Neuromuskuläre elektrische Stimulation und Motorsteuerung

Phase I: Vorstudie Probanden im Alter zwischen 20 und 40 mit und ohne Kreuzschmerzen in der Vorgeschichte werden rekrutiert. Probanden, die an einer Teilnahme interessiert sind, durchlaufen ein Screening-Verfahren anhand der Einschluss-Ausschluss-Kriterien-Checkliste und erhalten kurze Informationen zur Studie. Wenn sie alle Einschlusskriterien erfüllen, wird der Einwilligungsprozess durchgeführt.

Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung füllen alle Probanden das Informationsblatt für demografische Daten aus. Die Körpermerkmale werden identifiziert. Zu diesen Orientierungspunkten gehören 1) lumbaler Dornfortsatz von L2-L5, 2) L4-5-Facettengelenk (2 cm lateral zur unteren Hälfte des Dornfortsatzes von L4) und 3) lumbaler Multifidus-Muskel (2 cm lateral von L5-Dornfortsatz und 3 cm lateral zum Dornfortsatz L2). Bilaterale L4-5-Facettengelenke werden verwendet, um den Ultraschallwandler zur Erfassung des lumbalen Multifidus-Muskels zu platzieren, während die Position des lumbalen Multifidus-Muskels verwendet wird, um NMES-Elektroden zu platzieren. Dann werden die Probanden klinischen Ergebnismessungen unterzogen, einschließlich klinischer Beobachtung von abweichenden Bewegungsmustern während funktioneller Bewegungen, passiver SLR, Muskellängentest der hinteren Oberschenkelmuskulatur, modifizierter Thomas- und Ober-Tests, Bauch- und Rückenmuskelkraft.

Die Probanden befinden sich in Bauchlage auf dem Behandlungstisch, wobei Thorax (Höhe T3) und Becken (Höhe S2) sicher am Bett befestigt sind. Ein tragbares Dynamometer wird am Brustkorb platziert, um die Kraft der Rückenstreckung zu messen. Dann wird der Ultraschallwandler von Rater-A am rechten L4-5-Facettengelenk platziert. Die Aktivierung des rechten lumbalen Multifidus-Muskels in Ruhe wird aufgezeichnet. Dann bewegt Bewerter-A den Wandler zum linken L4-5-Facettengelenk, um die Aktivierung des linken lumbalen Multifidus-Muskels zu messen. Danach wird der Proband gebeten, 2 Wiederholungen der maximalen freiwilligen isometrischen Kontraktion (MVIC) des Rückenstreckmuskels mit 1 Minute Pause zwischen den Wiederholungen durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels während MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft vom tragbaren Dynamometer für beide Wiederholungen auf. Die Daten aus Wiederholung 1 und 2 werden verwendet, um die Intra-Rater-Zuverlässigkeit der Ultraschallbildgebungsmessung zu ermitteln und die minimal erkennbare Veränderung zu berechnen, während Daten von rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskeln verwendet werden, um den Unterschied zwischen rechter und linker Seite zu bestimmen. Der Proband wird gebeten, die Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung (RPE) zu bewerten und sich 5 Minuten auszuruhen, um Muskelermüdung zu vermeiden. Nach der Ruhezeit führt Bewerter-B den genauen Prozess wie Bewerter-A durch. Diese Daten werden verwendet, um die Interrater-Zuverlässigkeit der Ultraschall-Bildgebungsmessung zu ermitteln. Bewerter-A und Bewerter-B sind gegenüber der Gruppe des Subjekts verblindet.

Die NMES-Elektroden werden auf bilateralen lumbalen Multifidus-Muskeln platziert (positive Elektrode bei L3 und negative Elektrode bei L5). Der Ultraschallwandler wird am L4-5-Facettengelenk platziert, um die Aktivierung des lumbalen Multifidus-Muskels zu erfassen. Das NMES wird zunächst auf den faradischen Modus (20 Hz, 1 ms) eingestellt. Der Prüfarzt erhöht die Intensität in Schritten von 1 mA. Es werden Ultraschallbilddaten aufgezeichnet, während der Proband gebeten wird, das 0-10-Niveau des Unbehagens alle 5 mA-Schritte zu bewerten. Rater-A und Rater-B zeichnen die Intensität auf, die verwendet wird, um eine beobachtbare Kontraktion des lumbalen Multifidus-Muskels hervorzurufen. Die NMES-Intensität steigt bis zum maximalen Unbehagen (10 von 10). Der Proband wird gebeten, das RPE zu bewerten und eine Ruhephase von 10 Minuten einzulegen, um Muskelermüdung vorzubeugen. Nach der Ruhezeit wird das NMES auf den Interferenzmodus eingestellt (6000 Hz, Schwebungsfrequenz 20–50 Hz, Abtasteffekt). Der Ermittler wiederholt den gesamten Datenerhebungsprozess. Daten aus zwei Stimulationsmodi werden verwendet, um den geeigneten Modus und die geeignete Dosis zur Aktivierung der lumbalen Multifidus-Muskeln zu bestimmen.

Um die Durchführbarkeit des vorgeschlagenen Protokolls zu bestimmen, wird das NMES auf den Interferenzmodus eingestellt. Der Prüfarzt wird die NMES-Intensität erhöhen, bis die Dicke des M. multifidus lumbalis um 10 % zunimmt. Dann wird der Proband gebeten, eine MVIC des Rückenstreckmuskels durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels während der MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft von einem am Brustkorb angebrachten Handdynamometer auf. Der Ermittler verringert die NMES-Intensität auf Null. Das Subjekt ruht sich für 10 Minuten aus. Danach wird der Proband gebeten, eine weitere MVIC des lumbalen Multifidus-Muskels ohne NMES durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des lumbalen Multifidus-Muskels und zeichnet die Rückenstreckungskraft auf. Die NMES-Elektroden werden entfernt und die Haut des Probanden wird gereinigt. Die Daten (MVIC und MVIC+NMES) werden verwendet, um das Vorhandensein einer arthrogenen Muskelhemmung des lumbalen Multifidus-Muskels vorläufig zu bestimmen. Darüber hinaus werden die MVIC-Daten ohne NMES zwischen Prä- und Post-NMES verwendet, um das Vorhandensein eines Retentionseffekts von NMES zu bestimmen.

Um die Machbarkeit des vorgeschlagenen Eingriffs zu bestimmen, wird das NMES im Interferenzmodus auf bilaterale lumbale Multifidus-Muskeln angewendet. Der Ermittler erhöht die Intensität bis zur maximalen Toleranz des Subjekts. Die Stimulation wird auf 10 Sekunden an und 60 Sekunden aus eingestellt, um die Muskelermüdung zu minimieren. Die gesamte NMES-Zeit beträgt 15 Minuten. Diese Interventionsdosis basiert auf früheren Studien von Hicks et al. Vierfüßler-Schaukelübungen werden in dieser Studie als motorisches Kontrolltraining verwendet. Diese Übung basiert auf dem Konzept der Beeinträchtigung des Bewegungssystems. Der Proband wird gebeten, eine Vierbeinerposition mit Wirbelsäule in neutraler Position, Schulter und Hüfte in 90 Grad, Hüften über den Knien zentriert und Füßen vom Körper weg zeigend mit dem Fußrücken auf der Stützfläche auszuführen. Dann wird die Testperson gebeten, ein Zurückschaukeln durchzuführen, indem sie mit beiden Händen nach hinten drückt. Diese mündliche Anweisung wird dem Probanden als „Halten Sie Ihren Rücken während der gesamten Bewegung gerade. Denken Sie daran, sich in Ihren Hüften zu bewegen und nicht in Ihrem Rücken. Bewegen Sie sich in den Hüften gleichmäßig". Das Subjekt schaukelt zurück in die Position, die eine beobachtbare und/oder fühlbare hintere Beckenrotation verursacht. Der Proband wird gebeten, unter Aufsicht des Untersuchers 10 Wiederholungen, gefolgt von einer Ruhephase von 1 Minute, zu diesem Zielpunkt zurückzuschaukeln, um die Muskelermüdung zu minimieren. Der Proband wird gebeten, das RPE nach Abschluss von 10 Wiederholungen zu bewerten. Dann wird der Ermittler den Zielpunkt erneut für die nächsten 10 Wiederholungen neu bewerten. Dieser Vorgang wird kontinuierlich für 15 Minuten durchgeführt.

Nach Abschluss der Intervention wird das Subjekt einer Post-Interventions-Datensammlung unter Verwendung des gleichen Protokolls unterzogen, außer dass nur Bewerter-A die Post-Interventions-Datensammlung durchführt. Die NMES-Elektroden werden erneut an den bilateralen lumbalen Multifidus-Muskeln angebracht. Der Ultraschallwandler wird am L4-5-Facettengelenk neu platziert, und das Handdynamometer wird am Thorax neu platziert. Das Subjekt wird gebeten, 2 Wiederholungen von MVIC des Rückenstreckmuskels mit 1 Minute Pause zwischen den Wiederholungen durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels während MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft vom tragbaren Dynamometer für beide Wiederholungen auf. Der Prüfarzt wird die NMES-Intensität erhöhen, bis die Dicke des M. multifidus lumbalis um 10 % zunimmt. Dann wird der Proband gebeten, eine MVIC des Rückenstreckmuskels durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels während der MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft von einem am Brustkorb angebrachten Handdynamometer auf. Der Ermittler verringert die NMES-Intensität auf Null. Das Subjekt ruht sich für 10 Minuten aus. Danach wird der Proband gebeten, eine weitere MVIC des lumbalen Multifidus-Muskels ohne NMES durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des lumbalen Multifidus-Muskels und zeichnet die Rückenstreckungskraft auf. Die NMES-Elektroden werden entfernt und die Haut des Probanden wird gereinigt. Daten vor und nach der Intervention werden verwendet, um die Durchführbarkeit der vorgeschlagenen Intervention zu bestimmen.

Phase II: Randomisierte kontrollierte Studienstudie Die Phase-II-Studie wird eine Stichprobe im Alter zwischen 20 und 40 Jahren verwenden. Probanden mit und ohne Rückenschmerzen in der Vorgeschichte werden durch Flyer rekrutiert, die in 2 Universitätskliniken für Physiotherapie ausgehängt werden, sowie durch Mundpropaganda von Probanden und Freunden. Probanden, die an einer Teilnahme interessiert sind, durchlaufen ein Screening-Verfahren anhand der Einschluss-Ausschluss-Kriterien-Checkliste und erhalten kurze Informationen zur Studie. Wenn sie alle Einschlusskriterien erfüllen, wird der Einwilligungsprozess durchgeführt.

Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung füllen alle Probanden das Informationsblatt für demografische Daten aus. Dann werden die Probanden gebeten, ihre Kleidung gegen ein Labor-Tanktop zu wechseln, um ihren unteren Rückenbereich freizulegen. Es werden die gleichen Körpermerkmale wie in der Vorstudie identifiziert. Die Probanden befinden sich in Bauchlage auf dem Behandlungstisch, wobei Thorax (Höhe T3) und Becken (Höhe S2) sicher am Bett befestigt sind. Ein tragbares Dynamometer wird am Brustkorb platziert, um die Kraft der Rückenstreckung zu messen. Die NMES-Elektroden werden an den bilateralen lumbalen Multifidus-Muskeln platziert, und das System wird auf den Interferenzmodus eingestellt. Dann wird der Ultraschallwandler von Rater-A am rechten L4-5-Facettengelenk platziert.

Das Subjekt wird gebeten, 2 Wiederholungen von MVIC des Rückenstreckmuskels mit 1 Minute Pause zwischen den Wiederholungen durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels in Ruhe und während MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft vom Handdynamometer für beide Wiederholungen auf. Der Prüfarzt wird die NMES-Intensität erhöhen, bis die Dicke des M. multifidus lumbalis um 10 % zunimmt. Dann wird der Proband gebeten, eine MVIC des Rückenstreckmuskels durchzuführen. Rater-A misst die Aktivierung des rechten und linken lumbalen Multifidus-Muskels während der MVIC und zeichnet die Rückenstreckungskraft von einem am Brustkorb angebrachten Handdynamometer auf. Die NMES-Elektroden werden entfernt und die Haut des Probanden wird gereinigt. Die Daten (MVIC und MVIC+NMES) werden verwendet, um das Vorhandensein einer arthrogenen Muskelhemmung des lumbalen Multifidus-Muskels zu bestimmen. Nach der Datenerfassung vor der Intervention werden Probanden mit beeinträchtigtem LPC nach dem Zufallsprinzip entweder einer kombinierten NMES mit Motorkontroll-Trainingsgruppe (COMB) oder einer Motorkontroll-Trainingsgruppe (MCT) unter Verwendung einer zufällig generierten Nummer in verborgenen Umschlägen zugewiesen.

Die COMB-Gruppe erhält die NMES im Interferenzmodus an bilateralen lumbalen Multifidus-Muskeln. Die Intensität wird auf die maximale Toleranz des Subjekts eingestellt. Die Stimulation wird auf 10 Sekunden an und 60 Sekunden aus eingestellt, um die Muskelermüdung zu minimieren. Die gesamte NMES-Zeit beträgt 15 Minuten. Nach dem NMES erhält die COMB-Gruppe ein 30-minütiges Motorkontrolltraining auf der Grundlage des Bewegungssystem-Beeinträchtigungskonzepts. Dieses motorische Kontrolltraining konzentriert sich auf die Kontrolle des lumbalen M. multifidus bei verschiedenen funktionellen Aufgaben. Es wird angenommen, dass es die motorischen Einheiten bei Personen mit arthrogener Muskelhemmung wiederherstellt. Dieses Motoriktraining dauert ca. 30 Minuten. Die COMB-Gruppe erhält 8 Wochen lang zweimal pro Woche eine Intervention. Wir verwenden das 8-wöchige motorische Trainingsprogramm, da mehrere Studien eine signifikante Verbesserung nach einem 8-wöchigen Trainingsprogramm gezeigt haben.1,8 Die Probanden in der MCT-Gruppe erhalten Placebo-NMES (kein elektrischer Strom) und das gleiche Trainingsprogramm für die motorische Kontrolle wie die COMB-Gruppe. Therapeuten, die motorisches Kontrolltraining anbieten, werden gegenüber der Gruppenzuweisung verblindet. Nach Abschluss des Interventionsprogramms wird jeder Proband unmittelbar nach der ersten Sitzung (Post-1) und nach 8 Wochen (Post-2) der Intervention einer postinterventionellen Datenerfassung unterzogen, um die Wirkung der kombinierten neuromuskulären Elektrostimulation und motorischen Kontrolle zu bestimmen Training bei Personen mit eingeschränkter Beckenbodenkontrolle.