Neuer Studiengang an der ETH Rehabilitation als Ganzes gedacht

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Es gibt immer mehr nützliche Hilfsmittel wie Exoskelette, um Menschen mit körperlichen Behinderungen besser zu unterstützen. Oft braucht man aber spezielle Geräte oder Teile, die auf die einzelnen Personen abgestimmt sind, um ihnen im Alltag zu helfen. Ein neuer Ausbildungsgang an der ETH Zürich lehrt die Studierenden, wie Technologie und Rehabilitation zusammengebracht werden können.

Im Jahre 2019 wurde die ETH Reha-Initiative ins Leben gerufen mit dem Ziel, ein transdisziplinäres Netzwerk zu etablieren, das über die nötige Expertise verfügt, um eine ganzheitliche Herangehensweise an den umfassenden Umgang mit körperlichen Beeinträchtigungen zu entwickeln – von der frühestmöglichen und kontinuierlichen Behandlung und Betreuung bis zur Reintegration (Inklusion) in die Gesellschaft.

Das im Jahr 2020 gegründete Kompetenzzentrum für Rehabilitation Engineering and Science (RESC) setzt diese Initiative in den Bereichen Forschung, Lehre sowie Wissenstransfer um. Hierzu etabliert das Zentrum unter anderem neue Professuren, fördert interdisziplinäre Forschungsprojekte innerhalb des Netzwerks, organisiert Symposien oder entwickelt und implementiert innovative Bildungsformate – wie etwa die Master-Vertiefung «Rehabilitation und Inklusion». Im Rahmen dieses Interviews geben Roger Gassert, Professor für Rehabilitationstechnik, und Desiree Beck, Projekt- und Bildungsmanagerin des Kompetenzzentrums RESC, Auskunft über die Zielsetzungen des Studiengangs sowie über die Kompetenzen der Absolvent:innen nach dem Abschluss.

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Desiree, wir sprachen im Frühjahr über eine neue Master-Vertiefungsrichtung an der ETH, welche die ganzheitliche Rehabilitation beinhaltet. Was war die Motivation, diesen zu initiieren?

Desiree: Im Jahr 2016 hat die ETH Zürich zum ersten Mal den Cybathlon veranstaltet. Dabei handelt es sich um einen Wettbewerb für Menschen mit Beeinträchtigungen, die alltägliche Herausforderungen mithilfe technischer Hilfsmittel meistern müssen. Dieses Event zog das weltweite Interesse von Wissenschaftlern auf sich, die technische und alltagstaugliche Hilfsmittel entwickeln, sowie von der breiten Öffentlichkeit. Aus diesem Erfolg entstand die ETH Reha-Initiative, welche sich für eine bessere medizinische Versorgung und eine höhere Lebensqualität von Menschen mit Beeinträchtigungen einsetzt. Dadurch entstand in den letzten Jahren innerhalb und ausserhalb der ETH Zürich ein Netzwerk, welches über die dafür notwendige Expertise verfügt. Hier ist anzufügen, dass rund ein Drittel aller Professoren und Professorinnen der ETH Zürich in medizinische Forschungsaktivitäten involviert sind und es auch bereits vereinzelt Vorlesungen zu Aspekten der Rehabilitation gab. Als Kompetenzzentrum haben wir all diese Entwicklungen genutzt, um die Etablierung der Master-Vertiefung Rehabilitation und Inklusion voranzutreiben. Die Hauptmotivation hierbei ist, dass wir Studierende ausbilden, die über ein ganzheitliches Bild der Rehabilitation verfügen. Dadurch werden die Studierenden dazu befähigt, geeignete Lösungen auf technischer wie auch systemischer Ebene zu entwickeln und die technologischen Entwicklungen in ihre Lösungsansätze einzubeziehen. Zurzeit fehlt es an Fachpersonen, welche über diesen ganzheitlichen Ansatz sowie über das technologische, medizinische und systemische Wissen verfügen.

Was unterscheidet diese Master-Vertiefung von den bisherigen Angeboten? Was ist neu bei dieser Master-Vertiefung Rehabilitation und Inklusion?

Desiree: Die ETH bietet seit 2011 einen Bachelor- und Masterstudiengang in Gesundheitswissenschaften und Technologie an. Der Masterstudiengang beinhaltet verschiedene Vertiefungsrichtungen, sogenannte Majors. Seit Herbst 2023 gibt es nun einen neuen Major in Rehabilitation und Inklusion. Bisher bot die ETH die Vertiefungsrichtungen Neurowissenschaften, Medizintechnik, Bewegungswissenschaften und Sport, molekulare Gesundheitswissenschaften sowie Gesundheit, Ernährung und Umwelt an. Manche Absolventen und Absolventinnen des Masterstudiengangs fanden eine Tätigkeit in der Rehabilitation, beispielsweise in Medizintechnikunternehmen oder in der klinischen Forschung. Was fehlte, war eine Vertiefungsrichtung, welche den Studierenden eine holistische Betrachtungsweise auf die Rehabilitation unter dem Aspekt der technologischen Möglichkeiten vermittelt und sie somit besser auf ihre spätere berufliche Tätigkeit vorbereitet.

Bei welchen Themen sind bei dieser Vertiefungsrichtung die Schwerpunkte angesiedelt? Worauf wird bei der Ausbildung Wert gelegt?

Desiree: Das RESC vereint ein Netzwerk von Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Spitälern, Industrie, Behörden, Gesundheitswesen, Behindertenorganisationen und anderen Nonprofit-Organisationen. Innerhalb dieses Netzwerkes führten wir Interviews durch und erkundigten uns bei den Experten, welche Kompetenzen die Absolventen des Majors in Rehabilitation und Inklusion für den Arbeitsmarkt mitbringen sollten. Aus den vielen Antworten evaluierten wir folgende drei Hauptthemenfelder: Reha-Technologie, Reha-Medizin und Inklusion. Letzterem sind auch übergeordnete Themen wie beispielsweise ökonomische und regulatorische Aspekte, Zugänglichkeit oder Disability Studies zugeordnet. Zu den drei Hauptthemenfeldern gibt es verschiedene Vorlesungen, bei denen die Studierenden auswählen können, was sie am meisten interessiert. Nebst dem theoretischen Teil müssen die Studierenden auch praktische Erfahrungen sammeln. Dies tun sie während zwei je dreimonatiger Praktika sowie einer sechsmonatigen Masterarbeit. Es ist uns wichtig, dass die Studierenden bereits im Praktikum Kontakt mit Menschen mit einer Beeinträchtigung haben. Wir sind überzeugt, dass sie so frühzeitig und besser verstehen, wo die Herausforderungen liegen und welche Lösungsansätze besser geeignet sind als andere.

Kann ich mir das so vorstellen, dass ein Unternehmen oder eine Klinik eine Problemstellung hat, die man für eine Person mit einer Beeinträchtigung lösen sollte? Gibt es ein konkretes Beispiel, bei dem man sagen kann, das war die Aufgabe und so hat die Lösung ausgesehen?

Roger: Ich kann ein konkretes Beispiel aus einer Masterarbeit nennen, die durchgeführt wurde, bevor es die neue Master-Vertiefung Rehabilitation und Inklusion gab. Wie bereits erwähnt fanden Vorlesungen zum Thema Rehabilitation schon zuvor vereinzelt statt. Aber die Visibilität und der holistische Ansatz bis hin zur Inklusion fehlten, weshalb wir diese Master-Vertiefung entwickelten. Beim angesprochenen Projekt war es so, dass mich ein Mann kontaktierte, der eine spinale Muskelatrophie hat. Bei seiner Muskelatrophie handelt es sich um eine progressive Krankheit. Das heisst, sie wird zunehmend schlimmer. Oft fehlte ihm die Kraft, den Arm hochzuheben. Deshalb ist er stark auf externe Hilfe angewiesen. Er hatte sich deshalb eine Vorrichtung gebaut, sodass er noch selbstständig trinken und etwas essen kann. Diese Vorrichtung bestand aus einem Seilzug, der einerseits am Handgelenk befestigt, über eine Rolle umgeleitet und am anderen Ende mit einem Sandsack verbunden war, welcher den Arm zu einem gewissen Grad gegen die Schwerkraft entlastet hat.

Eine Studentin hat sich innerhalb ihrer Masterarbeit überlegt, wie sie das bestehende System weiterentwickeln kann. Solange die Kraft vorhanden ist, kann der Mann die Bewegung selbstständig ausführen. Neu sollte ihn eine Komponente unterstützen, falls die Kraft nicht ausreicht, unabhängig davon wie weit er die Bewegung ausführen kann. Die Studentin entwickelte ein Gerät, welches sich am Rollstuhl befestigen lässt. Beim Sandsack wurde ein Motor mit einer integrierten Batterie montiert, der eine Winde dreht, welche unten mit dem Sandsack verbunden ist. Anschliessend kam die Frage auf, wie er diese Konstruktion ansteuern kann. Meine erste Überlegung war, dass er dies mit einer Kopfbewegung machen sollte. Für den Mann kam dies aber nicht in die Frage. «Solange ich bei der linken Hand noch einen Finger bewegen kann, ist das für mich ein wichtiges Training», so seine Begründung.

Die Lösung war am Ende so, dass er je nachdem wie weit er die Bewegung ausführen kann, für den letzten Teil der Bewegung von der Winde unterstützt wird. Diese Konstruktion entwickelten wir mit ihm gemeinsam und bauten einen Prototyp. Wir probierten diese Konstruktion noch ohne Rollstuhl aus und verfeinerten die Lösung. Anschliessend fertigten wir den finalen Prototyp an, den wir ihm abgeben durften.

Dieses Ereignis motivierte mich seinerzeit, eine Vorlesung aufzubauen, im Rahmen welcher solche Lösungen erarbeitet werden können. Ich überlegte mir, wie wir es schaffen, Betroffene mit körperlichen Einschränkungen regelmässig an die ETH zu bringen, damit sie mit den Studierenden über ein ganzes Semester zusammenarbeiten können. Mit Corona änderte sich dann alles. Wir stellten fest, dass nicht immer alles vor Ort stattfinden muss und auch ausserhalb der offiziellen Vorlesungszeit stattfinden kann. Die Studierenden können auch zu den Betroffenen nach Hause gehen oder mit ihnen einen Online-Call abhalten. Im Frühlingssemester dieses Jahres führten wir deshalb eine neue Art von Vorlesung ein, die wir «Assistive Technology Challenge» nennen. Wir bildeten Gruppen von vier Studierenden zusammen mit einer betroffenen Person. Es handelt sich dabei um Menschen mit Behinderungen, auf die wir direkt zugehen und die wir über unser Netzwerk kennen bzw. finden. Sie haben eine Alltagsherausforderung, für welche die Studierenden dann eine Lösung entwickeln.

Eine Person, die teilnahm, ist zwar sehr stark körperlich eingeschränkt, spielt jedoch liebend gerne Videospiele. Das macht sie über einen Joystick im Mund, mit dem sie saugen und blasen kann. Für komplexere Spiele reichte dies allerdings nicht aus. Die Studierenden mussten Lösungen finden, wie diese Person mithilfe der verbleibenden Körperfunktionen, v. a. an den Händen und den Fingern, zusätzliche Eingaben für solche Spiele ansteuern kann.

Ein weiteres Projekt war für eine Person, die praktisch komplett blind ist, aber äusserst gerne ferngesteuerte Autos fährt. In der Vergangenheit lief immer jemand mit, damit der Fahrer ein Feedback erhält, wie gross die Abstände zu den Hindernissen sind. Die Aufgabe bestand nun darin, diese Abstände automatisiert via Kopfhörer als Töne wiederzugeben. Zu den Aufgaben der Gruppen gehörte zum Beispiel, innerhalb der ersten Woche das erste Interview mit der betroffenen Person zu führen. Danach gab es über das Semester hinweg verschiedene Deadlines. Zu Beginn wurde ein Budget erstellt, dann kamen die Konzeptentwicklung sowie die Evaluation der Risiken und anschliessend die Umsetzung. Unser Ziel war es, dass die Studierenden am Ende des Semesters in der Lage sind, eine praktikable Lösung zu präsentieren, welche die betroffene Person im Alltag einsetzen kann.

Ich finde das Beispiel mit dem Auto enorm spannend. Wenn ich mir das so vorstelle, braucht es eine Menge intelligenter Sensorik und auch eine Software, die nicht innerhalb einer Woche entwickelt ist. Sind die Teams interdisziplinär so zusammengesetzt, dass sie solche Herausforderungen bewältigen können?

Roger: Es handelt sich um Vierergruppen und jedes Teammitglied muss einen Teilbereich übernehmen. Eine Person ist für die Sensorik zuständig, eine andere für die Hardwareentwicklung und eine für die Programmierung. In diesem Fall handelte es sich nicht nur um die Sensorik, sondern auch um den 3D-Druck, z. B. für Schutzvorrichtungen für die Sensoren. Zusätzlich war jemand aus der Projektgruppe verantwortlich für das Zeitmanagement, die Dokumentation und die Abschlusspräsentation in Form eines zugänglichen Videos (Untertitel und Audio Description).

Es ist also nicht das Ziel, schlussendlich ein Produkt vor sich zu haben, das sich möglicherweise industrialisieren lässt. Geht es eher darum, individualisierte Lösungen für die Betroffenen zu erarbeiten?

Roger: Das ist absolut richtig und die grosse Herausforderung bei den assistierenden Technologien. Wie passen wir diese an die expliziten Bedürfnisse und Fähigkeiten der individuellen Person an. Denn die eine Person kann noch den Zeigefinger bewegen und die andere nicht mehr. Dazu braucht es jeweils eine individuelle Lösung. Das ist genau das, was die Studierenden hier lernen. Sie müssen die Bedürfnisse und Wünsche der Person mit Behinderung einbeziehen und das Produkt speziell für sie entwickeln.

Welche Vorkenntnisse sollten die Studierenden mitbringen, um diesen Major Rehabilitation und Inklusion zu absolvieren? Wir sprachen vorhin von Software und Technologie, das braucht es wahrscheinlich auch. Der medizinische Aspekt spielt dabei sicher eine wesentliche Rolle. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese Kombination an Wissen an den Universitäten oft vorhanden ist.

Roger: Diese Kombination von Medizinwissen und Ingenieurwissen ist genau das, was den Studiengang Gesundheitswissenschaften und Technologie auszeichnet. Es sind nicht zwingend Fachspezialisten gesucht. Bei den Vorlesungen ist das eine spezielle Herausforderung. Die Studierenden sollen auf eine gewisse Weise mehrere Sprachen sprechen. Sie müssen sowohl mit den Ingenieuren als auch den Betroffenen, Therapeuten und Ärzten kommunizieren, sodass jede Seite die Bedürfnisse der anderen versteht. Bei einem Projekt war die Herausforderung, dass Mechatronik-Kenntnisse eine Voraussetzung waren. Die Gruppe setzte Infrarot-Sensoren für die Distanzmessung ein, verfügte aber über wenig Programmiererfahrung, die ebenfalls notwendig war. Mittels eines Workshops zeigten wir auf wie z. B. ChatGPT oder Copilot die Code-Generierung unterstützen können. Das Gleiche galt für die Verwendung eines CAD-Programms. Auch zu diesem Thema führten wir einen Workshop durch. Zudem durften wir für die praktischen Arbeiten die Werkstatt und einen Raum mit rund dreissig 3D-Druckern eines Kollegen benutzen, um an den Prototypen zu arbeiten.

Die technologischen Möglichkeiten ändern sich rasch. Wie lässt sich dies bei den Lehrplänen abbilden? Wir sprachen von der Code-Generierung. Das gab es vor wenigen Jahren in dieser Form noch nicht. Werden bei diesem Studium eine Art Grundstoff und anschliessend die zusätzlichen Informationen individuell bei den Praktika vermittelt?

Roger: Bei den praktischen Arbeiten in der Vorlesung «Assistive Technology Challenge» wird jede Gruppe von Assistenten unterstützt. Diese kommen mehrheitlich aus dem Maschinenbau, da sie ergänzende Kompetenzen und damit wertvolle Inputs einbringen. Als weiteres Beispiel gab es z. B. Probleme bei der Softwareeinbindung der Sensoren. Die Studierenden erkannten schnell, dass es Foren gibt, welche Hilfe anbieten und Codes zur Verfügung stellen, um die Probleme zu lösen. Dass sie den Lehrstoff im Rahmen eines praktischen Projekts anwenden und eine konkrete Lösung erarbeiten können, ist für sie sehr motivierend und hilft, die Grundlagen zu festigen.

Es ist doch so, dass es bei solchen Entwicklungen einiges zu beachten gilt. Ich meine dabei die Sicherheitstechnik und die Berücksichtigung von Normen. Wie gehen die Studierenden mit dieser Komplexität um?

Roger: An dieser Stelle müssen wir realistisch bleiben. Es gibt Vorlesungen, in denen diese Aspekte behandelt werden. Es existieren Tools, mit denen die Studierenden Risiken identifizieren und einschätzen können. Das geschieht nach drei Parametern. Der erste ist, wie schlimm die möglichen Folgen der Gefährdung sind, der zweite, wie oft sie eintritt, und der dritte, ob sich diese detektieren und so verhindern lassen. Anhand eines Schwellenwertes muss überlegt werden, wie sich das Risiko reduzieren lässt. Vielleicht braucht es noch einen zusätzlichen Sensor, damit eine Redundanz entsteht. Solche Überlegungen stellen die Studierenden an, aber sie basieren nicht auf ISO-Normen.

Desiree: Der Bachelor- sowie der Masterstudiengang in Gesundheitswissenschaften und Technologie zielen darauf ab, dass die Studierenden zu Brückenbauern zwischen Ingenieuren sowie Medizinern oder Therapeuten werden, sodass sie es schaffen, diese beiden Welten zu verbinden und zwischen verschiedenen Stakeholdern zu vermitteln.

In welchen Industriezweigen und Branchen sind die Absolventen nach dem Abschluss gefragt?

Roger: Die Möglichkeiten sind breit gefächert, genauso wie das Studium selbst. Die meisten Studierenden gehen direkt nach dem Masterabschluss in die Industrie oder etwa in eine Klinik oder machen zuerst noch ein Praktikum. Ein Teil davon schliesst ein Doktorat an. Bei Reha-Kliniken im Clinical Trial Management gibt es durchaus Möglichkeiten, Forschungsprojekte zu betreuen, durchzuführen und zu koordinieren, sowie bei der Sportmedizin oder als Technologie-Verantwortlicher in einer Reha-Klinik. Hier besteht ein grosser Bedarf.

Gibt es Organisationen oder Verbände, z. B. aus der Medizin, die versuchen Einfluss darauf zu nehmen welche Schwerpunkte die Ausbildung bei dem Major Rehabilitation und Inklusion enthalten soll?

Desiree: Das ist bei uns nicht der Fall. Wir haben den Bedarf aus dem Experten-Netzwerk des Kompetenzzentrums RESC erhoben. Berufsverbände gibt es in diesem Fall nicht, weil wir keinen klassischen Gesundheitsberuf ausbilden. Wir sehen jedoch oft, dass in Kliniken viele Technologien vorhanden sind, jedoch ihr Potenzial nicht vollständig ausgeschöpft wird. Es fehlt das Fachpersonal, welches diese Verbindungen zwischen der Medizin zu der Technologie herstellt.

Roger: Zum RESC ist noch wichtig festzuhalten, dass es zwar keinen Berufsverband gibt, wir jedoch einen Beirat haben, in dem Vertreter aus Kliniken und Industrie sitzen. Zum Beispiel ist jemand von einem grossen Hörgerätehersteller Mitglied des Beirats, in welchem auch weitere Experten aus Wissenschaft, Rehakliniken, Regierung, Gesundheits- und Behindertenorganisationen Einsitz haben und ihre Ideen und Bedürfnisse einbringen. Auch die Suva und die Schweizer Paraplegiker-Stiftung sind stark ins Netzwerk involviert. Ein klassisches Problem in der Forschung ist, dass oft Lösungen entwickelt werden die anschliessend eine Anwendung suchen. Unsere Studienabgänger sind die optimalen Fachpersonen, die in der Lage sind, die Bedürfnisse zu identifizieren und danach die Ingenieure dabei zu unterstützen daraus eine tragbare Lösung zu entwickeln. Die Schnittstellenfunktion steht für uns im Vordergrund.

Gibt es bereits Feedbacks von Studierenden, welche darauf hinweisen, dass man bei diesem Major mit dem Konzept auf dem richtigen Weg ist?

Desiree: Der Major in Rehabilitation und Inklusion wurde im Herbst 2023 das erste Mal angeboten. Von den Masterstudierenden, die Gesundheitswissenschaften und Technologie studieren, wählten rund acht Prozent die Master-Vertiefung Rehabilitation und Inklusion. Das ist für die erste Durchführung ein sehr gutes Resultat. Die ersten Rückmeldungen von Studierenden und Dozierenden sind positiv. Viele Studierende meinen, dass genau eine solche Master-Vertiefung in der Vergangenheit fehlte. Sie schätzen den holistischen Ansatz und diese «Hands-on-Vorlesungen», wie sie beispielsweise Roger anbietet. Dort profitieren die Studierenden enorm von der Kombination von Theorie und Praxis bei der Durchführung von realen Projekten und dem direkten Kontakt zu Menschen mit einer Behinderung.

Im «Industrie-Jargon» würde man sagen: Ihr habt eine Marktlücke entdeckt.

Desiree: Das werden wir sehen, wenn wir Statistiken darüber erhalten haben, wie rasch die Absolventen einen Job finden. Und wenn wir Rückmeldungen aus der Industrie und den Rehakliniken haben, ob das Profil wirklich stimmt. Die bisherigen Betreuungspersonen, welche die Studierenden bei einem Praktikum begleiteten, bewerten die Master-Vertiefung Rehabilitation und Inklusion jedenfalls sehr positiv.

Roger: Entscheidend ist auch, dass die Studierenden nebst den fachlichen auch die sozialen Kompetenzen wie Kommunikation und Teammanagement stärken können. In unserer Vorlesung «Assistive Technology Challenge» konnten wir aufzeigen, dass wir viele dieser Kompetenzen über verschiedene Bereiche hinweg abdecken und vermitteln. Wir haben nun auch erreicht, dass in der Zukunft pro Vierergruppe eine Studentin oder ein Student aus dem Maschinenbau mit im Team sein wird. Diese Massnahme wird zusätzlich helfen, die interdisziplinäre Zusammenarbeit noch mehr in den Vordergrund zu rücken und zu stärken. Die Studierenden stellen auf diese Weise fest, dass die Breite des ganzen Studiengangs seine Berechtigung hat, und erkennen, wie sie dieses Wissen bei konkreten Projekten anwenden können.

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