Zielgerichtete Rehabilitationsempfehlungen durch korrelative Analysen morphofunktioneller intramuskulärer, elektrophysiologischer und MR-basierter Eigenschaften der Rückenmuskulatur für Patienten nach Spondylodese und Schädel-Hirn-Trauma

Status:

abgeschlossen 05/2015

Zielsetzung:

Im Projekt FR 0122 (siehe weitere Informationen) wurden nach einer Wirbelversteifung (Spondylodese) sowohl Koordinationsstörungen als auch Dekonditionierungen der paravertebralen Muskulatur nachgewiesen.

Nach Spondylodesen der Wirbelsäule treten in der Nachbehandlungsphase immer wieder Instabilitäten auf. Deren Genese ist bis dato nur unzureichend verstanden. Das hier vorliegende Forschungsprojekt beschäftigte sich daher mit der Frage, welche Einflüsse hierfür eine pathogenetische Bedeutung haben könnten, um die Therapie und Rehabilitation zukünftig effektiver gestalten zu können.

Aktivitäten/Methoden:

Es wurden Einflüsse unterschiedlicher Operationstechniken (offen/perkutan), die unabhängig von der angewandten OP-Technik vorgenommene Stabilisierung selber, die Lokalisation der primären Verletzung, mögliche Interaktionen mit zentralnervös bedingten motorischen Störungen und weitere Faktoren hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die aktive stabilitätsvermittelnde Funktion der Rückenmuskulatur evaluiert. Dafür wurden von den Kooperationspartnern die Oberflächen-Elektromyographie (OEMG) und die Magnetresonanz(MR)-Spektroskopie angewandt, sowie biomechanische Simulationen und histologische Analysen durchgeführt.

Im Projekt wurden Wirbelsäulenverletzte und betroffene Personen mit Schädel-Hirn-Trauma (SHT) zu mehreren Untersuchungszeitpunkten über einen Nachbeobachtungszeitraum bis ein Jahr nach der Verletzung untersucht und dabei statischen und dynamischen Belastungssituationen unterworfen. Für die statischen Tests wurden die zu behandelnden Personen definierten Teilbelastungen ihres eigenen Oberkörpergewichts ausgesetzt und die Rumpfmuskulatur dabei elektrophysiologisch mittels OEMG untersucht. Zusätzlich dazu erfolgte eine ebenfalls statische Ausdauerbelastung eines Teils der Testgruppe, die mittels MR-Spektroskopie untersucht wurde. Die dynamische Belastung umfasste Ganguntersuchungen auf dem Laufband, bei der wiederum OEMG-Messungen vorgenommen wurden. Außerdem erfolgte eine modellgestützte biomechanische Simulation von statischen Lastsituationen.

Ergebnisse:

Im Vergleich zu vorhandenen Daten Gesunder wiesen alle zu behandelnden Personen, mit Ausnahme lediglich konservativ Behandelter, deren Werte erhöht waren, 6 Wochen nach der Verletzung verringerte OEMG-Amplituden auf. Alle operierten Personen wiesen darüber hinaus ein belastungsunabhängiges Amplitudenverteilungsmuster ihrer Rückenmuskeln auf, das gegenüber Gesunden verändert war. Dieser Befund konnte durch die biomechanischen Simulationen gestützt werden, die zeigten, dass die Segmentstabilisierung selber und deren Lokalisation einen gegenüber der verwendeten Operationsmethode deutlich höheren Effekt hatten. In Übereinstimmung damit näherte sich die räumliche Aktivierungscharakteristik der Rückenmuskulatur lediglich für die SHT-betroffenen Personen im weiteren Zeitverlauf dem der Gesunden an. Nach einer zwischenzeitlichen Verbesserung der elektrophysiologischen Befunde der Wirbelsäulenverletzten mit einer Annäherung an die Werte Gesunder, verschlechterten sich diese Befunde nach einem Jahr erneut deutlich. Dieser elektrophysiologische Befund wird durch die MR-spektroskopischen Ergebnisse gestützt, die eine verstärkte Ermüdungstendenz der Rückenmuskulatur zeigen konnten. Die histologische Aufarbeitung der vorhandenen Muskelbiopsien zeigte in inhaltlich übereinstimmender Ergänzung dazu einen verringerten Anteil von Typ-II-Fasern bei einem gleichzeitig hohen bindegewebigen Anteil. Während der dynamischen Belastung zeigten alle Gruppen deutlich veränderte Muskelaktivitäten mit verringerten Amplitudenmaxima im gesamten paravertebralen Bereich zu den Fersenaufsatzzeiten und drastisch erhöhte Amplitudenminima im lumbalen und thorakolumbalen Bereich während der Schwungphasen.

Damit kann keines der beiden verglichenen OP-Verfahren Vorteile gegenüber dem anderen aufweisen. Vielmehr sind die Auswirkung der Stabilisierung selber und deren Lokalisation von besonderer funktioneller Bedeutung. Die Verschlechterung der funktionellen Befunde nach einem Jahr unterstreicht die besondere Bedeutung langfristiger Rehabilitationsprogramme für Menschen mit Wirbelsäulenverletzungen.

Stand: