Digitalisierte Analyse der Handbewegungen im Kontext der Psychiatrie

Zusammenfassung:

Bei psychiatrischen Erkrankungen kommt es zu zahlreichen morbo- und pharmakogenen Störungen der Motorik, deren exakte und quantitative Erfassung in früheren Jahren nicht oder nur durch recht aufwendige Verfahren möglich war. Durch neuere Methoden wie die computerunterstützte Analyse der Handbewegung (Manumotorik) stehen uns nun elegante Verfahren zur Verfügung, mit denen auch diskrete Dysfunktionen detailliert abgebildet werden können. Während diese Verfahren in der Neurologie zunehmend eingesetzt werden, steht ihre Nutzung für psychiatrische Fragestellungen erst am Anfang.

Wichtige Anwendungsfelder der computerunterstützten Manumotorikanalyse sind die differenzierte und quantitative Erfassung von bisher nur mit Rating-Skalen erfassten motorischen Störungen, die Erfassung auch subklinischer motorischer Auffälligkeiten und damit der Nachweis einer Beteiligung des motorischen Systems bei bestimmten Untergruppen von psychiatrischen Patienten, die Differenzierung von morbo- und pharmakogenen motorischen Störungen (z. B. neuroleptikabedingte Hypokinese versus schizophrene Negativsymptomatik), die Erfassung von neurologischen „Soft Signs”, z. B. bei schizophrenen Patienten, die individuelle Dosisadjustierung unter Berücksichtigung der Schwelle für extrapyramidalmotorische Nebenwirkungen (EPMS) bei Behandlung mit Neuroleptika sowie der Nachweis und die Dokumentation klinischer und subklinischer Tremores. Für einige dieser Felder liegen bereits vielversprechende Befunde vor. Exemplarisch werden neuere Ergebnisse präsentiert.

So wurde bei schizophrenen Patienten eine Beeinträchtigung der Geschwindigkeit und des Automatisationsgrades sowie eine verringerte Regelmäßigkeit repetitiver Handbewegungen (feinmotorische Dysdiadochokinese) gefunden - ein möglicher Indikator einer Hirnentwicklungsstörung. Patienten mit Morbus Alzheimer zeigten Automatisationseinbußen bei gut erhaltener Maximalgeschwindigkeit. Dieser Befund könnte sich als bedeutsam für die Früherkennung einer Demenz vom Alzheimer-Typ erweisen. Distale neuroleptikabedingte EPMS können mit diesem Verfahren exakt dokumentiert und im Verlauf erfasst werden.

Die rasche und ökonomische Durchführbarkeit der Manumotorikanalyse macht dieses Verfahren auch für eine breitere Anwendung im ambulanten Setting geeignet.

Digitized Analysis of Hand Movements in Psychiatry - Methods, Clinical Findings and Perspectives:

Numerous morbo- and pharmacogenic motor disorders are signs of psychiatric disease. In past, their exact and quantitative registration has not been possible or only possible using quite extensive procedures. Now we can use newer methods like the computer-aided analysis of hand movements, an elegant procedure allowing the detailed representation of discrete motor dysfunction. While these procedures are used with increasing tendency in neurology, their use aiming the investigation of psychiatric hypotheses is still at the beginning.

Relevant application fields of the computer-aided analysis of hand movement are the differentiated and quantitative registration of movement disorders that could only be detected by use of rating scales so far; the registration of subclinical motor abnormalities leading to the detection of the participation of the motor system in certain subgroups of psychiatric patients; the differentiation of morbo- and pharmacogenic motor disorders (e.g. hypokinesia induced by neuroleptics versus schizophrenic negative symptomatology); the registration of neurological soft signs (e.g. in schizophrenic patients); the individual dose adjustment accounting for the threshold of extrapyramidal motor side effects (EPMS) under neuroleptic treatment and the detection and documentation of clinical and subclinical tremor. For some of these application fields there already exist promising findings. Some newer results will be presented.

Schizophrenic patients were found to manifest impairments of velocity and degree of automatization and a reduced regularity of repetitive hand movements (fine motor dysdiadochokinesia) - a possible indicator for a disturbance of cerebral development. Patients with Alzheimer's disease showed loss of automatization and well preserved peak velocity. This finding could be relevant for the early detection of Alzheimer's dementia. Distal EPMS induced by neuroleptics can be exactly documentated and their course can be represented using this method.

The quick and economical utilization of digitized analysis of hand movements makes this procedure suitable for a broader application in the ambulatory setting.

Literatur

• 1 Juckel G. Motorik. In: Hegerl U (Hrsg). Neurophysiologische Untersuchungen in der Psychiatrie - EEG, EKP, Schlafpolygraphie, Motorik, autonome Funktionen Wien, New York: Springer 1998: 163-189
• 2 Hoch A. A review of some psychological and physiological experiments done in connection with the study of mental diseases.  Psychol Bull. 1904;  1 241-257
• 3 Gross A. Untersuchungen über die Schrift Gesunder und Geisteskranker.  Psychol Arbeit. 1899;  2 450-567
• 4 Günther W. Gestörte Hirnfunktionen bei Schizophrenie. Hamburg: Kovac 1992
• 5 Steinwachs F. Die verfeinerte mechanische Schreibwaage.  Arch Psychiatr Nervenkr. 1952;  187 521-536
• 6 Kretschmer E. Körperbau und Charakter. Berlin, Heidelberg: Springer 1954
• 7 Steinwachs K C. Mögliche Objektivierung von Neuropeptideffekten mit der Mikromotorischen Schreibdruckkurvenregistrierung. (Med. Diss.) Ulm 1985
• 8 Baier P E. Schreibdruckmessungen in Schriftpsychologie und Schriftvergleich. Düsseldorf: Mannhold 1980
• 9 Steinwachs K C, Fehm H L. Effects of the neuropeptide PLG (L-prolylleucylglycinamide) on writing pressure and speed in healthy subjects.  Pharmacopsychiatry. 1988;  21 459-460
• 10 Steinwachs K C. Die Schreibdruckkurvenregistrierung. Ein Zugangsweg zur feinmotorischen Diagnostik.  Nervenheilkunde. 1995;  14 372-378
• 11 Haase H J. Über Vorkommen und Deutung des psychomotorischen Parkinsonsyndroms bei Megaphen- bzw. Largactil-Dauerbehandlung.  Nervenarzt. 1954;  25 486-492
• 12 Haase H J. Der standardisierte Handschriftentest - Diagnostische Verwertung bei akuten schizophrenen Psychosen.  Psycho. 1986;  12 620-630
• 13 Lange E, König L, Kuhne G E, Liefke T. Klinische Erfahrungen mit Leponex.  Psychiatr Neurol Med Psychol Leipz. 1975;  27 360-365
• 14 Thomassen A JWM, Teulings H L. Computer-aided analyses of handwriting movements.  Visible Language. 1979;  13 299-313
• 15 Mai N, Marquardt C. Analyse und Therapie motorischer Schreibstörungen.  Psychol Beitr. 1995;  37 538-582
• 16 Phillips J G, Bradshaw J L, Chiu E, Bradshaw J A. Characteristics of handwriting of patients with Huntington's disease.  Mov Disord. 1994;  9 521-530
• 17 Eichhorn T, Gasser T, Mai N, Marquardt C, Arnold G, Schwarz J, Oertel W H. Computational analysis of open loop handwriting movements in Parkinson's disease: A rapid method to detect dopamimetic effects.  Mov Disord. 1996;  11 289-297
• 18 Jahn T, Cohen R, Mai N, Ehrensperger M, Marquardt C, Nitsche N, Schrader S. Untersuchung der fein- und grobmotorischen Dysdiadochokinese schizophrener Patienten: Methodenentwicklung und erste Ergebnisse einer computergestützten Mikroanalyse.  Z Klin Psychol. 1995;  24 300-315
• 19 Mai N, Marquardt C. CS - Computergestützte Analyse der Bewegungsabläufe beim Schreiben. Bedienungshandbuch. München: MedCom 1992
• 20 Elble R J, Sinha R, Higgins C. Quantification of tremor with a digitizing tablet.  J Neurosci Meth. 1990;  32 193-198
• 21 Elble R J, Brilliant M, Leffler K, Higgins C. Quantification of essential tremor in writing and drawing.  Mov Disord. 1996;  11 70-78
• 22 Elble R J. Tremor in ostensibly normal elderly people.  Mov Disord. 1998;  13 457-464
• 23 Riviere C N, Reich S G, Thakor N V. Adaptive Fourier modeling for quantification of tremor.  J Neurosci Meth. 1997;  74 77-87
• 24 Tigges P K, Schröter A, Hegerl U. Digitized handwriting analysis - a new method for evaluation of EPMS and tremor.  Pharmacopsychiatry. 1997;  30 228
• 25 Tigges P K, Schröter A, Hegerl U. Digitized handwriting analysis. A new method for evaluation and quantification of tremor.  Mov Disord. 1998;  13 (Suppl. 3) 136-137
• 26 Tigges P K, Mergl R, Mavrogiorgou P, Niedermeyer N, Möller H- J, Hegerl U. Digitized handwriting analysis - A new method for evaluation and quantification of tremor. IEEE T Bio-med Eng 1999 (eingereicht)
• 27 Pullman S L. Spiral analysis: A new technique for measuring tremor with a digitizing tablet.  Mov Disord. 1998;  13 (Suppl. 3) 85-89
• 28 Mergl R, Tigges P, Schröter A, Rihl J, Karsch M, Hegerl U. Digitalisierte Feinanalyse der Manumotorik. Methoden, Ergebnisse und Perspektiven.  Nervenarzt. 1998;  69 (Suppl. 1) S75
• 29 Mergl R, Tigges P, Schröter A, Möller H- J, Hegerl U. Digitized analysis of handwriting and drawing movements in healthy subjects. Methods, results and perspectives.  J Neurosci Meth. 1999;  90 157-169
• 30 Lockowandt O. Der gegenwärtige Stand der Überprüfung der Schriftpsychologie als diagnostisches Verfahren. In: Müller WH, Enskat A (Hrsg). Graphologische Diagnostik. Ihre Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen Bern: Huber 1993: 239-262
• 31 Schröter A, Buchberger A, Karsch M, Rihl J, Hegerl U. Quantitative Feinanalyse der Manumotorik mittels eines Digitalisiertabletts.  Nervenarzt. 1998;  69 (Suppl. 1) S88
• 32 Morgan M, Phillips J G, Bradshaw J L, Mattingley J B, Iansek R, Bradshaw J A. Age-related motor slowness: simply strategic.  J Gerontol. 1994;  49 M133-M139
• 33 Borkenau P, Ostendorf F. Ein Fragebogen zur Erfassung fünf robuster Persönlichkeitsfaktoren.  Diagnostica. 1991;  37 29-41
• 34 Jahn T, Cohen R. Kinematische Analysen motorischer Störungen in der Psychiatrie: einige Prinzipien und Befunde. In: Bräunig P (Hrsg). Bewegungsstörungen bei chronischen Schizophrenien Stuttgart: Schattauer 1999: 17-40
• 35 Tigges P K, Mergl R, Frodl T, Meisenzahl E M, Gallinat J, Schröter A, Riedel M, Müller N, Möller H J, Hegerl U. Digitized analysis of abnormal hand motor performance in schizophrenic patients. Schizophr Res (im Druck)
• 36 Simpson G M, Angus C B, Angus J WS. A rating scale for extrapyramidal side effects.  Acta Psychiatr Scand. 1970;  212 11-19
• 37 Chouinard G, Ross-Chouinard A, Annable L, Jones B D. The Extrapyramidal Symptom Rating Scale.  Can J Neurol Sci. 1980;  7 233
• 38 Jogems-Kosterman B JM, Loonen A JM, van Hoof J JM, Zitman F G, Hulstijn W. Antipsychotica, Bewegingsstoornissen en fijne Motoriek: Nieuw Instrumentarium voor het Meten van Bradykinesie en Tremor.  Acta Neuropsychiatr. 1998;  10 93-99
• 39 Lukoff D, Nuechterlein K H, Ventura J. Appendix A. Manual for the expanded Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS).  Schizophrenia Bull. 1986;  12 594-602
• 40 Gallucci R M, Phillips J G, Bradshaw J L, Vaddadi K S, Pantelis C. Kinematic analysis of handwriting movements in schizophrenic patients.  Biol Psychiatry. 1997;  41 830-833
• 41 Pantelis C, Barnes T RE, Nelson H E. Is the concept of frontal-subcortical dementia relevant to schizophrenia.  Brit J Psychiat. 1992;  160 442-460
• 42 Kay S R, Fiszbein A, Opler L A. Positive and Negative Symptom Scale (PANSS) for schizophrenia.  Schizophrenia Bull. 1988;  13 21-76
• 43 Walker E F, Savoie T, Davis D. Neuromotor precursors of schizophrenia.  Schizophr Bull. 1994;  20 441-451
• 44 Niethammer R, Weisbrod M, Sauer H. Lateralization of neurological soft signs is genetically transmitted.  Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 1998;  248 (Suppl. 2) S107
• 45 Ellis R J, Caligiuri M, Galasko D, Thal L J. Extrapyramidal motor signs in clinically diagnosed Alzheimer disease.  Alzheimer Dis Assoc Disord. 1996;  10 103-114
• 46 Stern Y, Mayeux R, Sano M, Hauser W A, Bush T. Predictors of disease course in patients with probable Alzheimer's disease.  Neurology. 1987;  37 1649-1653
• 47 Mortimer J A, Ebbitt B, Jun S P, Rinch M D. Predictors of cognitive and functional progression in patients with probable Alzheimer's disease.  Neurology. 1992;  42 1689-1696
• 48 Soininen H, Laulumaa V, Helkala E L, Hartikainen P, Reikkinen P J. Extrapyramidal signs in Alzheimer's disease: a 3-year follow-up study.  J Neural Transm. 1992;  4 107-119
• 49 Chui H C, Lyness S A, Sobel E, Schneider L S. Extrapyramidal signs and psychiatric symptoms predict faster cognitive decline in Alzheimer's disease.  Arch Neurol. 1994;  51 676-681
• 50 Schröter A, Gallinat J, Karsch M, Rihl J, Doniat U, Mergl R, Hampel H, Buch K, Nolde T, Stübner S, Padberg F, Möller H- J, Hegerl U. Analysis of fine motor functions in patients with Alzheimer disease (AD), depression and healthy subjects.  Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 1998;  248 (Suppl. 1) S45
• 51 Folstein M F, Folstein S E, McHugh P R. „Mini-mental state”, a practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician.  J Psychiatr Res. 1975;  12 189-198
• 52 Juckel G, Hegerl U, Mavrogiorgou P, Gallinat J, Mager T, Tigges P, Dresel S, Schröter A, Stotz G, Meller I, Greil W, Möller H- J. Clinical and biological findings in a case with bipolar ultra-rapid cycling before and under valproate treatment. J Clin Psychiat 1999 (im Druck)
• 53 Tigges P, Juckel G, Schröter A, Möller H- J, Hegerl U. Periodic motor impairments in a case of 48-hours bipolar ultra-rapid cycling before and under treatment with valproate. Neuropsychobiology (im Druck)
• 54 Tyrer P, Lee I, Trotter C. Physiologic characteristics of tremor after chronic lithium therapy.  Br J Psychiatry. 1981;  139 59-61
• 55 Gelenberg A J, Jefferson J W. Lithium tremor.  J Clin Psychiatry. 1995;  56 283-287
• 56 Mergl R, Tigges P, Gallinat J, Riedel M, Schröter A, Flatz W, Karsch M, Rihl J, Sokullu S, Müller N, Hegerl U. A digitized analysis of the hand movements of schizophrenic patients.  Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 1998;  248 (Suppl. 2) S105
• 57 Alexander G E, DeLong M R, Strick P L. Parallel organization of functionally segregated circuits linking basal ganglia and cortex.  Annu Rev Neurosci. 1986;  9 357-381
• 58 Oldfield R C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory.  Neuropsychologia. 1971;  9 97-113