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Medizin

Rückenmark­stimulatoren ermöglichen drei Querschnitt­gelähmten eigenständiges Gehen

Donnerstag, 1. November 2018

/EPFL- Jamani Caillet

Lausanne – Eine gezielte elektrische Stimulation des Rückenmarks hat es drei Patienten mit „diskompletter“ Querschnittlähmung nach kurzem Training ermöglicht, sich mit Rollator oder Liegerad eigenständig zu bewegen. Laut dem Bericht in Nature (2018; 563: 65-71) können die Patienten die zuvor gelähmten Muskeln teilweise auch ohne elektrische Unterstützung bewegen. Die Forscher führen den Erfolg in Nature Neuroscience (2018; doi: 10.1038/s41593-018-0262-6) auf eine intermittierende elektrische Stimulation zurück, die propriozeptive Reflexe der Tiefenwahrnehmung erhält.

Bis vor kurzem erschien es unvorstellbar, dass Menschen, die nach einer Rückenmark­verletzung querschnittgelähmt sind, sich selbstständig aus ihren Rollstühlen erheben und wieder eigenständig laufen können. Bisher ist dies nicht möglich. Auch eine intensive Reha-Behandlung ist derzeit nicht in der Lage, den Patienten die willkürliche Kontrolle über ihre Muskeln zurückzugeben, wenn die Verbindung zum Gehirn im Bereich des Rückenmarks zerstört ist. 

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Nicht jede Querschnittlähmung führt jedoch zu einer vollständigen Unterbrechung aller Nervenfasern im Rückenmark. Häufig kommt es zu einer „diskompletten“ Lähmung. Die Motoneuronen, die die Muskeln steuern, sind dann zerstört. Andere Nervenstränge können jedoch erhalten bleiben. Das Ziel der Reha-Behandlung besteht dann darin, diese Fasern für neue Aufgaben zu rekrutieren – in ähnlicher Weise wie nach einem Schlaganfall gesunde Hirnregionen die Aufgaben der abgestorbenen Hirnzellen übernehmen. Elektronische Rückenmarkstimulatoren, die in einer Operation epidural über dem Rückenmark platziert werden, könnten die Rehabilitation der Patienten fördern.

Im September berichteten zwei US-Teams über erste Erfolge. Mehrere Patienten konnten sich dank einer Rückenmarkstimulation wieder selbstständig, wenn auch mit Gehhilfen, auf den Beinen halten und sich vorwärts bewegen. Diese Erfolge mussten sich die Patienten jedoch durch ein monatelanges Training hart erarbeiten. 

Die drei Patienten, über die ein Team um Grégoire Courtine von der Ècole Polytechnique Fédérale de Lausanne jetzt berichtet, begannen bereits nach einer Woche, ihre zuvor gelähmten Muskeln wieder zu bewegen. Inzwischen können sie sich mit Krücken oder einem Rollator auf ebenem Gelände auch außerhalb der Reha-Abteilung fortbewegen.

Alle drei Patienten, Männer im Alter zwischen 28 und 47 Jahren, hatten eine trauma­tische Halswirbelsäulenverletzung erlitten, die vier bis sechs Jahre zurücklag. Die Neurologen diagnostizierten eine inkomplette Querschnittlähmung auf in Höhe des zehnten Thoraxwirbels (T10) oder höher mit einem Grad C oder D nach der Skala der American Spinal Cord Association. Alle verfügten nach dem Abschluss einer konventionellen Reha-Behandlung nur über eine geringe Kontrolle über einzelne Muskeln, die sie aber nicht für koordinierte motorische Bewegungen nutzen konnten. Alle drei waren, wie die meisten Menschen mit Querschnittlähmung, an den Rollstuhl gebunden.

Den Patienten wurde in einem operativen Eingriff epidural ein Neurostimulator implantiert. Er besteht aus 16 Elektroden, mit dem in der lumbosakralen Region (T11-L1) das Rückenmark elektrisch stimuliert werden kann. Die Impulse werden in einem kleinen Gerät erzeugt, das ähnlich wie ein Herzschrittmacher unter der Haut implantiert wurde und über ein Kabel mit dem Neurostimulator verbunden ist. Der Impulsgenerator wird elektromagnetisch von außen gesteuert. Die Befehle erzeugt ein Mikrocomputer, den der Patient am Körper trägt. Dieser Mikrocomputer wird während der Trainingsphase drahtlos (über Bluetooth) von einem Computer aus konfiguriert.

Während der Trainingsphase wurden Muskelsignale (EMG), Schwerkraft (des Patienten in einer Hängevorrichtung) und Kinetik aufgezeichnet und in Echtzeit zur Programmierung des Neurostimulators ausgewertet. Anders als die US-Forscher, die eine kontinuierliche Rückenmarkstimulation durchführen, setzen die Schweizer Forscher auf intermittierende Impulse, die mit den Bewegungsabläufen zeitlich synchronisiert werden (laut den Autoren mit der Präzision einer Schweizer Uhr). 

Erste Erfolge zeigten sich bereits nach einer Woche. Alle drei Patienten lernten schnell, ihre Muskeln mithilfe des Neurostimulators kontrolliert einzusetzen und schon bald waren sie in der Lage, auf dem Laufband Strecken von bis zu einem Kilometer zurückzulegen – freihändig, allerdings gestützt durch ein, wie die Forscher schreiben, intelligentes Körpergewicht-Unterstützungssystem.

Bewegungen auch ohne elektrische Stimulation

Bei den Laufbandübungen kam es zu keinen Ermüdungserscheinungen der Beinmus­kulatur, so dass die Patienten über längere Zeiträume trainieren konnten. Diese Reha-Übungen machten sich bald bezahlt. Die Motorik der Patienten verbesserte sich immer weiter, was die Forscher auf eine aktivitätsabhängige Plastizität zurückführen – der Fähigkeit des Nervensystems, bei einer veränderten Beanspruchung Nervenfasern zu reorganisieren. Am Ende waren die Patienten sogar in der Lage, ihre Bewegungen durchzuführen, wenn die elektrische Stimulation ausgeschaltet wurde. Für Courtine ist dies ein wesentlicher Unterschied zur Methode der US-Kollegen. Dort kam es auch nach einem längeren Training zum Rückfall in den Lähmungszustand, wenn die Elektroden ausgeschaltet wurden. 

Courtine führt den Erfolg der Behandlung auf die kurzen Unterbrechungen der Impulse zurück, die am Hinterhorn auf der Ebene der sensorischen afferenten Nervenfasern erfolgt. Diese Nervenfasern leiten unter anderem propriozeptive Signale aus den Muskelspindeln. Sie enthalten Informationen über den Spannungszustand der Muskeln und damit über die aktuelle Position des Beines. Diese Informationen sind eine wichtige Voraussetzung für flüssige Bewegungungen. Bei einer Dauerstimulation des Rückenmarks werden die propriozeptiven Signale blockiert.

Die Forscher haben eine Startup-Firma (GTX medical) gegründet mit dem Ziel, ihre Technologie Krankenhäusern und Kliniken möglichst rasch zur Verfügung stellen zu können. Im nächsten Schritt wollen sie die Rückenmarkstimulatoren in der Frühphase nach der Querschnittlähmung erproben.

Andere Reha-Experten sind zurückhaltend. Winfried Mayr vom Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik der Medizinischen Universität Wien glaubt, dass die Ergebnisse noch weit von einer Übertragbarkeit in die klinische Routine entfernt sind. Man dürfe gegenüber den Betroffenen nicht die unberechtigte Hoffnung wecken, es gäbe bereits eine allgemein anwendbare Lösung, die sie wieder auf die Beine bringe. Auch Norbert Weidner, Ärztlicher Direktor der Klinik für Paraplegiologie am  Universitätsklinikum Heidelberg, bleibt skeptisch. Welches Ausmaß an Gehfunktion tatsächlich wieder gewonnen werden könne und wie die wiedergewonnene Gehfunktion auf längere Sicht erhalten werden könnte, müssten zukünftige Studien zeigen. © rme/aerzteblatt.de

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