Wirkung eines PBT in Kombination mit FES auf das reaktive Gleichgewicht von Personen mit Schlaganfall

Hintergrund. Obwohl Stürze multifaktoriell sind, sind Muskelschwäche, Gangdefizite und beeinträchtigte kompensatorische Schrittreaktionen die Hauptfaktoren für Stürze bei Schlaganfallpatienten. Aus Sicht des Kontrollmechanismus wird postuliert, dass Schrittstrategien durch das Muskelaktivitätsmuster dargestellt werden können, das über Langschleifen-Hirnstammreaktionen mit kortikaler Modulation ausgelöst wird. Aufgrund der sensomotorischen Beeinträchtigungen, die häufig bei Schlaganfallpatienten beobachtet werden, sind Komponenten der Muskelreaktionen (früh und spät) verzögert und haben eine geringere Amplitude, was sich auf die motorischen Reaktionen auf unerwartete Gleichgewichtsstörungen auswirkt. Beim störungsbasierten Gleichgewichtstraining handelt es sich um eine neuartige Therapiestrategie, die wiederholte Störungen der Auflagefläche einbezieht und Umweltstörungen wie Ausrutschen und Stolpern simuliert, um schnelle reaktive Gleichgewichtsreaktionen hervorzurufen. Darüber hinaus wurde beschrieben, dass die reaktive Gleichgewichtskontrolle und die sensomotorische Anpassung vom Schweregrad der motorischen Beeinträchtigung abhängen. Daher ist die Entwicklung therapeutischer Interventionen, die darauf abzielen, die Trainingszeiten zu verkürzen und/oder die Einbeziehung von Personen mit mittelschweren bis schweren sensomotorischen Beeinträchtigungen zu erleichtern, von entscheidender Bedeutung für die Implementierung reaktiver Gleichgewichtstrainingsprotokolle in die klinische Praxis.

Im vorliegenden Vorschlag wollen die Forscher untersuchen, ob ein 4-wöchiges, auf Störungen basierendes Gleichgewichtstraining die kinematischen und räumlich-zeitlichen Parameter der reaktiven Gleichgewichtskontrolle sowie die kinematischen und neuromuskulären Gangparameter verbessern kann, die als Frühsturzrisikoprädiktoren bei Personen mit Schlaganfall beschrieben werden. Darüber hinaus wollen die Forscher feststellen, ob eine auf Beeinträchtigungen ausgerichtete Intervention zur Korrektur der Gangmuster während des vorgeschlagenen Gehstörungstrainings unter Verwendung einer gezielten neuromuskulären elektrischen Stimulation (NMES), die auf die Muskeln Rectus femoris und Tibialis anterior angewendet wird, den potenziellen Nutzen steigern könnte des vorgeschlagenen Trainingsprotokolls bei der Schlaganfallpopulation.

Methoden. Die Studie verwendet ein primäres zweiarmiges, randomisiertes, kontrolliertes Design, um die Auswirkungen eines 4-wöchigen störungsbasierten Gleichgewichtstrainings mit und ohne gezielte NMES auf die reaktive Gleichgewichtskontrolle und Prädiktoren für das frühe Gangsturzrisiko in der Schlaganfallpopulation zu untersuchen. Vierzig Teilnehmer werden zufällig (1:1) der NMES-Gruppe (n=20) oder der No-NMES-Gruppe (N=20) zugeordnet. Die Teilnehmer werden gebeten, mit einer selbst gewählten Geschwindigkeit über eine sechs mal zwei Meter große computergesteuerte bewegliche Plattform zu laufen. Durch die Gerätesoftware werden rutschartige Störungen hervorgerufen, die die Plattform mit einer Geschwindigkeit von 0,46 m/s und einer Beschleunigung von 9,4 m/s2 12 Zoll vorwärts bewegt. Für jede Trainingseinheit werden die Teilnehmer gebeten, in sechs Blöcken mit jeweils zehn Gehversuchen über die computergesteuerte bewegliche Plattform zu laufen, darunter vier Störungsversuche pro Block. Insgesamt durchlaufen alle Teilnehmer pro Trainingseinheit 24 Störungsversuche. Die Teilnehmer werden gebeten, zweimal pro Woche ins Labor zu kommen, sodass jeder Teilnehmer 8 störungsbasierte Gleichgewichtstrainingssitzungen absolvieren kann.

Die folgenden Ergebnismaße werden im vorliegenden Forschungsvorschlag bewertet: Störungsergebnisse (Sturz oder Erholung), Stabilität des Schwerpunkts (CoM) und Gliedmaßenunterstützung des rutschenden (paretischen) Beins. Alle diese Ergebnismaße werden nach einer von außen verursachten Gleichgewichtsstörung vor und nach dem 4-wöchigen störungsbasierten Gleichgewichtstraining bewertet. Andererseits werden Schritt-zu-Schritt-Übergänge und veränderte neuromuskuläre Muster, die beide als Frühsturzrisikoprädiktor beschrieben und durch Kraftplattform bzw. Elektromyographie (EMG) bewertet werden, während eines 5-minütigen Lauftests auf dem Laufband an einem selbst gewählten Ort beurteilt Geschwindigkeit vor und nach dem Training.

Erwartetes Ergebnis. Die Forscher gehen davon aus, dass die Teilnehmer nach Abschluss des vorgeschlagenen Trainingsprotokolls weniger Laborstürze und höhere Werte für CoM-Stabilität und Gliedmaßenunterstützung zeigen werden, nachdem im Vergleich zu einer Basisbewertung eine „rutschartige“ Gangstörung aufgetreten ist. In ähnlicher Weise werden die Teilnehmer verbesserte Werte beim Schritt-zu-Schritt-Übergang (Übergang in den aktiven Modus) und weniger Abweichungen von den Normalwerten der EMG-Muster der unteren Extremitäten im Vergleich zu einer Basisbewertung aufweisen. Bezüglich des zweiten Ziels gehen die Forscher davon aus, dass nach Abschluss des vorgeschlagenen Trainingsprotokolls die Gruppe der Personen mit Schlaganfall, die das störungsbasierte Gleichgewichtstraining mit korrigiertem Gangmuster durchführt (NMES-Gruppe), weniger Laborstürze und einen höheren CoM aufweisen wird Stabilitäts- und Gliedmaßenunterstützungswerte nach einer „rutschartigen“ Gangstörung und verbesserte Werte beim Schritt-zu-Schritt-Übergang (Aktivmodus-Übergang) mit weniger Abweichungen von den EMG-Mustern der unteren Gliedmaßen gesunder Teilnehmer während einer instrumentierten Gangbeurteilung im Vergleich zur Gruppe „Kein NMES“.

Die Forscher glauben, dass die Beschreibung von Veränderungen der kinematischen, räumlich-zeitlichen und neuromuskulären Parameter nach einem reaktiven Gleichgewichtstrainingsprotokoll zu einem besseren Verständnis der Mechanismen hinter Kompensationsstrategien beitragen könnte, die darauf abzielen, die Haltungskontrolle bei Personen mit Schlaganfall wiederherzustellen. Darüber hinaus glauben die Forscher, dass die Ergebnisse dieses Projekts bei der Entwicklung neuer und wirksamer therapeutischer Strategien zur Reduzierung von Stürzen bei Schlaganfallpopulationen nützlich sein und dazu beitragen können, die Umsetzung von störungsbasiertem Gleichgewichtstraining in die klinische Praxis zu erleichtern.