Ver­bes­se­rung von Geh­ge­schwin­dig­keit, Ener­gie­ver­brauch, Sturz­ri­si­ko und Phan­tom­schmer­zen durch Wie­der­her­stel­lung des sen­so­ri­schen Feed­backs nach einer Oberschenkelamputation

Ein­lei­tung

Bis­her gibt es kei­ne Berich­te über die Wie­der­her­stel­lung des sen­so­ri­schen Feed­backs durch Ner­ven­im­plan­ta­te bei Men­schen mit Ober- oder Unter­schen­kel­am­pu­ta­ti­on. Die­se Pro­the­sen­trä­ger sind fol­gen­den Erschwer­nis­sen ausgesetzt:

• einem erhöh­ten Sturz­ri­si­ko ¹,
• einem erhöh­ten Ener­gie­ver­brauch ²,
• einer all­ge­mein redu­zier­ten Mobi­li­tät ³,
• einem erhöh­ten kogni­ti­ven Auf­wand beim Gehen ⁴
• sowie zu einem hohen Anteil wie­der­keh­ren­den Phan­tom­schmer­zen ⁵.

Neu­es­te Fort­schrit­te demons­trie­ren ein sen­so­ri­sches Feed­back mit nicht­in­va­si­ven Metho­den wie per­ma­nen­ter zeit­dis­kre­ter ^{6 7}, vibrie­ren­der oder elek­tro­ku­ta­ner Sti­mu­la­ti­on ⁸. Aller­dings wur­den die­se Metho­den bei Men­schen mit einer Unter­schen­kel­am­pu­ta­ti­on ein­ge­setzt und zeig­ten nur gerin­ge Effek­te auf Gangsym­me­trie und Standsta­bi­li­tät ^{9 10}. Eine direk­te Ner­ven­sti­mu­la­ti­on durch „trans­ver­sa­le intra­fas­zi­ku­lä­re Mehr­ka­nal-Elek­tro­den“ („trans­ver­sal intra­fa­sci­cu­lar mul­tich­an­nel elec­tro­des”; TIMEs) wur­de in Lang­zeit­stu­di­en bei Men­schen mit einer Ampu­ta­ti­on der obe­ren Extre­mi­tät ein­ge­setzt und konn­te den Tast­sinn wie­der nach­bil­den. Für Betrof­fe­ne mit einer Ampu­ta­ti­on der unte­ren Glied­ma­ßen konn­ten die weni­gen Ver­öf­fent­li­chun­gen dage­gen noch kei­nen kla­ren, signi­fi­kan­ten Nut­zen nach­wei­sen ^{11 12}. Ziel der hier vor­ge­stell­ten Stu­di­en ist es somit zu zei­gen, dass die Funk­ti­on eines homo­lo­gen, soma­to­to­pi­schen sen­so­ri­schen Feed­backs bei Betrof­fe­nen mit Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on wie­der­her­ge­stellt wer­den kann und dass dies die Mobi­li­tät mit der Pro­the­se ver­bes­sert und zur För­de­rung der Inte­gra­ti­on ins Kör­per­sche­ma beiträgt.

Metho­dik

Bei drei Pro­ban­den mit ein­sei­ti­ger Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on (S1–S3) wur­den vier TIMEs für 90 Tage am dista­len Ende des Tibia­nervs des Stump­fes implan­tiert (Abb. 1). Eine indi­vi­du­ell ange­pass­te Ober­schen­kel­pro­the­se, bestehend aus den Ele­men­ten „TF Direct Socket“, „Ice­ross Seal-In X5 TF Liner“, „Rheo Knee XC“ und einem Fuß „Pro-Flex XC“ des islän­di­schen Pass­teil­her­stel­lers Össur wur­de 2 bis 3 Wochen nach der Implan­tie­rung ange­fer­tigt und als all­täg­li­che und ein­zi­ge Pro­the­sen­ver­sor­gung getra­gen. Das „Rheo Knee XC“ ver­fügt über einen inte­grier­ten Enco­der, der den Knie­win­kel mit einer Auf­lö­sung von 1° erfasst und ihn bei einer Fre­quenz von 50 Hz per Blue­tooth über­mit­teln kann. Der Knie-Enco­der und eine spe­zi­ell für die­se Auf­ga­be ent­wi­ckel­te Druck­mess­soh­le (Sen­sArs Neu­ro­pro­sthe­tics, Lau­sanne, Schweiz), die unter dem Pro­the­sen­fuß plat­ziert wur­de, über­mit­teln ihre Signa­le via Blue­tooth an ein exter­nes Steu­er­ge­rät (Con­trol­ler). Die­ses ver­rech­net die­se Infor­ma­tio­nen und gibt sie über den Sti­mu­la­tor an die TIMEs wei­ter, wo sie ent­spre­chen­de Ner­ven­sti­mu­li aus­lö­sen (Abb. 2). Die Daten aus dem inte­grier­ten Enco­der im „Rheo Knee XC“ und aus drei von sie­ben Sen­so­ren der Druck­mess­soh­le wer­den als Steu­er­im­pul­se für die vier ange­schlos­se­nen Ner­ven­stel­len genutzt. Bei allen Pro­ban­den über­mit­teln drei der Ner­ven­an­satz­stel­len das Gefühl von Berüh­rung, Druck oder Vibra­ti­on im Bereich des Vor­fu­ßes, des Mit­tel­fu­ßes und des Fer­sen­be­reichs, die vier­te Ner­ven­an­satz­stel­le die Anre­gung der Waden­mus­ku­la­tur zur Wahr­neh­mung des Knie­ge­lenk­win­kels (bei S1 und S2 durch das Gefühl von Kon­trak­ti­on des Gas­tro­c­ne­mi­us, bei S3 durch ein Druck­ge­fühl auf den Gas­tro­c­ne­mi­us). Die Wahr­neh­mung von Boden­kon­takt und Knie­ge­lenks­be­we­gung durch direk­te Ner­ven­sti­mu­la­ti­on wur­de sofort und ohne zusätz­li­ches Trai­ning bei jedem Pro­ban­den her­vor­ge­ru­fen und beim Gehen eingebunden.

In den ers­ten vier Wochen, begin­nend am 2. Tag nach der Implan­ta­ti­on der Elek­tro­den, wur­de die Reak­ti­on der drei Pro­ban­den auf Ner­ven­sti­mu­la­ti­on täg­lich von Mon­tag bis Frei­tag bestimmt. Über jede Elek­tro­de wur­den unter­schied­li­che elek­tri­sche Impul­se, die sich in Dau­er, Inten­si­tät und Fre­quenz unter­schie­den, ein­ge­lei­tet. Die Pro­ban­den beschrie­ben, was sie fühl­ten, sowie die Posi­ti­on, den Aus­brei­tungs­grad und die Inten­si­tät der Sti­mu­la­ti­on. Die Beschrei­bun­gen ähnel­ten denen, wie man sie von Men­schen ohne Ampu­ta­ti­on kennt, d. h., genannt wur­den Berüh­rung, Druck, Vibra­ti­on und Muskelanspannung.

Auch ande­re Beschrei­bun­gen, die phy­sio­lo­gisch weni­ger nütz­lich erschie­nen, z. B. Krib­beln, Pul­sie­ren und das Gefühl von Elek­tri­zi­tät wur­den berich­tet, jedoch nicht für die im fol­gen­den beschrie­be­nen Neu­ro­pro­the­sen- und Schmerz­tests her­an­ge­zo­gen. Die Inten­si­tät der Wahr­neh­mung und die Inten­si­tät des ein­ge­lei­te­ten Sti­mu­lus ver­hiel­ten sich pro­por­tio­nal. Die Pro­ban­den ord­ne­ten die Sti­mu­li ent­spre­chend ihrer gefühl­ten Wahr­neh­mung bestimm­ten Regio­nen an Fuß­soh­le und Unter­schen­kel der ampu­tier­ten Sei­te zu. Auf die­se Wei­se ent­stand eine pro­ban­den­spe­zi­fi­sche „Wahr­neh­mungs­kar­te“ der Fuß­soh­le und des Unter­schen­kels. Die indi­vi­du­el­le Kali­brie­rung des Neu­ro­pro­the­sen­sys­tems nutz­te die Infor­ma­tio­nen der „Wahr­neh­mungs­kar­ten“ (Abb. 3).

Pas­si­ve Tests

Um die Effek­ti­vi­tät und die Ver­läss­lich­keit des sen­so­ri­schen Echt­zeit­Feed­backs durch die Druck­mess­soh­le und der Knie­ge­lenks­be­we­gung zu tes­ten, wur­den drei pas­si­ve Expe­ri­men­te mit den Pro­ban­den durchgeführt:

• eine Tast­sinn­auf­ga­be,
• eine Pro­prio­zep­ti­ons­auf­ga­be sowie
• eine kom­bi­nier­te Aufgabe.

Tast­sinn­auf­ga­be: Die Pro­ban­den lagen dazu mit ver­bun­de­nen Augen und akus­tisch abge­schot­tet mit dem Rücken auf einer Lie­ge; die Pro­the­se war aus­ge­zo­gen. Für die Tast­sinn­auf­ga­be wur­den die Pro­ban­den gebe­ten, unter­schied­li­che Stel­len auf der Fuß­soh­le zu bestim­men. Der Tes­ter berühr­te dazu in zufäl­li­ger Abfol­ge ver­schie­de­ne Berei­che der Sen­sor­soh­le (media­le, mitt­le­re und late­ra­le Meta­tar­sa­len und Fer­se). Der Pro­band wur­de gebe­ten, die Posi­tio­nen der gefühl­ten Berüh­rung auf einer Attrap­pe anzu­zei­gen. Die Pro­ban­den muss­ten auch erken­nen, wenn kei­ne Berüh­rung erfolgte.

Pro­prio­zep­ti­ons­auf­ga­be: Für die Pro­prio­zep­ti­ons­auf­ga­be wur­den die Pro­ban­den gebe­ten, vier unter­schied­li­che Knie­win­kel­stel­lun­gen in zufäl­li­ger Rei­hen­fol­ge zwi­schen 0° und 95° zu erkennen.

Kom­bi­nier­te Auf­ga­be: Um aus­zu­schlie­ßen, dass die Pro­ban­den ähn­li­che Wahr­neh­mun­gen über die Ver­bin­dung von Stumpf und Pro­the­se emp­fin­den, wur­den die Auf­ga­ben zudem mit ange­zo­ge­ner Pro­the­se und aus­ge­schal­te­tem neu­ro­na­lem Feed­back durchgeführt.

In der kom­bi­nier­ten Auf­ga­be muss­ten der Knie­win­kel und die berührte(n) Stelle(n) an der Fuß­soh­le bestimmt wer­den (Abb. 4a–c).

Kli­ni­sche Tests

Einen Monat nach der Implan­ta­ti­on der Elek­tro­den wur­den die Geh­ge­schwin­dig­keit, das Sicher­heits­emp­fin­den, der Stoff­wech­sel­ver­brauch und die men­ta­le Anstren­gung getes­tet, wäh­rend die Phan­tom­schmerz­be­hand­lung im ers­ten Monat nach der Implan­ta­ti­on durch­ge­führt wurde.

Geh­ge­schwin­dig­keit und Sicherheitsempfinden

Zum Nach­weis eines kli­ni­schen Nut­zens wur­den zwei Stu­di­en­teil­neh­mer gebe­ten, unter­schied­li­che Auf­ga­ben beim Gehen mit und ohne zuge­schal­te­tes sen­so­ri­sches Feed­back zu absol­vie­ren. Der drit­te Teil­neh­mer konn­te auf­grund sei­ner beruf­li­chen Ver­pflich­tun­gen nicht an allen kli­ni­schen Tests teil­neh­men. Gang­gech­win­dig­keit und Sicher­heits­emp­fin­den wur­den auf einem Außen­par­cours im Sand gemes­sen. Das Sicher­heits­emp­fin­den wur­de durch Num­mern­an­ga­be auf einer Ska­la von 1 bis 10 ermit­telt. Mit sen­so­ri­schem Feed­back waren die Geh­ge­schwin­dig­keit und das Sicher­heits­emp­fin­den für bei­de Pro­ban­den signi­fi­kant höher.

Phy­si­sche Anstrengung

Zur Bewer­tung der phy­si­schen Anstren­gung mit und ohne Neu­ro­pro­the­se wur­den die Teil­neh­mer gebe­ten, auf dem Lauf­band zu gehen. Dabei wur­de die Geh­ge­schwin­dig­keit jede Minu­te um 0,5 km/h gestei­gert, bis die Pro­ban­den die maxi­ma­le Geh­ge­schwin­dig­keit erreicht hat­ten, bei der sie sich noch wohl­fühl­ten. Mit sen­so­ri­schem Feed­back erreich­ten bei­de Teil­neh­mer eine um 0,5 km/h höhe­re Geh­ge­schwin­dig­keit. Die durch­schnitt­li­che Sau­er­stoff­auf­nah­me wur­de für ver­schie­de­ne Geschwin­dig­keits­be­rei­che mit und ohne sen­so­ri­sches Feed­back wäh­rend der kli­ni­schen Tests ermit­telt. Bei glei­cher Geh­ge­schwin­dig­keit war der Sau­er­stoff­ver­brauch mit sen­so­ri­schem Feed­back bei den meis­ten Ver­glei­chen signi­fi­kant geringer.

Die Mes­sung der Sau­er­stoff­auf­nah­me wur­de sodann auf den Außen­be­reich auf Sand und Gras aus­ge­dehnt. Dabei hat­te Pro­band 1 eine gerin­ge­re Sau­er­stoff­auf­nah­me bei glei­cher Geh­ge­schwin­dig­keit; Pro­band 2 wies eine höhe­re Geh­ge­schwin­dig­keit bei glei­cher Sau­er­stoff­auf­nah­me mit sen­so­ri­schem Feed­back auf.

Eine trau­ma­ti­sche Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on erhöht das Risi­ko einer kar­dio­vas­ku­lä­ren Insuf­fi­zi­enz und beein­träch­tigt die Lebens­er­war­tung ¹³ um das 2,2‑Fache im Ver­gleich zu Men­schen ohne Ampu­ta­ti­on ¹⁴. Bei Sen­kung des Sau­er­stoff­ver­brauchs sinkt auch die kar­dio­re­spi­ra­to­ri­sche Belas­tung, was von Bedeu­tung sein könn­te, um die­sem Pro­blem zu begeg­nen. Beim Ver­gleich zwei­er mikro­pro­zes­sor­ge­steu­er­ter Knieg­len­ke („C‑Leg“ und „Rheo Knee“) und eines mecha­nisch-pas­si­ven Pro­the­senknie­ge­lenks („Mauch Knee SNS hydrau­lisch“) zeig­te das „Rheo Knee“ bei selbst­ge­wähl­ter Geh­ge­schwin­dig­keit beim Gehen in der Ebe­ne eine Reduk­ti­on der Sau­er­stoff­ver­brauchs­ra­te um 5 % gegen­über dem „Mauch SNS“ und um 3 % im Ver­gleich zum „C‑Leg“ ¹⁵. In der hier vor­ge­stell­ten Stu­die wur­de fest­ge­stellt, dass durch die Wie­der­her­stel­lung des sen­so­ri­schen Feed­backs die Sau­er­stoff­ver­brauchs­ra­te mit „Rheo Knee XC“ noch wei­ter (um 12 % bzw. 17,6 % für Teil­neh­mer 2 und 1) gesenkt wer­den konnte.

Dar­aus kann geschlos­sen wer­den, dass der Sau­er­stoff­ver­brauch mit MPK (d. h. dem „Rheo Knee XC“) in Kom­bi­na­ti­on mit sen­so­ri­schem Feed­back sinkt. Die Autoren ver­mu­ten, dass die Wie­der­her­stel­lung der Gangsym­me­trie und die Erhö­hung der selbst­ge­wähl­ten Geh­ge­schwin­dig­keit ursäch­lich für den redu­zier­ten Sau­er­stoff­be­darf sind. Durch das sym­me­tri­sche­re Gang­bild nähern sich die Pro­ban­den dem Ener­gie­ver­brauch von Men­schen ohne Ampu­ta­ti­on an, der nied­ri­ger ist ¹⁶.

Men­ta­le Anstrengung

Die men­ta­le Anstren­gung wur­de nach der Metho­dik von Wickens et al. gemes­sen ¹⁷. Dabei muss­ten die Pro­ban­den gehen (ers­te Auf­ga­be), lei­se Ziel­tö­ne zäh­len und ande­re Töne igno­rie­ren, die über einen Kopf­hö­rer zuge­spielt wur­den (zwei­te Auf­ga­be). Die Post-hoc-Ana­ly­se zeig­te signi­fi­kant bes­se­re Resul­ta­te bei Zuschal­tung des sen­so­ri­schen Feed­backs, nicht aber ohne die Akti­vie­rung des sen­so­ri­schen Feed­backs. Dar­aus lässt sich schlie­ßen, dass die men­ta­le Belas­tung beim Gehen ohne sen­so­ri­sches Feed­back für die Teil­neh­mer höher war und dass sie der zusätz­li­chen Auf­ga­ben­stel­lung weni­ger Auf­merk­sam­keit widmeten.

Mit mikro­pro­zes­sor­ge­steu­er­ten Knie­ge­len­ken wur­de bereits eine um 8 % höhe­re selbst­ge­wähl­te Geh­ge­schwin­dig­keit gegen­über mecha­ni­schen Knie­ge­len­ken nach­ge­wie­sen ¹⁸. In der hier vor­ge­stell­ten Stu­die wur­de durch das sen­so­ri­sche Feed­back eine um mehr als 10 % erhöh­te Geh­ge­schwin­dig­keit im Außen­be­reich mit dem „Rheo Knee XC“ gemes­sen. Wei­te­re Unter­su­chun­gen wären not­wen­dig, um fest­zuel­len, wel­che Para­me­ter in direk­ter Ver­bin­dung mit dem sen­so­ri­schen Feed­back und einer Stei­ge­rung der Geh­ge­schwin­dig­keit ste­hen. Die Pro­ban­den berich­te­ten von mehr Ver­trau­en in die Pro­the­se und weni­ger benö­tig­ter Auf­merk­sam­keit beim Gehen im Außen­be­reich mit sen­so­ri­schem Feed­back. Die Ergeb­nis­se deu­ten dar­auf hin, dass die Wie­der­her­stel­lung eines plau­si­blen phy­sio­lo­gisch-sen­so­ri­schen Gefühls intui­tiv vom zen­tra­len Ner­ven­sys­tem der Pro­ban­den ver­ar­bei­tet wurde.

Ein­fluss auf Phantomschmerzen

Um fest­zu­stel­len, ob eine nie­der­fre­quen­te neu­r­a­le Sti­mu­la­ti­on effek­tiv zur Redu­zie­rung von Phan­tom­schmer­zen ein­ge­setzt wer­den kann ¹⁹, wur­den zwei unter­schied­li­che Metho­den ange­wandt: die fre­quenz­in­va­ri­an­te und die fre­quenz­va­ri­an­te Sti­mu­la­ti­on. Unter der Vor­aus­set­zung, dass die fre­quenz­va­ri­an­te Sti­mu­la­ti­on der Pois­son-Ver­tei­lung in affe­ren­ten Faser­si­gna­len gleicht ²⁰, folg­te die Hypo­the­se der Annah­me, dass eine fre­quenz­va­ri­an­te Sti­mu­la­ti­on ange­neh­me­re und phy­sio­lo­gisch plau­si­ble­re Wahr­neh­mun­gen her­vor­ru­fe und dadurch eine effek­ti­ve­re Schmerz­lin­de­rung bewir­ke ^{21 22}.

Um dies zu tes­ten, wur­den 10-­mi­nü­ti­ge Sit­zun­gen mit und ohne Sti­mu­la­ti­on durch­ge­führt. Die Ent­wick­lung von Phan­tom­schmer­zen wur­de mit­tels des Fra­ge­bo­gens „Neu­ro­pa­thic Pain Syn­drom Inven­to­ry“ (NPSI, von 0 bis 100) ²³ und der visu­el­len Ana­logska­la (VAS, von 0 bis 40) ²⁴ vor und nach den 10-minü­ti­gen Sit­zun­gen ermit­telt. Das Schmerz­ni­veau redu­zier­te sich signi­fi­kant für bei­de Pro­ban­den – sowohl nach der fre­quenz­in­va­ri­an­ten als auch der fre­quenz­va­ri­an­ten Sti­mu­la­ti­on. Vor und nach den Kon­troll­mes­sun­gen (ohne Sti­mu­la­ti­on) wur­de kein Unter­schied bezüg­lich Schmerz­ni­veau und Wir­kung fest­ge­stellt. Eine Schmerz­re­du­zie­rung von 30 % auf einer Ska­la von 0 bis 10 wird als kli­nisch signi­fi­kan­tes Ergeb­nis betrach­tet ²⁵. Die hier ermit­tel­ten Ver­bes­se­run­gen betru­gen mehr als 80 %.

Die vor­über­ge­hen­de Schmerz­re­duk­ti­on (nach Explan­ta­ti­on wur­de nicht mehr gemes­sen) könn­te mit­tels Gate-Theo­rie (d. h. die durch gro­ße Affe­ren­zen aus­ge­üb­te Hem­mung auf die nozi­zep­ti­ven spi­not­ha­la­mi­schen Bah­nen) erklärt wer­den. Die schritt­wei­se Redu­zie­rung von Schmer­zen bis zum völ­li­gen Ver­schwin­den kann auf sen­so­ri­sches Feed­back zurück­zu­füh­ren sein, das posi­ti­ve neu­ro­plas­ti­sche Ver­än­de­run­gen im Ner­ven­sys­tem aus­ge­löst hat ^{26 27}. Die fre­quenz­va­ri­an­te Sti­mu­la­ti­on war im Ergeb­nis eben­so wirk­sam wie die frequenz­invariante Sti­mu­la­ti­on und hat­te daher kei­nen Ein­fluss auf die Lin­de­rung von Schmer­zen. Dies legt nahe, dass die Fre­quenz­va­ria­ti­on kei­nen Ein­fluss auf das Ergeb­nis der Schmerz­the­ra­pie hat. In die­ser Stu­die wur­den jedoch nur zwei Fre­quenz­va­ria­tio­nen ver­gli­chen (bei­de lösen phy­sio­lo­gisch plau­si­bel loka­li­sier­te Emp­fin­dun­gen aus). Wei­te­re Unter­su­chun­gen mit mehr Fre­quenz­va­ria­tio­nen soll­ten durch­ge­führt wer­den, um den Para­me­ter der neu­ro­na­len Sti­mu­la­ti­on zu bestim­men, der die Schmerz­re­duk­ti­on beeinflusst.

Über­win­den von Hindernissen

Um zu über­prü­fen, ob die Neu­ro­pro­the­se die Geh­fä­hig­keit ver­bes­sert, wur­den drei Tests durchgeführt:

1. Trep­pe auf- und abstei­gen: 4 Stu­fen und 6 Stu­fen, die über Eck mit­ein­an­der ver­bun­den sind.
2. Hin­der­nis­lauf: Über­win­den zufäl­lig ange­ord­ne­ter Hin­der­nis­se unter­schied­li­cher Grö­ße inner­halb eines Dop­pel­bar­rens ohne Zuhil­fe­nah­me der Hol­me. Stür­ze sowie die Benut­zung der Hol­me, nach­dem auf ein Hin­der­nis getre­ten wur­de, wur­den als Feh­ler gewer­tet, Hän­gen­blei­ben an einem Hin­der­nis in der Schwung­pha­se und dar­aus resul­tie­ren­de Stür­ze jedoch nicht. Die Feh­ler­an­zahl wur­de als das Ver­hält­nis zwi­schen Stür­zen und der Anzahl der ins­ge­samt mit den Füßen berühr­ten Hin­der­nis­se (mit der Pro­the­se) berechnet.
3. Gehen auf einer 5 m lan­gen gera­den Linie ^{28 29}: Das Ver­las­sen der Linie wur­de als Feh­ler gewer­tet (nur Prothesenseite).

Je Ter­rain wur­den die Sti­mu­la­tio­nen NF (ohne Feed­back), T (Tast­sinn = Soh­len­feed­back), P (pro­prio­zep­ti­ves Feed­back vom Gas­tro­c­ne­mi­us = Wahr­neh­mung des Knief­le­xi­ons­win­kels) und PT (P und T gleich­zei­tig) ran­do­mi­siert getes­tet. Test 3 wur­de nur unter den bei­den Bedin­gun­gen NF und PT durch­ge­führt, da die Pro­ban­den die­sen Test als sehr anstren­gend emp­fan­den. Die Tests 1 und 2 wur­den in 12 Sit­zun­gen von 30 Sekun­den pro Feed­back­si­tua­ti­on durch­ge­führt; Test 3 (auf und ab gehen) wur­de neun­mal, ran­do­mi­siert nach Feed­back­si­tua­tio­nen, wiederholt.

Mit PT-Sti­mu­la­ti­on war die Mobi­li­tät (Anzahl der Run­den) für alle Pro­ban­den höher als ohne Sti­mu­la­ti­on. Die Anzahl der in Rela­ti­on zu den ins­ge­samt mit den Füßen berühr­ten Hin­der­nis­sen redu­zier­te sich für alle Pro­ban­den signi­fi­kant mit T- und PT-Sti­mu­la­ti­on im Ver­gleich zu NF. Die Geh­ge­schwin­dig­keit und die Anzahl der berühr­ten Hin­der­nis­se waren für alle Test­be­din­gun­gen ähn­lich, was aus­schließt, dass die gerin­ge­re Zahl von Stür­zen auf eine gerin­ge­re Geh­ge­schwin­dig­keit zurück­zu­füh­ren sein könn­te. Beim Gehen auf der Linie mach­ten alle Pro­ban­den signi­fi­kant weni­ger Feh­ler mit PT als mit NF.

Basie­rend auf die­sen Ergeb­nis­sen ver­mu­ten die Autoren, dass die Wahr­neh­mung über die Posi­tio­nie­rung der Pro­the­se – z. B. beim Tre­ten auf ein Hin­der­nis – den Pro­ban­den hilft, sich recht­zei­tig zu sta­bi­li­sie­ren. Dies gilt eben­so beim Trep­pen­stei­gen: Den Knie­win­kel und die Posi­tio­nie­rung des Fußes zu ken­nen ist für die Pro­ban­den wich­tig und hilf­reich zugleich (Abb. 5). Dar­über hin­aus neh­men die Autoren an, dass das sen­so­ri­sche Feed­back die Pro­ban­den befä­higt, sich wie­der mehr auf visu­ell-ves­ti­bu­lä­re Sin­ne zu kon­zen­trie­ren, da sich die zur Pro­the­sen­kon­trol­le not­wen­di­ge men­ta­le Belas­tung reduziert.

Fazit

Das hier vor­ge­stell­te Pro­jekt war ein Pro­of-of-Con­cept-Test, der ers­te Ergeb­nis­se zu den Vor­tei­len eines sen­so­ri­schen Feed­backs durch intra­neu­r­a­le Sti­mu­la­ti­on für Men­schen mit Ampu­ta­ti­on auf­zeigt. Wei­te­re Tests sind not­wen­dig, um nach­zu­wei­sen, ob ein wei­ter pro­xi­mal ein­ge­brach­tes Implan­tat (bei höhe­rem Ampu­ta­ti­ons­grad) ähn­li­che Ergeb­nis­se lie­fern könn­te. Es soll­ten wei­te­re Unter­su­chun­gen über einen län­ge­ren Zeit­raum und mit einer grö­ße­ren Pro­ban­den­an­zahl durch­ge­führt wer­den. Dazu soll­ten Implan­ta­te ohne trans­ku­ta­ne Kabel ent­wi­ckelt wer­den. Ins­ge­samt ebnet die­se Arbeit den Weg für eine sicher­lich lang­wie­ri­ge Ent­wick­lung eines Medi­zin­pro­dukts, das aller­dings erheb­lich zur Ver­bes­se­rung der Gesund­heit und Lebens­qua­li­tät von Men­schen mit Ampu­ta­ti­on bei­tra­gen kann.

Hin­weis

Die­ser Arti­kel ist eine Zusam­men­fas­sung der bei­den fol­gen­den Veröffentlichungen:

• Pet­ri­ni FM, Bum­ba­si­re­vic M, Val­le G, Ilic V, Mijo­vic P, Cvan­ca­ra P, Bar­be­ri  F, Katic N, Bor­to­lot­ti D, And­reu D, Lech­ler K. Sen­so­ry feed­back res­to­ra­ti­on in leg ampu­tees impro­ves wal­king speed, meta­bo­lic cost and phan­tom pain. Natu­re Medi­ci­ne, 2019; 25 (9): 1356–1363
• Pet­ri­ni FM, Val­le G, Bum­ba­si­re­vic M, Bar­be­ri F, Bor­to­lot­ti D, Cvan­ca­ra P, Hiair­ras­sa­ry A, Mijo­vic P, Sver­ris­son AÖ, Pedroc­chi A, Divoux JL. Enhan­cing func­tion­al abili­ties and cogni­ti­ve inte­gra­ti­on of the lower limb pro­sthe­sis. Sci­ence Trans­la­tio­nal Medi­ci­ne, 2019; 11 (512): eaav8939

Für die Autoren:
Knut Lech­ler
Medi­cal Direc­tor Prosthetics
Össur hf., R & D
110 Reykjavik/Island
klechler@ossur.com

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

1. Mil­ler WC, Speech­ley M, Dea­the B. The pre­va­lence and risk fac­tors of fal­ling and fear of fal­ling among lower extre­mi­ty ampu­tees. Arch Phys Med Reha­bil, 2001; (82) 8: 1031–1037. doi: 10.1053/ apmr.2001.24295
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