Funktionelle Magnetstimulation als „schmerzlose“ Variante der künstlichen Bewegungsinduktion bei Lähmungen

Zusammenfassung

Einleitung:Um Bewegungen in der Rehabilitation von Patienten mit Paresen auf den Boden von zentralen Störungen zu induzieren und zu trainieren, gibt es seit Längerem die Möglichkeit der funktionellen elektrischen Stimulation der Muskulatur (FES). Eine wesentliche Limitation dieser Methode ist aber, dass es bei Patienten mit erhaltener Sensibilität zu Schmerzen und dadurch getriggerten Reflexen kommt. Die Anwendung der weitgehend „schmerzfreien“ magnetischen Stimulation (FMS) der Muskulatur ist daher eine mögliche Alternative in der Rehabilitation von Patienten mit teilweise erhaltener Sensibilität. Da eine möglichst hohe Kraft- und Leistungsentwicklung eine wesentliche Forderung der Implementierung wirksamer Rehabilitationsstrategien darstellt, ist in der Vorarbeit nachgewiesen worden, dass großflächige, dem Oberschenkel angepasste Magnetspulen bis zu 2,5-fach höhere isometrische Kräfte in Patienten mit erhaltener Sensibilität erzeugen können als die Elektrostimulation.

Ziel der vorliegenden Pilotstudie war nachzuweisen, dass die mittels funktioneller Magnetstimulation erzeugte mechanische Leistung der mittels Elektrostimulation induzierten ebenfalls überlegen ist.

Methoden:Zu diesem Zweck sind die mechanischen Momente, Leistungen und die Kinematik an 4 gesunden Probanden gemessen worden, die mittels Magnet- und Elektrostimulation bis zur Erschöpfung der Muskulatur an einem Fahrradmessstand unter isotonischen Bedingungen (konstanter Widerstand) Fahrradpedale traten.

Ergebnisse:Es konnte nachgewiesen werden, dass die erbrachte Arbeit, die mittlere Leistung, die Drehzahl und die Glätte des Pedaltretens im Wesentlichen von dem Spitzendrehmoment oder der Spitzenleistung abhängen. Des Weiteren sind Hinweise gefunden worden, dass im Falle der Magnetstimulation ein glatteres Pedaltreten erreicht wird als bei der Elektrostimulation. Grund dafür ist, dass durch die Magnetstimulation höhere Spitzenmomente induziert werden können.

Schlussfolgerung:Die periphere Magnetstimulation scheint sich wegen ihrer im Vergleich zur Elektrostimulation geringeren Schmerzinduktion sehr gut als Rehabilitationsmethode für Patienten mit zentralen Paresen und teilweise erhaltener Sensibilität zu eignen.

Abstract

Background:It is known in the rehabilitation of central pareses that functional electrical stimulation (FES) of the muscles can induce movement and accomplish training in patients. The main limitations of this method are that patients with preserved sensation experience pain and the reflexes triggered by FES. Therefore the application of the largely “painless” magnetic stimulation (FMS) of the muscles would be a potential alternative in the rehabilitation of patients with partially preserved sensation. As the generation of high force and power levels is considered to be an essential requirement of effective rehabilitation strategies, we have shown in previous work that FMS with large surface magnetic coils fitted to the thigh can generate about 2.5 times higher isometric forces in patients with preserved sensation, than can FES.

Objectives:The goal of the present pilot study was to prove that the mechanical power generated by functional magnetic stimulation is superior to that produced by electrical stimulation too.

Methods:We have measured the mechanical torque, the power, the accomplished work and the kinematics in 4 healthy control subjects, who performed pedalling propelled by FMS and FES until complete muscular exhaustion, using a cycling test-bed under isotonic conditions (constant resistance).

Results:We have proved that the generated work, mean power, cadence and smoothness of pedalling essentially depend on peak torque and power. Furthermore, we found evidence that smoother pedalling could be achieved using magnetic, compared to electrical stimulation because of the higher peak torques that were generated by FMS.

Conclusion:This study supports the concept that peripheral magnetic stimulation is an appropriate rehabilitation method for patients with central pareses and preserved sensory apparatus because FMS is less painful than electrical stimulation.

Schlüsselwörter

Magnetstimulation - Radfahren mittels Stimulation - Muskelleistung - glattes Pedaltreten

Keywords

magnetic stimulation - stimulation propelled cycling - muscle power - smoothness of cycling

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