Ein­satz der Funk­tio­nel­len Elek­tro­sti­mu­la­ti­on (FES) in der Neu­ro­re­ha­bi­li­ta­ti­on – ein Überblick

I. Bersch-Porada
Die Elektrostimulation umfasst ein breites Spektrum in der Neurorehabiliation. Sie wird eingesetzt u.a. zur Verbesserung motorischer Funktionen wie Kraft-Ausdauer von teilweise oder ganz gelähmter Muskulatur, dem motorischen Lernen, als Hustenhilfe bei gelähmter Bauchmuskulatur und als Funktionsersatz von paretischen Extremitäten. Darüber hinaus kann die Anwendung der Elektrostimulation Veränderungen in der Muskelstruktur bewirken, sodass Sekundärschäden wie z.B. Druckstellen bei Menschen mit Querschnittlähmung behandelt oder vermieden werden können. Somit wird die Elektrostimulation in Behandlung und Prävention eingesetzt. Die Kenntnisse über die Art der neurologischen Schädigung, ob eine obere oder untere Motoneuronschädigung vorliegt, und die gezielte Auswahl der Stimulationsparameter, Geräte und Stimulationsprotokolle sind entscheidend für den Behandlungserfolg.  

Ein­lei­tung

Ers­te Ver­öf­fent­li­chun­gen zum The­ma „Funk­tio­nel­le Elek­tro­sti­mu­la­ti­on“ (FES) erschie­nen bereits in den 1960er Jah­ren. Dabei ging es vor­ran­gig um den Aspekt der neu­ro­mo­to­ri­schen Plas­ti­zi­tät im Rah­men der Neu­ro­re­ha­bi­li­ta­ti­on. In den 80er Jah­ren ziel­ten Vodov­nik und Kol­le­gen mit ihren Ver­öf­fent­li­chun­gen dar­auf ab, die Auf­merk­sam­keit der Phy­sio­the­ra­peu­ten auf die damals aktu­el­len Ent­wick­lun­gen in der Metho­dik der FES zu len­ken. Außer­dem beab­sich­tig­ten sie, den Ein­satz der FES in der kli­ni­schen Pra­xis und deren kri­ti­sche Bewer­tung durch Kli­ni­ker zu för­dern1. Als Arbeits­grund­la­ge kon­kre­ti­sier­te die Grup­pe um Vodov­nik 2 fol­gen­de kli­ni­sche Zie­le der FES:

Anzei­ge

1. Unter­stüt­zung und För­de­rung der spon­ta­nen Erho­lung beein­träch­tig­ter moto­ri­scher Funk­tio­nen auf­grund einer Schä­di­gung des zen­tra­len Ner­ven­sys­tems (ZNS);
2. Ent­wick­lung der moto­ri­schen Funk­tio­nen unter Ein­satz der FES bei Kin­dern mit Zerebralparese;
3. Wie­der­her­stel­lung grund­le­gen­der reflex­mo­to­ri­scher Mecha­nis­men, die haupt­säch­lich auf der Ebe­ne des Rücken­marks lie­gen (effe­ren­te Stimulation);
4. Ersatz moto­ri­scher Funk­tio­nen, die auf­grund einer Schä­di­gung des ZNS ver­lo­ren gin­gen oder stark beein­träch­tigt wurden;
5. Ein­fluss­nah­me auf loko­mo­to­ri­sche Funk­ti­ons­stö­run­gen, bedingt durch Ver­än­de­run­gen sen­so­mo­to­ri­scher Mecha­nis­men, die auf ver­schie­de­nen Ebe­nen des ZNS inte­griert sind (affe­ren­te Sti­mu­la­ti­on) 3.

Ter­mi­no­lo­gie

Der Begriff „Funk­tio­nel­le Elek­tro­sti­mu­la­ti­on“ (FES) wur­de von Moe und Post im Jahr 1962 geprägt und eta­bliert. Er bezieht sich auf die elek­tri­sche Sti­mu­la­ti­on von Mus­keln, die der moto­ri­schen Kon­trol­le ent­zo­gen sind, um eine funk­tio­nell nütz­li­che Kon­trak­ti­on zu bewir­ken 4. Davon abzu­gren­zen ist der Begriff „Neu­ro­mus­ku­lä­re Elek­tro­sti­mu­la­ti­on“ (NMES), der von eini­gen Autoren ver­wen­det wird, um zwi­schen der the­ra­peu­ti­schen Anwen­dung und dem funk­tio­nel­len Zweck der Elek­tro­sti­mu­la­ti­on zu unter­schei­den. NMES kann einen funk­ti­ons­ver­bes­sern­den Effekt haben, muss aber nicht direkt eine bestimm­te Funk­ti­on aus­lö­sen. Bei bei­den Anwen­dungs­for­men muss jedoch das unte­re moto­ri­sche Neu­ron („lower moto­neu­ron“, LMN) intakt sein, um gelähm­te oder teil­ge­lähm­te Mus­keln zu akti­vie­ren5. Der über­ge­ord­ne­te Begriff „Elek­tro­sti­mu­la­ti­on (ES)“ umfasst FES und NMES sowie die direk­te Mus­kel­sti­mu­la­ti­on. Letz­te­re wird bei einer Schä­di­gung des LMN angewandt.

Wir­kungs­wei­se von FES/ NMES/direkter Mus­kel­sti­mu­la­ti­on Je nach Art der Läsi­on erfolgt die Über­tra­gung des Stro­mes über den Nerv (supra­nu­kleäre Schä­di­gung) oder über den Mus­kel direkt (infra­nu­kleäre Schä­di­gung). Bei der Elek­tro­sti­mu­la­ti­on (ES) wird unter den Elek­tro­den auf der Haut ein künst­li­ches elek­tri­sches Feld erzeugt. Die­ses depo­la­ri­siert die Zell­mem­bra­nen der nahe­ge­le­ge­nen Neu­ro­nen oder löst Akti­ons­po­ten­zia­le der Mus­kel­fa­sern aus 6. Bei­des führt letzt­end­lich zu einer Mus­kel­kon­trak­ti­on. Ner­ven­fa­sern sind schnel­ler erreg­bar als Mus­kel­fa­sern. Das liegt dar­an, dass die Reiz­schwel­le für die Erzeu­gung von Akti­ons­po­ten­zia­len bei Ner­ven­fa­sern viel nied­ri­ger ist als die­je­ni­ge für die direk­te Erre­gung von Mus­kel­fa­sern 7: Ner­ven­fa­sern sind ab 50 μs (0,05 ms) Impuls­dau­er erreg­bar, wäh­rend Mus­kel­fa­sern län­ge­re Impuls­dau­ern von über 10 ms benö­ti­gen. Basie­rend auf die­sen phy­sio­lo­gi­schen Gege­ben­hei­ten ist es ent­schei­dend, die unter­schied­li­chen Mecha­nis­men und the­ra­peu­ti­schen Zie­le der Anwen­dung einer Elek­tro­sti­mu­la­ti­on bei Läsio­nen des obe­ren Moto­neu­rons (supra­nu­kle­är) im Ver­gleich zu Läsio­nen des unte­ren Moto­neu­rons (infra­nu­kle­är) zu ver­ste­hen. Folg­lich muss bei Fach­per­so­nen, die FES bzw. NMES und direk­te Mus­kel­sti­mu­la­ti­on anwen­den, eine genaue Kennt­nis über die Art der Schä­di­gung bei den unter­schied­li­chen neu­ro­lo­gi­schen Krank­heits­bil­dern vor­han­den sein (Abb. 1). Die Men­ge und Viel­falt der auf dem Markt ver­füg­ba­ren Sti­mu­la­to­ren ist groß, und es ist wich­tig, die tech­ni­schen Details der Gerä­te zu ken­nen, um zu ent­schei­den, ob sie zum Inner­va­ti­ons­sta­tus einer Per­son mit neu­ro­lo­gi­scher Sym­pto­ma­tik pas­sen. Neben der Impuls­dau­er (μs/ms) soll­ten dabei auch die ande­ren Para­me­ter wie Fre­quenz (Hz) und Ampli­tu­de (mA) sowie der Sti­mu­la­ti­ons­zy­klus (An- und Abstieg, Sti­mu­la­ti­ons­zeit und Pau­sen­dau­er) auf die indi­vi­du­el­len Bedürf­nis­se der zu behan­deln­den Per­son abge­stimmt sein.

Anwen­dungs­ge­bie­te von FES/NMES (Abb. 2)

Die Behand­lung mit FES in der Neu­ro­re­ha­bi­li­ta­ti­on ver­bes­sert nach­weis­lich die Funk­ti­on der unte­ren 8 9 10 und der obe­ren Extre­mi­tä­ten 11 12 sowie die Rumpf­sta­bi­li­tät und deren Funk­ti­on13 14. Zudem kann bei Men­schen mit hoher Tetra­ple­gie durch Anwen­dung von FES die Atmung ver­bes­sert wer­den [efn_noteBell S, Shaw-Dunn J, Gol­lee H, Allan DB, Fraser MH, McLean AN. Impro­ving respi­ra­ti­on in pati­ents with tetra­ple­gia by func­tion­al elec­tri­cal sti­mu­la­ti­on: An ana­to­mic­al per­spec­ti­ve. Clin Anat, 2007; 20 (6): 689–693][/efn_note] 15 16. Dar­über hin­aus kann FES die Blasen‑, Darm- und Sexu­al­funk­ti­on 17, die kar­dio­vas­ku­lä­re Fit­ness 18 19 und eine Reduk­ti­on der Kör­per­fett­mas­se20 posi­tiv beein­flus­sen. Ein wei­te­res Anwen­dungs­ge­biet ist die Prä­ven­ti­on und Behand­lung von Haut­ver­let­zun­gen im Sin­ne von Druck­ge­schwü­ren unter­schied­li­cher Ätio­lo­gie durch Ver­bes­se­rung der Durch­blu­tung und Zunah­me der Mus­kel­mas­se21 22. Es wur­de fest­ge­stellt, dass durch FES die Gra­nu­la­ti­on und die Re-Epi­the­li­sie­rung ver­bes­sert und die zel­lu­lä­ren Akti­vi­tä­ten wie ATPKon­zen­tra­ti­on, Kol­la­gen- und DNASyn­the­se gestei­gert wer­den konn­ten23 24. Fol­gen­de Wir­kun­gen der FES auf mus­ku­lä­rer Ebe­ne wur­den eben­falls in Stu­di­en untersucht:

  • Ver­hin­de­rung von Nicht­ge­brauchs- und Denervationsatrophie,
  • Ver­bes­se­rung von  Mus­kel­kraft25, Mus­kel­leis­tung 26 und Aus­dau­er 27,
  • Ver­än­de­rung des Mus­kel­fa­ser­typs 28,
  • Ver­grö­ße­rung der Quer­schnitts­flä­che der Mus­keln und der Mus­kel­mas­se 29 sowie
  • Reduk­ti­on von Spas­ti­zi­tät 30.

Die auf der Anwen­dung von FES basie­ren­den Ver­bes­se­run­gen füh­ren sekun­där zu einer Ver­bes­se­rung der Lebens­qua­li­tät31 32. In Tier­stu­di­en wur­de beschrie­ben, dass FES Ein­fluss auf die neu­ro­na­le Plas­ti­zi­tät hat 33 34 . Beim Men­schen kann das moto­ri­sche Ler­nen durch die Kom­bi­na­ti­on von FES mit „action obser­va­ti­on“ oder „men­tal imagery trai­ning“ unter­stützt wer­den, um die Erreg­bar­keit der kor­ti­ka­len moto­ri­schen Area­le zu erhö­hen 35. Bei der Anwen­dung von „action obser­va­ti­on“ wird über die Beob­ach­tung einer Bewe­gung das Gese­he­ne erlernt, wie­der­erlernt oder ver­bes­sert. Das „men­tal imagery trai­ning“ hin­ge­gen ist ein kogni­ti­ver Pro­zess, bei dem sich der Pati­ent eine Bewe­gung vor­stellt, ohne sie zu akti­vie­ren. FES ist heu­te eine evi­denz­ba­sier­te, eta­blier­te Behand­lungs­me­tho­de Spe­zi­fi­sche Gang­ana­ly­se bei MS und dar­aus resul­tie­ren­de opti­ma­le Orthe­sen­ver­sor­gung, im Beson­de­ren der Ein­satz von FES, die in Kom­bi­na­ti­on mit klas­si­schen phy­sio- und ergo­the­ra­peu­ti­schen Behand­lungs­me­tho­den genutzt wer­den kann. Im Fol­gen­den wer­den die ein­zel­nen Anwen­dungs­ge­bie­te vorgestellt.

Moto­ri­sches Lernen

Moto­ri­sches Ler­nen in Kom­bi­na­ti­on mit FES und ein damit ver­bun­de­nes auf­ga­ben­ori­en­tier­tes funk­tio­nel­les Trai­ning umfas­sen sowohl im kli­ni­schen als auch im the­ra­peu­ti­schen Bereich quan­ti­ta­tiv den größ­ten Anteil. Beim moto­ri­schen Ler­nen geht es um das Erler­nen oder Wie­der­erler­nen von Bewe­gun­gen und um die Akti­vie­rung stil­ler moto­ri­scher Ein­hei­ten, die auf­grund erlern­ter Bewe­gungs­kom­pen­sa­tio­nen ver­lo­ren­gin­gen und wie­der rekru­tiert wer­den sol­len. Des Wei­te­ren umfasst es die Reak­ti­vie­rung von Area­len des moto­ri­schen Kor­tex, die durch den „erlern­ten Nicht­ge­brauch“ einer Funk­ti­on betrof­fen waren 36 37. Letz­te­res bezieht sich auf Bewe­gun­gen, die durch Kom­pen­sa­ti­ons­stra­te­gien durch­ge­führt wer­den, wie z. B. das Grei­fen ohne Pal­mar­griff oder der Ein­satz des Dau­mens. Der Theo­rie des moto­ri­schen Ler­nens fol­gend soll­ten die The­ra­pie­in­hal­te repe­ti­tiv, spe­zi­fisch und auf­ga­ben­be­zo­gen sein 38. Die­se Behand­lun­gen soll­ten in Kom­bi­na­ti­on mit FES täg­lich, am bes­ten zwei- bis drei­mal, durch­ge­führt wer­den 39. Die FES muss dabei nicht von hoher Inten­si­tät sein; sie kann unter­halb der moto­ri­schen Reiz­schwel­le („motor thres­hold“) lie­gen, da auch nied­ri­ge­re Ampli­tu­den effi­zi­ent zur Akti­vie­rung affe­ren­ter Ner­ven genutzt wer­den kön­nen 40.

Kar­dio­vas­ku­lä­res Training

Das soge­nann­te FES-Cycling (FES-Rad­fah­ren) wird als Herz-Kreis­lauf- Trai­ning emp­foh­len41. Dabei wer­den die Bein­mus­keln (M. quad­ri­ceps, Mm. ischio­cr­ura­les, M. glu­teus maxi­mus, M. tibia­lis ante­rior, M. gas­tro­c­ne­mi­us) wäh­rend der Rad­fahr­be­we­gung sti­mu­liert. Das bedeu­tet, dass z. B. ein kom­plett gelähm­ter Pati­ent das Rad mit der Bewe­gung der sti­mu­lier­ten Bei­ne selbst­stän­dig antreibt. Effek­te wie eine höhe­re Sau­er­stoff­auf­nah­me wäh­rend des Trai­nings und eine gestei­ger­te Fett­ver­bren­nung durch das Trai­ning sind unter­sucht und belegt wor­den 42 43 44.   Atmung/Husten Es gibt neu­ro­lo­gi­sche Krank­heits­bil­der, bei denen die will­kür­li­che Akti­vi­tät der Bauch­mus­ku­la­tur ganz oder teil­wei­se fehlt. Dies trifft z. B. bei Men­schen mit Tetra­ple­gie und Para­ple­gie (TH2–TH5) zu. Die Bauch­mus­ku­la­tur ist wesent­lich an der for­cier­ten Aus­at­mung betei­ligt. Die­se ist not­wen­dig für eine gute Belüf­tung der Lun­ge, das Hus­ten und lau­tes, kraft­vol­les Spre­chen. Nor­ma­ler­wei­se benö­tigt ein Tetra­ple­gi­ker eine Hilfs­per­son, die beim Abhus­ten manu­el­le Unter­stüt­zung bie­tet. Eine Alter­na­ti­ve stellt eine FES der Bauch­mus­ku­la­tur dar: Sie ver­stärkt die Aus­at­mung und den Hus­ten­stoß 45 46. Die Bauch­mus­keln sind die wich­tigs­ten exspi­ra­to­ri­schen Mus­keln, die zum Hus­ten benö­tigt wer­den. Im kli­ni­schen All­tag und im täg­li­chen Leben wer­den die Sekre­to­ly­se und das Abhus­ten in aller Regel durch manu­el­le Unter­stüt­zung von Dritt­per­so­nen durch­ge­führt. In eini­gen Fäl­len ist eine manu­el­le Unter­stüt­zung des Hus­tens z. B. auf­grund von Schmer­zen durch Tho­r­axt­rau­ma­ta, Rip­pen­frak­tu­ren oder zusätz­li­che Erkran­kun­gen wie z. B. Mor­bus Bech­te­rew nicht mög­lich. Zudem stre­ben vie­le Betrof­fe­ne mit hohen Läh­mun­gen eine gewis­se Auto­no­mie an und wol­len, wenn mög­lich, auf Hilfs­per­so­nen ver­zich­ten. So kann die FES der abdo­mi­na­len Exspi­ra­ti­ons­mus­ku­la­tur hel­fen, das Hus­ten zu unter­stüt­zen bzw. es effi­zi­ent durch­zu­füh­ren. Die Sti­mu­la­ti­on kann über exter­ne Schal­ter aus­ge­löst wer­den. Das kön­nen etwa Bewe­gungs­sen­so­ren sein, die über will­kür­lich akti­vier­te Mus­kel­kon­trak­tio­nen im Sin­ne eines EMG-Trig­gers aus­ge­löst wer­den kön­nen. Exter­ne On-/Off-Schal­ter, die am Roll­stuhl befes­tigt wer­den, sind eine ande­re Mög­lich­keit. Die­se kön­nen z. B. an der Schul­ter oder am Ell­bo­gen ange­bracht sein oder in die Kopf­stüt­ze ein­ge­ar­bei­tet wer­den. Durch akti­ves Drü­cken die­ser Schal­ter wird die Sti­mu­la­ti­on aus­ge­löst. Indi­vi­du­ell wird defi­niert, ob durch Aus­lö­sung des Schal­ters ein Sti­mu­lus, d. h. eine ein­ma­li­ge Kon­trak­ti­on der Bauch­mus­ku­la­tur, aus­ge­löst wird oder ob es zu einer dau­er­haf­ten elek­tro­sti­mu­la­ti­ons­for­cier­ten Kon­trak­ti­on kommt, die erst durch erneu­tes Drü­cken des Schal­ters been­det wird. Sol­che Sti­mu­la­ti­ons­sys­te­me kön­nen den gan­zen Tag über getra­gen und bei Bedarf genutzt werden.

 

Haut- und Knochenqualität

Eine gute Haut­qua­li­tät impli­ziert die Unver­sehrt­heit der Haut und besagt, dass die­se unver­letzt und das Gewe­be auch in tie­fen Schich­ten gut ernährt ist. Zudem ist die Durch­blu­tung im vas­ku­lä­ren Sys­tem – sowohl arte­ri­ell als auch venös – aus­rei­chend. Bei der Elek­tro­sti­mu­la­ti­on (NMES und direk­te Mus­kel­sti­mu­la­ti­on) zur Beein­flus­sung der Haut­qua­li­tät wird unter­schie­den zwischen

– der Behand­lung von Druck­ge­schwü­ren und Haut­ver­let­zun­gen sowie
– der Prä­ven­ti­on von Hautläsionen.

Häu­fig tritt ein Deku­bi­tus bei Men­schen mit Quer­schnitt­läh­mung im Bereich des Gesä­ßes und bei Dia­be­ti­kern im Bereich der unte­ren Extre­mi­tä­ten auf. Im Bereich des Gesä­ßes sind die Sitz­bein­hö­cker sowie das Steiß­bein beson­ders expo­niert. Bei der Prä­ven­ti­on mit ES zur Ver­rin­ge­rung des Risi­kos von Haut­ver­let­zun­gen bzw. eines Deku­bi­tus wird der Auf­bau von Mus­kel­mas­se ange­strebt, um einen Pols­ter­ef­fekt zu erzie­len. Ana­to­misch gese­hen bedeckt kein Mus­kel die Sitz­bein­hö­cker: Die Glu­te­al­mus­ku­la­tu­ren­det ober­halb der knö­cher­nen Struk­tur; die Ischio­cr­ural­mus­ku­la­tur ent­springt erst an den Tube­ra. Das bedeu­tet, dass der ange­streb­te Pols­ter­ef­fekt nicht die knö­cher­nen Vor­sprün­ge an sich schützt, son­dern dass der Auf­bau von Mus­kel­mas­se die Sitz­flä­che ver­grö­ßert und somit die punk­tu­el­len Druck­spit­zen mini­miert 47 48 49 50. Die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten des Kno­chens sind abhän­gig von sei­ner Mine­ral­dich­te, sei­ner tra­be­ku­lä­ren Struk­tur und sei­ner orga­ni­schen Zusam­men­set­zung. In den unte­ren Extre­mi­tä­ten kommt kor­ti­ka­ler Kno­chen haupt­säch­lich in der mitt­le­ren Tibia vor, wäh­rend tra­be­ku­lä­rer Kno­chen im dista­len Femur und in der pro­xi­ma­len Tibia zu fin­den ist. Men­schen mit Oste­ope­nie und/oder Osteo­po­ro­se tra­gen dort ein höhe­res Risi­ko, eine Frak­tur zu erlei­den 51 52. Elek­tro­sti­mu­la­ti­on zur Behand­lung und Prä­ven­ti­on von Oste­ope­nie und/ oder Osteo­po­ro­se wird haupt­säch­lich in Form von FES durch Rad­fah­ren oder Rudern ange­wandt. Eini­ge Stu­di­en haben die Wir­kung von FES in Kom­bi­na­ti­on mit Ste­hen unter­sucht 53 54 55 56 57 [18, 52–56]. Die Metho­de der Funk­tio­nel­len Elek­tro­sti­mu­la­ti­on in Form des FES-unter­stütz­ten Rad­fah­rens, Ruderns oder Ste­hens ist somit sowohl in der Ger­ia­trie als auch in der Reha­bi­li­ta­ti­on von Men­schen mit Quer­schnitt­läh­mung sinn­voll ein­setz­bar. Denn bei­de Ziel­grup­pen sind von Ver­än­de­run­gen der Kno­chen-Mine­ral­dich­te beson­ders stark betroffen.

Funk­ti­ons­un­ter­stüt­zung

Bei der Funk­ti­ons­un­ter­stüt­zung wird zwi­schen der Unter­stüt­zung von Teil­funk­tio­nen bei nicht voll­stän­di­gem Aus­fall einer Bewe­gung und dem voll­stän­di­gen Funk­ti­ons­er­satz, der mit­tels FES erfolgt, unter­schie­den. In letz­te­rem Fall ist die FES einer Orthe­tik gleich­zu­set­zen. Das bedeu­tet, dass ein durch Elek­tro­sti­mu­la­ti­on gesteu­er­tes Sys­tem eine Schie­nen­ver­sor­gung erset­zen kann. Ein sol­cher Funk­ti­ons­er­satz kann prin­zi­pi­ell in jeder defi­nier­ten Mus­kel­grup­pe erfol­gen, vor­aus­ge­setzt, es liegt eine Schä­di­gung des obe­ren moto­ri­schen Neu­rons vor. Alle aktu­el­len Sys­te­me, die im Sinn einer Orthe­se funk­tio­nie­ren, lösen die Sti­mu­la­ti­on via Nerv aus. In häu­fi­ger Anwen­dung sind Fuß­he­ber­sys­te­me, die über Bewe­gungs­sen­so­ren oder exter­ne Schal­ter wäh­rend der Spiel­bein­pha­se die Fuß­he­ber akti­vie­ren. Dies erfolgt mit­tels FES der dem­entspre­chen­den Mus­ku­la­tur der Fuß- und Zehen­ex­ten­so­ren oder auch über den Flucht­re­flex. Bei Letz­te­rem kommt es zur zusätz­li­chen reflek­to­ri­schen Akti­vie­rung der Hüft- und Knief­lex­o­ren. Neue Sys­te­me bie­ten zusätz­lich den Vor­teil der selek­ti­ven Ansteue­rung der Motor­punk­te in den Mus­keln über die Ver­wen­dung von Array-Elek­tro­den. So kön­nen zum Bei­spiel gezielt wäh­rend des Gehens Fuß­he­bung und ‑sen­kung sti­mu­liert wer­den, und zwar an jenen Area­len im Mus­kel (Motor­punk­te), an denen die größ­te Selek­ti­vi­tät mit der gerings­ten Sti­mu­la­ti­ons­in­ten­si­tät erzielt wer­den kann 58 59. Die Fuß­sen­kung unter­stützt den Abdruck und ver­bes­sert die Sta­bi­li­tät beim Gehen. Die Ent­schei­dung, mit wel­chem Sys­tem eine betrof­fe­ne Per­son ver­sorgt wird, soll­te immer indi­vi­du­ell getrof­fen wer­den. Bes­ten­falls haben The­ra­peu­ten mit Erfah­rung und Fach­kom­pe­tenz in der Funk­tio­nel­len Elek­tro­sti­mu­la­ti­on die Mög­lich­keit, auf ver­schie­de­ne Sys­te­me zurück­zu­grei­fen und sie mit der betrof­fe­nen Per­son aus­zu­pro­bie­ren. Wird die Ent­schei­dung getrof­fen, ein Fuß­he­ber­sys­tem als Alter­na­ti­ve zu einer Schie­nen­ver­sor­gung zu benut­zen, ist ein ent­spre­chen­des Trai­ning uner­läss­lich – Mus­ku­la­tur, die über eine län­ge­re Zeit sti­mu­liert wer­den soll, benö­tigt Kraft und Aus­dau­er. Dies kann unter FES mit den dem­entspre­chen­den Übun­gen gezielt trai­niert wer­den. Die Nut­zung FES-unter­stütz­ter Fuß­he­ber­sys­te­me ohne ent­spre­chen­des Trai­ning führt zum Miss­erfolg und zu Ent­täu­schung sowohl beim Anwen­der als auch beim Exper­ten (Abb. 3). Ein indi­vi­du­el­les, für den jewei­li­gen Nut­zer erstell­tes Trai­nings­pro­to­koll bie­tet die Basis einer erfolg­rei­chen Nut­zung. Es beinhal­tet den sys­te­ma­ti­schen Auf­bau von Mus­kel­trai­ning und Geh­zeit mit dem FES-unter­stütz­ten Fuß­he­ber­sys­tem sowie regel­mä­ßi­ge Kon­trol­len zur Anpas­sung der Stimulationsparameter.

 

Kräf­ti­gung von Mus­keln oder Muskelgruppen

Eine häu­fi­ge Anwen­dung der NMES besteht in der Kräf­ti­gung ein­zel­ner Mus­keln oder Mus­kel­grup­pen. Es gibt dabei einen hohen Evi­denz­grad hin­sicht­lich der Zunah­me der Mus­kel­kraft unter Berück­sich­ti­gung der kor­rek­ten Para­me­ter­kom­po­si­ti­on und des gewähl­ten Trai­nings 60 61 62. Eine per NMES unter­stütz­te Mus­kel­kräf­ti­gung kann ent­we­der unter sta­ti­schen oder unter dyna­mi­schen Bedin­gun­gen durch­ge­führt werden:

– die sta­ti­sche Metho­de beschreibt die Anwen­dung der NMES wäh­rend eines akti­ven oder pas­si­ven Stehens;
– die dyna­mi­sche Metho­de wird beim Gehen, Rad­fah­ren und bei soge­nann­ten Leg­press-Übun­gen, d. h. beim Beu­gen und Stre­cken der Bei­ne auf der Bein­pres­se angewandt.

Bei der NMES-unter­stütz­ten Kräf­ti­gung ist die schnel­le Ermü­dung der Mus­keln zu respek­tie­ren. Sie erfolgt schnel­ler als bei einem mit Will­kür­kraft aus­ge­führ­ten Trai­ning, tritt nach wie­der­hol­ten Kon­trak­tio­nen auf und äußert sich in einer Abnah­me des Dreh­mo­ments. Die Ver­füg­bar­keit von ATP ist dann beein­träch­tigt; unter ande­rem nimmt die Kal­zi­um­frei­set­zung ab. Die­se Ermü­dung kann über Stun­den oder Tage andau­ern 63 64. Eine NMES akti­viert moto­ri­sche und sen­so­ri­sche Bah­nen. Die vor­herr­schen­de Akti­vie­rung hängt von den Sti­mu­la­ti­ons­pa­ra­me­tern und der Posi­ti­on der Elek­tro­den ab. Bei einer durch Elek­tro­sti­mu­la­ti­on indu­zier­ten Mus­kel­kon­trak­ti­on wer­den repe­ti­tiv die glei­chen Mus­kel­fa­ser­ty­pen akti­viert; die phy­sio­lo­gi­sche Mus­kel­fa­ser­re­kru­tie­rung (Hen­ne­mann-Prin­zip) erfolgt nicht unter der Stimulation.

Tonus­re­duk­ti­on

Ein patho­lo­gisch erhöh­ter Tonus, auch als Spas­tik oder Spas­men bezeich­net, kann durch den Ein­satz von NMES bzw. FES redu­ziert wer­den. Dies beruht auf der Theo­rie, dass die elek­tri­sche Kon­trak­ti­on der pare­ti­schen Mus­ku­la­tur durch die Sti­mu­la­ti­on der Inter­neu­ro­ne (spi­nal) zu einer rezi­pro­ken Hem­mung der Ant­ago­nis­ten führt. Neben der moto­ri­schen Sti­mu­la­ti­on der betrof­fe­nen Mus­kel­grup­pen, d. h. unter sicht­ba­rer kraft­vol­ler Sti­mu­la­ti­on, kann auch die sub­mo­to­ri­sche Sti­mu­la­ti­on (sen­so­risch) durch­ge­führt wer­den. Letz­te­re erfolgt unter­halb der moto­ri­schen Reiz­schwel­le, d. h., es kommt zu kei­ner sicht­ba­ren Mus­kel­kon­trak­ti­on. Die phy­sio­lo­gi­sche Grund­la­ge des­sen ist, dass die­se Art der Sti­mu­la­ti­on Ein­fluss auf die Erreg­bar­keit der Alpha-Moto­neu­ro­ne haben kann, die den Tonus redu­ziert. Zudem wur­de bei die­ser Anwen­dung von NMES bzw. FES ein posi­ti­ver Ein­fluss auf die sen­so­mo­to­ri­sche Reor­ga­ni­sa­ti­on nach­ge­wie­sen 65 66. Geeig­ne­te Metho­den zur Tonus­re­gu­la­ti­on sind FES-Cycling, „Arm- Cran­king“ (Bewe­gen einer Hand­kur­bel) mit FES sowie FES-Rudern. Bei allen drei Metho­den wird eine durch die sti­mu­lier­te Mus­ku­la­tur unter­stütz­te Bewe­gung aus­ge­führt. Die Regel­mä­ßig­keit der Durch­füh­rung spielt eine ent­schei­den­de Rol­le für den The­ra­pie­er­folg. Emp­foh­len wird drei­mal wöchent­lich eine Dau­er von 30 bis 45 Minu­ten exklu­si­ve Vor- und Nach­be­rei­tungs­zeit, die das Posi­tio­nie­ren auf dem Gerät und das Auf­kle­ben der Elek­tro­den beinhal­tet. Der Zeit­auf­wand ist hoch; es bedarf einer hohen Com­pli­ance bei allen Betei­lig­ten – Anwen­der und Hilfs­per­son –, die sich aber im Resul­tat nach 3 bis 6 Mona­ten auszahlt.

Struk­tur­ver­än­de­rung

Durch Anwen­dung von NMES und direk­ter Mus­kel­sti­mu­la­ti­on kann sowohl bei einer supra- als auch bei einer infra­nu­kleären Schä­di­gung auf die Struk­tur der Ske­lett­mus­ku­la­tur Ein­fluss genom­men werden.

Bei­spie­le aus dem kli­ni­schen All­tag oder der Heim­the­ra­pie sind:

– Sub­lu­xa­ti­ons­pro­phy­la­xe im Glen­oh­u­me­ral­ge­lenk, z. B. nach Schlaganfall;
– Behand­lung der Rumpf­mus­ku­la­tur bei Asym­me­trien oder sko­lio­ti­schen Fehl­hal­tun­gen unter­schied­li­cher Gene­se in Kom­bi­na­ti­on mit klas­si­schen phy­sio­the­ra­peu­ti­schen Tech­ni­ken wie den Kon­zep­ten nach Gocht- Gess­ner oder Leh­nert- Schroth.

Zudem kön­nen NMES oder direk­te Mus­kel­sti­mu­la­ti­on zur Kon­trak­tur­be­hand­lung unter­stüt­zend ein­ge­setzt wer­den. Das Prin­zip besteht dar­in, dass NMES die „Nicht­ge­brauch­s­atro­phie“ redu­zie­ren oder ganz ver­mei­den kann; außer­dem ver­zö­gert die direk­te Mus­kel­sti­mu­la­ti­on die Dener­va­ti­ons­atro­phie oder hält sie kom­plett auf. Letz­te­res hat jedoch nur bei recht­zei­ti­gem Beginn der Sti­mu­la­ti­on den bes­ten Erfolg. In Kom­bi­na­ti­on mit Bewe­gung und gegen Wider­stand kommt es zur Kräf­ti­gung der Mus­ku­la­tur. Außer­dem wird die Elas­ti­zi­tät der Mus­ku­la­tur erhal­ten 67 68 69. Je nach neu­ro­lo­gi­scher Situa­ti­on soll­te die Behand­lung drei- bis fünf­mal wöchent­lich für jeweils 30 Minu­ten erfol­gen. Von den beschrie­be­nen Anwen­dungs­ge­bie­ten wird der Gesichts­punkt des moto­ri­schen Ler­nens im kli­ni­schen All­tag und der ambu­lan­ten the­ra­peu­ti­schen Behand­lung wahr­schein­lich am meis­ten genutzt. Eine geziel­te Kom­bi­na­ti­on aus ergo-/ phy­sio­the­ra­peu­ti­schen Inter­ven­tio­nen kom­bi­niert mit FES bie­tet einen opti­ma­len Reiz hin­sicht­lich des moto­ri­schen Ler­nens. Kommt es zu kei­ner Rege­ne­ra­ti­on der gewünsch­ten Funk­ti­on (z. B. Gehen, Grei­fen, Hus­ten etc.), kann über eine Funk­ti­ons­un­ter­stüt­zung im All­tag mit einem elek­tro­sti­mu­la­ti­ons­ba­sier­ten Sys­tem nach­ge­dacht wer­den. Im Bereich Prä­ven­ti­on wird FES noch zu wenig genutzt. Das FES-Cycling bie­tet ein Herz-Kreis­lauf-Trai­ning für Men­schen, die in ihrer Mobi­li­tät ein­ge­schränkt sind. Struk­tu­rel­le Ver­än­de­run­gen, bewirkt durch den Ein­satz von ES, die Haut, Kno­chen und Gelenk­struk­tu­ren betref­fen, kön­nen die Lebens­qua­li­tät von Men­schen nach­hal­tig ver­bes­sern. Als Bei­spiel kann in die­sem Zusam­men­hang die Grup­pe der Men­schen mit Quer­schnitt­läh­mung erwähnt wer­den, die durch die Sti­mu­la­ti­on der Gesäß­mus­ku­la­tur län­ge­re Sitz­zei­ten erlan­gen, oder Hoch­ge­lähm­te, die durch Sti­mu­la­ti­on der schul­ter­um­ge­ben­den Mus­ku­la­tur Fehl­stel­lun­gen und somit Schmer­zen redu­zie­ren können.

Fazit

Die Ein­satz­mög­lich­kei­ten von ES sind viel­fäl­tig und mit guter oder zumin­dest mode­ra­ter wis­sen­schaft­li­cher Evi­denz belegt. Im vor­lie­gen­den Bei­trag sind nur jene erwähnt, die im the­ra­peu­ti­schen All­tag am häu­figs­ten genutzt wer­den. Es bedarf einer hohen Fach­kom­pe­tenz der Anwen­der, um die jeweils geeig­ne­ten Sti­mu­la­ti­ons­pa­ra­me­ter in den zur Ver­fü­gung ste­hen­den Sti­mu­la­to­ren fest­zu­le­gen. Eine kla­re Ziel­de­fi­ni­ti­on in Zusam­men­ar­beit mit dem mul­ti­pro­fes­sio­nel­len Team und den Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten, in der das erwar­te­te Resul­tat benannt und in regel­mä­ßi­gen Abstän­den im Behand­lungs­ver­lauf eva­lu­iert wird, ist emp­feh­lens­wert. Pati­en­ten, die mit­tels ES behan­delt wer­den, benö­ti­gen eine dau­er­haf­te und regel­mä­ßi­ge Beglei­tung durch Fach­per­so­nen. Sti­mu­la­ti­ons­pa­ra­me­ter ver­lan­gen bei Ver­än­de­rung der mus­ku­lä­ren, neu­ro­lo­gi­schen oder phy­sio­lo­gi­schen Situa­ti­on eine Anpas­sung, um die Effek­ti­vi­tät der Behand­lung sicher­zu­stel­len.  

 

Die Autorin:

Dr. Ines Bersch-Pora­da Physiotherapeutin,
PhD in Medi­cal Sci­ence Lei­te­rin Inter­na­tio­nal FES Centre®
Schwei­zer Paraplegiker-Zentrum
Gui­do A. Zäch Stras­se 1
CH-6207 Nott­wil

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Quel­le: Web­sei­te des Inter­na­tio­nal FES Cent­re®.   

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