Bio­lo­gisch-gene­ti­sche Zeit­fens­ter, Neu­ro­plas­ti­zi­tät, Früh­the­ra­pie – Neue Kon­zep­te für Kin­der mit Bewegungsstörungen

Die funk­tio­nel­le Muskel-Knochen-Einheit

Zur Beur­tei­lung des mus­ku­los­ke­letta­len Sys­tems im Kin­des- und Jugend­al­ter hat sich in den ver­gan­ge­nen Jah­ren das Kon­zept der funk­tio­nel­len Mus­kel-Kno­chen-Ein­heit zuneh­mend eta­bliert. Der wich­tigs­te Fak­tor für die Ske­let­t­ent­wick­lung im Kin­des- und Jugend­al­ter ist die akti­ve Nut­zung des Ske­lett­sys­tems durch die Mus­ku­la­tur. Vor mehr als 100 Jah­ren beschrieb der Ana­tom Juli­us Wolff in sei­nem „Gesetz der Trans­for­ma­ti­on der Kno­chen” den Zusam­men­hang zwi­schen Mus­ku­la­tur und Ske­let­t­ent­wick­lung ¹. Die­ses Gesetz besagt, dass sich das Kno­chen­sys­tem den äuße­ren Bedin­gun­gen bzw. den auf das Ske­lett­sys­tem ein­wir­ken­den Kräf­ten anpasst. Hier­aus ent­wi­ckel­te sich unter Ein­fluss des Ortho­pä­den Harald Frost die „Mecha­nostat-Hypo­the­se” ^{2 3}. Im Zen­trum die­ses Modells zur Kno­chen­ent­wick­lung steht die akti­ve Mus­ku­la­tur. Durch die von der Mus­ku­la­tur aus­ge­lös­ten Kno­chen­ver­for­mun­gen kommt es zur Akti­vie­rung von Oste­oblas­ten und Osteo­klas­ten und somit zur Anpas­sung der Kno­chen­fes­tig­keit. Hohe Kräf­te durch star­ke Mus­keln erzeu­gen einen Kno­chen­auf­bau, gerin­ge Kräf­te, wie sie z. B. bei Immo­bi­li­tät auf­tre­ten, einen Abbau von Kno­chen und somit eine Reduk­ti­on der Kno­chen­fes­tig­keit. Das Modell des Mecha­nosta­ten ist in Abbil­dung 1 dar­ge­stellt und wird durch ver­schie­de­ne nicht­me­cha­ni­sche Ein­flüs­se wie Hor­mo­ne, Ernäh­rung und Medi­ka­men­te modi­fi­ziert. Die trei­ben­de Kraft für die Ske­let­t­ent­wick­lung bleibt jedoch die akti­ve Nut­zung der Muskulatur.

Bewe­gungs­stö­run­gen und phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Konzepte

Kin­der mit Bewe­gungs­stö­run­gen sind auf­grund ihrer pri­mä­ren Erkran­kung nicht in der Lage, adäqua­te Mus­kel­ak­ti­vi­tät durch Bewe­gung zu erzeu­gen, und ent­wi­ckeln auf­grund des­sen sekun­där Ske­lett-Erkran­kun­gen. Zur Akti­vie­rung der Mus­ku­la­tur haben sich ver­schie­de­ne phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Trai­nings­pro­gram­me bewährt ⁴. Ins­be­son­de­re kön­nen für ziel­ori­en­tier­te, inten­si­ve und gerä­te­ge­stütz­te Ver­fah­ren nach dem aktu­el­len Stand der Wis­sen­schaft bestimm­te Effek­te nach­ge­wie­sen wer­den ⁵. Phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Kon­zep­te im All­ge­mei­nen zie­len auf eine akti­ve Nut­zung der Mus­ku­la­tur ab. Unter Berück­sich­ti­gung der funk­tio­nel­len Mus­kel-Kno­chen-Ein­heit führt eine akti­ve­re Mus­kel­nut­zung zu einem osteo­ana­bo­len Effekt und somit zu einer Sta­bi­li­sie­rung des Ske­lett­sys­tems und einer Reduk­ti­on der sekun­dä­ren Osteoporose.

Vibra­ti­ons­un­ter­stütz­te Physiotherapie

Eine neue­re Mög­lich­keit zur Unter­stüt­zung des phy­sio­the­ra­peu­ti­schen Trai­nings ist der Ein­satz der sei­ten­al­ter­nie­ren­den Ganz­kör­per­vi­bra­ti­on mit dem Sys­tem Gali­leo® (Novo­tec Medi­cal, Pforz­heim) (Abb. 2). Die Galileo®-Vibrationsplatte erzeugt eine sei­ten­al­ter­nie­ren­de Bewe­gung ähn­lich einer Wip­pe, die den Kör­per in Schwin­gun­gen ver­setzt. Die ein­ge­lei­te­ten Schwin­gun­gen lösen in schnel­ler Fol­ge Refle­xe aus, die eine Kon­trak­ti­on der Mus­kel­grup­pen zur Fol­ge haben und so zu einem Zuwachs an Mus­kel­kraft und Mus­kel­leis­tung füh­ren ^{6 7}. Durch die sei­ten­al­ter­nie­ren­den Wech­sel in hoher Fre­quenz wer­den Ago­nis­ten und Ant­ago­nis­ten sti­mu­liert, ähn­lich dem Bewe­gungs­mus­ter beim Gehen. Die Schwin­gun­gen wer­den durch die zwei Kenn­grö­ßen „Fre­quenz” und „Ampli­tu­de” cha­rak­te­ri­siert. Die Fre­quenz ist belie­big ein­stell­bar (5–30 Hertz) und kann somit an die indi­vi­du­el­le kör­per­li­che Belast­bar­keit und die Bedürf­nis­se des Pati­en­ten ange­passt wer­den. Nied­ri­ge Fre­quen­zen (5–12 Hertz) die­nen der Mobi­li­sa­ti­on, der Mus­kel­ent­span­nung und dem Gleich­ge­wicht. Mitt­le­re Fre­quen­zen (12–20 Hertz) trai­nie­ren die Koor­di­na­ti­on der Mus­ku­la­tur (Kontraktion/Relaxation) und die Deh­nung des Mus­kel- und Seh­nen­ap­pa­rats. Hohe Fre­quen­zen (20–30 Hertz) stei­gern die Mus­kel­leis­tung und stel­len die Mus­kel­kraft wie­der her. Die Ampli­tu­de kann über die Posi­ti­on des Pati­en­ten auf der Vibra­ti­ons­plat­te zwi­schen 0 und 12 mm ein­ge­stellt wer­den. Die Ein­lei­tung der Schwin­gun­gen in den Kör­per und somit in die ver­schie­de­nen Mus­kel­grup­pen kann durch ver­schie­de­ne Varia­tio­nen der Kör­per­hal­tung erzielt wer­den. Durch die­se reflex­ge­steu­er­te Form des Trai­nings kön­nen bei Pati­en­ten mit Bewe­gungs­stö­run­gen Mus­kel­kraft und Koor­di­na­ti­on unab­hän­gig von der wil­lent­li­chen Ansteue­rung ver­bes­sert wer­den. Steh­fä­hi­ge Kin­der trai­nie­ren auf einem Stand­ge­rät, nicht steh­fä­hi­ge Kin­der auf einem Kipp­tisch, der am Fußen­de mit einer Vibra­ti­ons­plat­te kom­bi­niert wird (Abb. 3). Der Win­kel der Ver­ti­ka­li­sie­rung kann somit stu­fen­los ein­ge­stellt werden.

In Pilot­stu­di­en mit Kin­dern und Jugend­li­chen mit unter­schied­li­chen immo­bi­li­sie­ren­den Erkran­kun­gen konn­te ein siche­rer Ein­satz die­ser Metho­de gezeigt wer­den. Bei Kin­dern mit einer Osteo­ge­ne­sis imper­fec­ta konn­te eine Zunah­me der Mus­kel­kraft nach­ge­wie­sen wer­den ^{8 9}. Auch bei Kin­dern mit einer mus­ku­lä­ren Ursa­che für ihre Immo­bi­li­tät wur­de das Vibra­ti­ons­trai­ning unter­sucht, und es zeig­te sich ein siche­rer Ein­satz bei Kin­dern mit Mus­kel­dys­tro­phie Duchen­ne und spi­na­ler Mus­kel­atro­phie ¹⁰. Auch bei ande­ren chro­ni­schen Erkran­kun­gen, die zu einer redu­zier­ten kör­per­li­chen Belast­bar­keit füh­ren, wur­de die Wirk­sam­keit und Sicher­heit der Ganz­kör­per­vi­bra­ti­on unter­sucht ^{11 12}; an jun­gen Erwach­se­nen mit einer cys­ti­schen Fibro­se wur­de eine Zunah­me der mus­ku­lä­ren Leis­tungs­fä­hig­keit nach­ge­wie­sen ¹³.

Mul­ti­mo­da­les Reha­bi­li­ta­ti­ons­pro­gramm “Auf die Beine”

Aus den oben genann­ten Erkennt­nis­sen ent­stand das mul­ti­mo­da­le Reha­bi­li­ta­ti­ons­kon­zept der Regel­ver­sor­gung „Auf die Bei­ne”. Kur­ze, inten­si­ve sta­tio­nä­re Pha­sen wer­den dabei mit 6 Mona­ten häus­li­chem Ganz­kör­per­vi­bra­ti­ons­trai­ning kom­bi­niert, wel­ches durch die Eltern durch­ge­führt wird; somit wer­den die Eltern zu Co-The­ra­peu­ten und kön­nen die The­ra­pie zu Hau­se fort­füh­ren. Das Reha­bi­li­ta­ti­ons­pro­gramm ist auf die Behand­lung von Kin­dern und Jugend­li­chen mit Bewe­gungs­stö­run­gen aus­ge­rich­tet und besteht aus einem zwei­wö­chi­gen sta­tio­nä­ren Auf­ent­halt zu Beginn und einem sechs­tä­gi­gen Auf­ent­halt nach 3 Mona­ten. Zur Kon­trol­le und Erfas­sung der Nach­hal­tig­keit erfol­gen ambu­lan­te Unter­su­chun­gen 6 Mona­te nach Beginn und nach 12 Mona­ten (Abb. 4). Wäh­rend des ers­ten sta­tio­nä­ren Auf­ent­hal­tes wer­den die Eltern und Pati­en­ten für ein häus­li­ches sechs­mo­na­ti­ges Ganz­kör­per­vi­bra­ti­ons­trai­ning ange­lei­tet. Das Trai­nings­ge­rät wird den Fami­li­en für 6 Mona­te zur Ver­fü­gung gestellt. Das häus­li­che Trai­ning wird 10 Mal pro Woche für 3 mal 3 Minu­ten durch­ge­führt; die häus­li­chen Übun­gen wer­den ent­spre­chend der indi­vi­du­el­len Ziel­set­zung ausgewählt.

Wäh­rend der sta­tio­nä­ren Trai­nings­blö­cke erhält der Pati­ent 4 bis 5 Stun­den Phy­sio­the­ra­pie täg­lich mit und ohne Unter­stüt­zung durch Gerä­te: Zwei­mal täg­lich wird in jeweils einer Stun­de funk­tio­nel­len Trai­nings an der indi­vi­du­el­len Ziel­set­zung des Pati­en­ten gear­bei­tet. Eben­falls täg­lich erhal­ten die Pati­en­ten 3 Ein­hei­ten Ganz­kör­per­vi­bra­ti­ons­trai­ning. Zur zwei­mal täg­li­chen funk­tio­nel­len Phy­sio­the­ra­pie und zum drei­mal täg­li­chen Vibra­ti­ons­trai­ning kom­men 3 wei­te­re Kom­po­nen­ten wöchent­lich zur Stei­ge­rung der Inten­si­tät hin­zu: iso­lier­tes Mus­kel­kraft­trai­ning, Lauf­band­the­ra­pie oder Geh­trai­ning mit dem Loko­mat® und The­ra­pie im Bewegungsbad.

Ergeb­nis­se des Rehabilitationsprogramms

Ins­ge­samt wur­den die Ergeb­nis­se des mul­ti­mo­da­len Reha­bi­li­ta­ti­ons­pro­gramms bis­her für 469 Pati­en­ten beschrie­ben: 356 Kin­der und Jugend­li­che mit Cere­bral­pa­re­se (CP) (durch­schnitt­li­ches Alter 8.9 ± 4.4 Jah­re, GMFCS-Level I–IV; GMFCS = Gross Motor Func­tion Clas­si­fi­ca­ti­on Sys­tem), 60 mit Spi­na bifi­da (durch­schnitt­li­ches Alter 8.71 ± 4.7 Jah­re) und 53 mit Osteo­ge­ne­sis imper­fec­ta (OI) (durch­schnitt­li­ches Alter: 9.1 ± 0.61 Jah­re). Bei den 356 Kin­dern mit einer zere­bra­len Bewe­gungs­stö­rung konn­te eine posi­ti­ve Ent­wick­lung der Mobi­li­tät nach Teil­nah­me am Kon­zept „Auf die Bei­ne” gezeigt wer­den, die auch nach 6 Mona­ten nach Been­di­gung der Maß­nah­me erhal­ten blieb ¹⁴. Die­se Ergeb­nis­se konn­ten auch bei den ande­ren bei­den Grup­pen (Spi­na bifi­da und OI) beob­ach­tet wer­den ^{15 16}. Vor­an­ge­gan­ge­ne Arbei­ten zeig­ten, dass das Trai­ning inner­halb des Kon­zep­tes „Auf die Bei­ne” durch die ver­bes­ser­te Mobi­li­tät auch einen posi­ti­ven Effekt auf die gesam­te Ske­let­t­ent­wick­lung hat ¹⁷.

Wann ist der opti­ma­le Behandlungsbeginn?

Die oben beschrie­be­nen Ergeb­nis­se wei­sen auf einen Effekt ziel­ge­rich­te­ter, inten­si­ver, tech­no­lo­gie­ge­stütz­ter phy­sio­the­ra­peu­ti­scher Ver­fah­ren hin. Wann ist jedoch der opti­ma­le Behand­lungs­be­ginn? Die von den Ver­fas­sern unter­such­ten Pati­en­ten­grup­pen waren im Durch­schnitt 8 bis 9 Jah­re alt, mit einer Alters­span­ne von ca. 2 bis 25 Jah­ren. In der Grup­pe der Kin­der mit zere­bra­ler Bewe­gungs­stö­rung war eine grö­ße­re Zunah­me der moto­ri­schen Fähig­kei­ten im jun­gen Alter zu beob­ach­ten. Dies ist jedoch nicht unge­wöhn­lich, denn im jun­gen Lebens­al­ter wird eine grö­ße­re Ent­wick­lung der moto­ri­schen Fähig­kei­ten erwar­tet (wie auch bei einem gesun­den Kind). Rosen­baum et al. (2002) zeig­ten, dass Kin­der mit zere­bra­ler Bewe­gungs­stö­rung 90 % des Maxi­mums ihrer moto­ri­schen Fähig­kei­ten im Alter von 4,8 Jah­ren (GMFCS Level I), 4,4 Jah­ren (GMFCS Level II), 3,7 Jah­ren (GMFCS Level III), 3,5 Jah­ren (GMFCS Level II) und 2,7 Jah­ren (GMFCS Level I) errei­chen ¹⁸. Nach dem Errei­chen die­ser moto­ri­schen Ent­wick­lungs­gren­zen bleibt das moto­ri­sche Niveau bis zum Erwach­se­nen­al­ter rela­tiv sta­bil, und die Mög­lich­kei­ten einer Ver­bes­se­rung des moto­ri­schen Niveaus sind limi­tiert ^{19 20}, sowohl durch phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Maß­nah­men als auch durch Ope­ra­tio­nen. Jedoch ist dies im jun­gen Alter vor dem zwei­ten Lebens­jahr nicht der Fall. Vor dem zwei­ten Lebens­jahr ist das GMFCS-Level noch nicht sta­bil, und es kann mit einem Wech­sel in ein nächst­hö­he­res GMFCS-Level gerech­net wer­den ²¹. Es ist anzu­neh­men, dass rela­tiv klei­ne Ver­bes­se­run­gen der moto­ri­schen Fähig­kei­ten eines Kin­des mit zere­bra­ler Bewe­gungs­stö­rung vor dem zwei­ten Lebens­jahr zu grund­sätz­lich bes­se­ren moto­ri­schen Ver­läu­fen in der spä­te­ren Ent­wick­lung füh­ren. Die­se Beob­ach­tun­gen wei­sen auf ein „bio­lo­gisch-gene­ti­sches” Zeit­fens­ter hin, in dem die moto­ri­sche Ent­wick­lung noch varia­bel ist und eine posi­ti­ve Beein­flus­sung der zukünf­ti­gen moto­ri­schen Ent­wick­lung mög­lich scheint. Wie dies jedoch am bes­ten umzu­set­zen sei, ist der­zeit noch nicht geklärt und Gegen­stand wis­sen­schaft­li­cher Unter­su­chun­gen mit unter­schied­li­chen Ergeb­nis­sen, z. B. ^{22 23}.

Neu­ro­wis­sen­schaft­li­cher Hintergrund

Auch aus dem Bereich der Neu­ro­wis­sen­schaf­ten gibt es in der aktu­el­len Lite­ra­tur Emp­feh­lun­gen zum früh­zei­ti­gen Behand­lungs­be­ginn, wenn das Gehirn noch sehr plas­tisch ist ²⁴. Mus­keln und Ner­ven pas­sen sich kon­ti­nu­ier­lich den wech­seln­den Anfor­de­run­gen der moto­ri­schen Akti­vi­tät an. Es konn­te nach­ge­wie­sen wer­den, dass dadurch bei häu­fi­ger, ziel­ge­rich­te­ter Bewe­gung posi­ti­ve Effek­te im Hin­blick auf die Moto­rik gezeigt wer­den kön­nen, aber auch nega­ti­ve Effek­te bei Immo­bi­li­tät und Fehl­be­las­tung ent­ste­hen ²⁵. Dies zeigt die Not­wen­dig­keit für opti­ma­le, ziel­ge­rich­te­te phy­sio­the­ra­peu­ti­sche Stra­te­gien, aber auch die Dring­lich­keit der Ver­mei­dung von fal­schen, feh­len­den oder inad­äqua­ten phy­sio­the­ra­peu­ti­schen Inter­ven­tio­nen, die zur Ver­schlech­te­rung füh­ren ²⁶.

Fazit

Das mul­ti­mo­da­le Reha­bi­li­ta­ti­ons­pro­gramm „Auf die Bei­ne” für Kin­der und Jugend­li­che mit Bewe­gungs­stö­run­gen ist trans­la­tio­nal aus Model­len zur funk­tio­nel­len Mus­kel-Kno­chen-Ein­heit ent­stan­den und wird wei­ter­hin kon­ti­nu­ier­lich wis­sen­schaft­lich beglei­tet und wei­ter­ent­wi­ckelt. Es konn­te eine posi­ti­ve Ent­wick­lung der Mobi­li­tät bei Kin­dern und Jugend­li­chen mit Mobi­li­täts­stö­run­gen nach Teil­nah­me am Kon­zept „Auf die Bei­ne” gezeigt wer­den, die auch 6 Mona­te nach Been­di­gung der Maß­nah­me erhal­ten blieb. Funk­tio­nel­le The­ra­pien sind wich­tig für ein gutes Akti­vi­täts­ni­veau der Kin­der mit Bewe­gungs­stö­run­gen ^{27 28}, und Trai­ning hat einen posi­ti­ven neu­ro­na­len Effekt ²⁹; jedoch wis­sen wir bis heu­te nicht, wel­che Arten von Bewe­gung oder Übun­gen wann und in wel­chem Umfang am erfolg­reichs­ten sind. Mit zuneh­men­der Evi­denz kris­tal­li­sie­ren sich inten­si­ve, ziel­ori­en­tier­te und gerä­te­ge­stütz­te Ver­fah­ren als die effek­tivs­ten her­aus – mit Ten­denz zu einem frü­hest­mög­li­chen Behandlungsbeginn.

Für die Autoren:
Prof. Dr. Chris­ti­na Stark
Kli­nik und Poli­kli­nik für Kin­der- und Jugendmedizin
Uni­kli­nik Köln
Ker­pe­ner Stra­ße 62
50931 Köln
christina.stark@uk-koeln.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

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