Die Wirkung des Dual-tDCS in fünf Sitzungen auf die Leistung der unteren Extremitäten bei subakutem Schlaganfall

Schlaganfall ist eine der Hauptursachen für langfristige Behinderungen. Die Wiederherstellung der motorischen Funktion nach einem Schlaganfall ist trotz klassischer Rehabilitationstechniken oft unvollständig. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurde die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) als nicht-invasives Instrument zur reversiblen Modulation der Erregbarkeit des Gehirns beim Menschen eingeführt, bei der ein Gerät einen konstant niedrigen Gleichstrom (DC) sendet, der über das Gehirn an den interessierenden Bereich abgegeben wird Elektroden. Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) wurde in der Neurorehabilitation eingesetzt, um Patienten mit ischämischem Schlaganfall in verschiedenen Stadien des Schlaganfalls zu helfen, insbesondere in der akuten, subakuten und chronischen Phase, mit positiven und Sicherheitsberichten.

Nach einem Schlaganfall ist die Erregbarkeit der verletzten Hemisphäre verringert und wird als Überaktivität der Erregbarkeit der nicht verletzten Hemisphäre angesehen. Es wurde über eine ungewöhnlich hohe interhemisphärische Hemmung (IHI) von der intakten zur verletzten Hemisphäre berichtet. Die neuronale Plastizität beginnt in frühen Stadien nach einem Schlaganfall. Die Verhinderung des IHI-Ungleichgewichts und die Erhöhung der Erregbarkeit der verletzten Hemisphäre in der Frühphase wären für die Schlaganfallrehabilitation von Vorteil.

Basierend auf den polaritätsspezifischen Effekten erhöht anodisches tDCS die kortikale Erregbarkeit und kathodisches tDCS verringert die kortikale Erregbarkeit. Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) kann in zwei unterschiedlichen Montagen angewendet werden: monozephale und bihemisphärische/duale tDCS (gleichzeitiges Anlegen von zwei Elektroden über beide Gehirnhälften). Um die motorische Erholung nach einem Schlaganfall zu induzieren, werden typischerweise zwei verschiedene monozephale Montagen verwendet: i) um die Erregbarkeit in der verletzten Hemisphäre wiederherzustellen: Anode über der verletzten Hemisphäre und die Kathode als Referenzelektrode über dem kontraorbitalen Bereich platziert ii) zur Herunterregulierung Erregbarkeit der nicht verletzten Hemisphäre und Wiederherstellung des IHI: Kathode über der nicht verletzten Hemisphäre und Anode als Referenzelektrode. Es kann auch Dual-tDCS angewendet werden, was die gleichzeitige Kopplung erregender und hemmender Wirkungen auf beide Kortizes ermöglicht. Es gibt nur wenige Belege dafür, dass tDCS (monozephales und bihemisphärisches/duales tDCS) die Leistung der unteren Extremitäten sofort und mindestens drei Monate lang verbessern könnte. Es gibt jedoch noch unklare Auswirkungen auf die Gangleistung und die Muskelkraft.

Kürzlich wurde bei gesunden Probanden beschrieben, dass tDCS mit zwei Hemisphären, bei dem eine Hemisphäre durch anodische Stimulation erregt und die andere durch kathodische Stimulation gehemmt wird, das handmotorische Lernen im Vergleich zu tDCS mit einer Hemisphäre stärker verbessert. In Bildgebungsstudien wurde berichtet, dass die entsprechenden tDCS-induzierten Veränderungen interhemisphärische Wechselwirkungen beinhalten.

Dual-tDCS wird in jüngerer Zeit in der Rehabilitation eingesetzt, um die Hemmung, die die nicht verletzte Hemisphäre auf die verletzte Hemisphäre ausübt, zu verringern und das normale Gleichgewicht des IHI wiederherzustellen. Es wurde berichtet, dass Dual-tDCS in Kombination mit Training oder gleichzeitiger Ergo-/Physiotherapie das motorische Erlernen und die Funktionen der paretischen oberen Extremität bei Patienten mit chronischem Schlaganfall verbessert.

Die Funktionen der unteren Extremitäten sind nach einem Schlaganfall häufig beeinträchtigt, allerdings haben sich weniger Studien auf die Wirkung von tDCS auf die Funktionen der unteren Extremitäten konzentriert. Es wurde berichtet, dass eine einzelne Sitzung mit anodischem tDCS über der unteren Extremität M1 die Wirkung der motorischen Übung des paretischen Knöchels, die Krafterzeugung der paretischen Kniestrecker und die Haltungsstabilität bei Patienten mit chronischem Schlaganfall deutlich steigert. Eine Studie zeigte eine Verbesserung der Gehgeschwindigkeit unmittelbar nach einer einzigen Sitzung mit Dual-tDCS allein bei Patienten mit subakutem Schlaganfall.

Basierend auf der vorherigen Studie wird normalerweise eine Stromstärke von 1–2 mA von tDCS zur Modulation der Gehirnaktivität verwendet. Die richtige Stromdichte liegt zwischen 0,029 und 0,008 mA/cm 2. Je höher die Stromdichte, desto länger anhaltende, stärkere und tiefere kortikale Neuronenstimulation. Daher wurde bei Schlaganfallpatienten eine 2-mA-Stromstärke von tDCS zur Leistungsverbesserung der unteren Extremitäten angewendet. Wenn man homologen Gehirnregionen folgt, ist der motorische Bereich der unteren Extremitäten tiefgreifend und frühere Studien haben gezeigt, dass eine Stromstärke von 2 mA von tDCS durch den Bereich der unteren Extremitäten des Gehirns fließen kann.

Darüber hinaus fanden Tahtis et al. (2013) heraus, dass die Verwendung von 2 mA Dual-tDCS die Gehgeschwindigkeit unmittelbar nach einer einzigen Sitzung bei subakutem Schlaganfall verbessern konnte, und Klomjai et al. (2018) fanden heraus, dass eine einzelne Sitzung Dual-tDCS 2 mA mit Physiotherapie kombiniert werden konnte Bei subakutem Schlaganfall verbesserte sich die Leistung beim Sitzen im Stehen sofort und war größer als bei alleiniger Physiotherapie. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Wirkungsmechanismen bei kontinuierlicher Stimulation Auswirkungen auf die neuronale Plastizität haben. Daher schlugen sie vor, in weiteren Studien mehr Sitzungen mit Dual-tDCS in Kombination mit Physiotherapie durchzuführen, um die Leistung der unteren Extremitäten zu verbessern und den langanhaltenden Nacheffekt zu bestimmen.

Die Wirkung von 5 aufeinanderfolgenden Sitzungen mit Dual-tDCS während der Physiotherapie auf die Leistung der oberen Gliedmaßen zeigte eine signifikante Verbesserung der motorischen Funktionen der oberen Gliedmaßen und hielt mindestens eine Woche an. In dieser Studie wurde eine langanhaltende Wirkung von mindestens einer Woche bis drei Monaten nachgewiesen. Es gibt Hinweise darauf, dass 5 aufeinanderfolgende Tage unihemisphären-tDCS die motorischen Funktionen der unteren Gliedmaßen ohne schwerwiegende Nebenwirkungen bei Patienten mit Schlaganfall zu verbessern schienen. Es ist immer noch unklar, welche Auswirkungen mehrere Sitzungen mit dualem tDCS auch auf die Gangleistung und die Muskelkraft haben als lang anhaltende Nachwirkung mehrerer Dual-tDCS-Sitzungen.

Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, die Wirksamkeit von 5 aufeinanderfolgenden Sitzungen mit Dual-tDCS in Kombination mit konventioneller Physiotherapie auf die Funktionen der unteren Extremitäten nach einem Schlaganfall im subakuten Zustand zu untersuchen. Klinische Ergebnisse für Leistungsbewertungen der unteren Gliedmaßen bestehen aus der Messung der Muskelkraft mit einem Handdynamometer, dem Time-Up-and-Go-Test für die Funktionsleistung der unteren Gliedmaßen, dem fünfmaligen Sitz-Steh-Test für dynamisches Gleichgewicht und Muskelkraft sowie der Zebris-Kraftverteilungsmessung (FDM) zur Ganganalyse.