BCI und FES für die Handtherapie bei Rückenmarksverletzungen

Verletzungen der höheren Ebenen des Rückenmarks, Tetraplegie genannt, führen zu einer vollständigen oder teilweisen Lähmung beider Beine und Arme, wodurch die Person bei elementaren Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) wie Trinken und Essen von ihren Bezugspersonen abhängig ist. Etwa 60 % der Tetraplegiker haben eine unvollständige Verletzung und können ihre Bewegung und Empfindung teilweise wiedererlangen. Der Genesungserfolg hängt stark von der Therapie innerhalb des ersten Jahres nach der Verletzung ab. Die funktionelle Elektrostimulation (FES) ist eine relativ neue Therapie der Hand. Bei der FES-Therapie werden Elektroden an der Oberfläche der Unterarme des Patienten angebracht und elektrischer Strom wird durch sie geleitet. Ein Nachteil der aktuellen FES-Therapie besteht darin, dass ein Therapeut den Stimulator ein- und ausschalten muss, weil der Patient keine seiner Hände benutzen kann. In unserer vorherigen Pilotstudie, die an zwei akuten tetraplegischen Patienten durchgeführt wurde, haben wir die Machbarkeit der Verwendung einer Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) getestet, um FES nach dem Willen des Patienten zu steuern. BCI basiert auf der Aufzeichnung der Gehirnaktivität des Patienten. BCI kann die Absicht des Patienten erkennen, die Hand zu bewegen, selbst wenn er sie physisch nicht bewegen kann. Mit BCI steuern Patienten die FES, indem sie daran denken, ihre Hand zu bewegen.

Eine BCI-FES-Therapie sorgt für ein gleichzeitiges Training der Nervenbahnen vom Gehirn zum Handmuskel (motorische Imagination/Versuch) und vom Muskel zum Gehirn (elektrische Stimulation der Muskeln). Diese Form der Therapie könnte eine schnellere und vollständigere Genesung fördern

In dieser kontrollierten Studie zielen wir darauf ab, sowohl chronischen als auch subakuten Tetraplegikern eine BCI-FES-Therapie über einen Zeitraum von 20 Sitzungen anzubieten und Zugang zum funktionellen und neurologischen Ergebnis der Therapie zu erhalten. Fünf chronische Patienten (mehr als ein Jahr nach der Verletzung) werden an einer Cross-Over-Studie teilnehmen, da wir nicht erwarten, dass sie sich ohne BCI-FES spontan erholen werden. Subakute Patienten erhalten sowohl eine konventionelle Therapie als auch BCI-FES, sodass eine Genesung durch eine dieser beiden Therapien herbeigeführt werden kann. Daher ist es notwendig, eine Behandlungs- und eine Kontrollgruppe zu haben. Jede Gruppe besteht aus 10 Patienten, Alter und Verletzung abgestimmt. Beide Gruppen erhalten die gleiche Menge an elektrischer Stimulation, aber nur die Behandlungsgruppe steuert freiwillig den elektrischen Stimulator mit BCI. Eine Kontrollgruppe erhält eine passive elektrische Stimulation derselben Handmuskeln, jedoch ohne Verwendung von BCI.