Smart Textiles in der Schmerztherapie

Eine zentrale Herausforderung, vor der das Ludwig Boltzmann Institut (LBI) für Traumatologie steht, ist im Bereich der „Volkskrankheit Nr.1“ angesiedelt: Diabetes bzw. Polyneuropathie.

Von Diabetic Sensorimotor Polyneuropathy (DSPN) Betroffene leiden an Durchblutungsstörungen der Nerven. Das evoziert zwei Probleme, (1) Schmerzen, (2) Gangunsicherheit.

Ad (1) Durch die bei insuffizient eingestelltem Diabetes Mellitus veränderten Blutzuckerwerte kommt es zu Störungen im Stoffwechsel. Dies führt zu degenerativen Schäden an den peripheren Nerven und ihren Hüllen, dadurch zu einer gestörten Nervenleitung. Dies kann in den für Schmerzwahrnehmung und Schmerzverarbeitung zuständigen Gehirnzentren zur Entstehung von Schmerzen in den Versorgungsgebieten der betroffenen Nerven führen (Analogie zum Phantomschmerz).

Ad (2) Verlust der peripheren Sensibilität an den Füßen: Der Mensch spürt nicht mehr, wann der Fuß auf den Boden trifft und das Gewicht sicher darauf verlagert werden kann. Dies führt zu Gangunsicherheit und Sturzangst. In Kombination mit auftretender Schwäche/Lähmung der Muskulatur kommt es zu kompensatorischen Veränderungen des Gangbildes:

(i) langsameres Gangtempo
(ii) breitere Trittspur
(iii) Außendrehung der Füße
(iv) Ausgleichsbewegung im Oberkörper.

Herkömmliche Therapien basieren auf medikamentösen Schmerzbehandlungen. Diese Medikamente sorgen dafür, dass Nervenzellen weniger erregt werden und die Schmerzweiterleitung zum Gehirn reduziert wird. Andere technologisch bestehende, aber nicht zufriedenstellende Lösungsansätze basieren auf:

(i) Zuführung von Strom (i.e. elektrische Impulse),
(ii) nicht-synchronisierter Stimulation.

Die Herausforderung besteht in der Hebung der Potentiale, die sich aus völlig neuen wissenschaftlichen Ansätzen ergeben durch am Markt verfügbare bzw. marktnahe Lösungen (s. Medizin-Nobelpreis 2021).

Zielgerichtete Bewegung ist das Schlüsselelement in der Prävention und im Hinauszögern der damit einhergehenden Komplikationen.

Welche Smart Textile-Lösungen bieten eine Gang-synchronisierte sensomotorische Muskelstimulation, die Stoffwechsel-Regulation und Gewebe-Regeneration bewirken?

Innovative Unternehmen sind eingeladen, sich an der Challenge des LBI zu beteiligen.

Gesucht ist eine externe sensomotorische Stimulation (Vibrationstherapie) mittels derer Schmerzlinderung erreicht wird. Gleichzeitig soll die Sicherheit beim Gehen gefördert (Stolpergefahr bei Vorfußheberschwäche), Mobilität gesteigert und aktive Bewegung erleichtert werden.

Die gesuchte Lösung ist ein Muskel-stimulierender Gesamt-Wirkmechanismus, der über eine flächige Aktorik erreicht werden soll.

Diese Lösung soll folgende funktionale Kriterien (FK) erfüllen:

FK1 – Optimale Vibration
Anforderung: Maßgebliche Kriterien dabei sind (i) Lautstärke, (ii) Stärke der Vibration, (iii) Strapazierfähigkeit. Metallische Materialien haben sich in ersten Versuchsreihen als nicht zielführend erwiesen. Synthetische bzw. Silikon-basierte Lösungen scheinen erfolgsversprechender.

FK2 – Anpassungsfähige Form
Anforderung: Eine individualisierte Anpassung an die Physionomie der Betroffenen. Diese Frage betrifft einerseits die Grundform (alle Arten von rechteckig, rund, trapez-förmig), andererseits die Verbindung der einzelnen Aktoren durch elektrisches Garn.

FK3 – Strapazierfähiger Einsatz durch schichtförmigen Aufbau
Anforderung: Ein wiederverwertbares, nicht-invasives Heilmittel zu entwickeln, das als „Textil“ Haut-verträglich und robust ist (Mehrfachverwendung, und auch außen-tragend), und die Einbettung der Sensorik/Aktorik in einer Silikon-Komponente erlaubt.

FK4 - Nicht-invasive Anwendung mit definierter Amplitude / Frequenz und Zeitdauer
Anforderung: Die optimale Muskelstimulierung und Informationsübertragung über afferente Nervenbahnen zum Thalamus.

FK5 - Nutzung bionischer Prinzipien:
Anforderung: Die Entwicklung eines Produktes nach dem Vorbild der menschlichen Neurophysiologie und dem Grundsatz folgend, dass sich die Technik der Natur anpasst. Den Grundsätzen der Rehabilitations-Medizin entsprechend werden verloren gegangene Funktionen ersetzt und geschwächte Funktionen gestärkt.

FK6 - Abstimmung auf die sensomotorischen Regelkreise und Nutzung neurophysiologische Systeme und Vorgänge des Menschen
Anforderung: Eine Wirkung auch im zentralen Nervensystem zu entfalten. Dadurch werden adäquate Reize gesetzt, die durch die Muskelstimulation zu relevanten Reizen werden (Heilmittel-Effekt).

Gesucht sind Lösungsvorschläge, die diese Funktionskriterien weitgehend erfüllen.

Das LBI lädt innovative Unternehmen mit Erfahrung in den Bereichen smart textiles bzw. sensomotorische Stimulation (Vibrationstherapien) ein, Lösungsvorschläge im Sinne einer hier beschriebenen synchronen Muskelstimulation vorzustellen.

Unternehmen reichen über die Online-Formulare ein:

• Eine aussagekräftige Beschreibung Ihrer bestehenden Lösung oder Ihres Lösungsansatzes. Der Fokus der Beschreibung soll zu den Bewertungskriterien und den beschriebenen Anforderungen (funktionale Kriterien) passen. Überzeugen Sie mit nachvollziehbaren Anwendungsfällen und Referenzen. Eine Zusammenfassung der Innovationsaspekte und des entscheidenden Mehrwerts.

• Allfällige vertrauliche Informationen wie z.B. zur Preisgestaltung
(nur für die Jury und das Moderationsteam einsehbar)

• Optional: Eine pdf-Datei als Upload
Die Datei soll die Beschreibung ergänzen aber nicht ersetzen! Nutzen Sie sie z.B. für Infografiken oder vorhandene Broschüren.

HINWEIS: Einreichungen im Konsortium sind möglich. Halten Sie sich kurz (Richtwert: maximal drei A4-Seiten oder zehn Präsentationsfolien insgesamt). Wir befinden uns mit der Challenge in der Markterkundung. Deshalb ist für die Teilnahme Folgendes noch nicht notwendig, um das Interesse zu wecken: völlig neu und extra für diesen Anlass ausgearbeitete Konzepte, Entwürfe oder Machbarkeitsstudien.