Physikalische Medizin, Rehabilitationsmedizin, Kurortmedizin 1995; 05: 7-14
DOI: 10.1055/s-2008-1061989
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Neuroprothesen bei zentralmotorischen Lähmungen

Neuronal prostheses in upper motor neuron lesionsJ. Quintern
  • Neurologische Klinik (Direktor: Prof. Dr. Th. Brandt), Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, München
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Publication Date:
19 March 2008 (online)

Summary

Neural prostheses by functional electrical stimulation of peripheral nerves may restore lost motor or vegetative functions in patients with upper motor neuron lesions. The kind and level of the lesion in the central nervous system are not the only variables which determine the functional state that may be achieved with a specific neural prostheses. The expected compliance, the cognitive state, and the social situation of the patient, the rehabilitation, and the clinical follow-up play just as important a role as the neurological state.

Motor neural prostheses by functional neuromuscular stimulation (FNS) are used in order to restore stance and gait in patients with thoracic spinal cord injury. FNS may also improve the gait pattern of hemiplegic patients. In this group of patients positive transfer effects of FNS therapy to unaided gait can often be observed. In the upper extremities neural prostheses may restore the grasp function in tetraplegic patients. Although a variety of motor neural prostheses with external or implanted stimulators and electrodes have been developed in the past, the acceptance of these systems is still very low in both clinicians and patients. Possible reasons for the slow propagation of this technology include cumbersome handling of the neural prostheses, rapid muscle fatigue, and insufficient functional gain. Advanced implant technologies and sensory feedback are proposed as possible solutions for improved motor neural prostheses.

Neural prostheses for the restoration of autonomic functions have been successfully applied in a selected group of paralyzed individuals. Phrenic pacing has become a safe and efficient alternative to mechanical ventilation in patients with congenital or acquired dysfunctions of the respiration center in the brain stem or with lesions of the upper cervical spinal cord. Phrenic pacing not only offers patients an enhanced mobility but also has many medical advantages compared to mechanical positive pressure ventilation. Other neural prostheses for restoration of autonomic functions such as sacral anterior root stimulation for emptying the bladder and bowel and electroejaculation may offer hope for spinal cord injured individuals where conventional therapy has failed.

Zusammenfassung

Neuroprothesen durch funktionelle Elektrostimulation peripherer Nerven können verlorengegangene motorische oder vegetative Funktionen bei Patienten mit zentralmotorischen Lähmungen wiederherstellen. Die Art und Lokalisation der Läsion im zentralen Nervensystem sind nicht die einzigen Variablen, welche die mit einer bestimmten Neuro-prothese erreichbare Funktion bestimmen. Eine genauso wichtige Rolle wie der neurologische Status spielen zum einen die zu erwartende Compliance, der kognitive Status und die soziale Situation des Patienten und zum anderen die Rehabilitation sowie die klinische Nachbetreuung.

Motorische Neuroprothesen durch funktionelle neuromuskuläre Stimulation (FNS) werden eingesetzt, um Stehen und Gehen bei Patienten mit einer thorakalen Querschnittslähmung wieder zu ermöglichen. FNS kann auch dazu dienen, den Gang von Patienten mit Hemiplegie zu verbessern. Bei dieser Patientengruppe können oft positive Über-tragungseffekte von einer FNS-Therapie auf den Gang ohne Hilfsmittel beobachtet werden. An den oberen Extremitäten können Neuroprothesen die Greiffunktion bei Patienten mit Tetraplegie wiederherstellen. Obwohl eine Vielzahl von motorischen Neuroprothesen mit externen oder implantierten Stimulatoren und Elektroden bisher entwickelt wurden, ist die Akzeptanz sowohl bei den Klinikern als auch bei den Patienten immer noch gering. Mögliche Gründe für die langsame Verbreitung dieser Technologie sind unter anderem umständliche Handhabung der Neuroprothese, schnelle Muskelermüdung und unzureichender Gewinn an Funktion. Weiterentwikkelte implantierbare Systeme und die Einbeziehung sensorischer Feedbacks werden als Lösungsmöglichkeiten zur Verbesserung von motorischen Neuroprothesen vorgeschlagen.

Neuroprothesen zur Wiederherstellung vegetativer Funktionen werden erfolgreich bei ausgewählten Gruppen gelähmter Patienten eingesetzt. Mit der Stimulation des N. phrenicus („Zwerchfellschrittmacher”) steht eine sichere und effiziente Alternative zur maschinellen Beatmung mit angeborenen oder erworbenen Funktionsstörungen des Atemzentrums im Hirnstamm oder Läsionen im oberen Halsmark zur Verfügung. Zwerchfellschrittmacher eröffnen den Patienten nicht nur eine erhöhte Mobilität, sondern sie haben auch zahlreiche medizinische Vorteile, verglichen mit maschineller Überdruckbeatmung. Andere Neuroprothesen zur Wiederherstellung vegetativer Funktionen wie die Stimulation der sakralen Vorderwurzeln zur Entleerung von Blase und Darm und wie die Elektroejakulation können eine Hilfe für Querschnittsgelähmte sein, wenn konventionelle Therapien versagt haben.

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