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Repetitive periphere Magnetstimulation als neue Rehabilitationsmethode: Untersuchungen an Probanden und zentral-gelähmten Patienten
Dissertation an der Fakultät für Medizin der Technischen Universität München,
vorgelegt von:
Peter Müller-Barna
Zusammenfassung
An 16 zentral gelähmten Patienten mit spastischen Paresen von Arm und Hand wurde der Einfluß der repetitiven peripheren Magnetstimulation (RPMS) auf die motorische Leistungsfähigkeit der paretischen Hand klinisch und meßtechnisch untersucht. Bei der RPMS handelt es sich um eine neu entwickelte Methode zur direkten Stimulation peripherer Muskeln, mit der man am gelähmten Arm schmerzfrei aktive Bewegungen induzieren kann, die physiologisch und kognitiv weitestgehend willkürlichen Bewegungen entsprechen. Durch diesen adäquaten sensorischen Input zum ZNS sollen dessen plastischen und modulatorischen Fähigkeiten maximal angeregt werden.
Nach 20 Minuten Behandlung der paretischen Hand- und Fingerstrecker mit RPMS nimmt die mechanographisch gemessene Fingerstreckgeschwindigkeit akut zu (+97%, p<0,07) bei gleichzeitig reduzierten EMG-Aktivitäten über Fingerbeugern (-14%) und –streckern (-10%). Die Wirkung hält nach einer Stimulationssitzung über mindestens drei Tage an und läßt sich durch wiederholte RPMS steigern, wobei die repetitive Stimulation mit 20 Hz effektiver ist als mit 40 Hz. Zudem läßt sich auch nach RPMS des kontralateralen Armes eine Verbesserung der Parese erzielen.
Durch Verminderung der Koaktivierung von spastischen Beugern und paretischen Streckern lassen sich willkürliche Bewegungen nach RPMS trotz geringerem Innervationsaufwand schneller und weiter ausführen. Inwieweit eine gleichzeitige Abnahme der Parese im Sinne einer gesteigerten Willküraktivierbarkeit der Strecker zur Steigerung der motorischen Leistung beiträgt, läßt sich anhand dieser Experimente nicht beurteilen.
Weiterhin wurden an neun gesunden Probanden mittels transkranieller Magnetstimulation ausgelöste motorische Antworten vor und nach RPMS untersucht. Dabei wurden neben der üblichen elektromyographischen Ableitung der MEPs auch mechanographisch Größen wie die TMS-induzierte Maximalbeschleunigung des Unterarmes bzw. der Maximaldruck des Präzisionsgriffes bestimmt. Die Untersuchungen weisen auf eine Erhöhung der Willküraktivierbarkeit des motorischen Systems nach RPMS hin.
Die Untersuchungen dieser Arbeit zeigen eine effizientere Verbesserung der Bewegungsfähigkeit durch RPMS im Vergleich zu den derzeitig eingesetzten konventionellen physikalischen Therapieverfahren.
Als Weiterentwicklung erscheint in Zukunft die magnetische Induktion „vertrauter“ zusammengesetzter Bewegungen (z.B. Präzisionsgreifen) erfolgversprechend; hierzu wäre die Entwicklung einer geregelten Stimulationseinheit mit mehreren, einzeln ansteuerbaren Magnetspulen notwendig.
Repetitive peripheral magnetic stimulation as a new method for rehabilitation: investigations in normal volunteers and centrally-paretic patients
Thesis at the faculty of medicine of the Technical University of Munich (Germany),
written by:
Peter Müller-Barna
Summary
In 16 patients with central spastic paresis of arm and hand the influence of repetitive peripheral magnetic stimulation (RPMS) on motor performance of the paretic hand was investigated by means of clinical and technical measurements. RPMS is a newly developed method for painless induction of active movements in the paretic hand by direct stimulation of peripheral muscles. This movements correspond largely to voluntary movements in physiological and cognitive aspects. Plastic and modulatory capacities of the CNS shall be activated maximal by this adequate input.
Twenty minutes after RPMS-treatment of the paretic hand- and finger-extensors the mechanogaphically measured extension velocitiy increases (+97%, p<0,07). In the same time, electromyographic activity of finger flexors (-14%) and extensors (-10%) are reduced. After one treatment session the effect lasts at least three days and can be enhanced by repeated RPMS. Repetitive stimulation with 20 Hz is more effective than with 40 Hz. RPMS of the contralateral forearm also cause an improvement of the paresis.
By diminishing the coactivation of spastic flexors and paretic extensors voluntary movements after RPMS are in spite of decreased innervation effort faster and wider. How far the simultaneos decrease of the paresis in the sence of a increased ability of voluntary activation of the extensors contributes to the improvement of the motor performance could not be illuminated by these experiments.
Additionally, in nine sane probands cortical induced motor responses before and after RPMS were investigated. Beside the usual electromyographically measured MEP also mechanographic parameters like the TMS-induced maximal acceleration of the forearm or the maximal force of the precision grip was determined. These experiments give a hint for an enhanced ability of the motor system for voluntary activation.
The investigations of this paper demonstrate a more efficient improvement of motor performance by RPMS in comparison with actually used conventional physiotherapeutic and electrotherapeutic methods.
As further development the magnetic induction of familiar compound movements (e.g. precision grip) seems successfull; for this the development of regulated stimulation units with several, independently headed magnetic coils would be necessary.