Neue Forschung zur epiduralen Elektrostimulation bei Rückenmarksverletzungen

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Kürzlich wurden zwei Forschungsartikel über die Verwendung der epiduralen Elektrostimulation (EES) veröffentlicht, um gelähmten Personen zu helfen, ihre motorischen Funktionen wiederherzustellen. Die erste Studie wurde vom Frazier Rehabilitation Institute und dem Kentucky Spinal Cord Injury Research Center an der University of Louisville durchgeführt. Es umfasste vier Teilnehmer mit motorischen vollständigen Rückenmarksverletzungen, was bedeutet, dass keine motorischen Funktionen unterhalb des Verletzungsniveaus vorhanden waren. Zwei der Teilnehmer hatten unterhalb ihres Verletzungsgrades im Rückenmark, der als AIS-Grad A klassifiziert ist, jegliche Empfindung verloren, und die anderen beiden Teilnehmer hatten unterhalb ihres Verletzungsgrades, der als AIS-Grad B klassifiziert ist, eine teilweise sensorische Funktion beibehalten. Dieses Einstufungssystem, die American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS), wird verwendet, um den Schweregrad und die Merkmale einer Rückenmarksverletzung zu beschreiben und zu messen. Die zweite Studie wurde vom Mayo Clinic Rehabilitation Medicine Research Center in Rochester, MN, durchgeführt und umfasste einen Teilnehmer, der eine vollständige motorische Rückenmarksverletzung hatte und alle motorischen Funktionen unterhalb des Verletzungsgrades verloren hatte.

In beiden Studien hatten die Teilnehmer nach ihrer Rückenmarksverletzung eine klinische Rehabilitation erhalten und waren 2.5 bis 3.3 Jahre nach ihrer Verletzung zurückgeblieben. Alle Teilnehmer erhielten zu Beginn jeder Studie ein Bewegungstraining, das je nach Teilnehmer 8 bis 22 Wochen dauerte. Den Teilnehmern wurde dann das EES-System während eines chirurgischen Eingriffs implantiert, bei dem ein 16-Elektroden-Array in das Rückenmark implantiert und ein Rückenmarkstimulator in den Bauch implantiert wurde. Nachdem sich die Teilnehmer etwa drei Wochen ausgeruht hatten, wurde das EES-System getestet, um Muskelgruppen in den Beinen mithilfe einer elektromyografischen (EMG) Aufzeichnung zu identifizieren.

Als nächstes erhielten die Teilnehmer dieser Studien ein lokomotorisches Training mit Hilfe von elektrischer Stimulation. Die Teilnehmer übten das Treten auf einem Laufband, das Gehen über den Boden und das Stehen über dem Boden. Die Teilnehmer verwendeten ein Körpergewichtsunterstützungssystem (BWS), Trainerunterstützung und bei Bedarf eine Gehhilfe. Sie stellten sich darauf ein, diese Hilfsmittel nicht zu verwenden, wenn sich im Laufe des Trainings Fortschritte zeigten.

In der Studie des Frazier Rehabilitation Institute und des Kentucky Spinal Cord Injury Research Center konnten die beiden AIS-B-Teilnehmer mit Hilfsmitteln über den Boden gehen. Die beiden AIS-Klasse-A-Teilnehmer konnten einige Aspekte des Tretens auf dem Laufband mit Körpergewichtsunterstützung erreichen, aber sie waren nicht in der Lage, über den Boden zu gehen. Der Teilnehmer an der Studie des Mayo Clinic Rehabilitation Medicine Research Center war in der Lage, auf ein Laufband zu treten, unabhängig zu stehen und über den Boden zu steigen, während er einen Gehwagen mit Vorderrädern und gelegentliche Unterstützung durch einen Trainer verwendete. Alle vier Teilnehmer konnten diese motorischen Funktionen nur ausführen, während das EES-System eingeschaltet war und sie die Absicht hatten, sich zu bewegen.

Die Ergebnisse dieser Studien deuten darauf hin, dass die motorischen Funktionen bei Personen mit Rückenmarksverletzungen möglicherweise durch die Verwendung elektrischer Stimulation wiederhergestellt werden können. Die Forscher des Frazier Rehabilitation Institute und des Kentucky Spinal Cord Injury Research Center stellten fest, dass der Unterschied in den Ergebnissen zwischen den beiden Teilnehmern, die über den Boden gehen konnten, und den beiden Teilnehmern, die nicht über den Boden gehen konnten, auf ihre Sensorik zurückzuführen sein könnte Ebene unter ihrer Verletzung oder anderen Faktoren. Die Forscher beider Studien empfehlen, eine Folgestudie mit einer größeren Teilnehmerzahl durchzuführen.

Dr. Cristina Sadowsky, klinische Direktorin des International Center for Spinal Cord Injury (ICSCI) am Kennedy Krieger Institute, teilte uns mit, wie die Ergebnisse dieser Studien auf Menschen mit seltenen Neuroimmunerkrankungen anwendbar sein könnten.

"Die Fallberichte zur epiduralen Stimulation belegen, dass einige Gehirn-Rückenmarks-Verbindungen nach einer Verletzung ruhen und durch die „Anhebung der Erregbarkeit“ der Neuronen im „Gangzentrum“ in der Lendenwirbelsäule mit dem epiduralen Rückenmarksstimulator aktiviert werden können. Der Stimulator scheint bei Menschen mit (sensorischen) unvollständigen Verletzungen besser zu funktionieren, was sinnvoll ist, da die Anzahl der Bahnen, die das Gehirn mit der Lendenwirbelsäule verbinden, wahrscheinlich höher ist als bei motorischen vollständigen Verletzungen. Die Stimulation wirkt nicht bei jedem.

Während die Fallserie über Ergebnisse bei Personen mit traumatischer Rückenmarksverletzung berichtet, könnten die Ergebnisse der epiduralen Stimulation möglicherweise auf Lähmungen im Zusammenhang mit nicht-traumatischen Zuständen wie Transverser Myelitis (TM), Neuromyelitis-optica-Spektrum-Störung (NMOSD) angewendet werden, akut disseminiert Enzephalomyelitis (ADEM) usw., solange die Verletzung die Nerven verschont, die das Rückenmark verlassen und die Muskeln in den Beinen versorgen. Eine Möglichkeit, dies festzustellen, besteht darin, sich nach Muskelkrämpfen und Reflexen zu erkundigen – wenn sie vorhanden sind, sind die Nerven zu den Beinen höchstwahrscheinlich intakt.

Was wären die nächsten Schritte, um diese bedeutende Forschungsentdeckung voranzutreiben?

  1. Den Gang einer Person energieeffizienter zu machen, was ein sanfteres Gehen über längere Distanzen ermöglichen würde. Sie würden dies tun, indem Sie auf einen „normaleren“ Gang hinarbeiten, einschließlich der Reduzierung der Unterstützung durch andere Personen, um das Becken zu stabilisieren usw.
  2. Ermittlung der besten Kandidaten für das Verfahren; Festlegung von Kriterien, die eine Person daran hindern würden, den Stimulator zu bekommen.
  3. Vereinfachen Sie den Prozess der Ermittlung der besten Elektrodenparameter, die eine optimale Gangreaktion ermöglichen, indem Sie diesen Prozess kurz, zuverlässig und klinikfreundlich gestalten.
  4. Holen Sie sich den kleinsten, sichersten, zuverlässigsten und anpassbarsten Epiduralstimulator.

Es gibt auch einige Bedenken:

  1. Das Implantieren eines Stimulators/Fremdkörpers führt zu der Möglichkeit eines technologischen Versagens.
  2. Das Implantat könnte eine MRT-Untersuchung unmöglich machen.
  3. Der stimulatorunterstützte Gang ist nicht unabhängig und sicherlich (noch) nicht normal/effizient.
  4. Der Hype, den es auslöst, lässt alle glauben, dass sie laufen können, wenn ein Stimulator implantiert wird.
  5. Vom tatsächlichen Einsatz in der klinischen Versorgung ist es noch weit entfernt. Das Programmieren dauert lange, das Programmieren ist sehr individuell und erfordert viel Wissen. Dr. Susie Harkema und Dr. Reggie Edgerton, die leitenden Wissenschaftler bei jedem Artikel, arbeiten seit vielen Jahren auf dem Gebiet des Gangtrainings!

Die Fallberichte sind relevanter für die Tatsache, dass es jetzt eine Methode gibt, mit der sinnvolle verbleibende Gehirn-Rückenmarks-Verbindungen freigelegt und verwendet werden können, und sie weisen auf die absolute Notwendigkeit hin, sich einer umfassenden, gut konzipierten, sinnvollen, auf Aktivitäten basierenden Rehabilitation zu unterziehen Eingriffe."

Angeli CA, Boakye M, Morton RA et al. Wiederherstellung des Gehens über dem Boden nach chronischer motorischer vollständiger Rückenmarksverletzung. N Engl J Med. 2018;379(13):1244-1250.

Gill ML, Grahn PJ, Calvert JS et al. Die Neuromodulation lumbosakraler spinaler Netzwerke ermöglicht ein unabhängiges Treten nach vollständiger Querschnittslähmung. Nat Med. 2018. September 24.