Funktionelle Elektrostimulation der Glutealmuskulatur zur Verbesserung des Gangbilds bei neurologischen Patienten

L. Steinmeier
Die Reduktion des Sturzrisikos und eine Ökonomisierung des Gangs sollten bei der Versorgung neurologischer Patienten oberstes Ziel sein. Die funktionelle Elektrostimulation (FES) der Glutealmuskulatur kann hierbei eine entscheidende Rolle spielen und sollte deshalb mehr in den Fokus gerückt werden. In diesem Fachartikel sollen der Stellenwert der Glutealmuskulatur für einen funktionellen Gang abgebildet, die Möglichkeiten der funktionellen Elektrostimulation ebendieser dargestellt und mithilfe einer konkreten Versorgungsmöglichkeit anhand eines Fallbeispiels veranschaulicht werden.

5. September 2025 funktionelle Elektrostimulation, Ganganalyse, Glutealmuskulatur, Neuroorthetik, Neuroorthopädie, Rumpfstabilität, Smart Textiles

Mittlere Standbeinphase mit aktivem FES-System: Hüft- und Kniegelenk in physiologischer Stellung (10° Extension bzw. 5° Flexion), Armpendel, erweiterte Schrittlänge.

Relevanz

Neurologische Erkrankungen zählen weltweit zu den Haupttodesursachen und sind häufig verantwortlich für eine vorübergehende oder sogar dauerhafte Behinderung¹.

In Deutschland ist der Schlaganfall mit ca. 270.000 Krankheitsfällen pro Jahr eine der führenden Ursachen von Morbidität und Mortalität². Die Anzahl steigt aufgrund des demografischen Wandels und der damit verbundenen Alterung der Bevölkerung kontinuierlich an³.Drei Monate nach dem Schlaganfall sind die verbleibenden Einschränkungen in den Aktivitäten des täglichen Lebens sowie die Funktionsstörungen in vielen Fällen mittelschwer bis schwer einzuordnen⁴.

Multiple Sklerose ist mit ca. 280.000 Betroffenen in Deutschland die häufigste chronisch entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems junger Menschen⁵.

Um diese große und vor allem wachsende Patientenmenge effizient zu versorgen, bedarf es vielfältiger und individualisierter Behandlungskonzepte sowie einer adäquaten Unterstützung durch Hilfsmittel im Alltag wie z. B. durch funktionelle Elektrostimulation.

Bei Personen mit zentralnervöser Schädigung ist das periphere Nervensystem noch intakt und kann genutzt werden, um paretische, nicht ansteuerbare Muskulatur trotzdem zu aktivieren. Die FES stellt hierfür eine sinnvolle Versorgungsmöglichkeit dar. Die erhältlichen FES-Systeme auf dem Markt unterstützen meist die fußhebende Funktion und konzentrieren sich auf die Ökonomisierung der Schwungphase. In der Folge wird verdeutlicht, dass die hüftgelenksumgebende Muskulatur, vor allem in der Standbeinphase, meistens ebenfalls ein Defizit aufweist und es sich deshalb lohnt, diese als zusätzliche Variante der FES zu berücksichtigen. Muskulär bedingte Bewegungseinschränkungen oder Instabilitäten im Hüftgelenk, die sich negativ auf die Gehbewegung und andere Segmente auswirken, können somit vermindert werden.

Refresher: Funktion und Bedeutung der Glutealmuskulatur im Gang

Die drei Anteile der Glutealmuskulatur M. Gluteus maximus, medius und minimus verbinden den Oberschenkel mit dem Becken und haben somit Einfluss auf Bewegungen im Hüftgelenk und der Lendenwirbelsäule. Der M. Gluteus maximus ist ein Hüftstrecker und vor allem bei der Aufrichtung des Rumpfes und der Rumpfstabilisierung aktiv. Er verhindert durch die Beckenkippung nach dorsal eine Hyperlordose und ist zusätzlich an der Abduktion im Hüftgelenk beteiligt⁶.

Der M. gluteus medius ist gemeinsam mit dem M. gluteus minimus ein kräftiger Abduktor im Hüftgelenk. Im Gang verhindern sie das Absinken des Beckens auf der Spielbeinseite und tragen bei einer Insuffizienz zum Trendelenburg-Zeichen oder einem Duchenne-Hinken bei. Diese Muskelgruppe ist also entscheidend für die Stabilisierung des Beckens in der Frontalebene⁷.

Die Abduktoren im Hüftgelenk sind nicht nur für die seitliche Stabilität verantwortlich, sondern erzeugen die mediale Bodenreaktion, um den Massenschwerpunkt beim Gehen auf dem Untergrund auszugleichen⁸. Sie werden in der ersten Phase der Doppelbelastungsphase und in der ersten Hälfte der einbeinigen Standbeinphase im Gang aktiviert. In diesen Phasen bewegt sich das Schwungbein nach vorne, während das Standbein ausreichend für die Gewichtsübernahme und den Einbeinstand aktiviert ist⁹.

Die Funktion der Glutealmuskulatur im Gang zeigt, dass eine Verlagerung des Körpergewichts zwischen den Gliedmaßen und die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts für einen funktionellen Gang unabdingbar sind¹⁰. Wichtig zu betonen ist außerdem, dass die Kontrolle der Stabilität in lateraler Richtung oftmals eine größere Herausforderung darstellt als die in anterior-posteriore Richtung, da hierfür eine größere aktive Kontrolle erforderlich ist¹¹. Bisherige Untersuchungen fokussieren sich meist auf Gangparameter in sagittaler Richtung wie z. B. Geschwindigkeit und weniger auf Gewichtsübernahme und Verschiebung des Körperschwerpunkts in der Frontalebene, obwohl diese ebenfalls Einfluss auf Parameter wie Geschwindigkeit und Gleichgewicht im Gang haben¹².

Was passiert, wenn die Gluteen zu schwach sind?

Bei Schlaganfallpatienten besteht im Zuge einer Halbseitenlähmung eine Schwäche der Glutealmuskulatur. Daraus resultiert die Schwierigkeit, das Körpergewicht auf die betroffene Seite zu verlagern, sodass eine asymmetrische Gewichtsverlagerung die Folge ist¹³ ¹⁴. Auch bei Kindern mit Cerebralparese konnte nachgewiesen werden, dass vor allem die Kraft des M. gluteus maximus im Vergleich zu anderen Beinmuskeln herabgesetzt ist¹⁵. Sobald die oben genannte Muskulatur nicht ausreichend als Beckenstabilisator fungiert, findet keine Vorwärtsbewegung des Hüftgelenks während der Standbeinphase statt¹⁶. Zusätzlich wird durch eine mangelnde Gewichtsübertragung auf das betroffene Bein der motorische Befehl für den Vorwärtsschritt des kontralateralen Beins gehemmt¹⁷. Demzufolge treten Defizite in der mediolateralen Gleichgewichtskontrolle auf, die eine erhöhte Sturzgefahr mit sich bringen¹⁸, und auch die Ganggeschwindigkeit ist herabgesetzt¹⁹.

Funktionelle Elektrostimulation der Glutealmuskulatur

Die funktionelle Elektrostimulation (FES) gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung im klinischen Kontext. Gründe hierfür sind unter anderem die unkomplizierte Anwendung und die Kosteneffizienz²⁰. Außerdem wird davon ausgegangen, dass durch die elektrischen Impulse auf der Haut nicht nur periphere Plastizität, sondern auch kortikale motorische Plastizität gefördert wird²¹. Durch Oberflächenelektroden auf der Haut werden elektrische Impulse an die peripheren Nervenfasern weitergegeben, die dann die entsprechende Muskulatur über ein Aktionspotenzial zum Kontrahieren bringen. Die Einstellung der Parameter sowie die Festlegung des Timings bewirkt eine Unterstützung der beeinträchtigten Gangphase bzw. Gelenkfunktion bei jedem Schritt. Ein eingebauter Algorithmus passt die Stimulation an den individuellen Gang der Patienten an. Die sich auf dem Markt befindlichen FES-Systeme haben entweder einen oder mehrere Kanäle und können die dementsprechende Anzahl an Muskelgruppen stimulieren.

Bisherige Untersuchungen zeigen, dass mehrkanalige funktionelle Elektrostimulation motorische Einschränkungen reduziert und die Gehfähigkeit hemiparetischer Patienten verbessert. Vierkanalige Stimulation ist dabei zweikanaliger Stimulation nach dreiwöchiger Interventionsdauer überlegen, was unter anderem durch bildgebende Verfahren des Hirns nachgewiesen werden konnte. Diese zeigen einen vergrößerten Durchmesser des Nervenfaserbündels sowie eine vermehrte Nervenfaserbildung im Bereich der Läsionen²².

Die verfolgte Strategie bei der Nutzung von FES-Systemen ist meist eine Verbesserung der Fußhebung und teilweise auch eine Stabilisierung des Knies über die Hamstrings oder den M. quadriceps femoris²³ ²⁴. Aufgrund der oben erläuterten Schwäche der Glutealmuskulatur bei neurologischen Patienten wurde eine (zusätzliche) Stimulation ebendieser untersucht. Bei den vorliegenden Forschungsarbeiten mit insgesamt 87 Probanden²⁵ ²⁶ ²⁷ ²⁸ wurden Klebeelektroden verwendet und entweder der direkte orthetische Effekt oder der Trainingseffekt nach 3–8 Wochen gemessen. Es wurden eine Frequenz von 40 Hz und eine Pulsbreite zwischen 200 µs und 250 µs verwendet. Im Falle einer Kombination mit der Stimulation des M. tibialis anterior in der Schwungbeinphase wurde zusätzlich die Glutealmuskulatur in der Standbeinphase angesteuert. Das entsprechende Timing wurde durch einen Fersenschalter gewährleistet. Zusammengefasst kommen die Studien zu dem Ergebnis, dass die durch eine Gluteusstimulation verbesserte Hüftextension, vermehrte laterale Stabilität des Beckens und eine erhöhte Kraft der hüftgelenksumgebenden Muskulatur die Gangqualität erhöhen. Die verbesserte Gangperformance wurde anhand von Parametern wie Gangsymmetrie, Schrittlänge und Gehgeschwindigkeit nachgewiesen. Vor allem die Schrittlänge weist eine signifikante Verbesserung auf.

Fallbeispiel: unter Strom aus dem Rollstuhl

Die bisher vorliegenden Ausarbeitungen zeigen deutlich, dass die funktionelle Elektrostimulation der Glutealmuskulatur einen positiven Einfluss auf das Gangbild neurologischer Patienten hat. Im Rahmen des Studiendesigns der aufgeführten Publikationen wurden Fersenschalter verwendet sowie Klebeelektroden, die über Kabel mit einem Gerät zur Impulsabgabe und ‑steuerung verbunden waren. Eine solche Versorgung ist wenig praktikabel und nicht alltagstauglich. Im Folgenden wird eine alltagstaugliche Versorgung abgebildet.

Die Patientin ist 35 Jahre alt, verheiratet und Mutter von zwei Kindern im Alter von 6 und 9 Jahren. Die gelernte Versicherungskauffrau erlitt 2010 aufgrund eines Treppensturzes eine Fersenbeinfraktur rechts, die wenig später durch eine Teilversteifung des unteren Sprunggelenks operativ behandelt wurde. Es traten Komplikationen wie eine verzögerte Wundheilung, Schmerzen im Fuß, ein Zittern im Bein und vor allem eine Spitz- und Inversionsstellung im Sprunggelenk auf. Auch eine weitere OP konnte diese Symptome nicht beseitigen, sodass die Diagnose CRPS, komplexes regionales Schmerzsyndrom, gestellt wurde. Es folgte eine laut Leitlinie²⁹ vorgeschriebene konservative Therapie mittels Physiotherapie. Ab 2020 verschlechterten sich die Symptome deutlich, sodass der rechte Fuß durch die massive Verformung in Spitzfuß- und Inversionsstellung nur noch auf der Außenkante belastet werden konnte (Abb. 1).

Zunehmende Symptome wie Zittern oder spastische Muskelverkrampfungen wurden der Mindernutzung zugeschrieben. Auch die Beweglichkeit des rechten Hüftgelenks nahm immer mehr ab und die darum liegende Muskulatur verkrampfte. Der Zustand wurde so extrem, dass die Patientin gehunfähig wurde und auf einen Rollstuhl angewiesen war. Operativ wurde das einliegende Material der Arthrodese entfernt, was die Symptome weiterhin verschlechterte und das gesamte rechte Bein beeinträchtigte (Abb. 2).

Sechs Monate später erfolgte ein weiterer Eingriff mit Achillessehnenverlängerung, der es zumindest ermöglichte, das Sprunggelenk in Nullstellung zu bringen. Trotzdem war die Aktivität weiterhin massiv eingeschränkt, sodass der behandelnde Neurologe schlussendlich die Diagnose einer posttraumatischen Dystonie stellte.

„Dystonie bezeichnet eine Bewegungsstörung, die durch unwillkürliche, anhaltende oder intermittierende Muskelkontraktionen verschiedener Körperteile gekennzeichnet ist, mit daraus resultierenden abnormen, oftmals repetitiven Bewegungen und/oder Fehlhaltungen. Diese weisen typischerweise ein bestimmtes Muster auf und können mit verdrehenden Bewegungen einhergehen oder tremorartig sein.“³⁰

„Dystone Bewegungsmuster werden bei Betroffenen oft durch willkürliche Muskelaktivität betroffener oder entfernter Muskelgruppen ausgelöst oder verstärkt (sog. Overflow-Effekt).“³¹

Es folgte eine leitliniengetreue Therapie mit Botox sowie Physio- und Ergotherapie. Außerdem wurde eine Ganzbeinorthese getestet, um für Entlastung und Stabilität zu sorgen. Die Verkrampfungen unter Belastung im rechten Bein und vor allem rund um das Hüftgelenk bestanden weiterhin, sodass die Hilfsmittelversorgung zunächst zum Ziel hatte, einen passenden Rollstuhl zu finden.

Der Orthopädietechniker in der Reha führte eine Testung mit dem FES-System von der Firma Evomotion GmbH, dem Evomove, durch. Die Ganganalyse ohne Hilfsmittel war nur für eine Strecke von ca. drei Metern möglich und es zeigten sich deutliche Abweichungen vom physiologischen Gang, die unter anderem anhand der Gelenkwinkel deutlich wurden (Abb. 3).

Im Laufe des Screeningprozesses entstand eine kombinierte Versorgung mit zwei Geräten und insgesamt vier Kanälen. Die Parameter wurden gemäß dem Bedarf der Unterstützung individuell eingestellt (Tab. 1).

Am Unterschenkel werden der M. tibialis anterior zur Fußhebung und Forcierung der Eversion und der M. triceps surae zur Fersenablösung stimuliert. Die Fußstellung wird aktiv korrigiert und passiv durch eine leichte Spiralorthese in Nullstellung gehalten. Die Schwungbeinphase kann somit ungestört ablaufen.

Am Oberschenkel befindet sich ein Kanal auf dem M. quadriceps femoris und der zweite Kanal auf der Glutealmuskulatur. Die Stimulation des Gluteus während der Standbeinphase in Kombination mit einer Aktivierung des Kniestreckers gewährleisten die fehlende Stabilität im Rumpf und im Standbein während der Gewichtsübernahme (Abb. 4).

Das erste Screening mit dem Orthopädietechniker findet mit Klebeelektroden statt, die individuell auf der Haut platziert werden (Abb. 3 u. 4). Für eine alltagstaugliche Definitivversorgung werden die Elektroden in ein maßgefertigtes Textil übertragen. Dieses besteht aus einem waschbaren, atmungsaktiven Stoff mit einer Tasche für die Steuereinheit und kann unter der Kleidung getragen werden (Abb. 5a). Die Auswahl der benötigten Intensitätsstufe sowie das An- und Ausschalten der Stimulation steuert die Patientin über eine Smartphone-App.

Um die Sprunggelenksstellung auch in der Statik möglichst physiologisch zu halten und für zusätzliche externe Stabilität zu sorgen, kann die FES-Versorgung mit einer Orthese kombiniert werden. In diesem Fall wurde eine Spiralorthese für den Unterschenkel angefertigt, die die Patientin außerhalb des häuslichen Umfelds trägt (Abb. 5b).

Nachdem die Bewegungsabläufe in der Therapie wiedererlernt wurden, ist es der Patientin möglich, ihren Alltag selbstständig auf zwei Beinen zu bewältigen und Aktivitäten wie alternierendes Treppenlaufen oder die Versorgung ihrer Kinder zu meistern.

Fazit

In Bezug auf die Hilfsmittelversorgung neurologischer Patienten lässt sich sagen, dass die funktionelle Elektrostimulation der Glutealmuskulatur als Ergänzung zu bestehenden Versorgungen oder bei Neuversorgungen als wirksame Möglichkeit in Betracht gezogen werden sollte. Neben der Strategie, die Fußhebung bzw. Schwungbeinphase unterstützen zu wollen, sollte ebenfalls die dynamische Stabilisierung des Beckens in der Standbeinphase durch Stimulation der Glutealmuskulatur Einzug in den orthopädietechnischen Alltag finden. Eine Stabilisierung des Rumpfes und des Hüftgelenks hat nachgewiesenermaßen positiven Einfluss auf die Gehgeschwindigkeit, Gangsymmetrie und Schrittlänge. Bisherige Erkenntnisse wurden hauptsächlich durch prototypische, nicht alltagstaugliche Geräte und Elektrodenanlagen gesammelt. Künftige Forschung sollte sich also auf den Alltagstransfer konzentrieren, damit der bestehende Markt aus Produkten wie dem Evomove mit seiner Smart-Textile-Lösung um weitere Alternativen ergänzt wird.

Interessenkonflikt:
Die Autorin ist Angestellte der Evomotion GmbH.

Die Autorin:
Lina Steinmeier
Bsc. Physiotherapie
Evomotion GmbH
Wallstraße 3
21335 Lüneburg
steinmeier@evomotion.de

Begutachteter Beitrag/reviewed paper

Zitation
Steinmeier L. Funktionelle Elektrostimulation der Glutealmuskulatur zur Verbesserung des Gangbilds bei neurologischen Patienten. Orthopädie Technik, 2025; 76 (9): 28–32

Abb. 1a u. b Pedografieergebnisse: vermehrte Fußballen (a) und Fußaußenrandbelastung (b).

Abb. 2 Zustand nach operativer Entfernung des Materials der Arthrodese.

Abb. 3 Mittlere Standbeinphase ohne aktiviertes FES-System: vermehrte Flexion im Hüft- (20°) und Kniegelenk (35°), Oberkörpervorneige, Armpendel nicht vorhanden.

Abb. 4 Mittlere Standbeinphase mit aktivem FES-System: Hüft- und Kniegelenk in physiologischer Stellung (10° Extension bzw. 5° Flexion), Armpendel, erweiterte Schrittlänge.

Abb. 5a u. b Maßgeschneiderte Evomove-Radlerhose und Unterschenkelmanschette mit integrierten Elektroden und jeweils Tasche für die Steuereinheit (a). Kombinierte Versorgung aus Evomove mit Spiralorthese (b).

Tab. 1 Stimulationsparameter
mA = Milliampere, µs = Mikrosekunden, Hz = Hertz, Timing in % = Zeitraum der Stimulation während eines Doppelschritts nach Perry [vgl. Perry J, Burnfield J. Gait analysis: normal and pathological function. 2. Auflage. Boca Raton: CRC Press, 2010. doi: 10.1201/9781003525592].

Muskelgruppe	Intensität (mA)	Pulsbreite (µs)	Frequenz (Hz)	Timing (in %)
M. tibialis anterior	30	250	45	58–18
M. triceps surae	15	300	45	30–55
M. quadriceps femoris	33	350	40	3–31
Glutealmuskulatur	31	350	40	0–50

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