Funktionelle Elektrostimulation in der Neurorehabilitation

Auf der Suche nach geeigneter Literatur zur Elektrostimulation sieht man sich einer Vielzahl unterschiedlichster international verwendeter Begriffe für die Therapieverfahren konfrontiert. Dies erschwert die zielgerichtete Recherche geeigneter Therapieverfahren. Das vorliegende Kapitel beleuchtet die Begriffe rund um die Elektrostimulation und gibt einen Überblick und eine sinnvolle Struktur, um die verschiedenen Behandlungsansätze zu definieren und in ihren Therapiekontext einzuordnen.

Des Weiteren wird die Geschichte der Elektrostimulation von den ersten unspezifischen Versuchen im 18. Jahrhundert bis zur heutigen modernen Neurorehabilitation dargestellt.

Dieses Kapitel gibt einen allgemeinen Einblick zu schädigungs- und trainingsinduzierten neuroplastischen Veränderungen sowie zu den Phasen, Prinzipien und beeinflussenden Faktoren des motorischen Lernens. Im Besonderen widmet es sich dem Thema, wie die FES motorisches Lernen zu beeinflussen vermag. Übersichtliche Zusammenfassungen, Praxistipps und Tabellen erläutern, durch welche Faktoren die FES den motorischen Lernprozess unterstützen kann.

In diesem Kapitel wird erläutert, wie es durch die funktionelle Elektrostimulation (FES) zu Veränderungen auf neuronaler Ebene, im Sinne einer stimulationsinduzierten Plastizität, kommen kann. In Abschn. 3.1 dieses Kapitels wird erläutert, wie es durch die funktionelle Elektrostimulation (FES) zu Veränderungen auf neuronaler Ebene, im Sinne einer stimulationsinduzierten Plastizität, kommen kann. Dafür wird der aktuelle Wissensstand zu den verschiedenen Erklärungsmodellen zunächst kurz zusammengefasst. Wie den Prinzipien des motorischen Lernens (Abschn. 2.​3) folgt die FES auch den grundlegenden Mechanismen der trainingsinduzierten Plastizität. Somit ist es nicht überraschend, dass sich einige Informationen zur trainingsinduzierten Plastizität und zu den grundlegenden Mechanismen in diesem Kapitel wiederholen. Dabei bezieht sich die angeführte Fachliteratur ausschließlich auf Arbeiten, bei denen diese Veränderungen durch die FES hervorgerufen wurden. In Abschn. 3.2 wird genauer darauf eingegangen, welche strukturellen und funktionellen Veränderungen auf kortikaler Ebene, im kortikospinalen Trakt des Rückenmarks bzw. in den peripheren Nerven auftreten. Hypothesen und erste Erkenntnisse zu plastischen Veränderungen auf Rückenmarksebene werden vorgestellt.

Ein fundiertes Grundverständnis zur Wirkung der Stimulationstechnik auf physiologische Strukturen ist für die effektive und sichere Anwendung der Funktionellen Elektrostimulation von großer Bedeutung. Das Kapitel beschäftigt sich praxisorientiert mit Grundlagen der Elektrodenauswahl und -anordnung und der Gestaltung der elektrischen Parameter, um Aktionspotenziale auf Nerven- oder Muskelfasern möglichst gezielt auszulösen. Es werden Möglichkeiten und Grenzen des Zusammenspiels des erzeugten elektrischen Feldes mit den physiologischen Feinstrukturen betrachtet. Speziell wird auf die Aktivierung von afferenten und efferenten Neuronen, motorischen Einheiten und denervierten Muskelfasern eingegangen, auf für Therapieplanung und -begleitung nützliche stimulationsbasierende Testoptionen und schließlich Parameteroptimierung für Therapie und Training. Der letzte Abschnitt ist den erst seit Kurzem verfügbaren neuen Möglichkeiten im Umgang mit denervierter und teildenervierter Muskulatur gewidmet.

Eine ICF-orientierte Befunderhebung und Zielplanung erleichtert es Betroffenen und Behandlern, geeignete Interventionsstrategien auszuwählen und deren Wirksamkeit zu überprüfen. Im Sinne des Shared-Decision-Making und mittels Top-down-Betrachtung werden die Betroffenen und ihre Bezugspersonen in Informations- und Entscheidungsprozesse eingebunden. Da bei der funktionellen Elektrostimulation ein hoher Anteil an Eigeninitiative ggf. auch der Angehörigen erforderlich ist, haben Aspekte des Selbstmanagements einen besonderen Stellenwert bei der Zielformulierung. Fortschritte sollten idealerweise immer mit entsprechenden Messverfahren (Assessments) überprüft werden. Das Erreichen von Zielen stellt keinen Endpunkt (außer für den aktuellen Behandlungszyklus) dar, sondern vielmehr einen Ausgangspunkt für einen (möglichst) höheren Grad an Unabhängigkeit und Selbstbestimmung.

Dieses Kapitel stellt die häufigsten motorischen Störungsbilder nach Schädigung des „Upper Motor Neuron“ UMN vor und erläutert hierauf basierend die therapeutischen Behandlungsansätze mittels der Funktionellen Elektrostimulation. Der Schwerpunkt liegt auf der neurorehabilitativen Therapie mit der EMG-getriggerten funktionellen Mehrkanal-Elektrostimulation (EMG-MES). Im Detail werden anhand praktischer Beispiele aus dem Therapiealltag die Parametereinstellungen differenziert und ausführlich beschrieben sowie anhand von Bild- und Videoquellen demonstriert.

Der interessierte Anwender bekommt somit ein fundiertes praktisches Wissen zur unmittelbaren Umsetzung in die therapeutische Routine am neurologischen Patienten.

Die Schwäche der Vorfußhebung („drop foot“) ist ein verbreitetes Problem bei neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall, multipler Sklerose, Schädel-Hirn-Trauma, inkomplettem Querschnittsyndrom sowie infantiler Zerebralparese und führt zu einer insuffizienten Hebung des Vorfußes in der Schwungphase des Gangzyklus. Unterstützend zum gangorientierten Training wird die funktionelle Elektrostimulation (FES) des N. peronaeus zunehmend häufiger angewandt.

Neben der Handhabung der FES wird der Effekt der FES auf die funktionelle Mobilität sowohl anhand semiquantitativer als auch anhand quantitativer Gangparameter reflektiert. Nicht außer Acht gelassen werden soll in der Beschreibung des Effekts der FES die Differenzierung zwischen Orthese- und Therapieeffekt, induziert durch eine langfristige Anwendung der FES des N. peronaeus.

Dieses Kapitel ist als Leitfaden für Therapeuten und Kliniker gedacht. Es informiert über physiologische Grundlagen sowie Evidenzen in der Behandlung und bietet Beispiele für die Behandlung mit Elektrostimulation bei einer Schädigung des unteren Motoneurons. Es gibt viele publizierte Studien, die den Effekt der Stimulation denervierter Muskulatur unterschiedlicher Genese aufzeigen. Dennoch sind Kliniker gezwungen, eine Vielzahl von Arbeiten zu lesen, um ihre Behandlung zu optimieren, da klinisch relevante Informationen selten in einer einzigen Arbeit komprimiert enthalten sind. Die Studien geben wertvolle Übersichten über die Anwendung von Elektrostimulation, berücksichtigen aber oft nicht ausreichend die Aspekte der praktischen Behandlung, auf die Therapeuten angewiesen sind.

In diesem Kapitel werden Beispiele gegeben, wie die Stimulation denervierter Muskulatur in die klinische Praxis implementiert werden kann, um die Behandlung zu unterstützen und zu optimieren. Die Stimulationsprotokolle und -parameter basieren auf wissenschaftlichen Studien und werden durch klinische Evidenz gestützt.

Zunehmend wird die Bedeutung der Neuromodulation mit nichtinvasiver Hirnstimulation (NIBS) zur Outcome-Verbesserung in der Neurorehabilitation klar. Sensorisch-afferente Elektrostimulation (SAES) als ein Verfahren der NIBS induziert im sensorimotorischen Kortex Neuromodulation auf synaptischer Ebene mit Induktion von Kurzzeit-, Langzeit- und struktureller Plastizität. Es kommen gepulste elektrische Stimuli zur Anwendung, wodurch Aktionspotenziale in afferenten Nervenfasern ausgelöst werden, die zu einem erhöhten sensorisch-afferenten Input des Gehirns führen. Diskutiert werden die der SAES zugrunde liegenden neurobiologischen Mechanismen, biophysikalische Mechanismen der Auslösung von Aktionspotenzialen in afferenten Nervenfasern und technische Stimulationsparameter. Hinsichtlich der Evidenz für SAES bei der sensorimotorischen Parese und beim Neglekt wird die Literatur reviewt, evidenzbasierte Empfehlungen werden gegeben und Möglichkeiten zur Verbesserung der Therapieeffekte diskutiert.

Die Fazialisparese (FP) ist eine sehr häufig auftretende Erkrankung, die meist infolge einer Hirnnervenläsion auftritt. Die Ursachen hierfür können unterschiedlich sein. Betroffene leiden sekundär meist an einer Vielzahl alltäglicher Beeinträchtigungen und haben somit einen erhöhten Leidensdruck. Aus diesem Grund ist eine interdisziplinäre Behandlung mit einem breit gefächerten Angebot an Behandlungsmöglichkeiten von Bedeutung. Zunehmend spielt hier auch die Funktionelle Elektrostimulation (FES) eine Rolle. Denn es gibt bereits erste vielversprechende Studien, denen zufolge sich die Behandlung der mimischen Muskulatur mittels FES positiv auswirken kann. Durch die Anwendung der FES kann man der Atrophie der Muskulatur entgegenwirken, je nach Art und Ausprägung der FP aber auch gezielt die Ansteuerung, Ausdauer und Koordination der Muskulatur trainieren. Die kompetente Betreuung und Einweisung ist jedoch Grundvoraussetzung für Behandlung mittels FES.

Die Funktionelle Elektrostimulation (FES) wird im Rahmen der Neurorehabilitation in den verschiedensten Anwendungsgebieten eingesetzt. Die Vielfalt der neurologischen Symptomausprägungen erfordert die Modifikation der unterschiedlichen therapeutischen Ansätze. Aufgrund dieser Anforderung entstanden die Kombinationen von FES und anderen erfolgreichen Therapien.

Als zielführend in der Rehabilitation stellt sich die Kombination der FES mit anderen Therapieansätzen, wie zum Beispiel mit der Spiegeltherapie oder Botulinum-Neurotoxin-Therapie (BoNT-A) dar.

Der Einsatz der Spiegeltherapie in der Schlaganfallrehabilitation eignet sich hervorragend für die Behandlung motorisch hochgradig betroffener Schlaganfallpatienten.

Die Kombination der BoNT-A-Therapie mit unmittelbar anschließender (F)ES ist bei spastischen Bewegungsstörungen klinisch sehr sinnvoll.

Die Anwendung der Funktionellen Elektrostimulation (FES) in der Heimtherapie stellt eine Erweiterung der Handlungsfelder für Therapeuten dar. Neue und bedienerfreundliche Geräte unterstützen durch ihren einfachen Einsatz bei der Therapie im häuslichen Umfeld. Vor allem in der Neurorehabilitation stehen die Erhöhung der Trainingsfrequenz sowie eine hohe Selbstwirksamkeitserwartung im Fokus. Das Ermöglichen von evidenzbasiertem Eigentraining in Form der FES verfolgt dieses Ziel.

Für den Transfer der FES in die Heimtherapie und ins Eigentraining können bestimmte Förderfaktoren und Hindernisse definiert werden. Therapeuten können hierbei eine wichtige Verstärkerrolle übernehmen. Durch ein Patientenbeispiel soll das Potenzial eines individualisierten Eigentrainings dargestellt werden.

Dieses Kapitel gibt einen komprimierten Überblick über relevante und interessante Evidenz zur Funktionellen Elektrostimulation (FES) inklusive der EMG-getriggerten Elektrostimulation (EMG-FES) in der Neurorehabilitation bei Patienten mit den Störungsbildern Schlaganfall, multiple Sklerose, Neuropädiatrie, Tetraplegie bei zervikalem Querschnittsyndrom oder der Schädigung des peripheren Nervs bzw. des „lower motor neuron“ (LMN) mit Denervation. Hierfür werden neben randomisierten, kontrollierten Studien (RCT) Reviews mit Metaanalysen und Leitlinien zitiert und praxisrelevant erklärt. Die vorliegende Literatur rechtfertigt den Einsatz der FES bei vielen neurologischen Symptomen sowohl in der Früh- als auch in der chronischen Phase.

Funktionelle Elektrostimulation (FES) ist grundsätzlich eine sichere und nebenwirkungsarme Therapieoption. Trotzdem gibt es eine Reihe von körperlichen oder psychischen Grunderkrankungen, bei denen vor einer Behandlung oder während einer Behandlungsserie eine Abstimmung mit dem behandelten Arzt unbedingt erforderlich ist. Als kritische Beispiele sind thrombose- oder blutungsorientierte Probleme, Epilepsie, Hauterkrankungen oder -verletzungen etc. zu nennen. Auch bei Vorliegen oder späterem Bekanntwerden einer Schwangerschaft ist eine fachärztliche Koordination notwendig. Besondere Vorsicht ist bei Vorhandensein von Implantaten angebracht. Passive Implantate können bei einem extern ausgelösten Stromfluss in elektrochemische Wechselwirkung mit dem Organismus treten. Ähnliches gilt für aktive Implantate wie Herzschrittmacher, Kardioverter, Neurostimulationsimplantate oder Medikamentenpumpen, für die die Gefahr schwerster bis lebensbedrohlicher Funktionsstörungen hinzukommt.