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Cent Eur Neurosurg 2007; 68(2): 67-72
DOI: 10.1055/s-2007-977739
Original Article

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Quantification of Temporal and Spatial Accuracy of Alternating Arm Movements in Multiple Sclerosis Patients Treated with Deep Brain Stimulation of the Thalamic Ventralis Intermedius Nucleus (VIM)

Quantifizierung der zeitlichen und räumlichen Genauigkeit alternierender Armbewegungen bei Multiple Sklerose-Patienten mit Tiefenhirnstimulation des Nucleus Ventralis Intermedius ThalamiJ. Spiegel 1 , U. Dillmann 1 , J. R. Moringlane 2
  • 1Department of Neurology, Saarland University, Homburg, Saar, Germany
  • 2Department of Neurosurgery, Saarland University, Homburg, Saar, Germany
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Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
06. Juli 2007 (online)

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Abstract

Objective: In patients with multiple sclerosis (MS) ataxia is a common symptom, which is barely influenced by pharmacological treatment. We studied whether stimulation of the thalamic ventralis intermedius nucleus (VIM) improves the performance of alternating forearm movements in MS patients.

Methods: We investigated 6 patients with primary (n=1) or secondary (n=5) chronic progressive MS (age 36-66 years, median 41.5 years, median EDSS [expanded disability status scale] 6.5). Patients were seated in a chair with one arm abduced at right angles to the body. This arm was strapped into a splint with one fixed section for the upper arm and one movable section for the forearm. The latter allowed horizontal movements in the elbow joint. The patients had to perform rhythmic alternating flexion and extension movements in the elbow joint. The rhythm and spatial extent of movements were indicated acoustically by a click tone stimulator and by marks respectively. Six manoeuvres (spatial extents of 48°, 83° at frequencies of 0.9 Hz, 1.5 Hz, and 2.5 Hz each) had to be performed. A potentiometer converted the horizontal movements of the forearm into a variable voltage. Forearm movements were measured with and without contralateral VIM stimulation.

Results: In all patients, spatial accuracy of the alternating forearm movements improved significantly after the stimulation had been switched on. Temporal accuracy increased during VIM stimulation in 5 of 6 patients. In 1 of 6 patients the spatial but not the temporal movement accuracy improved during stimulation.

Conclusions: During VIM stimulation, performance of alternating forearm movements improved significantly. This might indicate that VIM stimulation could be a therapeutic alternative in the treatment of upper limb ataxia in MS.

Zusammenfassung

Einleitung: Die Ataxie stellt bei Patienten mit Multipler Sklerose (MS) ein häufiges Symptom dar, welches pharmakologisch kaum zu beeinflussen ist. Wir überprüften, ob die Stimulation des Nucleus ventralis intermedius (VIM) die Durchführung alternierender Unterarmbewegungen bei MS-Patienten bessert.

Methoden: Wir untersuchten 6 Patienten mit primär (n=1) oder sekundär (n=5) chronisch progressiver MS (Alter 36-66 Jahre, Median 41.5 Jahre, Median des EDSS [expanded disability status scale] 6.5). Die Patienten saßen aufrecht auf einem Stuhl, wobei der rechte Arm rechtwinklig zum Körper abduziert war. Der Arm befand sich auf einer Schiene mit einem fixierten Teil für den Oberarm und einem drehbaren Teil für den Unterarm. Letzteres erlaubte horizontale Bewegungen im Ellbogengelenk. Die Pa-tienten mussten rhythmisch-alternierende Streck-und Beugebewegungen im Ellbogengelenk ausführen. Frequenz und Bewegungsumfang dieser Bewegungen wurden akustisch durch einen Tongenerator bzw. durch Markierungen auf dem Tisch vorgegeben. 6 Manöver (Bewegungsumfänge von 48°, 83° unter Frequenzen von jeweils 0.9 Hz, 1.5 Hz, 2.5 Hz) waren zu absolvieren. Ein Potentiometer wandelte die horizontalen Unterarmbewegungen in eine variable Spannung um. Die Unterarmbewegungen wurden mit und ohne VIM-Stimulation gemessen.

Ergebnisse: Die räumliche Bewegungsgenauigkeit besserte sich bei allen Patienten unter VIM-Stimulation. Die zeitliche Bewegungsgenauigkeit nahm bei 5 von 6 Patienten zu. Bei 1 von 6 Patienten stieg nur die räumliche nicht aber die zeitliche Bewegungsgenauigkeit unter Stimulation an.

Schlussfolgerung: Unter VIM-Stimulation wurden die alternierenden Unterarmbewegungen signifikant genauer ausgeführt als ohne VIM-Stimulation. Diese Ergebnisse könnten darauf hindeuten, dass die VIM-Stimulation eine therapeutische Alternative zur Behandlung der Ataxie der oberen Extremität bei MS darstellt.

Key words

Deep brain stimulation - thalamic VIM nucleus - multiple sclerosis - ataxia - tremor

Schlüsselwörter

Tiefenhirnstimulation - thalamischer VIM-Nucleus - Multiple Sklerose - Ataxie - Tremor

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Correspondence

Dr. med. J. Spiegel

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