Die Wirkung von kombiniertem Training und NMES auf Kraft, Propriozeption und Reaktionszeit bei skapholunärer Instabilität

Bei Verletzungen der oberen Extremitäten werden häufig Hand-/Handgelenksverletzungen beobachtet. Die Hand ist ein wichtiges Organ, das es dem Menschen ermöglicht, alltägliche Aktivitäten auszuführen. Hand- und Handgelenksprobleme können zu Einschränkungen bei den Aktivitäten der Person führen und sie daran hindern, ihre Aufgaben im täglichen Leben zu erfüllen. Dies kann zu einer Verschlechterung der Lebensqualität führen.

In Bezug auf die biomechanischen Eigenschaften weisen die äußeren Bänder des Handgelenks eine höhere Elastizität auf, sind jedoch weniger zugfest, was zu einer geringeren Haltbarkeit im Vergleich zu den meisten intrinsischen Bändern führt. Infolgedessen besteht bei äußeren Bändern die Gefahr eines Bruchs im medialen Bereich, wohingegen bei intrinsischen Bändern die Gefahr von Bruchverletzungen höher ist als bei einem kompletten Riss (1).

Die Verbindung des Scapholunum-Gelenks (SL) wird durch mehrere Handwurzelbänder gewährleistet. Das wichtigste davon ist das Ligamentum scapholunate interosseus (SLIL; skapholunäres interosseisches Ligament) (2). Eine SLIL-Verletzung führt zu einer Instabilität des skapholunären Gelenks (3). Die skapholunäre Instabilität ist die häufigste Handwurzelinstabilität (4). Wenn diese Instabilität unbehandelt bleibt, wird die mechanische Beziehung zwischen den Handwurzelknochen dauerhaft gestört, was zu fortschreitenden degenerativen Veränderungen in den Radiokarpal- und Mittelkarpalgelenken führt (5). Diese degenerativen Veränderungen werden als skapholunärer fortgeschrittener Kollaps (SLAC) bezeichnet und sind die häufigste Ursache für Handgelenksarthrose (6). Bei der SL-Instabilität stellen Streckung und Sturz auf die Hand bei Ulnardeviation typischerweise den Verletzungsmechanismus dar. Das kombinierte Muster aus Karpalinstabilität und degenerativer Arthritis wird als skapholunärer fortgeschrittener Kollaps (SLAC) bezeichnet (7).

Die Tatsache, dass das Kahnbein und das Mondbein unterschiedliche Gelenkstrukturen haben, ermöglicht es ihnen, sich bei Beugungs- und Streckbewegungen des Handgelenks unterschiedlich schnell zu drehen. Darüber hinaus sind die dorsalen Fasern des SLIL kurz und dick und die palmaren Fasern locker und elastisch, was unterschiedliche Rotationen des Skaphoids und des Lunatums bei Flexions- und Extensionsbewegungen ermöglicht. Unter Belastung tendiert das Kahnbein dazu, in Flexion zu gehen und das Lunatum tendiert dazu, in Extension zu gehen. Diese unterschiedlichen Bewegungsmuster von Skaphoid und Mondbein führen zu einer hohen potentiellen Energiespeicherung im SLIL-Band. Bei einem Bandriss ist zu erwarten, dass sich die Handwurzelknochen aufgrund dieser Energie auf die gegenüberliegende Seite bewegen. Deshalb beugt sich nach einer SLIL-Ruptur das Kahnbein und das Mondbein geht aufgrund der Zugwirkung des Triquetrums durch das Ligamentum interosseum lunatriquetrale (LTIL) in Streckung. Dieses Instabilitätsmuster wird als dorsale interkalare Segmentinstabilität (DISI) bezeichnet (7).

Bis vor Kurzem gingen die meisten biomechanischen Theorien davon aus, dass die Stabilität des Handgelenks hauptsächlich durch die Form des Gelenks und die Interaktion zwischen Bändern und Kapseln bestimmt wird. Die dynamischen Stabilisierungsmechanismen anderer Gelenke wie des Knies oder der Schulter wurden ausführlich untersucht. Weniger Wert wurde auf das Verständnis gelegt, wie Muskeln und Sehnen zur Stabilität des Handgelenks beitragen. In den letzten 15 Jahren begann jedoch das zunehmende Interesse und die Forschung, Licht auf dieses Thema zu werfen. Tatsächlich wurden seit 2011 mehr als 350 Artikel zur Handgelenkspropriozeption veröffentlicht. Einer der Auslöser für diesen Sachverhalt war die Beschreibung von Mechanorezeptoren in den Bändern des Handgelenks durch Hagert et al. Propriozeption hängt mit der Gelenkstabilität zusammen. Der Begriff „Handgelenksstabilität“ bezieht sich auf die Fähigkeit des Handgelenks, das Gleichgewicht unter Belastung (kinetisch) und/oder während der Bewegung (kinematisch) aufrechtzuerhalten und stabil anhalten zu können, ohne sich zu verdrehen und symptomatisch zu werden. Ein stabiles Handgelenk verdreht sich unter physiologischer Belastung nicht und kann seine innere Ausrichtung anpassen, um zu einem festen Block zu werden, von dem aus Kräfte verteilt werden können. Die kinetische Stabilität des Handgelenks erfordert viele beitragende Faktoren, darunter Knochenmorphologie, robuste Statik (Bänder) und starke dynamische Stabilisatoren (Unterarmmuskeln und Sehnen, die das Handgelenk kreuzen), erhaltene Gelenkflächen und ein kompetentes sensorisches und motorisches System, das Nerven umfasst, die die Statik verbinden und dynamische Stabilisatoren. Das Versagen eines dieser fünf Faktoren kann zu einer Instabilität des Handgelenks führen (13).

SL-Instabilität entsteht als Folge einer Störung der normalen Ausrichtung der Knochen, die das Handgelenk bilden, aufgrund einer Schädigung der SLIL-Bänder. Es wird oft übersehen, weil es mit anderen Hand-/Handgelenkproblemen verbunden sein kann (14,15). SL-Instabilitäten sind in der Regel durch Schmerzen im Handgelenk gekennzeichnet, die bei Belastung auftreten. Das durch SL-Instabilität entstehende Schmerzmuster nimmt während der Aktivität zu. Schmerzen können zum Verlust normaler Gelenkbewegungen und einer verminderten Griffkraft führen. Dies führt zu Inkompetenz bei Aktivitäten des täglichen Lebens und der Selbstpflege sowie zu einer Verschlechterung des Funktionsniveaus (16-18). Bei der Behandlung von SL-Instabilitätsproblemen werden verschiedene Faktoren berücksichtigt.

In den letzten Jahren haben Studien zur Karpalkinetik, Kinematik und Bandeigenschaften Aufschluss über konservative Behandlungsansätze gegeben (21-23). Verschiedene Rehabilitationsansätze wurden insbesondere durch die Untersuchung der Bänder und Muskeln entwickelt, die zur Stabilität der Handwurzel beitragen (24,25). In einer Studie von Hagert et al. (26) wurde berichtet, dass einer der wichtigsten Faktoren, die zur Stabilität der Handwurzel beitragen, die propriozeptive und neuromuskuläre Kontrolle des Handgelenks ist. In ihrer Studie zur Untersuchung der strukturellen und neuronalen Eigenschaften der Handgelenksbänder stellten sie fest, dass die Bänder, die am Rücken und am Tricuetrum haften, insbesondere das skapholunäre Interosseusband (SLIL), reich an Mechanorezeptoren waren (27). Darüber hinaus wurde das Vorhandensein ligamentärer Muskelreflexe nachgewiesen, die aufgrund der elektrischen Stimulation des SLIL eine Aktivität in den Unterarmmuskeln hervorrufen.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Muskeln Flexor carpi ulnaris (FCU), Flexor carpi radialis (FCR), Extensor carpi radialis longus (ECRL), Extensor carpi ulnaris (ECU) und Extensor carpi radialis brevis (ECRB) eine wirksame Rolle bei der Dynamik spielen Stabilisierung des Handgelenks. In einer Studie von Garcia-Ellias et al. (29) wurde gezeigt, dass diese Muskeln den Abstand zwischen den Handwurzelknochen verändern, indem sie die Handwurzelknochen pronieren oder supinieren. Als Ergebnis dieser Studien entstand die Idee, dass durch die Aktivierung der richtigen Muskulatur nach einer Bänderschädigung weitere Verletzungen verhindert werden können (29).

In ihrer Studie über Leichen haben Salva-Coll et al. untersuchten die Bewegungsmuster der Muskeln FCU, FCR, ECRL, ECU und Abductor Pollicis Longus (APL) an den Handwurzelknochen. Es wurde festgestellt, dass die FCU-, ECRL- und APL-Muskeln eine Supination beider Handwurzelreihen verursachten, insbesondere eine Flexion der proximalen Handwurzelreihe (30). Es wurde beobachtet, dass der FCR-Muskel das Scaphoideum supiniert und das Tricuetrum und das Capitatum proniert. Es wurde festgestellt, dass der ECU-Muskel sowohl die distale als auch die proximale Handwurzelreihe deutlich proniert (31). Es wurde festgestellt, dass die Supination der Handwurzel das skapholunäre Intervall verengte, während die Pronation es erweiterte. Daher haben die ECRL-, APL- und FCR-Muskeln, die nach SLL-Verletzungen als „skapholunär freundlich“ definiert werden, bei der Rehabilitation karpaler Instabilität an Bedeutung gewonnen, da sie den skapholunären Raum verengen (32). Es wurde auch berichtet, dass ECU-Aktivitäten vermieden werden sollten.

Studien haben gezeigt, dass die gleichzeitige Erregung des ECR, des FCR und des FCU sowie ihrer Muskeln für eine globale Stabilität des Handgelenks sorgen kann. Daher wird empfohlen, Co-Aktivierungsübungen in das Rehabilitationsprogramm aufzunehmen, um die dynamische Stabilität zu erhöhen (7). Elektrostimulation wird häufig zur Stärkung der Skelettmuskulatur eingesetzt.

Neuromuskuläre Elektrostimulation (NMES) ist eine Methode, die das Zentralnervensystem neu organisiert, biochemische, physiologische und histologische Veränderungen in den Muskelfasern verursacht, Muskelatrophie verhindert und die Wiederherstellung der Muskelkraft und -funktion bei Patienten mit Läsionen des Zentralnervensystems erleichtert (33). Studien haben gezeigt, dass die Anwendung von NMES an der einseitigen Extremität zu einer Steigerung der Muskelkraft führt (34).

In der Literatur wurde berichtet, dass NMES aufgrund einiger physiologischer Prozesse zu einer Erhöhung des Pennationswinkels und der physiologischen Querschnittsfläche (PCSA) der Muskeln führt (35,36). Besonders Ströme unter 50 Hz sind für Muskeln mit kurzer Faserlänge und hohen PCSA-Werten geeignet, da sie lange Dauern enthalten. Mit anderen Worten: Selektionen mit niedriger Frequenz und langer Dauer sind für die gefiederten Muskeln geeignet. Für Muskeln mit niedrigen PCSA- und hohen Faserlängenwerten sind die Auswahlparameter unterschiedlich. Für diese Muskeln sollten Frequenzen über 70 Hz und sehr kurze Dauern (ungefähr 200 µs) bevorzugt werden und die Stimulationszeiten sollten kurz gehalten werden (35-37).

Shardong et al. (38) zeigten, dass die Muskelkraft nach achtwöchiger NMES-Intervention bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz zunahm, die Muskeldicke und der Pennationswinkel von Muskel 2 sich jedoch nicht veränderten. Als Grund für diese widersprüchlichen Ergebnisse hinsichtlich der Auswirkungen von NMES wurden variable NMES-Parameter (Frequenz, Amplitude, Dauer, Elektrodenplatzierung usw.) gezeigt (39).

In der aktuellen Literatur von Salva-Coll et al. Im Jahr 2023 geht man davon aus, dass aufgrund einer Schädigung des ligamentormuskulären Reflexmechanismus aufgrund der SLL nach einer SLL-Verletzung ein Ungleichgewicht der Beuge- und Streckmuskulatur der Unterarmmuskulatur vorliegen könnte. Es wurde berichtet, dass die oben genannten ECRL-, ECRB-, APL- und FCR-Muskeln bei der Rehabilitation einer Handwurzelinstabilität wichtig sind, da sie den Scapholunaraum verengen und ECU-Aktivität vermieden werden sollte. In Fallberichten wird beschrieben, dass eine neuromuskuläre Rehabilitation dynamischer Stabilisatoren dieses als „SL-gelenkfreundlich“ geltenden Handgelenks angewendet wird. Die Verwendung eines Bewegungsbogens, der sogenannten Dartwurfbewegung, hat sich auch in der Rehabilitation weit verbreitet. Es hat sich gezeigt, dass es die Belastung des SLIL minimiert und eine weit verbreitete Anwendung in der postoperativen SLIL-Rehabilitation ist (40). Diese Ansätze wurden aus wissenschaftlicher Grundlagenliteratur, verfügbaren Rehabilitationskonzepten für andere anatomische Lokalisationen und biomechanischen Untersuchungen des Handgelenks abgeleitet. Allerdings gibt es nur begrenzte Belege für die Wirksamkeit dieser Praktiken. In der Literatur gibt es keine randomisierten klinischen Studien oder Leitlinien, die ideale konservative Rehabilitationsstrategien für SLIL-Verletzungen empfehlen. Angesichts des Mangels an Literatur ist es immer noch unvermeidlich, dass Rehabilitationsärzte bei Patienten mit SLIL-Verletzungen eingreifen.

Die Wirkung von NMES auf die isokinetische Muskelkraft, die Griffkraft und die Gelenkpropriozeption bei skapholunären Patienten ist in der Literatur nicht bekannt. Es ist wichtig, die Wirkung von NMES auf die oben genannten SL-gelenkfreundlichen Muskeln zu verstehen, um bei Patienten ein effektiveres Behandlungsergebnis zu erzielen.

In der Literatur gibt es keine Studien, die NMES auf SL-freundliche Muskeln bei Patienten mit SL-Instabilität anwenden. In den vorhandenen Studien gibt es Studien, die ein allgemeines Handgelenkstraining nach einer Operation umfassen. Unter diesen Studien gab es keine Studien, die die isokinetische Muskelkraft und Ausdauer der Handgelenksstrecker und -beuger nach körperlichem Training untersuchten. Darüber hinaus wurden in den vorhandenen Studien keine randomisierten kontrollierten Studien zur Messung der Reaktionszeit der oberen Extremitäten, des propriozeptiven Gefühls und der Schmerzübertragungskraft im Handgelenk bei SL-Patienten nach einer Verletzung gefunden. Allerdings sind propriozeptives Empfinden, Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionszeit sehr wichtig für die Funktionalität der oberen Extremität. Darüber hinaus ist es offensichtlich, dass eine Vorstellung von der Muskelkraft der Strecker und Beuger mithilfe isokinetischer Messungen die Rehabilitationsprotokolle unterschiedlich beeinflussen wird.

In dieser Studie wollten wir die Wirkung von körperlichem Training in Kombination mit neuromuskulärer elektrischer Stimulation auf Muskelkraft, propriozeptives Gefühl, Reaktionszeit und Funktionalität bei Patienten mit skapholunärer Instabilität untersuchen.