Stefan Resch: Die smarte Einlegesohle, die vor Überlastung warnt

Wer nach einer Operation oder bei einer chronischen Erkrankung auf eine Gehhilfe angewiesen ist, bemerkt eine Überlastung des Fußes oft erst, wenn der Schmerz schon da ist.

Resch hat seine Forschung dazu in einer Promotion zusammengefasst, die zwei Hochschulen gemeinsam betreut haben.

Eine Einlegesohle soll den Gang in Echtzeit überwachen

Im Kern der Entwicklung steht eine sensorisierte Einlegesohle, die während des Gehens kontinuierlich Gangparameter und Belastungsdaten aufzeichnet. Die Orthese gibt dem Nutzer darüber Rückmeldung, sodass Fehlbelastungen nicht erst im Nachhinein auffallen, sondern unmittelbar sichtbar werden.

Die Einlegesohle ist zudem mit einer Gehhilfe vernetzt. In deren Griff sind ebenfalls Sensoren und Vibrationsmodule verbaut. Kommt es zu einer Überlastung, erhält die Person ein Vibrationssignal entweder über die Orthese selbst oder über den Griff der Gehhilfe – ein unmittelbares, körpernahes Warnsignal statt einer abstrakten Zahl auf einem Display.

Eine App macht den Fußsohlendruck sichtbar

Ergänzt wird das System durch eine Smartphone-App. Sie visualisiert den Fußsohlendruck als Heatmap und enthält ein Gehtagebuch, in dem Nutzer ihre Gangdaten und ihr Schmerzlevel dokumentieren können. Damit entsteht über die Zeit ein Verlauf, den Betroffene selbst oder behandelnde Fachpersonen einsehen können.

Resch untersuchte darüber hinaus, wie Virtual- und Mixed-Reality-Technologien genutzt werden können, um die Interaktion mit den smarten Geräten in kontrollierten Trainingsumgebungen zu evaluieren. Ein Mixed-Reality-Avatar als virtueller Begleiter soll Nutzer künftig beim ersten Einrichten der App unterstützen und ihnen den Umgang mit der Technik erleichtern.

Darüber hinaus diente ein Laufband-Test dazu, den Einfluss digitaler Kulissen auf die Rezeption optischer Belastungshinweise zu analysieren und zu prüfen, wie sich dies auf die Bewegungskoordination sowie die subjektive Nutzererfahrung auswirkt.

Design und künstliche Intelligenz spielten eine zentrale Rolle

Ein weiterer Teil der Forschung galt der Frage, wie stark das Design der Fußorthese ihre Akzeptanz bei Nutzern beeinflusst. Parallel dazu untersuchte Resch, wie sich generative KI für die Entwicklung medizinischer Hilfsmittel einsetzen lässt.

Seine Arbeit liefert erste Einblicke, wie KI-generierte Designs von Nutzern wahrgenommen werden und wie sich solche Werkzeuge systematisch in einen Designprozess bis hin zum fertigen Prototyp einbinden lassen.

Zwei Hochschulen und eine Bestnote

Resch promovierte in Kooperation mit der Universidad de Cádiz, wo Prof. Dr. Daniel Sánchez Morillo als Erstbetreuer fungierte. An der Frankfurt University of Applied Sciences betreute Prof. Dr. Diana Völz die Arbeit; sie ist dort für das Mixed-Reality-Labor verantwortlich.

Seine Dissertation fasst die Ergebnisse mehrerer Fachartikel zusammen, die bereits in wissenschaftlichen Zeitschriften erschienen sind und auf internationalen Fachkonferenzen vorgestellt wurden.

Bild: Symbolbild, KI-erzeugt.