Radfahren von querschnittgelähmten Personen mittels funktioneller Elektrostimulation: Biomechanische und physiologische Wirkungen des langfristig durchgeführten intensiven Heimtrainings

Einführung: Die Aufrechterhaltung der physiologischen Integrität der gelähmten Beine von Querschnittgelähmten mittels intensiven und langfristig durchgeführten Heimtrainings scheint für potentielle Kandidaten künftiger Therapieverfahren oder Neuroprothesen von hervorragender Bedeutung zu sein.

Fragestellung der Studie war ob, in welchem Ausmaß und wie stabil ein langfristig (voraussichtlich lebenslang) durchgeführtes, auf elektrische Stimulation (FES) basiertes Heimtrainingsprogramm die für das Radfahren relevanten biomechanischen und physiologischen Parameter der gelähmten Beinmuskulatur langfristig beeinflussen kann.

Methode: Die 8 Studienteilnehmer mit kompletter traumatischer Querschnittslähmung (T1-T2) begannen (3–21) Jahre nach dem Unfall mit dem Radfahr-Training mittels FES der Mm. quadriceps, biceps fem. und glut. max. Die Studienteilnehmer wurden für ein Heimtraining mit stationären Fahrrädern und elektrischen Stimulatoren ausgerüstet und angehalten das Radfahr-Training 3-mal pro Woche mindestens 30 Minuten lang durchzuführen. Die Teilnehmer protokollierten das durchgeführte Heimtraining und wurden alle 3–5 Wochen in die Klinik einbestellt. Dabei wurde das isometrische Drehmoment der Muskulatur und die in 20 Minuten geleistete Pedaltritt-Arbeit (W1200) der Beine gemessen. Zur Bestimmung der Volumina der stimulierten Muskulatur wurden vor und nach 5–10 Monaten Trainingszeit MRT Aufnahmen der Oberschenkel angefertigt. Isometrische Drehmomente, W1200 und Muskelvolumina wurden vor- und nach 5–10 Monatiger Trainingsperiode statistisch verglichen.

Ergebnisse: Fünf Teilnehmer zeigten signifikativen (p <0,05) Anstieg der isometrischen Drehmomente und 4 Teilnehmer wiesen signifikante Anstiege der W1200 vor. Der 5-te Proband zeigte wegen mangelnder Compliance keinen signifikanten Anstieg der W1200. Die Regressionsgeraden der isometrischer Drehmomente und die W1200 und die Muskelvolumina zeigten einen durchschnittlichen Anstieg von 10–78% beziehungsweise von 47–480%.

Die MRI Volumenmessungen zeigten signifikante Zuwächse der Mm. quad. und des M. biceps. fem.

Schlussfolgerungen: Das Heimtrainigsprotokoll erzielte signifikante Besserungen der Funktion der gelähmten Muskeln (Drehmoment, Arbeit) und Struktur (Muskelvolumen), wodurch das Radfahren mit Elektrostimulation als Sport getrieben werden konnte.Der Trainingsaufwand von 30 Minuten 3-mal pro Woche ist mit einer Compliance von 75% von den Teilnehmern akzeptiert worden.

Fig. 1

Fig. 2