Neuromuskuläre elektrische Stimulation in der Rehabilitation und im Sport

Neuromuskuläre elektrische Stimulation in der Schlaganfallrehabilitation

Die Wirksamkeit von NMES in der Schlaganfallrehabilitation ist gut dokumentiert.

Beispielsweise zeigten Lee und Kollegen, dass die Kombination von NMES mit robotergestützter Therapie die Muskelspastizität bei Patienten mit chronischem Schlaganfall signifikant verringerte, was darauf hindeutet, dass die neuromuskuläre elektrische Stimulation traditionelle Rehabilitationsmethoden effektiv ergänzen kann, indem sie spezifische motorische Beeinträchtigungen adressiert (Lee et al., 2015).

Chen und Mei beschrieben weitergehende Vorteile von NMES und hoben dessen Fähigkeit hervor, die Gliedmaßenfunktion zu verbessern, die Durchblutung gelähmter Gliedmaßen zu steigern und die funktionelle Erholung durch wiederholte Gliedmaßenbewegungen zu fördern (Chen & Mei, 2017). Diese Befunde unterstreichen die Rolle der neuromuskulären elektrischen Stimulation bei der Förderung von Neuroplastizität und funktioneller Erholung, die für die Schlaganfallrehabilitation von zentraler Bedeutung sind.

NMES bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD)

Bei COPD hat sich die neuromuskuläre elektrische Stimulation als wirksam erwiesen, die Belastungstoleranz und die Muskelkraft zu verbessern, insbesondere bei Patientinnen und Patienten mit erheblicher Muskelschwäche.

Studien zeigen, dass NMES den Abbau der Muskelunktion verhindern und die Kraft bei COPD-Patienten verbessern kann, selbst bei Personen mit geringem metabolischem Ansprechen (Giavedoni et al., 2012).

So berichteten Akar und Kollegen, dass die Muskelstimulation die Muskelkraft bei COPD-Patienten signifikant erhöht hat, was auf den potenziellen Wert von NMES als Ergänzung zur pulmonalen Rehabilitation hinweist (Akar et al., 2015).

Zudem zeigte die Kombination von NMES mit Ausdauer- und Krafttraining bessere Ergebnisse hinsichtlich Belastbarkeit und Gleichgewicht bei Patientinnen und Patienten mit chronischen Erkrankungen (Acheche et al., 2020).

Dieser synergistische Effekt deutet darauf hin, dass NMES besonders vorteilhaft für Patientinnen und Patienten sein kann, die aufgrund ihres Gesundheitszustands nicht an herkömmlichen Trainingsprogrammen teilnehmen können.

Physiologische Wirkungen der neuromuskulären elektrischen Stimulation

Die physiologischen Effekte von NMES gehen über einfache Muskelkontraktionen hinaus.

Forschungen zeigen, dass die Muskelstimulation Veränderungen in der Zusammensetzung der Muskelfasern bewirken kann, indem sie Typ-II-Fasern in Typ-I-Fasern umwandelt, die widerstandsfähiger gegen Ermüdung sind (Xu et al., 2017). Diese Umstellung ist entscheidend für die Verbesserung der Ausdauer und der allgemeinen Muskelleistung.

Darüber hinaus wurde die neuromuskuläre elektrische Stimulation mit einem Anstieg der Muskelmasse und einer verbesserten Kontraktionskraft in Verbindung gebracht, die für funktionelle Mobilität und Selbstständigkeit bei Patientinnen und Patienten mit verschiedenen Erkrankungen unerlässlich sind (Xu et al., 2017).

Zentrale Mechanismen, die bei NMES eine Rolle spielen, fördern zudem die kortikale Reorganisation, was die motorische Erholung bei Schlaganfallpatienten weiter unterstützt (Xu et al., 2017).

NMES bei Erkrankungen des Bewegungsapparates

Der Einsatz von NMES beschränkt sich nicht auf Schlaganfall und COPD; vielversprechende Ergebnisse wurden auch bei Kniegelenksarthrose und anderen muskuloskelettalen Erkrankungen erzielt.

Die systematische Übersichtsarbeit von Giggins und Mitarbeitern zeigte eine deutliche Verbesserung der Kraft des Quadrizeps nach NMES-Interventionen und betonte damit die Rolle dieser Methode bei der Behandlung von muskulärer Schwäche infolge von Arthrose (Giggins et al., 2012).

Dies ist besonders wichtig in der Rehabilitation, wo die Erhaltung der Muskelkraft für Gelenkstabilität und -funktion entscheidend ist.

Die Rolle von NMES in der Prävention

Neben den rehabilitativen Anwendungen wurde NMES auch hinsichtlich seines potenziellen Nutzens zur Verhinderung von Komplikationen wie venösen Thromboembolien untersucht, insbesondere bei immobilisierten Patientinnen und Patienten (Ravikumar et al., 2017).

Die Aktivierung der Muskelpumpen der unteren Extremitäten durch neuromuskuläre elektrische Stimulation erhöht nachweislich den venösen Blutfluss und reduziert so das Risiko einer Thrombusbildung. Dieser präventive Aspekt der Muskelstimulation verleiht ihrer klinischen Nützlichkeit eine zusätzliche Dimension, insbesondere auf Intensivstationen.

Integration mit anderen therapeutischen Methoden

Außerdem kann die neuromuskuläre elektrische Stimulation in Kombination mit anderen Therapien zur Verstärkung ihrer Wirkung eingesetzt werden.

Beispielsweise verbessert die Kombination von NMES mit Spiegeltherapie nachweislich die motorische Erholung bei Schlaganfallpatienten, indem sie visuelles Feedback liefert, das das motorische Lernen verstärkt (Xu et al., 2017).

Ebenso wurde die Integration von NMES mit transkranieller Gleichstromstimulation untersucht, um die Funktion der oberen Extremität in der Schlaganfallrehabilitation zusätzlich zu verbessern (Wei et al., 2021).

Solche Kombinationen unterstreichen die Vielseitigkeit von NMES als Bestandteil umfassender Rehabilitationsstrategien.

Muskelstimulation in sportlichen Anwendungen

Steigerung von Muskelkraft und Leistung

Im Sport gewinnt NMES zunehmend Anerkennung für sein Potenzial, Muskelkraft und athletische Leistung zu verbessern.

In ihrer Studie an Profi-Fußballern nach vorderer Kreuzbandrekonstruktion (ACL) fanden Taradaj und Kollegen, dass NMES die Kraft des Quadrizeps effektiv steigerte und die Kniefunktion verbesserte (Taradaj et al., 2013).

Dies deutet darauf hin, dass NMES eine Schlüsselrolle in der Rehabilitation von Sportlern spielen kann, indem es die schnellere Rückkehr zum Sport fördert und gleichzeitig Muskelschwund minimiert.

Ähnlich zeigten Oliveira und Mitarbeiter, dass NMES-Training die Quadrizepskraft bei Athleten deutlich verbessern kann, und hoben damit seinen Nutzen zur Steigerung der sportlichen Leistungsfähigkeit hervor (Oliveira et al., 2018).

Die Fähigkeit von NMES, Muskelkontraktionen ohne willentliche Anstrengung auszulösen, macht es zu einem wertvollen Instrument für Sportler, die ihre Muskelkraft während Phasen geringerer Aktivität oder Verletzung aufrechterhalten oder verbessern möchten.

Regeneration und Rehabilitation

NMES wird auch in Regenerationsprotokollen nach intensiven Trainingseinheiten angewendet.

Malone und Kollegen fassten die Wirksamkeit von NMES zur Unterstützung der Erholung von trainingsbedingter Muskelermüdung zusammen und stellten fest, dass es helfen kann, Marker von Muskelschäden zu reduzieren und die Regeneration zu beschleunigen (Malone et al., 2014).

Dies ist besonders relevant für Athleten mit hohen Trainingsanforderungen, da NMES in Regenerationsstrategien integriert werden kann, um Ermüdungsfolgen zu mildern und schnellere Erholungszeiten zu fördern.

Sharma und Kollegen verglichen zudem die Effekte von NMES und intermittierender pneumatischer Kompression auf die Erholung nach anaerober Belastung bei Basketballspielern und kamen zu dem Schluss, dass NMES eine effektive Methode zur Unterstützung der Erholung ist (Sharma et al., 2016).

Dies unterstreicht die Vielseitigkeit von NMES als Erholungsintervention in verschiedenen Sportarten.

Kombination von NMES mit anderen Techniken

Die Wirksamkeit von NMES kann weiter gesteigert werden, wenn es mit anderen therapeutischen Maßnahmen kombiniert wird.

In einer Studie von Mazloum zeigte die Kombination von NMES mit Kinesio-Taping eine wirksame Reduktion der Knöchelschwellung bei Sportlern mit lateraler Sprunggelenksdistorsion, was darauf hindeutet, dass NMES ergänzend zu anderen Rehabilitationsmethoden eingesetzt werden kann (Mazloum, 2023).

Dieser integrative Ansatz kann die Regenerationsergebnisse optimieren und die allgemeine sportliche Leistungsfähigkeit verbessern.

Empfehlung

Zusammenfassend stellt die neuromuskuläre elektrische Stimulation einen vielseitigen therapeutischen Ansatz dar mit bedeutenden Implikationen für die Rehabilitation bei verschiedenen medizinischen Zuständen und für Anwendungen im Sport.

Ihre Fähigkeit, Muskelkontraktionen zu fördern, die funktionelle Erholung zu verbessern und Komplikationen vorzubeugen, macht sie zu einem wertvollen Instrument in der klinischen Praxis und im Athletiktraining.

Dennoch sind weitere Forschungen erforderlich, um NMES-Protokolle zu verfeinern und die zugrundeliegenden Wirkmechanismen vollständig zu verstehen, damit sie optimal zugunsten unterschiedlicher Patientengruppen und Sportler eingesetzt werden können.

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Quellen

1. Lee et al. „Effects of combining robot-assisted therapy with neuromuscular electrical stimulation on motor impairment, motor and daily function, and quality of life in patients with chronic stroke: a double-blinded randomized controlled trial” Journal of Neuroengineering and Rehabilitation (2015) doi:10.1186/s12984-015-0088-3.

2. Chen and Mei „The Effects of Neuromuscular Electrical Stimulation in the Treatment of Stroke” (2017) doi:10.2991/icadme-17.2017.10.

3. Giavedoni et al. „Neuromuscular electrical stimulation prevents muscle function deterioration in exacerbated COPD: A pilot study” Respiratory Medicine (2012) doi:10.1016/j.rmed.2012.05.005.

4. Akar et al. „Efficacy of neuromuscular electrical stimulation in patients with COPD followed in intensive care unit” The Clinical Respiratory Journal (2015) doi:10.1111/crj.12411.

5. Acheche et al. „The Effect of Adding Neuromuscular Electrical Stimulation with Endurance and Resistance Training on Exercise Capacity and Balance in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Randomized Controlled Trial” Canadian Respiratory Journal (2020) doi:10.1155/2020/9826084.

6. Xu et al. „Effects of mirror therapy combined with neuromuscular electrical stimulation on motor recovery of lower limbs and walking ability of patients with stroke: a randomized controlled study” Clinical Rehabilitation (2017) doi:10.1177/0269215517705689.

7. Giggins et al. „Neuromuscular electrical stimulation in the treatment of knee osteoarthritis: a systematic review and meta-analysis” Clinical Rehabilitation (2012) doi:10.1177/0269215511431902.

8. Pan et al. „Lack of efficacy of neuromuscular electrical stimulation of the lower limbs in chronic obstructive pulmonary disease patients: A meta‐analysis” Respirology (2013) doi:10.1111/resp.12200.

9. Kucio et al. „Evaluation of the Effects of Neuromuscular Electrical Stimulation of The Lower Limbs Combined with Pulmonary Rehabilitation on Exercise Tolerance in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease” Journal of Human Kinetics (2016) doi:10.1515/hukin-2016-0054.

10. Ravikumar et al. „Neuromuscular electrical stimulation for the prevention of venous thromboembolism” Phlebology the Journal of Venous Disease (2017) doi:10.1177/0268355517710130.

11. Wei et al. „Effects of Transcranial Direct Current Stimulation Combined With Neuromuscular Electrical Stimulation on Upper Extremity Motor Function in Patients With Stroke” American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation (2021) doi:10.1097/phm.0000000000001759.

12. Taradaj et al. „The Effect of NeuroMuscular Electrical Stimulation on Quadriceps Strength and Knee Function in Professional Soccer Players: Return to Sport after ACL Reconstruction” Biomed research international (2013) doi:10.1155/2013/802534.

13. Oliveira et al. „Training Effects of Alternated and Pulsed Currents on the Quadriceps Muscles of Athletes” International journal of sports medicine (2018) doi:10.1055/a-0601-6742.

14. Malone et al. „Neuromuscular Electrical Stimulation During Recovery From Exercise” The journal of strength and conditioning research (2014) doi:10.1519/jsc.0000000000000426.

15. Sharma et al. „Effects of intermittent pneumatic compression vs. neuromuscular electrical stimulation on recovery following anaerobic exercise in male basketball players” International journal of biomedical and advance research (2016) doi:10.7439/ijbar.v7i10.3655.

16. Mazloum „The comparison of the effects of neuromuscular electrical stimulation and Kinesio Taping on ankle swelling in athletes with lateral ankle sprain” Journal of experimental orthopaedics (2023) doi:10.1186/s40634-023-00624-w.