Die Wirkung kognitiv-basierter neuromuskulärer Übungen auf die Reaktionszeit, das Gefühl der Gelenkposition, das Gefühl der propriozeptiven Kraft und das Gleichgewicht bei Personen, die sich einer Operation am vorderen Kreuzband unterzogen hatten

Verletzungen des vorderen Kreuzbandes (VKB) gehören zu den häufigsten Knieverletzungen, die sowohl durch Kontakt- als auch Nichtkontaktmechanismen wie plötzliche Verzögerung, Richtungsänderungen oder Landung nach einem Sprung entstehen und zu Störungen der Kniestabilität und Biomechanik führen. In den Vereinigten Staaten gibt es schätzungsweise zwischen 100.000 und 200.000 Fälle pro Jahr, während die weltweite Inzidenz von Kreuzbandrupturen bei etwa 2 Millionen Fällen pro Jahr liegt. Die Behandlung von VKB-Verletzungen kann entweder konservativ oder chirurgisch erfolgen. Eine konservative Behandlung gilt als praktikable Option für bestimmte Bevölkerungsgruppen, beispielsweise für Sportler, die keine Aktivitäten ausführen, die Richtungswechsel erfordern, für Personen ohne nennenswerte Knieinstabilität und für Personen mit geringerer Aktivität. Verletzungen des Kreuzbandes führen zu einer Schwäche des Quadrizeps und der hinteren Oberschenkelmuskulatur, einer verminderten Propriozeption des Kniegelenks und einer Beeinträchtigung des Gleichgewichts.

Um die Anatomie und Biomechanik des Knies wiederherzustellen, wird eine arthroskopische VKB-Rekonstruktion durchgeführt, um das Knie zu stabilisieren und Sekundärverletzungen vorzubeugen. Im Vereinigten Königreich werden jährlich etwa 30.000 Eingriffe durchgeführt. Obwohl eine umfassende Rehabilitation ein entscheidender Bestandteil der Behandlung von VKB-Verletzungen ist, unabhängig davon, ob sie konservativ oder chirurgisch behandelt wird, gibt es derzeit keinen Goldstandard-Rehabilitationsansatz für eine so weit verbreitete Verletzung.

Die Art des angewandten Rehabilitationsprotokolls ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Ergebnisse der VKB-Rekonstruktion beeinflussen. Rehabilitationsprotokolle haben sich in den letzten Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt, wobei traditionelle Rehabilitation, beschleunigte Rehabilitation und kriterienbasierte Rehabilitationsprotokolle am häufigsten eingesetzt werden. Diese Protokolle zielen darauf ab, die Muskelkraft zu stärken, die Propriozeption zu verbessern und die Kniestabilisierung sicherzustellen, wobei der Zeitpunkt und die Art der Übungen durch die biologischen Heilungs- und Umbauzeiten des Transplantats bestimmt werden.

Kriterienbasierte Rehabilitationsprotokolle, ein relativ neuer Ansatz, zielen darauf ab, eine patientenspezifische Rehabilitation zu ermöglichen und den Fortschritt zu maximieren. Dieses Protokoll wurde 2016 von der Königlich Niederländischen Gesellschaft für Physiotherapie (KNGF) entwickelt und ist in drei Phasen unterteilt: frühe, mittlere und späte Phasen. Um zur nächsten Stufe zu gelangen, müssen die Patienten für jede Phase bestimmte Ziele erreichen, die durch objektive und subjektive Tests überprüft werden. Die Wirksamkeit und Qualität der frühen und mittleren Rehabilitation hat erheblichen Einfluss auf die langfristigen Ergebnisse. Zu den Zielen der Rehabilitation im Frühstadium, die etwa zwei Monate dauert, gehören die Reduzierung des Ergusses, die Wiederherstellung der Beweglichkeit der Gelenke und die Minimierung der Muskelatrophie. In der mittleren Phase, die sich vom zweiten bis zum sechsten Monat erstreckt, liegt der Schwerpunkt auf der Erlangung der vollständigen Kontrolle über die Kniestreckung, der Wiederherstellung von 80 % der Muskelkraft in der operierten Extremität im Vergleich zur unverletzten Seite und der Wiederherstellung der Sprungfähigkeit. Diese Phase umfasst Übungen wie die Stärkung der Kniebeuge- und -strecker, Übungen zur geschlossenen kinetischen Kette, funktionelle Übungen, Gleichgewichtstraining, plyometrische Übungen und neuromuskuläre Übungen.

Die neuromuskuläre Kontrolle ist für die Bewegungsinitiierung unerlässlich und erfordert die Integration sensorischer Informationen aus propriozeptiven, kinästhetischen, visuellen und vestibulären Quellen sowie kortikalen und spinalen motorischen Befehlen. Diese Kontrolle ist entscheidend für die effektive Ausführung der Bewegung. Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass es sich bei VKB-Verletzungen nicht um isolierte Gelenkschäden handelt, die lediglich die Stabilität und Biomechanik beeinträchtigen, sondern über Mechanorezeptoren im VKB auch direkt die neuromuskuläre Kontrolle des Knies beeinflussen. Diese Verletzungen führen zu neurophysiologischen Auswirkungen auf die sensomotorische Kontrolle. Nach VKB-Verletzungen können diese somatosensorischen Veränderungen zu Defiziten in der Haltungs- und Motorkontrolle führen, was zu langsameren Reaktionszeiten der unteren Extremitäten führt. Darüber hinaus beeinträchtigt die mit Schmerzen und Schwellungen verbundene nozizeptive Aktivität in Kombination mit einer verminderten Wahrnehmung der Gelenkposition und Kinästhesie die Bewegungsqualität. Beeinträchtigungen der neuromuskulären Kontrolle, propriozeptive Defizite und Störungen der somatosensorischen Eingaben aufgrund beschädigter Mechanorezeptoren können 9–12 Monate lang bestehen bleiben, was die Notwendigkeit gezielter Übungen während der mittleren Rehabilitationsphase verdeutlicht.

Die komplexe Integration von vestibulären, visuellen und somatosensorischen Eingaben, die für das Situationsbewusstsein, eine verbesserte Wachsamkeit und die Fähigkeit, zwischen Aufmerksamkeitsressourcen zu wählen, notwendig sind, können die Entwicklung neurokognitiver Funktionen fördern. Kognitiv basierte neuromuskuläre Übungen zielen darauf ab, die Reaktionszeiten, das Gefühl der Gelenkposition, die propriozeptive Kraft und neurokognitive Funktionen wie das Gleichgewicht des Patienten zu verbessern und gleichzeitig die motorische Kontrolle und die Kniestabilität zu verbessern. Ein Beispiel für kognitiv basierte neuromuskuläre Übungen ist die Life Kinetik (LK)-Methode, die 2007 von Lutz in Deutschland entwickelt wurde. Diese Methode wird eingesetzt, um das neuronale Lernen zu fördern, die Neuroplastizität zu unterstützen und neurologische Symptome zu reduzieren. Bei diesen Übungen werden visuelle oder kognitive Aufgaben mit körperlicher Aktivität kombiniert, um das Gehirn zu trainieren. Ziel ist es, Konzentration, Problemlösungsfähigkeiten, Reflexe, Gleichgewicht und Koordination zu verbessern. Bei diesen Übungen werden mehrere komplexe Aufgaben ausgeführt, die aktives und kontinuierliches Denken während der Bewegungen erfordern. Die Forscher gehen davon aus, dass die komplexen Aufgaben dieser Übungen die Reaktionszeit, das Gefühl für die Gelenkposition, die propriozeptive Kraft und das Gleichgewicht positiv beeinflussen können, die nach einer ACL-Rekonstruktion beeinträchtigt sind.

Eine Durchsicht der Literatur zeigt, dass es nur begrenzte Studien gibt, die den Sinn für die Gelenkposition, die neurokognitive Kontrolle und die Reaktionszeit bei Patienten untersuchen, die sich einer VKB-Rekonstruktion unterziehen. Darüber hinaus gibt es nur wenige Forschungsarbeiten zur Untersuchung der Reaktion oder Erkennungszeit der unteren Extremitäten, die auf gestörte somatosensorische Eingaben nach VKB-Verletzungen zurückzuführen sind. Während Studien zu neuromuskulären Übungen in ACL-Rehabilitationsprogrammen durchgeführt wurden, wurde keine Forschung identifiziert, die sich auf kognitiv basierte neuromuskuläre Übungen konzentriert. Das Fehlen einer Goldstandard-Rehabilitationsmethode für die ACL-Rekonstruktion in der Literatur hat die fortlaufende Forschung zu neuen Behandlungsmodalitäten und deren Auswirkungen vorangetrieben. In jüngster Zeit haben sich kognitiv basierte neuromuskuläre Übungen als vielversprechende Methode zur Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten, des Gefühls für die Gelenkposition, der Wahrnehmungsstärke und des Gleichgewichts herausgestellt.

Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen kognitiv-basierter neuromuskulärer Übungen auf die Reaktionszeit, den Sinn für die Gelenkposition, den Sinn für propriozeptive Kraft und Gleichgewichtsstörungen zu untersuchen, die bei Patienten nach einer Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (VKB) beobachtet wurden. Mit den aus dieser Studie gewonnenen Ergebnissen wollen die Forscher eine neue Perspektive auf Rehabilitationsansätze bei der VKB-Rekonstruktion bieten, für die es keine Goldstandardbehandlung gibt, und einen Beitrag zur Literatur mit objektiven und evidenzbasierten Daten zu den Auswirkungen kognitiv-basierter neuromuskulärer Maßnahmen leisten Übungen zu sensomotorischen, neuromuskulären und propriozeptiven Sinnen.

Studienpopulation und Stichprobe: Die Studie umfasst Personen beiderlei Geschlechts im Alter von 20 bis 40 Jahren. Postoperative Patienten durchlaufen zunächst ein 8-wöchiges häusliches Rehabilitationsprogramm, wie von McNeil et al. beschrieben, mit wöchentlicher Überwachung zur Beurteilung ihrer Fortschritte. Am Ende der 8. Woche werden Patienten in die Studie aufgenommen, die die Kriterien für die Frühphase eines kriterienbasierten Rehabilitationsansatzes erfüllen. Diese Teilnehmer absolvieren dann zweimal pro Woche ein 8-wöchiges Rehabilitationsprogramm unter Einhaltung des auf Kriterien basierenden Mittelphasen-Rehabilitationsprotokolls. Alle Rehabilitationssitzungen werden persönlich unter der Aufsicht eines erfahrenen Physiotherapeuten durchgeführt. Die Messungen werden vor der Rehabilitation und am Ende des 8-wöchigen Programms durchgeführt. Die Stichprobengröße wurde mit G*Power 3.1 berechnet und insgesamt 27 Teilnehmer mit 80 % Power ermittelt.

Datenerfassungstools Demografische Daten, einschließlich Alter, Geschlecht, Körpergewicht, Größe, BMI, Alkohol- und Rauchgewohnheiten, verletzte Gliedmaßen, Zeit zwischen Verletzung und Operation sowie Beruf, werden erfasst.

Schmerzmessung: Die Schmerzintensität wird anhand der numerischen Schmerzskala beurteilt (0 = kein Schmerz, 10 = schlimmster vorstellbarer Schmerz).

Messung der Reaktionszeit der unteren Extremitäten: FITLIGHT Corp, ein drahtloses Lichtsensorsystem, wird zur Messung der Reaktionszeit verwendet. Die Teilnehmer deaktivieren zufällig beleuchtete Sensoren mithilfe der betroffenen und nicht betroffenen unteren Extremitäten. Zu den Aufgabenvarianten gehören kognitive Doppelaufgaben (z. B. Rückwärtszählen in Fünferschritten) und motorische Doppelaufgaben (z. B. Werfen und Fangen eines Balls), um die Leistung bei Doppelaufgaben zu beurteilen.

Gelenkpositionssinn: Der passive Gelenkpositionssinn wird anhand einer Gelenkneupositionierungsaufgabe bei 15° und 45° Kniebeugung bewertet, wobei die Messungen mit der Smartphone-Anwendung „Clinometer“ durchgeführt werden. Auch kognitive und motorische Aufgaben werden einbezogen.

Propriozeptiver Kraftsinn: Der propriozeptive Kraftsinn wird mit dem StabilizerTM-Biofeedback-Gerät bewertet. Die Teilnehmer führen isometrische Kontraktionen durch und Unterschiede zwischen angestrebten und tatsächlichen Kraftwerten werden aufgezeichnet. Auch kognitive und motorische Doppelaufgaben werden einbezogen.

Statischer Gleichgewichtstest: Bei einbeinigen Standtests wird das statische Gleichgewicht unter Bedingungen mit offenen Augen bewertet. Zu den Bedingungen mit zwei Aufgaben gehören verbale Aufgaben (z. B. Benennen von Wörtern, die mit bestimmten Buchstaben beginnen) und motorische Aufgaben (z. B. ein Tablett mit einer Tasse Wasser halten).

Aktivitätsniveau: Das Aktivitätsniveau vor der Verletzung wird mithilfe der Tegner-Aktivitätsskala gemessen, die die Aktivität von 0 (keine Aktivität) bis 10 (Wettkampf auf Elite-Niveau) bewertet.

Subjektive Knieform des IKDC: Symptome, Funktion und Aktivitätsniveau des Knies werden anhand des subjektiven Kniebewertungsformulars des International Knee Documentation Committee (IKDC) bewertet. Die Gesamtpunktzahl reicht von 0 bis 100, wobei höhere Werte auf eine bessere Funktion hinweisen.

Behandlungsprotokoll

Teilnehmer, die die Fortschrittskriterien erfüllen, durchlaufen ein 8-wöchiges Rehabilitationsprogramm in der mittleren Phase (zweimal wöchentlich). Die Patienten werden nach dem Zufallsprinzip zwei Gruppen zugeteilt:

Gruppe 1: Übungen ohne Nebenaufgaben. Gruppe 2: Übungen mit kognitiven oder motorischen Doppelaufgaben (z. B. rhythmisches Zählen, umgekehrte Rechtschreibung, Ballmanipulation).

Beispielübungen (Woche 8–16):

Übungen zur Kräftigung des Quadrizeps und der hinteren Oberschenkelmuskulatur, Kräftigung der Hüfte, des Lendenbeckens und des Gastrocnemius-Soleus, Übungen zur geschlossenen kinetischen Kette, Funktionsübungen (z. B. Kniebeugen, Ausfallschritte, Beinpresse), Gleichgewichtstraining (z. B. Tandemgehen, einbeiniger Stand mit offenem Bein). und geschlossene Augen).

Die Übungen umfassen 8–12 Wiederholungen in 3 Sätzen, um eine optimale Belastung zu gewährleisten, ohne das heilende Gewebe zu überlasten. Schmerzen und Schwellungen werden engmaschig überwacht und die Trainingsintensität bei Bedarf angepasst. Der Widerstand beginnt bei 40–50 % der Kapazität des nicht betroffenen Glieds und steigert sich je nach Funktionsstatus des Patienten auf 70–80 %.