15. März 2021

Epidurale Stimulation des Rückenmarks: Position der Elektrode ist entscheidend

Um die Motorik bei vollständig gelähmten Personen wiederherzustellen, spielt die Position der Stimulationselektrode bei der epiduralen Stimulation des Rückenmarks eine zentrale Rolle. Forscherinnen und Forscher zeigten nun in einer US-amerikanischen Studie, wie sich diese Positionierung genau auf den Behandlungserfolg auswirkt. 1

Lesedauer: 2,5 Minuten

Dieser Beitrag basiert auf den Inhalten der Studie “Predictors of volitional motor recovery with epidural stimulation in individuals with chronic spinal cord injury” in BRAIN (2021). 1 Redaktion: Dr. Linda Fischer

Die oberste Priorität bei Personen mit Rückenmarksverletzung ist es, die willentliche motorische Bewegungen wieder zu ermöglichen. Ein vielversprechender Ansatz ist die epidurale Stimulation des Rückenmarks (scES). Sie ermöglicht Bewegungen, die willentlich von chronisch komplett gelähmten Personen ohne klinisch nachweisbare Schäden oberhalb des Rückenmarks, nach einer Rückenmarksverletzung ausgeführt werden können. In einer US-amerikanischen Studie zeigten Forscherinnen und Forscher nun, dass sowohl neuroanatomische Eigenschaften des Patienten als auch die Positionierung des scES-Implantats entscheidend ist für den Erfolg der Behandlung. 1,2

Das Implantat: Eine Paddelelektrode

Abb. 1: Schematischer Querschnitt der Wirbelsäule und Lage der Elektrode, erstellt mit BioRender.com

Die scES erfolgt über ein Implantat, das aus einer Anordnung von Elektroden besteht und im lumbosakralen Bereich des Rückenmarks zwischen T11 und L1 platziert wird. Die Platzierung dieser sogenannte Paddelelektrode in diesem Bereich wird während der Operation über Fluoroskopie und eine elektrophysiologische Kartierung begleitet. So werden die Segmente des Rückenmarks identifiziert, die am besten auf die elektrische Stimulation antworten.

Weil Patienten mit Rückenmarksverletzung heterogen sind, variieren die Ergebnisse einer scES. Um nun die beste scES-Strategie zu entwickeln und die Behandlungsergebnisse für die Betroffenen zu verbessern, zielte die vorliegende Studie darauf ab, diejenigen Faktoren zu identifizieren, die die Antwort der Patienten auf die scES modulieren. 1

Die Studie

Insgesamt wurden Daten von 20 Personen (5 Frauen) mit nicht fortschreitender Rückenmarksverletzung zwischen C3 und Th4, ohne klinisch nachweisbare Beeinträchtigung des Gehirns in die Studie miteinbezogen. Zum Zeitpunkt der scES-Implantation waren alle Teilnehmer über 21 Jahre alt und das Ereignis der Rückenmarksverletzung lag mindestens zwei Jahre zurück (im Mittel 6,4 Jahre). Durchgeführt wurde die Studie an der University of Louisville.

Die Forscherinnen und Forscher gingen zwei Hypothesen nach:

  1. Stärkere Rückenmarksatrophie kranial der Verletzung (gemessen auf Höhe C3) und eine ausgeprägtere posttraumatische Myelomalazie verschlechtern die Regeneration der Bewegungsfähigkeit.
  2. Je mehr Fläche der lumbosakralen Verdickung (Intumescentia lumbosacralis) durch die Elektrode abgedeckt wird, desto mehr Gelenke der unteren Extremitäten können nach der Operation bewegt werden. 1

Alle Patienten konnten ihre unteren Extremitäten bewegen

Alle Patienten konnten ihre unteren Extremitäten nach der scES-Implantation bis zu einem gewissen Grad willentlich bewegen, und zwar ohne jegliches Training. Die Anzahl an Gelenken, die bewegt werden konnte, variierte dabei von einem Gelenk bis zu einem Maximum von sechs Gelenken. Erfasst wurde dabei jeweils Bewegung des linken und rechten Zehs, der Knöchel und des Hüftgelenks. 1

Die Position der Elektrode ist entscheidend für die Motorik

Die Ergebnisse zeigen, dass weder die Querschnittsfläche des zervikalen Rückenmarks (n = 19, r = 0,33) noch das Ausmaß der Myelomalazie (n = 18, r = -0,02) signifikant mit dem Behandlungserfolg korrelieren. Eine signifikante Korrelation mit der Anzahl an Gelenken die bewegt werden konnte, wurde hingegen gezeigt für

  • den Flächenanteil der lumbosakralen Verdickung, der von der Paddelelektrode abgedeckt wurde (n = 20, r = 0,59), und
  • die Position des Paddels relativ zur maximalen lumbosakralen Verdickung und zur Konus-Spitze (n = 20, r = 0,50). 1

Große Abdeckung der lumbosakralen Verdickung verbessert motorische Regeneration

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine größere Abdeckung der lumbosakralen Verdickung durch die Elektrode die motorische Erholung bereits vor einem Trainingsbeginn verbessern kann. Möglicherweise sind die spinalen Netzwerke, die die Motorik der unteren Extremitäten steuern, durch die größere Abdeckung der lumbosakralen Verdickung direkten modulatorischen Effekten ausgesetzt. Die motorische Kontrolle auf der Ebene des Rückenmarks scheint also von großer Bedeutung für die motorische Regeneration zu sein. 1

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