt wurde das System unter anderem auf der Computex Taiwan 2026. Die Zusammenarbeit zwischen Onyx, Intel und Free Bionics soll mit dem erklärten Ziel fortgesetzt werden, weitere KI-Technologien in zuverlässige, sichere und langfristig einsetzbare medizinische Systeme zu überführen, die unter realen klinischen Bedingungen funktionieren. (uh)
