Post on 15-Aug-2019
transcript
Aus dem Physiologischen Institut
(Geschäftsführender Vorstand: Prof. Dr. M. Bleich)
der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
LAUFBANDTRAINING BEI KINDERN
MIT CEREBRALPARESE
Inauguraldissertation
zur
Erlangung der Doktorwürde
der Medizinischen Fakultät
der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
vorgelegt von
CAROLINE MARIA KRÜGER
aus Kiel
Kiel 2008
Erster Berichterstatter: Prof. Dr. J. P. Kuhtz-Buschbeck
Zweiter Berichterstatter: Prof. Dr. U. Stephani
Tag der mündlichen Prüfung: 13. August 2008
Zum Druck genehmigt, Kiel, den 13. August 2008
gez. Prof. Dr. O. Jansen
(Vorsitzender der Prüfungskommission)
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Methodik 5 2.1. Studiendesign 5 2.2 Studienaufbau 6 2.3 Ganganalyse nach Brinckmann 7 2.4 Sohlendruckkurven mittels Gangas 10 2.4.1 Allgemeine Parameter 10 2.4.2 Belastungsparameter 11 2.5 Gross Motor Function Measurement 15 2.6 Elektromyographie 17 3 Ergebnisse 19 3.1 Individueller Verlauf einer Patientin 19 3.1.1 Quantitative und qualitative Ganganalyse mittels Gangas 19 3.1.1.1 Laufband 19 3.1.1.1.1 Allgemeine Parameter 19 3.1.1.1.2 Abrollverhalten und Belastung 20 3.1.1.2 Freier Gang 22 3.1.1.2.1 Allgemeine Parameter 22 3.1.1.2.2 Abrollverhalten und Belastung 23 3.1.2 Quantitative Ganganalyse nach Brinckmann 25 3.1.3 Gross Motor Function Measurement 27 3.1.4 Elektromyographie 27 3.2 Gesamtkollektiv der Patienten im Vergleich mit Kontrollprobanden 29 3.2.1 Quantitative und qualitative Ganganalyse 29 3.2.1.1 Ganganalyse auf dem Laufband 29 3.2.1.2 Analysen des freien Gehens 30 3.2.2 Auf dem Laufband erreichte Geschwindigkeiten und Gehstrecken 33 3.2.3 Quantitative Beurteilung des Entwicklungsstandes mittels GMFM 34 4 Diskussion 35 4.1 Ändern sich Messwerte des Gehens der Patienten unter einer Laufbandtherapie? 36 4.1.1 Allgemeine kinetische Parameter 36 4.1.2 Gangparameter nach der Gangas-Methode 38 4.1.3 Veränderungen beim GMFM 39 4.1.4 Gehstrecke und Geschwindigkeit auf dem Laufband 40 4.2 Kommt es durch das Laufbandtraining zu EMG-Veränderungen ? 41 4.3 Können spinale Lokomotionsgeneratoren bei Kindern mit Cerebralparese durch das Laufbandtraining aktiviert werden ? 41 4.4 Lassen sich die Ergebnisse mit anderen Studien vergleichen? 42 4.5 Effektivität des Laufbandes als zusätzliche Gangtrainingsmethode 43 5 Zusammenfassung 46 6 Literaturverzeichnis 47 7 Danksagung 53 8 Lebenslauf 54
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1 Einleitung Die Cerebralparese ist trotz der Fortschritte in der diagnostischen und therapeutischen
Medizin weiterhin eine Erkrankung, die ca. 2 - 3 Kinder auf 1000 Neugeborene betrifft.
Entsprechend besteht ein Bedarf dieser Kinder an adäquater Förderung, Behandlung und
Integration in die Gesellschaft. Die Betreuung erfordert einen hohen Personal- und
Kostenaufwand, der zahlreiche Berufsgruppen (Ärzte, Physiotherapeuten, Sozialarbeiter,
Logopäden, Zivildienstleistende, Orthopädietechniker etc.) mit einschließt und eine enge
Zusammenarbeit zum Wohle des Kindes voraussetzt. Einen kurativen Behandlungsansatz gibt
es bislang nicht. Deshalb lautet das oberste Ziel cerebralparetischen Kindern eine
weitestgehende Selbstständigkeit und Integration in die Gesellschaft zu ermöglichen. Dazu
gehören die Verbesserung der motorischen Funktionalität und der persönlichen Fähigkeiten
durch Förderung der kognitiven und sensomotorischen Entwicklung, der sozialen Interaktion
und der Unabhängigkeit. Innerhalb der vielseitigen Therapieangebote (siehe Tabelle 1) nimmt
die Physiotherapie einen besonders hohen Stellenwert ein. Neben konventionellen
Therapieverfahren, wie der neurophysiologischen Behandlung nach Bobath oder Vojta, wird
zunehmend mehr Augenmerk auf neue Therapieansätze gelegt.
Tabelle 1: Therapieansätze für Kinder mit Cerebralparese
Konservative
Therapien
Operative Therapien Medikamentöse
Therapie
Sonstige Therapie
Physiotherapie:
(Bobath, Vojta,
Petö, PNF)
Physikalische
Therapie:
(Wärmebehandlung,
Bäder etc.)
Hippotherapie
Musiktherapie
Ergotherapie
Logopädie
Selektive dorsale
Rhizotomie (Senkung des
Muskeltonus)
Orthopädische
Korrekturen, z.B.
Achillotendotomie bei
Spitzfuß (Verbesserung
von Kontrakturen
/Gelenkfehlstellungen)
Baclofen,
Diazepam,
Dantrolen
(Senkung des
Muskeltonus)
Botulinumtoxin
i.m. (lokale
Senkung des
Muskeltonus)
Hilfsmittelversorgung
(Rollstuhl,
Gehstützen, Rollator)
Orthesen
Antiepileptika
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Die Cerebralparese (CP) ist Folge einer Schädigung oder Fehlbildung des Gehirnes des sich
entwickelnden Föten oder des Neugeborenen. Diese nicht progressive Läsion führt zu einer
Einschränkung der Bewegung und Körperhaltung, die die allgemeine Aktivität beeinträchtigt.
Die motorischen Störungen der Cerebralparese werden häufig begleitet von Störungen der
Wahrnehmung, der Kognition, der Kommunikation, der Sensibilität, des Verhaltens und von
epileptischen Anfällen (Bax et al. 2005). Die Ätiologie ist variabel (Tabelle 2). Die
Hirnschädigung kann prä-, peri- und postnatal entstehen. Ca. 80% der Cerebralparesen
entstehen pränatal, wobei die genaue Ursache aber oft unklar bleibt. Geburtstraumen
einschließlich der Asphyxie machen ca. 6 % der congenitalen Cerebralparesen aus. Ca. 10 -
20 % der Cerebralparesen werden postnatal erworben.
Tabelle 2: Mögliche Ursachen der Cerebralparese (Krigger 2006)
Pränatal (80%)
1. Trimenon: Teratogene Schäden
Genetische Syndrome,
chromosomale Anomalien
Gehirnfehlbildungen
2. + 3.Trimenon Intrauterine Infektion
Plazentainsuffizienz
Perinatal (6%)
Präeklampsie
Geburtskomplikationen
Infektionen/Sepsis mit ZNS-Beteiligung
Asphyxie
Postnatal (10 – 20 %)
Meningitis
Schädel-Hirn-Trauma
Intoxikationen
Da die meisten Cerebralparesen prä- oder perinatale Ursachen haben, ist die physiologische
Gangreifung gestört. Das ausgereifte Gangbild soll nach Studien von Sutherland et al. (1980)
etwa im Alter von 3 Jahren erreicht werden und entspricht dann weitgehend dem
Bewegungsablauf eines Erwachsenen. Berger et al. (1984) zeigten allerdings in ihren Studien,
dass die neurophysiologische Gangreifung sogar erst mit dem 6. Lebensjahr abgeschlossen
sei. Die wichtigsten klinischen Gangparameter sind die Standphasendauer, die Schrittbreite,
die Kadenz, die Geschwindigkeit und die Schrittlänge (Schinkel 2006). Bei
cerebralparetischen Kindern ist die Gangreifung gestört (Leonard et al. 1991). Auch wenn das
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Laufen, oft mit Hilfsmitteln, erlernt wird, persistiert ein unreifes Gangmuster, welches statt
reziprok alternierender Aktivität durch eine gleichzeitige Koaktivierung agonistischer und
antagonistischer Muskeln gekennzeichnet ist. Eine solche Koaktivierung ist im
Neugeborenenalter noch physiologisch, wird aber mit zunehmender Gangreife normalerweise
aufgehoben. Vorherrschende monosynaptische Reflexe werden supprimiert und die
funktionell wichtigen polysynaptischen Reflexe gebahnt. Es entwickelt sich zunehmend ein
reziprokes Innervationsmuster. Dabei wird das „zentrale Programm“ für einfache
Gehbewegungen, das als "neuronale Schaltung" von Interneuronen des Rückenmarks
organisiert ist (sog. spinaler Lokomotionsgenerator) und im Schreitreflex des Neugeborenen
zum Ausdruck kommt, durch Reifung höher gelegener Hirnzentren zunehmend von
supraspinal kontrolliert. Dies erst ermöglicht das große Repertoire willkürlicher Bewegungen,
vom gezielten Aufsetzen eines Fußes bis hin zu differenzierten und ausdrucksvollen
Schrittfolgen wie etwa beim Tanzen (Leonard et al. 1991; Berger et al. 1982, 1984).
Diese normale neuronale Gangreifung findet bei Kindern mit Cerebralparese nicht statt. Das
frühkindliche Gangmuster bleibt sowohl klinisch als auch elektrophysiologisch bestehen.
Zusätzlich wird das Gangbild multifaktoriell durch verminderte selektive Kontrolle, Spastik,
dynamische und myostatische Muskeldeformitäten sowie Schwäche gestört (Davids et al.
1998). Klinisch äußert sich dies unter anderem in einer langsameren Gehgeschwindigkeit,
einer verminderten Kadenz, einer Verkürzung der Schrittlänge, einem asymmetrischen
Gangbild sowie einem erhöhten Energieaufwand. Das Laufbandtraining stellt einen neuen
Therapieansatz in der Behandlung cerebralparetischer Kinder dar und resultierte aus Studien,
die das Laufband zur Neurorehabilitation bei querschnittsgelähmten Patienten einsetzten.
Noch zuvor konnte in Studien am Tiermodell nachgewiesen werden, dass die durch einen
repetitiven Bewegungsablauf evozierte afferente Rückmeldung aus den unteren Extremitäten
einen spinalen Lokomotionsgenerator aktiviert und dort plastische Veränderungen induziert
(Grillner et al 1979; Forssberg et al. 1980; Anderson et al. 1983; Conway et al. 1987). Den
Katzen wurde iatrogen auf Höhe Th 10-12 eine Querschnittslähmung zugefügt und im
Anschluss wurde ein Gangtraining auf dem Laufband durchgeführt. Das Ergebnis dieses
gezielten Gangtrainings zeigte, dass die Katzen aktiv induzierte Schritte ausüben konnten,
wozu sie vor dem Training nicht in der Lage waren. Diese Experimente lassen vermuten, dass
es auf spinaler Ebene ein „neuronales Netzwerk“ gibt, das motorisch lernfähig ist. Auf diesen
Ergebnissen beruhend wurden mehrere Laufbandstudien bei querschnittsgelähmten Menschen
mit Erfolg durchgeführt (Wernig et al. 1992; Dietz et al. 1995; Barbeau et al. 1999).
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Mittlerweile ist das Laufbandtraining bei Querschnittsgelähmten ein etabliertes
Therapieverfahren und wird weit verbreitet eingesetzt. Das Laufbandtraining kommt
inzwischen nicht mehr nur als Therapiemaßnahme für querschnittsgelähmte Patienten zum
Einsatz, sondern wurde auch in Folgestudien (Marks et al. 1999; Herterich et al. 2000) bei
anderen neurologischen Krankheitsbildern erfolgreich eingesetzt.
Obwohl die Cerebralparese eine andere Ätiologie und Symptomatik als die
Querschnittslähmung hat, stellte sich uns die Frage, in wieweit auch cerebralparetische
Kinder von einem Laufbandtraining profitieren könnten. Diese Studie war zum Zeitpunkt der
Durchführung (1999-2001) eine der ersten Arbeiten, die ein Laufbandtraining als
Therapieverfahren für cerebralparetische Kinder testete. Im Rahmen eines Projektes der
neurophysiologischen Arbeitsgruppe am Physiologischen Institut der CAU Kiel untersuchten
wir folgende Fragen:
a) Ändern sich quantitative Messwerte des Gehens unter einer Laufbandtherapie von vier
Wochen Dauer ? Dies betraf vier Punkte:
1. Änderungen der Sohlendruckkräfte beim Gehen auf einem Laufband mit
festgelegter Geschwindigkeit
2. Änderungen der Sohlendruckkräfte beim freien Gehen über Grund mit selbst
gewählter Geschwindigkeit
3. Änderungen räumlich-zeitlicher Gangparameter (wie Schrittlänge,
Kadenz) beim freien Gehen über Grund mit selbst gewählter Geschwindigkeit
4. Änderungen der Leistung in einem standardisierten Motoriktest
b) Inwieweit kommt es im Verlauf der Laufbandtherapie zu Veränderungen des
elektromyographischen Aktivierungsmusters (EMG) der Beinmuskeln beim Gehen ?
c) Gibt es Hinweise auf eine Aktivierung oder eine Lernfähigkeit spinaler neuronaler
Programme ("Lokomotionsgenerator") bei Kindern mit CP, welche das Gangbild bei
diesen Patienten verbessert ?
d) Welche Trainingseffekte lassen sich beim regelmäßigen therapeutischen Einsatz des
Laufbandes nachweisen ?
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2 Methodik
Abbildung 1: Kind mit Cerebralparese auf dem Laufband
2.1. Studiendesign Die Studie ist eine prospektive, nicht randomisierte klinische Studie zur Untersuchung der
Effizienz des Laufbandes als zusätzlicher Gangtrainingsmethode bei Kindern mit
Cerebralparese. Es konnten zehn Kinder, Alter 5,8 + 2,2 Jahre, Körperhöhe 109 + 17 cm und
Gewicht 19,8 + 9,1 kg, im Rahmen eines sechswöchigen Rehabilitationsaufenthaltes im
Kinderzentrum Pelzerhaken (Sozialpädiatrische Fachklinik – Sozialpädiatrisches Zentrum
gGmbH) rekrutiert werden. Das Kinderzentrum Pelzerhaken betreut Kinder mit
Entwicklungsstörungen und deren Familien und vermittelt den Patienten entsprechend ihren
individuellen Möglichkeiten neue Funktionen und Fähigkeiten. Dies geschieht durch
Zusammenarbeit eines Teams aus Ärzten, Physiotherapeuten, Pflegepersonal,
Ergotherapeuten, Sozialpädagogen und Psychologen. In die Studie wurden Patienten
eingeschlossen, die an einer Cerebralparese leiden, welche sich in einer Diplegie, Hemiplegie
oder Tetraplegie äußerte. Die Patienten sollten stehfähig, aber nicht frei gehfähig sein.
Hilfsmittel wie Rollator, Unterarmgehstützen und/oder Orthesen waren erlaubt. Eine geistige
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Behinderung wurde toleriert, sofern die Kinder die Anforderungen der Aufgaben verstehen
und ihnen nachkommen konnten. Die Studie war von der Ethikkommission der Kieler
Universität genehmigt worden. Vor der ersten Trainingseinheit wurden die Eltern in einem
ausführlichen Aufklärungsgespräch über die Studie informiert und das Einverständnis zur
Studienteilnahme eingeholt. Es kamen ausschließlich nicht invasive Methoden zum Einsatz.
2.2 Studienaufbau Über einen Zeitraum von 3-4 Wochen wurden die Patienten täglich für ca. 20 Minuten auf
einem gurtbetriebenen Laufband der Firma Jäger-Toennies trainiert. Der Laufgurt hatte eine
Länge von 142 cm und eine Breite von 45 cm. Ausgenommen waren Trainingsausfälle
bedingt durch Krankheit. Eine Sicherung mittels eines Fallschirmgurtes und die
Geschwindigkeit wurden abhängig von den motorischen Fähigkeiten des Patienten gewählt.
Initial wurde mit einer niedrigen Geschwindigkeit begonnen, die im Verlauf an eine
komfortable Kadenz und Schrittlänge sowie an den Ausdauerzustand des Patienten angepasst
wurde. Dabei wurde darauf geachtet, dass der Patient gefordert, aber nicht überfordert wurde.
Regelmäßige Pulskontrollen vor, zwischen und nach dem Training gaben Auskunft über den
Erschöpfungszustand des Patienten. Die Trainingseinheit wurde mindestens einmal, je nach
Erschöpfungszustand des Patienten auch mehrmals, zur Erholung kurz unterbrochen. Die
Kinder hielten sich ein- oder beidhändig am Geländer des Laufbandes fest.
In der vorliegenden Studie war die posturale Kontrolle (Stehfähigkeit) Voraussetzung für die
Teilnahme an der Studie. Dennoch wurden fast alle Patienten aus Sicherheitsgründen mit
einem Fallschirmgurt versorgt. Diese Sicherung erleichtert die Schrittbewegung auf dem
Laufband. Das Training wurde durch den Gurt nicht behindert und somit konnten unerwartete
Stürze auf dem Laufband abgefangen werden. Die Beine wurden jeweils von einem Trainer
am Knie und am Fuß geführt. Wichtig dabei war die Unterstützung der Schwungphase mit
dem anschließenden Auffersen und Abrollen des Fußes in der Standphase. Gleichzeitig
konnte durch die Führung eine mögliche Kniehyperextension in der Standphase vermieden
und durch die Verlängerung der Standphase ein vorzeitiger Schwungphasenbeginn verhindert
werden. Im gleichen Zuge wurde eine Hüftextension provoziert, die einen deutlichen
afferenten Input darstellte und somit reflektorisch zu einer Hüftbeugung zu Beginn der
Schwungphase führte. Durch die Führung der Beine wurde ein rhythmisches und
gleichmäßiges Gangbild erzeugt. Der Gangrhythmus wurde zusätzlich durch ein Metronom
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oder Klatschen akustisch unterstützt. Die Patienten nahmen während des
Rehabilitationsaufenthaltes am regulärem Programm des Rehabilitationszentrums teil, wobei
allerdings in der Physiotherapie auf gezielte Gangschulung verzichtet wurde.
Die Patienten wurden initial mehreren diagnostischen Tests unterzogen. Dazu zählten die
Anamnese und die körperliche Untersuchung, die von dem behandelnden Arzt aus dem
Rehazentrum vorgenommen wurde. Zu den Messmethoden dieser Arbeit zählten die
Ganganalyse nach Brinckmann, das Ganganalysesystem Gangas, das Oberflächen-
Elektromyogramm (EMG) und der Motoriktest "Gross Motor Function Measurement"
(GMFM). Diese Untersuchungen wurden einmal vor Beginn (Zeitpunkt T0) und dann noch
einmal nach Abschluss des etwa 4 wöchigen Laufbandtrainings (Zeitpunkt T1) durchgeführt.
Die Untersuchungen wurden möglichst unter gleichen Bedingungen in denselben vertrauten
Räumlichkeiten und zur selben Tageszeit vorgenommen. Dabei sollte der Patient vorher
keinen körperlich anstrengenden Untersuchungen oder Therapien unterzogen worden sein.
Zur Erhebung von Vergleichsdaten führten wir an sechzehn gesunden Kindern
entsprechenden Alters gleichartige Analysen des freien Gehens über Grund durch. Die
Körperhöhe (108 + 6 cm) und das Gewicht (18,6 + 4,4 kg) dieser Kontrollprobanden
entsprachen der Patientengruppe. Als statistische Verfahren verwendeten wir den Wilcoxon-
Test, um Werte der Patienten vor (T0) und nach Training (T1) zu vergleichen, und den Mann-
Whitney U-Test, um Patienten und Kontrollprobanden zu vergleichen. Parametrische Tests
(T-Tests) erbrachten sehr ähnliche Ergebnisse.
2.3 Ganganalyse nach Brinckmann Die Ganganalyse nach Brinckmann (1981) ist eine quantitative Schrittvermessung, die
einfach und ohne größeren Kostenaufwand durchgeführt werden kann. Sie erfasst Zeit- und
Wegparameter des Gehens. In einem langen, ausreichend beleuchteten Flur oder Raum wurde
ein 13 m langer, 1 m breiter, 5 mm dicker und weicher Kunststoffteppich ausgelegt. Auf
diesem Kunststoffteppich wurde ein 7 m langes und 64 cm breites, relativ reißfestes
Pergamentpapier gelegt und an den Enden mit Klebestreifen fixiert (siehe Abbildung 2). In
der Mitte der Bahn wurden in einem Abstand von 5 Metern an eine Stoppuhr gekoppelte
Lichtschranken aufgestellt, sodass der Patient am Anfang und am Ende der Bahn eine
Einlauf- und eine Auslaufstrecke zur Verfügung hatte. Dies geschah deshalb, weil der
Wechsel vom Stand zum rhythmischen Gang innerhalb von drei Schritten erfolgt (Hirokawa
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et al. 1989). Die Lichtschranken bestanden aus je einer Infrarotlicht emittierenden Diode
(LED) und einem reflektionssicheren (nur auf IR-Licht reagierendem) Photometer (Fa.
Conrad Electronics, Hirschau). Die Lichtschranken wurden in Höhe der Oberschenkel des
Patienten aufgestellt, sodass das Signal von den Oberschenkeln und nicht von den vorbei
schwingenden Armen ausgelöst wurde. Die Unterbrechung des IR-Strahles durch die
hindurch laufende Person setzte die Zeitmessung in Gang. Entsprechend wurde die Zeit beim
Durchqueren der zweiten Lichtschranke gestoppt und sofort abgelesen. Bei unseren Patienten
wurde die Zeit zusätzlich per Hand gestoppt, da viele der Kinder an den Händen geführt
werden mussten oder an Gehhilfen gingen, was die Verwendung der Lichtschranken
erschwerte.
Abbildung 2: Aufbau einer Gangbahn bei der Ganganalyse nach Brinckmann (1981)
Unter die Schuhe der Patienten wurden Plättchen, die 20 mm lang, 12 mm breit und 0,4 mm
dick waren und jeweils zwei bzw. drei Ausstanzungen von 0,5 mm Höhe hatten, mit
doppelseitigem Klebeband aufgeklebt. Normalerweise werden bei dieser Methode nur zwei
Plättchen unter die Schuhe geklebt. Bei unseren Patienten mit CP waren es aber vier
Plättchen, da die meisten nur auf den Zehenspitzen laufen konnten und nicht den ganzen Fuß
aufsetzten. Wegen des weichen Kunststoffteppichs wurden die Messingplättchen beim Gehen
nicht als störend empfunden. Die Ausstanzungen dieser Plättchen hinterließen Markierungen
auf dem Pergamentpapier, die unmittelbar im Anschluss an den Lauf farblich markiert
wurden. Die Läufe über das Papier wurden in der Regel vier Mal wiederholt. Nach jedem
Lauf wurde ein neuer Papierstreifen ausgelegt. Die Patienten wählten ein für sie angenehmes
Gangtempo, welches sie während des gesamten Laufes beibehalten sollten. Zur Kontrolle
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wurde der Ablauf auch auf Videoband aufgenommen. Die Markierungen auf den
Papierbahnen wurden später an einem Zeichentisch mit Winkelmesser und x-y-Koordinaten
ausgemessen (Abbildung 3). Die Daten wurden in einen Auswertebogen übertragen und aus
allen registrierten Schritten wurden Mittelwerte der verschiedenen Gangparameter berechnet.
Abbildung 3: Messweise der Wegparameter bei der Ganganalyse nach Brinckmann (1981),
Fussabdrücke mit Plättchen
In Tabelle 3 sind alle Parameter, die mit der Methode erfasst werden können, mit
Definitionen dargestellt. Die Methode wird nachfolgend kurz als Brinckmannmethode
bezeichnet.
Tabelle 3: Parameter der Ganganalyse nach Brinckmann (1981)
Parameter Einheit Definition
Teilschrittlänge
cm kürzester Abstand zwischen den hintersten
Plättchenausstanzungen (der Ferse) zwischen einem und dem
nächsten Schritt.
Doppelschrittlänge cm Addition zweier benachbarter Teilschrittlängen.
Schrittbreite mm Engster Abstand zwischen der Fersenmitte zweier aufeinander
folgender Schritte.
Fußwinkel (Winkel
der Fußlängsachse in
Grad)
°
Die Winkelzählung orientierte sich an der Längsrichtung des
Papierstreifens. Es wurde jener Winkel vermessen, den die
Fußlängsachse als Verbindungslinie der Plättchenerhebungen
mit der Längsrichtung des Papierstreifens bildete. Die
Winkelbezeichnung erfolgte positiv bei Außenrotation.
Kadenz Schritte/min Anzahl der Teilschritte pro Minute
Geschwindigkeit km/h Zurückgelegte Wegstrecke pro Zeit
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2.4 Sohlendruckkurven mittels Gangas Das System Gangas ist eine Methode, welche die Sohlendruckkräfte des Kindes im Stand und
beim Gehen misst. Hierfür wurden individuell angepasste Messsohlen in die Schuhe des
Patienten gelegt. Diese Messsohlen waren sehr dünn und störten nicht den Stand und Gang
des Patienten. Sie beinhalteten jeweils 16 Drucksensoren (FSR = Force Sensing Resistor), die
aus druckempfindlichen Halbleitern (Hochpolymeren) bestanden. Mit steigendem Druck sank
der elektrische Widerstand des Materials und somit ließ sich die Druckverteilung im Schuh
unter statischer und dynamischer Belastung messen. Die Werte wurden unter dem linken und
rechten Fuß in korrekter zeitlicher Abhängigkeit erfasst. Die Messsohlen waren jeweils über
ein Kabel mit einem Sender verbunden, den der Patient an einem Gürtel um die Hüfte trug.
Die Daten wurden telemetrisch an einen Computer übertragen, wodurch lästige
Kabelverbindungen vermieden wurden und der Patient mehr Bewegungsfreiheit hatte. Vor
dem Untersuchungsbeginn wurden die Patientendaten wie Name, Geschlecht, Geburtsdatum
etc. im Computer erfasst. Vor der ersten Messung musste der Druck der Füße auf die Sohlen
im entlasteten Zustand gemessen und auf Null gesetzt werden. Dazu hob der Patient jeweils
den entsprechenden Fuß, sodass möglichst wenig Belastung auf der Sohle war.
Die anschließenden Messungen konnten dynamisch aufgezeichnet werden. Wir führten bei
den Patienten Messungen auf dem Laufband stets bei 0,9 km/h Gehgeschwindigkeit durch,
um vergleichbare Bedingungen zu schaffen. Ferner wurden Messungen im freien Gang
durchgeführt. Hierbei wurden die Kinder an den Händen geführt oder sie gingen an Gehhilfen
(Rollator oder 4-Punktstützen). Die Strecke beim freien Gang wurde von uns willkürlich auf
6,5 m festgelegt. Mit Hilfe des Computerprogrammes Gangas wurde anschließend die vom
Kind selbst gewählte Gehgeschwindigkeit berechnet. Die im Computer berechneten
Ergebnisse konnten sowohl als Grafiken der Sohlendruckkurven als auch in Absolutzahlen
zur weiteren Verarbeitung verwendet werden.
2.4.1 Allgemeine Parameter Die mit dem Ganganalysesystem Gangas ermittelten allgemeinen Parameter sind in der
Tabelle 4 zusammengefasst.
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Tabelle 4: Parameter der geschwindigkeitsabhängigen dynamischen Gangmessung Gangas,
re = rechts, li = links
Parameter Einheit Definition
Relative
Geschwindigkeit
1/s
Geschwindigkeit in m/s geteilt durch Körpergröße in m
Doppelschrittlänge m Doppelschrittlänge
Relative
Doppelschrittlänge
m/m Absolute Schrittlänge bezogen auf die Körpergröße
(dimensionslos)
Kadenz Doppelschritte/min Die Anzahl der Doppelschritte pro Minute
Standphase re + li % DSD Standphasendauer in Prozent der Zyklusdauer
2.4.2 Belastungsparameter In Tabelle 5 sind die aus den Sohlendruckwerten berechneten Parameter der dynamischen
Gangmessung zusammengefasst.
Tabelle 5: Belastungsparameter der dynamischen Gangmessung Gangas
Parameter Einheit Definition
Fersenbelastung N/cm2
Auftritt N/cm2
Mittelfußbelastung N/cm2
Vorfußbelastung N/cm2
Abstoß N/cm2
Gemessen als Druck N/cm2 in Abhängigkeit vom Zeitpunkt in der
Schrittphase.
Maß der Belastung sind die Flächen (Integrale) unter den jeweiligen
Druckkurven.
Aus den Signalen aller 16 Sensoren pro Fuß wird die Gesamtbelastung der Sohlen beim
Gehen berechnet. Ferner wurden Teilbelastungen über den Fersen-, Mittelfuß- und
Vorfußbereichen berechnet; sowie die Gesamtbelastung in der ersten (Auftritt) und zweiten
(Abstoß) Hälfte der Standphase. Die mittleren Druckkurven der linken und rechten Fußsohle
(momentane Durchschnittswerte der Messungen aller 16 Sensoren) wurden graphisch gegen
die Zeit aufgetragen (Abbildung 4). Anhand dieser parallelen Darstellung können die
Symmetrie und der Rhythmus der Druckverhältnisse von linkem und rechtem Fuß
ausgewertet und beurteilt werden.
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Abbildung 4: Gangzyklen: Sohlendruckwerte des linken (oben) und rechten Fußes (unten) beim Gehen
in Abhängigkeit von der Zeit bei einem Kontrollprobanden.
Für die Beurteilung der Gesamtdruckbelastung der Füße und der Belastungsverteilung wurden
die Werte jedes Fußes über mehrere Abrollvorgänge gemittelt und gegen die
Schrittzyklusdauer aufgetragen, die gleich 100% gesetzt wurde (Abbildung 5). Ein
Schrittzyklus dauert vom Auftreten eines Fußes bis zum nächsten Auftreten desselben Fußes.
Im Gangas-System wird dieses Zeitintervall auch "Doppelstandphasendauer" (DSD) genannt,
sodass die Maßeinheit an der Abszisse entsprechend %DSD lautet.
Der über die Sohle gemittelte Druckverlauf während des Abrollens ist ein entscheidender
Parameter zur Beurteilung der Gangreifung. Zu Beginn des Laufenlernens setzt ein Kind den
Fuß plantigrad, also mit der ganzen Sohle, auf und zeigt kein oder kaum Abrollverhalten.
Graphisch stellt sich die Sohlengesamtbelastung dann als eine eingipflige Kurve dar. Erst mit
zunehmender Gangreifung bildet sich ein Abrollverhalten aus, welches zu einer zeitlich
unterschiedlichen Belastung der Fußsohlenbereiche führt (Preis et al. 1997). Wie in
Abbildung 5 zu sehen ist, zeigt sich dies graphisch in einer zweigipfligen Kurve, die ein
"reifes" Druckprofil anzeigt. Der erste Gipfel entspricht dem Aufsetzen der Ferse, der zweite
Gipfel dem Abstoßen der Fußspitze vom Boden.
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Abbildung 5: Gesamtdruckbelastungen der linken und der rechten Fußsohle in Abhängigkeit von der
Schrittzyklusdauer als Zeitmaß (in % DSD angegeben). Daten eines Kontrollprobanden.
Zur detaillierten Darstellung konnten die Gesamtdruckverläufe auch in Einzeldruckkurven
aufgeteilt werden. Somit konnte eine genauere Beurteilung der Druckbelastungen
verschiedener Fußbereiche vorgenommen werden. Physiologisch findet zuerst eine relativ
hohe Belastung der Ferse statt, darauf folgt mit etwas Überlappung eine geringe Belastung
des Mittelfußes und zum Abschluss die Abstoßbelastung des Vorfußes (Abbildung 6).
Während des Überlappungsintegrals Ferse-Vorfuß sind beide Bereiche gleichzeitig belastet.
Abbildung 6: Normale Druckkurven von Ferse, Mittelfuß und Vorfuß in Abhängigkeit von der Zeit
(Schrittzyklusdauer; % DSD). Zuerst setzt der linke Fuß mit hohem Fersendruck (Ferse L) auf, dann
folgt mit geringem Druck der linke Mittelfuß (Mi. L), und schließlich wieder mit höherem Druck der
linke Vorfuß (Vorfuß L). Dasselbe folgt für den rechten Fuß (rechte Ferse = Ferse R, rechter Mittelfuß
= Mi. R, rechter Vorfuß = Vorfuß R).
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Tabelle 6: Weitere Parameter der dynamischen Gangmessung Gangas
Parameter Definition
Effektive Fußlänge Länge der Ganglinie bezogen in Prozent auf die Sohlenlänge
Ganglinienbreite Streuung der x-Werte der einzelnen Ganglinien
Überlappungsintegral Intervall gleichzeitiger Fersen- und Vorfußbelastung eines Fußes
Zweifersenstand
Zweivorfußstand
Zeitintervalle, in denen Vorfüße bzw. Fersen des linken und des
rechten Fußes gleichzeitig belastet sind
Symmetrie (R-L / R+L) x 100 Symmetriemaß, berechnet aus den jeweiligen
Werten des rechten (R) und linken (L) Fußes
Lokomotorische Figuren Ganglinie, Zyklogramm (Schmetterlingsfigur)
In Tabelle 6 sind weitere Parameter der dynamischen Gangmessung zusammengefasst. Die
Ganglinie und das Zyklogramm werden nur als Graphik dargestellt und geben die
Schwerpunktverlagerung über mehrere Abrollvorgänge während eines Laufes wider. In
Abbildung 7 werden Ganglinien gezeigt, wobei sich die Schwerpunktverlagerung auf jede
einzelne Fußsohle während der aufeinanderfolgenden Standphasen bezieht. Für jede
Standphase, vom Auffersen über das Abrollen über den Mittelfuß bis zum Abstoß mit dem
Vorfuß wird eine neue Schwerpunktlinie auf die Sohle mit den Messplättchen gezeichnet. Die
Länge der Ganglinien relativ zur Sohlenlänge wird als effektive Fußlänge bezeichnet (siehe
Tabelle 6).
Abbildung 7: Ganglinien eines Probanden. Die Graphik zeigt zwei Einlegesohlen mit je 16
Messplättchen. Die Ganglinien zeigen die Schwerpunktverlagerung bezogen auf jede einzelne
Fußsohle während der Standphasen.
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Ein normales ausgereiftes Gangbild zeigt im so genannten Zyklogramm eine typische
Schmetterlingsfigur, wie sie mit dieser Messmethode aufgezeichnet wird (Abbildung 8).
Eingezeichnet ist die Druckschwerpunktverlagerung in Bezug auf beide Fußsohlen über
mehrere Schritte. Der Schwerpunkt wandert bei einer Schrittfolge nach Aufsetzen der linken
Ferse über den Mittel- zum Vorfuß. Dann verlagert sich der Schwerpunkt auf die rechte Ferse,
von dort wieder zum Vorfuß und schließlich wieder zur linken Ferse. Insgesamt ergibt sich
eine Schmetterlingsfigur über dem eingezeichneten Koordinatenkreuz. In dieser Darstellung
wird auch die Gewichtsverlagerung von der einen auf die andere Seite sichtbar.
Abbildung 8: Zyklogramm eines Probanden. Die Graphik zeigt die Einlegesohlen mit je 16
Messplättchen. Eingezeichnet ist die Druckschwerpunktverlagerung in Bezug auf beide Fußsohlen,
hier über 10 Schrittzyklen.
2.5 Gross Motor Function Measurement Der Gross Motor Function Measurement (GMFM) ist ein standardisierter Motoriktest, der
Veränderungen der grobmotorischen Funktionen bei Kindern mit Cerebralparese im
zeitlichen Verlauf erfassen kann. Er wurde von Russell et al. (1989) entwickelt. Bei diesem
Test wird mehr Wert auf die Quantität der motorischen Aktivität als auf die Qualität gelegt.
Das heißt, man möchte untersuchen, ob und in welchem Umfang ein Kind die Aufgaben
erfüllen kann. Es geht nicht darum, wie die Aufgabe erfüllt wird. Diese Testmethode wird
sowohl in der klinischen Praxis als auch in der Forschung angewendet und besteht aus 88
Aufgaben, die in 5 verschiedene Teilbereiche (Dimensionen A bis E) der grobmotorischen
Funktionen aufgeteilt werden (Tabelle 7).
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Tabelle 7: Testdimensionen des GMFM
Testeinheit Inhalt der Testeinheit
A Liegen und Drehen
B Sitzen
C Krabbeln und Knien
D Stehen
E Gehen, Rennen und Springen
Jede Lösung jeder Aufgabe wurde mit 0 bis 3 Punkten bewertet, wobei genau definiert war,
wie viele Punkte ein Kind für die jeweilige Leistung erhielt. Die erreichten Punktzahlen
wurden sowohl für jeden Teilbereich als auch für alle Bereiche insgesamt aufsummiert und in
Prozent umgerechnet. Die volle Punktzahl entsprach einer 100 % igen Erfüllung der
Aufgaben. Ein 5-jähriges Kind mit normaler grobmotorischer Entwicklung würde alle 88
Aufgaben problemlos zu 100 % ausführen können. Die Prozentzahlen ermöglichten die
Beurteilung von Veränderungen grobmotorischer Fähigkeiten vor und nach dem
Laufbandtraining.
Für die Durchführung dieses Tests war es wichtig, dass die Untersuchung der Patienten in
einer Umgebung erfolgte, in der sie ermutigt wurden, ihr bestes Können zu zeigen. Das
Zimmer war groß und warm und beinhaltete sämtliche für den Test notwendigen
Ausrüstungsgegenstände. Die Teilbereiche A, B und C wurden auf einer Matte durchgeführt,
die Bereiche D und E auf einem glatten, festen Untergrund. Die Kinder trugen für den Test so
wenig Kleidung wie möglich (kurze Hose und T-Shirt), um die motorischen Fähigkeiten
optimal beurteilen zu können. Während des Tests durften die Kinder keine Schuhe tragen. Die
Aufgaben wurden in der vorgeschlagenen Reihenfolge durchgeführt, da sowohl die
Teilbereiche untereinander als auch die Aufgaben innerhalb eines Teilbereiches in
Entwicklungsabfolgen angeordnet waren. Wir schlossen die einzelnen Teilbereiche jeweils
erst ab, bevor wir mit dem nächsten anfingen. Die Kinder hatten höchstens drei Versuche für
jede Aufgabe. Verbale Ermunterung oder Demonstrieren der Testaufgaben waren erlaubt.
Ermüdete ein Patient während des Tests, der bei vollständiger Durchführung ca. 45-60
Minuten dauert, testeten wir die fehlenden Teilbereiche am folgenden Tag. Jedoch achteten
wir darauf, das die Gesamtbeurteilung innerhalb einer Woche abgeschlossen war. Für den
GMFM gibt es vorgefertigte Testbögen, auf denen die jeweils erreichten Punktzahlen
17
angekreuzt werden konnten. Der Test ist einfach und ohne hohen Kostenaufwand
durchführbar, und wurde in mehreren Studien auf die Retest- und Interrater-Reliabilität
geprüft (Damiano et al. 1996; Russell et al. 1989). Wichtig ist, dass zur Beurteilung
motorischer Funktionen der GMFM nicht als alleiniger Beurteilungsparameter herangezogen
wird, sondern gemeinsam mit anderen Methoden angewandt wird (Russell et al. 1989).
2.6 Elektromyographie Die Elektromyographie ist eine Methode zur Registrierung der spontan oder bei
Willkürinnervation auftretenden oder durch elektrische Stimulation provozierbaren
Aktionspotenziale im Muskelgewebe durch Elektroden. Die Aktionspotentiale verursachen
extrazelluläre Spannungsdifferenzen, die mit Elektroden erfasst, verstärkt, optisch
wiedergegeben und aufgezeichnet werden. Wir verwendeten bipolare Ableitungen mit
Oberflächenelektroden und die Hardware/Software Myosystem Research 2000 der Firma
Noraxon (Wien, Österreich). Vor dem Aufkleben der Elektroden auf die Haut über den
abzuleitenden Muskeln wurde diese mit Kontaktflüssigkeit gründlich gereinigt, um durch eine
Abschilferung der oberen Hautschichten eine Verminderung des Widerstandes zu erzielen.
Jeweils zwei Einmalelektroden wurden im Abstand von etwa 2,5 cm auf die abzuleitenden
Muskeln platziert. Elektromyogramme folgender Muskeln wurden an den bezeichneten
Stellen abgeleitet:
-M. gastrocnemius medialis: über der größten Ausprägung des Muskelbauches des
medialen Gastrocnemiuskopfes
-M. tibialis anterior beidseits: oberes Drittel des Unterschenkels direkt neben der Tibia
-M. biceps femoris beidseits: hinteres, unteres Drittel des Oberschenkels
-M. vastus lateralis beidseits: unteres Drittel der Verbindungslinie zwischen lateralem
Kniegelenkspalt und Trochanter major des Femur
Die EMG-Signale wurden über Kabel an die Aufnahmemodule und den Computer
weitergeleitet und dort im Programm des Myosytems Research 2000 aufgezeichnet und
gespeichert (Abbildung 9). Zur Erdung wurde ein feuchtes Armband am linken Handgelenk
der Patienten befestigt. Zur Zuordnung der Muskelaktivität zum Schrittzyklus wurde den
18
Patienten unter beide Schuhsohlen jeweils unter den Vorfuß sowie unter die Ferse ein
Schaltsensor platziert. In der Standphase wurden diese Sensoren aktiviert, in der
Schwungphase deaktiviert. Wir nahmen EMG-Rohsignale der oben genannten Muskeln zu
den Zeitpunkten T0 und T1 (vor/nach Training) beim Gehen auf dem Laufband auf. Zur
Auswertung wurden etwa zehn möglichst gleichmäßige, aufeinander folgende Schritte
desselben Versuchsablaufes verwendet. Die übliche Rektifizierung und Filterung der Daten
ergab bei den teilweise ausgeprägten Artefakten in den EMG- und Fußschaltersignalen keinen
Vorteil für die weitere Auswertung. Zur Untersuchung der Amplitude und der zeitlichen
Abfolge der Signale wurden daher die zu vergleichenden Ausdrucke der Roh-EMG´s
übereinander gelegt und so Größe, Breite und Abstände, also das visuelle Erscheinungsbild
der einzelnen EMG-Signale beurteilt.
Abbildung 9: Normales EMG eines Kontrollprobanden. Die ersten 8 Zeilen geben die EMG-Signale
der links bezeichneten Muskeln wieder. Die vierte Zeile zeigt das Signal des linken M. vastus lat., das
aufgrund eines technischen Defektes nicht verwendet werden konnte. Die Daten sind über eine Zeit
von etwa 7 Schrittzyklen aufgezeichnet worden. Die Schrittzyklen des rechten Fußes sind durch die
vertikalen, durchgehenden Linien markiert. Die unteren beiden Zeilen zeigen Rechtecksignale der
Fußschalter des rechten und linken Fußes. Bei Belastung des Fußes steht der Schalter auf der unteren
Position (an), ohne Belastung auf der oberen (aus).
19
3 Ergebnisse Zur Darstellung der Ergebnisse wird zunächst ein repräsentativer Einzelfall ausführlich
vorgestellt; danach folgen Resultate des gesamten Kollektivs der 10 Patienten und der 16
Kontrollprobanden .
3.1 Individueller Verlauf einer Patientin Anamnese
Bei unserer Patientin handelt es sich um ein vierjähriges Mädchen mit Zustand nach
Frühgeburt in der 36. Schwangerschaftswoche (SSW) bei vaginalen Blutungen seit der 30.
SSW. Die Geburt erfolgte spontan aus Schädellage und das Geburtsgewicht betrug 2800 g. Es
kam zu keinen postpartalen Adaptationsstörungen. Im Laufe der neurophysiologischen
Entwicklung wurde eine Cerebralparese mit Diplegie diagnostiziert. Sie wurde seit der
Diagnosestellung bis zu Beginn der Studie physiotherapeutisch nach Bobath behandelt und
erhielt eine orthetische Versorgung mit Nancy Hilton Orthesen. Bis zum Zeitpunkt der
Studienteilnahme waren invasive Maßnahmen wie Operationen oder eine
Botulinumtoxinbehandlung nicht vorgenommen worden und sie erhielt keine Medikamente.
Klassifikation nach Palisano : Altersgruppe 2+3, Stufe 1°
Spastikscore (Ashworth- Skala): beidseits 1+
3.1.1 Quantitative und qualitative Ganganalyse mittels Gangas
3.1.1.1 Laufband Es wurden zu den Zeitpunkten T0 und T1, also vor und nach Laufbandtraining, die
Sohlendruckkräfte auf dem Laufband bei einer Gehgeschwindigkeit von 0,9 km/h gemessen.
Dabei interessierten uns allgemeine Parameter, Abrollverhalten und Belastung.
3.1.1.1.1 Allgemeine Parameter Bei gleich bleibender Geschwindigkeit von 0,9 km/h nahm die Doppelschrittlänge von 0,55 m
auf 0,49 m leicht ab. Die Kadenz steigerte sich entsprechend von 28,5 Doppelschritten/min
auf 30,4 Doppelschritte/min, wobei zu beachten ist, dass der hier angegebene Wert mit dem
Faktor 2 multipliziert werden muss, um auf die Einheit der Kadenz nach der
Brinckmannmethode zu kommen. Die Standphasendauer verkürzte sich links von 89,5 % auf
20
76,5 % der Schrittzyklusdauer und rechts von 81,25 % auf 68,5 % der Schrittzyklusdauer.
Dabei änderte sich die Standphasensymmetrie von einem Ausgangswert von 0,65 auf einen
Wert von -5,51 bei Trainingsende.
3.1.1.1.2 Abrollverhalten und Belastung Das Abrollverhalten wird am deutlichsten durch die Länge der Ganglinien gemessen. Bei
unserer Patientin verkürzte sich diese im Mittel links von 63 mm auf 43 mm und rechts von
33,5 mm auf 20 mm. Einige der Ganglinien sind in Abbildung 10 gezeigt.
Abbildung 10: Ganglinien der "Einzelfallpatientin" vor (T0) und nach Laufbandtraining (T1) bei einer
Gehgeschwindigkeit von 0,9 km/h auf dem Laufband.
In Abbildung 11 wird das Zeitverhalten der Schwerpunktkoordinaten in der Horizontalebene
dargestellt. Diese Zyklogramme enthalten sowohl Informationen über Lastwechsel zwischen
linken und rechtem Bein (x-Koordinate) als auch über das Abrollverhalten (y-Koordinate)
und stellen unter Normalbedingungen eine Schmetterlingsfigur dar. Bei unserer Patientin ist
die Schmetterlingsfigur zum Zeitpunkt T0 nur andeutungsweise zu erkennen. Zum Zeitpunkt
T1 wirkt die Figur zwar gleichmäßiger, verbessert sich jedoch nur leicht, da kein
Kreuzungspunkt in der Mitte des Zyklogramms erkennbar ist. Der Schwerpunkt des linken
Fußes hat sich zum Zeitpunkt T1 weiter nach vorne verschoben. Der Lastwechsel vom linken
auf den rechten Fuß scheint nach der Laufbandtherapie (T1) etwas flüssiger zu sein.
21
Abbildung 11: Zyklogramme der Patientin zum Zeitpunkt T0 (links) und T1 (rechts) bei einer
Geschwindigkeit von 0,9 km/h auf dem Laufband.
Die Druckbelastung beim Gehen auf dem Laufband zeigt zum Zeitpunkt T0 eine deutlich
geringere Gesamtbelastung mit 56,4 N/cm2 links und 26,4 N/cm2 rechts. Zum Zeitpunkt T1 ist
die Druckbelastung gegenüber dem Zeitpunkt T0 mit Werten von 160,5 N/cm2 links und
205,6 N/cm2 rechts deutlich höher, was für ein besseres Abrollverhalten spricht. Bei der
Gesamtbelastung wird die Fläche unterhalb der Druckkurven als Druckintegral bezeichnet
und darüber der Absolutdruckwert berechnet. Die Abbildung 12 zeigt bei den
Kurvenverläufen wenig Unterschiede zwischen den zwei Untersuchungszeitpunkten.
Allerdings wirken die Kurvenzüge nach dem Training (T1) etwas glatter, und die Druckgipfel
beider Füße unterscheiden sich weniger als vor dem Training (T0).
Abbildung 12: Gesamtdruckbelastungen der linken und der rechten Fußsohle in Abhängigkeit von der
Schrittzyklusdauer (Angabe in % DSD). Daten der als Einzelfall beschriebenen Patientin beim Gehen
auf dem Laufband (0,9 km/h) zu den Zeitpunkten T0 und T1.
22
Betrachtet man zu beiden Untersuchungszeitpunkten die Druckbelastungen von Vorfuß
(=blau), Mittelfuß (= grün) und Ferse (= rot) der rechten Seite, so sieht man in Abbildung 13,
dass zum Zeitpunkt T1 Vorfuß und Mittelfuß ähnlich hohe Drücke aufbauen und die Kurven
einen gleichmäßigeren Verlauf haben als vor dem Laufbandtraining (T0). Die
Sohlendruckkurven des linken Fußes verhielten sich ähnlich.
Abbildung 13: Druckkurven von Ferse, Mittelfuß, Vorfuß des rechten Fußes, aufgetragen gegen die
relative Schrittzyklusdauer (% DSD). Daten der "Einzelfallpatientin" zu den Zeitpunkten T0 und T1
beim Gang auf dem Laufband.
3.1.1.2 Freier Gang Im "freien" Gang lief unsere Patientin die Teststrecke zur Unterstützung an den Händen
geführt.
3.1.1.2.1 Allgemeine Parameter Die Geschwindigkeit konnte von 1,9 km/h auf 3,5 km/h deutlich gesteigert werden. Diese
Änderung spiegelt auch die Tendenz des gesamten Patientenkollektivs wider. Die
Doppelschrittlänge veränderte sich geringfügig von 0,71 m auf 0,65 m. Die Kadenz
verdoppelte sich von 44,4 Doppelschritten/min auf 88,9 Doppelschritten/min und überstieg
damit den Wert der Normalprobanden. Die Schrittzyklusdauer sowie die Standphasendauer
beider Füße näherten sich den Werten der Normalprobanden an. Die Standphasensymmetrie
verbesserte sich von 10,9 auf einen nahezu normalen Wert von 0,8.
23
3.1.1.2.2 Abrollverhalten und Belastung Das Abrollverhalten verbesserte sich, wie auch schon beim Gehen auf dem Laufband, nicht
eindeutig. Die Ganglinie des linken Fußes verlagerte sich beim freien Gang weiter zum
Vorfuß hin, und glich sich damit der Linie des rechten Fußes an. Damit wurde die erwünschte
Vergrößerung der effektiven Fußlänge nicht erreicht, die für ein besseres Abrollverhalten
sprechen würde.
Wie in der folgenden Abbildung 14 zu sehen ist, ist das Zyklogramm zum Zeitpunkt T0 nicht
ausgebildet. Besonders die Gewichtsverlagerung vom linken auf den rechten Fuß erfolgt sehr
unregelmäßig. Zum Zeitpunkt T1 ist die typische Schmetterlingsfigur eindeutig zu erkennen
und spricht für eine Annäherung an das physiologische Muster.
Abbildung 14: Zyklogramme der "Einzelfallpatientin" vor (T0) und nach (T1) Laufbandtraining;
aufgenommen bei freiem Gang mit selbst gewählter Geschwindigkeit.
Die gesamte Druckbelastung beim freien Gang ist zum Zeitpunkt T0 zwischen dem rechten
und linken Fuß ungleich, also stark asymmetrisch. Der linke Fuß wurde während des freien
Ganges stärker belastet und der Druck gleichmäßiger über die Fußsohle verteilt. Hingegen
zeigte der rechte Fuß eine vorwiegende Vorfußbelastung und ein schlechteres
Abrollverhalten. Die zweigipflige Form der Druckkurven bei Messung nach dem
Laufbandtraining (T1) zeigt gegenüber dem Zeitpunkt T0 eine deutliche Verbesserung
(Abbildung 15), mit jetzt annähernd normalen Verläufen (vergleiche mit Abbildung 5 auf
Seite 13).
24
Abbildung 15: Gesamtdruckbelastungen der linken und der rechten Fußsohle, aufgezeichnet gegen die
Schrittzyklusdauer als Zeitmaß (in % DSD angegeben). Daten der Patientin vor (T0) und nach (T1)
Laufbandtraining, registriert beim freien Gang mit selbst gewählter Geschwindigkeit.
Die Druckverteilung zwischen Vorfuß, Mittelfuß und Ferse des rechten Fußes in Abbildung
16 zeigt ebenfalls nach Laufbandtraining (T1) einen gleichmäßigeren Verlauf, wobei auch
hier zu beachten ist, dass die Ferse und der Mittelfuß durch die extreme Gewichtsverlagerung
auf den Vorfuß kaum belastet werden. Die Daten des linken Fußen veränderten sich in
ähnlicher Weise und sind aus Platzgründen hier nicht dargestellt.
Abbildung 16: Druckkurven von Ferse, Mittelfuß, und Vorfuß, aufgetragen gegen die Zeit (in % DSD =
% Schrittzyklusdauer angegeben). Aufnahmen der Patientin zu den Zeitpunkten T0 und T1 beim freien
Gang bei einer selbst gewählten Geschwindigkeit. Daten des rechten Fußes.
25
3.1.2 Quantitative Ganganalyse nach Brinckmann Mit der Brinckmannmethode konnten neben der Geschwindigkeit, der Kadenz und der
Doppelschrittlänge, zusätzlich die Teilschrittlänge, die Schrittbreite und die Fußwinkel
bestimmt werden. Die Geschwindigkeit, die Kadenz und die Doppelschrittlänge änderten sich
im Verlauf des Trainings ähnlich wie die mit der Gangas-Methode gemessenen Werte. Die
Geschwindigkeit steigerte sich leicht von 2,18 km/h auf 2,37 km/h. Hingegen erhöhte sich die
Kadenz deutlich von 113,9 Schritten/min auf 131,9 Schritten/min. Die Teilschrittlänge blieb
annähernd gleich, während sich die Schrittbreite von 11,3 cm auf 13,6 cm vergrößerte und
sich damit gegenüber den Normalprobanden (8,1 cm) verschlechterte. Der Fußwinkel des
rechten Fußes veränderte sich minimal von 5,1° auf 2,3° und lag damit zu beiden Zeitpunkten
fast im Normalbereich (3,0°). Dagegen verbesserte sich der linke Fußwinkel von einem
negativen Wert von -24,9° auf –11,5°. Diese extreme Innenrotation des linken Beines und
damit des Fußes konnte also gemindert und eine mehr symmetrische Fußwinkeleinstellung
erreicht werden (Abbildung 17).
Abbildung 17: Fußwinkel des rechten und linken Fußes der "Einzelfallpatientin" zu den Zeitpunkten
T0 und T1 im freien Gang bei selbst gewählter Geschwindigkeit.
26
Alle Gangparameter, die mit der Brinckmannmethode bei der als Einzelfall vorgestellten
Patientin erfasst wurden, sind in Tabelle 8 zusammengefasst. Die Ergebnisse vor (T0) und
nach (T1) Laufbandtraining werden den Vergleichsdaten der Kontrollprobanden gegenüber
gestellt. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass zu jedem Untersuchungszeitpunkt Daten
zahlreicher Einzelschritte gemittelt wurden (mehrere Läufe von je 5 Meter Länge), um
aussagekräftige Durchschnittswerte zu erhalten.
Tabelle 8: Allgemeine Gangparameter unserer Patientin im Vergleich zu Normalprobanden.
Untersuchungszeitpunkte T0 und T1 (vor und nach Laufbandtherapie).
Einheiten Normalprobanden T0 T1
Geschwindigkeit km/h 2,9 ± 0,78 2,18 2,37
Kadenz Teilschritte/min 111,2 ± 15,3 113,96 131,92
Doppelschritte cm 86,0 ± 12,7 63,69 59,95
Teilschritte re cm 42,9 ± 6,4 30,11 31,32
Teilschritte li cm 43,1 ± 6,8 33,64 28,20
Schrittbreite cm 7,4 ± 2,5 11,35 13,65
Fußwinkel re ° 3,6 ± 5,3 5,1 2,3
Fußwinkel li ° 3,1 ± 6,4 -24,9 -11,5
27
3.1.3 Gross Motor Function Measurement Bei dieser Methode wurde der allgemeine grobmotorische Entwicklungsstand der Patientin
überprüft. Wir untersuchten die letzten drei Blöcke C (Knien und Krabbeln), D (Stehen) und
E (Gehen, Laufen und Hüpfen). Dieser quantitative Motoriktest ergab bei unserer Patientin
eine leichte Verschlechterung im Block C, die am ehesten auf eine Schwankung der
Tagesform zurückzuführen war. In den anderen beiden Teilbereichen D und E konnte sie sich
teilweise deutlich verbessern. Im Teilbereich D steigerte sie sich von 72 % auf gute 92 %,
während im Teilbereich E eine Steigerung von 64 % auf 67 % erreicht wurde (Abbildung 18).
Abbildung 18: Veränderungen der Leistung in den Teilbereichen D und E des Motoriktests Gross
Motor Function Measurement (GMFM) bei unserer Patientin. Werte vor (T0) und nach (T1)
Laufbandtraining.
3.1.4 Elektromyographie Bei der Ableitung der Elektromyogramme von Beinmuskeln während des Gehens konnten
keine eindeutigen Veränderungen festgestellt werden. Wie in Abbildung 19 auf Seite 28 zu
sehen ist, zeigte sich weder vor noch nach dem Laufbandtraining ein reziprokes
Aktivierungsmuster. Man erkennt stattdessen jeweils Kokontraktionen agonistischer und
antagonistischer Muskeln.
28
Abbildung 19: EMG Signale von 8 bis 10 Schrittzyklen der Patientin, aufgezeichnet zu den
Untersuchungszeitpunkten T0 und T1. Man erkennt Kokontraktionen agonistischer und
antagonistischer Muskeln während des Gehens; z.B. des rechten M. gastrocnemius und des
gleichseitigen M. tibialis anterior (oberste zwei Spuren). Vertikale Linien zeigen das Auftreten des
rechten Fußes an.
29
3.2 Gesamtkollektiv der Patienten im Vergleich mit Kontrollprobanden
3.2.1 Quantitative und qualitative Ganganalyse
3.2.1.1 Ganganalyse auf dem Laufband Auf dem Laufband wurden bei den Patienten Messungen der Sohlendruckkräfte durchgeführt
(Methode Gangas). Die Laufbandgeschwindigkeit war bei diesen Messungen stets 0,9 km/h,
um vergleichbare Bedingungen zu schaffen. Zu diesen Daten liegen keine Vergleichswerte
von Kontrollprobanden vor, da sich das Laufband im Rehabilitationszentrum befand und die
Kontrollwerte anderenorts erhoben wurden (z.B. am Physiologischen Institut CAU in Kiel
und in Kindergärten). Die ausgewerteten Parameter sind in Tabelle 9 als Mittelwerte und
Standardabweichungen zusammengestellt.
Tabelle 9: Werte aller CP-Patienten (n = 10) beim Gang auf dem Laufband mit 0,9 km/h.
Patienten Laufband
Methode Gangas Einheiten vor Training
T0
nach Training
T1
Doppelschrittlänge m 0,54 ± 0,21 0,43 ± 0,18
rel. Doppelschrittlänge m/m 0,51 ± 0,23 0,41 ± 0,17
Kadenz Doppelschritte/min 29,46 ± 10,29 38,61 ± 17,97
Üinte Ferse + Vorfuß li N/cm2 13,05 ± 20,34 10,75 ± 23,97
Üinte Ferse + Vorfuß re N/cm2 7,07 ± 12,02 16,3 ± 18,54 *
Ferse li N/cm2 35,55 ± 43,15 38,7 ± 67,32
Ferse re N/cm2 19,41 ± 20,78 53,8 ± 74,98
Zweifußstand % 50,2 ± 20,66 53,13 ± 14,18
Standphasendauer links % 72,83 ± 13,28 76,54 ± 5,77
Standphasendauer rechts % 77,38 ± 13,73 76,59 ± 10,04
Standphasensymmetrie 12 ± 12,88 5,63 ± 5,64
* Signifikanter Unterschied zwischen T0 und T1 (Wilcoxon Test p<0,05)
Das Überlappungsintegral von Ferse und Vorfuß rechts nahm unter dem Laufbandtraining
signifikant zu, vermutlich da die rechte Ferse mehr belastet wurde. Die linke Seite zeigte
keine signifikante Veränderung. Auch die anderen Parameter auf dem Laufband veränderten
sich nicht signifikant von T0 zu T1. Die Kadenz stieg tendenziell an, während die
Doppelschrittlänge etwas abnahm. Die Standphasensymmetrie verbesserte sich leicht, und
entsprechend waren linke und rechte Standphasendauer nach dem Training (T1) ähnlich.
30
3.2.1.2 Analysen des freien Ganges Der freie Gang der Patienten wurde mittels der Methoden Gangas und Brinckmann beurteilt.
Hierzu wurden auch Vergleichswerte von 16 altersentsprechenden Normalprobanden erhoben.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 (Gangas) und Tabelle 11 (Brickmann) zusammengefasst.
Tabelle 10: Parameter des freien Gehens, gemessen mit der Methode Gangas
Einheiten Normalprobanden Patienten; freier Gang
T0 T1
Geschwindigkeit km/h 3,3 ± 0,76 # 1,39 ± 0,65 1,75 ± 1,23
relat. Geschw.(bez. auf Größe) 1/s 0,85 ± 0,18 # 0,37 ± 0,18 0,48 ± 0,34
relat. Doppelschrittlänge m/m 0,77 ± 0,13 0,65 ± 0,21 0,54 ± 0,17
Kadenz Doppelschritte/
min
67,24 ± 18,94 # 34,39 ± 15,26 47,41 ± 24,74 *
Üinte Ferse+Vorfuß links N/cm2 25,37 ± 15,87 # 10,39 ± 24,01 2,84 ± 4,27
Üinte Ferse+Vorfuß rechts N/cm2 23,51 ± 10,55 # 3,93 ± 8,02 12,22 ± 16,22 *
Ferse links N/cm2 421,19 ± 173,70 # 24,01 ± 37,83 13,31 ± 11,57
Ferse rechts N/cm2 394,11 ± 234,93 # 27,36 ± 46,69 58,22 ± 102,71
Zweifußstand % Zyklusdauer 27,75 ± 13,68 # 49,91 ± 16,84 37,66 ± 19,23
Standphasendauer links % 62,75 ± 6,61 # 71,97 ± 8,30 67,66 ± 10,25
Standphasendauer rechts % 65 ± 8,45 # 77,94 ± 11,99 70 ± 10,39
Standphasendauersymmetrie 4,31 ± 5,35 11,34 ± 5,93 5,07 ± 5,79
Angaben sind Mittelwerte ± Standardabweichung.
# Signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen Patienten (T0) und Probanden (Mann-Whitney U-Test) * Signifikante Unterschiede zwischen T0 und T1 bei den Patienten (Wilcoxon Test p<0,05)
Die mit der Gangasmethode ermittelte Geschwindigkeit stieg tendenziell an (Tabelle 10). Die
Kadenz der Patienten steigerte sich aber signifikant von Zeitpunkt T0 zu T1 und näherte sich
den Kontrollwerten so weit an, dass nach dem Laufbandtraining (T1) kein statistisch
bedeutsamer Unterschied mehr nachweisbar war. Das Überlappungsintegral von Ferse und
Vorfuß rechts stieg ebenfalls signifikant an und näherte sich dem Kontrollwert. Dies deutet
auf ein besseres Abrollverhalten, die rechte Ferse wird stärker belastet. Die restlichen
Parameter veränderten sich nicht signifikant, wie Tabelle 10 zu entnehmen ist. Nach dem
Laufbandtraining zeigte sich immerhin eine Tendenz zu einem stärker symmetrischen Gang
mit links und rechts ähnlich langen Standphasen.
31
Tabelle 11: Parameter des freien Ganges, gemessen mit der Brinckmannmethode
Patienten freier Gang Einheiten Normalprobanden
T0 T1
Geschwindigkeit km/h 2,9 ± 0,78 # 1,49 ± 1,07 1,68 ± 1,25
Kadenz Schritte/min 111,2 ± 15,3 # 80,58 ± 40,65 90,18 ± 46,40 *
Doppelschrittlänge cm 86,0 ± 12,7 # 57,22 ± 14,45 58,03 ± 16,11
Teilschrittlänge cm 42,9 ± 6,4 # 28,59 ± 7,37 28,68 ± 7,89
Teilschrittlänge
rechts
cm 43,1 ± 6,8 # 29,48 ± 6,66 29,11 ± 7,69
Teilschrittlänge
links
cm 42,8 ± 6,2 # 27,83 ± 9,93 28,38 ± 10,13
Schrittbreite cm 7,4 ± 2,5 7,76 ± 4,14 8,2 ± 4,98
Schrittbreite rechts cm 7,6 ± 2,6 7,85 ± 4,09 8,15 ± 4,86
Schrittbreite links cm 7,3 ± 2,6 7,66 ± 4,21 8,23 ± 5,13
Fußwinkel ° 3,3 ± 5,5 # -10,75 ± 16,47 -10,68 ± 13,38
Fußwinkel rechts ° 3,6 ± 5,3 # -8,71 ± 25,37 -6,83 ± 16,83
Fußwinkel links ° 3,1 ± 6,4 # -12,55 ± 10,71 -14,34 ± 13,47
Angaben sind Mittelwerte ± Standardabweichung.
# Signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen Patienten (T0) und Probanden (Mann-Whitney U-Test) * Signifikante Unterschiede zwischen T0 und T1 bei den Patienten (Wilcoxon Test p<0,05)
Die mit der Schrittvermessung nach Brinckmann erhobenen Werte zeigt Tabelle 11. Es wird
deutlich, dass der Gang der cerebralparetischen Kinder bei herabgesetzter Kadenz langsamer
und kleinschrittiger war als der der Kontrollprobanden, und dass die Füße oft stark
innenrotiert aufgesetzt wurden (Fußwinkel negativ). Wie schon bei den mit der
Gangasmethode erhobenen Werten (Tabelle 10) nahm auch hier die Gehgeschwindigkeit
tendenziell zu, während die Kadenz signifikant anstieg. Die anderen Werte, insbesondere die
Schrittbreite und die Fußwinkel, änderten sich nicht signifikant. In Abbildung 20 sind die mit
der Brinckmannmethode ermittelten Werte Geschwindigkeit, Kadenz und Schrittbreite aller
zehn cerebralparetischen Kinder im Zeitverlauf einzeln dargestellt. Die Kadenz stieg bei
sieben der Patienten deutlich an und die Gehgeschwindigkeit erhöhte sich bei sechs Kindern.
Schrittbreite und Fußwinkel zeigten sowohl vor als auch nach dem Laufbandtraining eine
große interindividuelle Streuung und änderten sich insgesamt kaum.
32
Abbildung 20 :Geschwindigkeit, Kadenz und Schrittbreite (Brinckmannmethode) der 10 cerebral-
paretischen Kinder. Mw.T0 , Mw.T1 : Mittelwerte der CP-Patienten vor und nach dem Laufband-
training. N = Werte der Normalprobanden; Mittelwert + SD sind als graue Balken dargestellt.
33
3.2.2 Auf dem Laufband erreichte Geschwindigkeiten und Gehstrecken
In Abbildung 21 ist zu sehen, dass die während des Laufbandtrainings erreichte
Gehgeschwindigkeit bei allen zehn Kindern mit CP im Laufe des etwa vierwöchigen
Trainings gesteigert werden konnte. Die von den Therapeuten zum Zeitpunkt T0 ermittelte
Geschwindigkeit betrug durchschnittlich 0.99 ± 0,36 km/h (Mittelwert ± SD), dieser Wert
konnte auf 1,63 ± 0,32 km/h gesteigert werden. Ebenso erhöhte sich die pro Trainingseinheit
auf dem Laufband erreichte Gehstrecke von 377,6 ± 134 m zu Trainingsbeginn auf 553,4 ±
185,3 m bei Trainingsende. Diese Steigerungen waren statistisch sehr bedeutsam (Wilcoxon-
Tests, p<0,01). Nur bei einem einzigen Patienten verkürzte sich die Gehstrecke etwas.
Abbildung 21: Daten der 10 cerebralparetischen Kinder bezüglich der auf dem Laufband erreichten
Gehgeschwindigkeit (A) und der pro Trainingseinheit erreichten Gehstrecke (B).
34
3.2.3 Quantitative Beurteilung des Entwicklungsstandes mittels GMFM Wie schon oben bei unserem Einzelfall erwähnt, untersuchten wir beim GMFM nur die
letzten 3 Teildimensionen C, D, und E, die sich auf das Stehen und Gehen beziehen.
Betrachtet man alle Patienten zusammen (Tabelle 12), so konnten sie sich in den Bereichen C
und E nicht verbessern. Im Teilbereich D zeigte sich eine Tendenz zur Verbesserung mit
einem Anstieg der Prozentzahlen von 39 % auf 44 %. Individuell gesehen kam es im
Teilbereich C bei sieben Patienten zu einer Verbesserung, zwei verschlechterten sich und
einer blieb gleich. Im Teilbereich D kam es bei sechs Patienten zu einer Verbesserung und
vier blieben von der Punktzahl (Score) her gleich.
Tabelle 12: Resultate der 10 Patienten in den Testdimensionen C, D und E des GMFM-Tests
Patienten Einheit Normalwerte
T0 T1
Block C % 100 % 81,42 ± 10,70 81,89 ± 6,74
Block D % 100 % 38,96 ± 23,34 44,37 ± 24,68
Block E % 100 % 26,25 ± 18,89 27,77 ± 19,00
Angegeben sind Mittelwerte ± Standardabweichung.
35
4 Diskussion
Das Laufbandtraining als eine zusätzliche Therapie zur herkömmlichen Physiotherapie ist
heutzutage eine etablierte und gefragte Methode zur Verbesserung der Gehfähigkeit. In
Anbetracht der großen Erfolge des Trainings querschnittsgelähmter erwachsener Patienten
(Dietz et al. 1998; Wernig et al. 1992, 1995) sowie hemiparetischer Patienten (Hesse et al.
1995, 1998) auf dem Laufband stellte sich die Arbeitsgruppe die Frage, in wieweit Kinder mit
Cerebralparese von einem Laufbandtraining profitieren würden. Ziel dieser Studie war es, das
Laufband als Therapieergänzung zu den herkömmlichen physiotherapeutischen Verfahren bei
den Kindern einzusetzen und die Auswirkungen auf das Gangbild zu untersuchen. Um das
pathologische Gangbild beurteilen zu können ist es wichtig, sich zunächst mit dem Gangbild
des gesunden Kindes auseinanderzusetzen.
Das Gangbild des gesunden Kindes wurde in mehreren Studien (Ogg et al. 1963; Scrutton et
al. 1968 und 1969; Burnett et al. 1971; Norlin et al. 1981; Sutherland et al. 1980; Todd et al.
1989; Senn et al. 1987) prospektiv untersucht und die Messmethoden wurden weiter
verfeinert, sodass die anfänglich subjektive visuelle Gangbeurteilung objektivierbar und
reproduzierbar wurde. Die zur objektiven Gangbeurteilung wichtigsten Parameter sind die
Kadenz, die Schrittlänge, die Schrittbreite, die Fußwinkel, die Symmetrie und die
Geschwindigkeit (Schinkel 2006). Die aus dem gesunden Patientenkollektiv entwickelten
Methoden und gewonnenen Ergebnisse konnten in Folgestudien (Berger et al. 1982; Skrotzky
et al. 1983; Watt et al. 1989; Leonard et al. 1991; Abel et al. 1996; Berger 1998; Davids et al.
1998) an Patienten mit pathologischen Gangbildern angewandt und mit diesen verglichen
werden. Somit wurde es möglich, den pathologischem Gang, trotz heterogener
Patientenkollektive, objektiv zu beurteilen. Für diese Studie wählten wir zur objektiven
Ganganalyse die im Methodenteil beschriebene Brinckmannmethode und das
Ganganalysesystem Gangas zur Messung der Sohlendruckkräfte. Beide Methoden sind in der
Durchführung einfach und schnell zu handhaben und gehen mit einer hohen Compliance der
Patienten einher. Neben den speziellen Ganganalysemethoden stellten uns der
Grobmotoriktest GMFM, das Elektromyogramm, und die beim Training erreichte
Geschwindigkeit und bewältigte Gehstrecke weitere Messwerte zur Verfügung.
36
4.1 Ändern sich Messwerte des Gehens der Patienten unter einer
Laufbandtherapie?
Bedingt durch das heterogene Patientenkollektiv konnten für die Gesamtkohorte nur zwei
signifikante Ergebnisse erzielt werden. Die Kadenz war nach dem Training höher als vor dem
Training, und die Sohlendruckkurven des rechten Fußes verbesserten sich, da sich die
gleichzeitige Belastung von Ferse und Vorfuß (Überlappungsintegral) erhöhte und den
Kontrolldaten annäherte. Betrachtet man die individuellen Ergebnisse eines jeden Patienten,
so sind teilweise deutlichere Veränderungen festzustellen.
4.1.1 Allgemeine kinetische Parameter Fußwinkel
Der Fußwinkel ist für den physiologischen und ökonomischen Gang von großer Bedeutung.
Durch den richtigen Fußwinkel wird das muskuloskelettale System am effektivsten
beansprucht. Bei cerebralparetischen Kindern liegt der Fußwinkel aufgrund
muskuloskelettaler Dysbalance häufig im pathologischen Bereich (meist innenrotiert). Eine
gemeinsame Beurteilung der Fußwinkel war durch die Heterogenität der Gangbilder unseres
Patientenkollektivs (hohe Streuung) erschwert. Insgesamt wurden keine signifikanten
Veränderungen erzielt. Individuell betrachtet waren Verbesserungen nachweisbar, die sowohl
mit einer Winkelvergrößerung als auch –verkleinerung einher gehen konnten. Bei der als
Einzelfall vorgestellten Patientin ("Einzelfallpatientin") verminderte sich die anfänglich sehr
starke Innenrotation des linken Fußes (siehe Abbildung 17, Seite 25). Diese Veränderung
stellte trotz der weiterhin bestehenden Innenrotation eine Verbesserung dar und ermöglichte
dem Mädchen ein physiologischeres und ökonomischeres Gangbild.
Schrittbreite
Die Schrittbreite ist ein Parameter, der sich mit zunehmender Gangreifung verkleinert, das
heißt, die Basis auf der man steht und geht wird relativ zur Körperhöhe schmaler (Stolze et al.
1998). Physiologisch betrachtet geht ein Kleinkind durch ein noch nicht ausgereiftes
Gleichgewichtsorgan mit einer relativ breiten Basis. Mit zunehmender Geherfahrung und
Gleichgewichtsentwicklung reduziert sich diese Basis auf ein Minimum. Auch bei der
Schrittbreite war eine gemeinsame Beurteilung der Patienten schwierig, zumal die eigentlich
erforderlichen Messpunkte der Fersenabdrücke (siehe Abbildung 3, Seite 9) nicht immer
vorhanden waren und dann die Abdrücke von Vor- und Mittelfuß verwendet werden mussten.
37
Insgesamt war bei unseren Patienten keine Verbesserungstendenz zu sehen. Die hohe
Variationsbreite der Werte kann auf verschiedene Geschwindigkeiten, größere Unsicherheit
mancher Kinder, verschiedenes Abrollverhalten oder auch auf tagesformabhängige
Schwankungen zurückzuführen sein.
Standphasendauer, Schrittzyklusdauer, Symmetrie
Die Standphasendauer, Schrittzyklusdauer, und die Standphasensymmetrie verbesserten sich
bei unserer "Einzelfallpatientin" im Sinne einer Annäherung an die Normalwerte. In der
Studie von Stolze et al. (1997) wurde gezeigt, dass sich beim Gehen auf einem Laufband bei
Normalprobanden im Vergleich zum Gehen über Grund die Standphasendauer verkürzte.
Diese Verkürzung wird durch eine veränderte visuomotorische Wahrnehmung sowie
Gleichgewichtsreaktion auf dem Laufband erklärt. Die Symmetrie hat sich sowohl bei unserer
Patientin als auch im Gesamtkollektiv tendenziell verbessert. Dies kann als Effekt der
repetitiven rhythmischen Bewegungsabläufe angesehen werden. Die Symmetrie ist bei
gesunden Kindern konstant gegeben. Dadurch ist sie für Kinder mit einem pathologischen
Gangbild ein wichtiger Parameter in der Beurteilung und Verlaufskontrolle (Skrotzky et al.
1983).
Geschwindigkeit, Kadenz, Schrittlänge
Norlin et al. (1983) zeigten in ihrer Studie, dass die Geschwindigkeit ein entscheidender
Parameter in der Beurteilung des Ganges ist. Sie ist das Produkt aus Kadenz und Schrittlänge
und sollte entsprechend im Zusammenhang mit diesen Parametern analysiert werden.
Aufgrund multifaktorieller Ätiologie (Davids et al. 1998), wie Spastik und myostatischen
Muskeldeformitäten, ist bei cerebralparetischen Kindern die Vergrößerung der
Teilschrittlänge und entsprechend die Erhöhung der Geschwindigkeit begrenzt (Skrotzky et
al. 1983). Die Zunahme der Geschwindigkeit wird vorrangig durch eine Erhöhung der
Kadenz erzielt (Abel et al. 1996; Davids et al. 1998). Normalerweise erfolgt bei gesunden
Kindern eine lineare Steigerung von Schrittlänge und Kadenz (Abel et al. 1996). Bei
cerebralparetischen Kindern findet zumeist eine asymmetrische Entwicklung von Schrittlänge
und Kadenz statt (Skrotzky et al. 1996). Bei unseren Patienten blieb die Schrittlänge
annähernd gleich, wohingegen eine Steigerung der Geschwindigkeit durch eine signifikant
höhere Schrittfrequenz erreicht wurde. Unsere "Einzelfallpatientin" konnte nach dem
abgeschlossenem Laufbandtraining ihre Gehgeschwindigkeit durch eine erhöhte Kadenz
deutlich steigern. Das Gangbild war jedoch aufgrund der gleich bleibenden Schrittlänge durch
38
schnelle trippelnde Schritte gekennzeichnet. Die Erhöhung der Kadenz erklären wir durch
eine durch das Laufbandtraining gewonnene Muskelkraft.
4.1.2 Gangparameter nach der Gangas-Methode Abrollverhalten
Das Abrollverhalten stellt einen wichtigen qualitativen Parameter zur Gangbeurteilung dar. Es
gibt Auskunft über die Belastung der unterschiedlichen Fußbereiche während des Abrollens.
Cerebralparetische Kinder haben häufig aufgrund der Spastik Kontrakturen der Muskulatur.
Dies führt in vielen Fällen zu einem Spitzfuß mit der Folge eines Zehenspitzenganges. Die
Ferse wird nicht belastet und ein physiologisches Abrollen ist somit nicht möglich. Das
Abrollverhalten konnte in der Gesamtbetrachtung des Studienkollektives mit Ausnahme des
Überlappungsintergrals rechte Ferse ↔ rechter Vorfuß nicht verbessert werden. Bei mehreren
Kindern sah man kaum Unterschiede zwischen den beiden Messzeitpunkten. Unsere
"Einzelfallpatientin" zeigte vor dem Laufbandtraining einen Zehenspitzengang besonders auf
der rechten Seite. Dies führte zu einer ungleichen Verteilung der Ganglinien, das heißt, sie
waren unterschiedlich lang und ungleichmäßig auf den Vorfuß rechts und den Mittel- bzw.
Rückfuß links verteilt. Klinisch äußerte sich das in einem asymmetrischen Gangbild. Nach
dem Laufbandtraining zeigte sich ein symmetrischeres Gangbild mit sich angleichenden
Ganglinien. Allerdings hatte sich der Schwerpunkt nun bei beiden Füßen auf den Vorfuß
verlagert. Dies ist nicht das erwartete Ergebnis und bedeutet streng genommen eine
Verschlechterung des Abrollverhaltens. Das Gangbild wurde dadurch jedoch symmetrischer
und die Innenrotation des linken Fußes nahm ab.
Gewichtsverteilung
Das vor dem Laufbandtraining asymmetrische Gangbild unserer "Einzelfallpatientin" führte
ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Gewichtsverlagerung in der Horizontalebene. Nach dem
Laufbandtraining zeigte sie besonders im freien Gang eine verbesserte Koordination zwischen
der Verlagerung des Körperschwerpunktes und dem Abrollverhalten der Füße. Obwohl der
Schwerpunkt beidseits auf den Vorfuß verlagert war, zeigte sich graphisch im Zyklogramm
eine Schmetterlingsfigur, die dem physiologischen Bild ähnelte (siehe Abbildung 14, Seite
23). Der rechte Fuß wurde genauso stark belastet wie der linke Fuß, und beide Füße zeigten
ein symmetrisches Abrollverhalten.
39
Druckverteilung Gesamtfuß
Die Kurve des Sohlendruckes beim Gehen kann zur Beurteilung der Gangreifung
hinzugezogen werden. Kleinkinder haben zu Beginn der Gangreifung einen plantigraden
Gang; es findet kaum oder gar kein Abrollen der Füße statt. Der plantigrade Gang eines
Kleinkindes stellt sich im Druckverlauf als eine eingipflige Kurve dar. Erst mit zunehmender
Gangreifung entwickelt sich aufgrund zeitlich variierender Druckbelastung der Füße beim
Abrollen eine Kurve mit zwei Druckgipfeln (Preis et al. 1997, Stansfield et al. 2001). Dabei
handelt es sich nicht um eine räumliche Verteilung, sondern um den zeitlichen Verlauf (siehe
Abbildung 5, Seite 13). Betrachtet man die Daten unserer Patientin vor und nach dem
Laufbandtraining, so wird deutlich, dass sich die Kurven nach dem Training trotz der
vermehrten Vorfußbelastung dem physiologischen Verlauf anglichen (siehe Abbildung 15,
Seite 24).
4.1.3 Veränderungen beim GMFM
Trotz vieler Methoden zur Untersuchung des Ganges bei Gesunden und bei (geh)behinderten
Kindern gibt es kaum standardisierte Methoden zur Untersuchung der Gesamtmotorik. Mit
der in Kanada von Russell et al. (1989) entwickelten Methode Gross Motor Function
Measurement (GMFM) stand zum ersten Mal ein international verwendeter standardisierter
Test zur grobmotorischen Beurteilung für Kinder mit eingeschränkter Bewegungsmöglichkeit
zu Verfügung. Dabei wird weniger Wert auf die Qualität als auf die Quantität gelegt.
Besonders für den Bereich der täglichen Aktivität können durch den GMFM Rückschlüsse
gezogen werden. In unserer Studie wollten wir auch die Auswirkung des Laufbandtrainings
auf die Gesamtmotorik beurteilen. Nordmark et al. (1997) zeigten, dass der GMFM für diese
Beurteilung optimal geeignet ist. Veränderungen, egal wodurch verursacht (Operationen,
Physiotherapie, etc.) können durch den Test verlässlich und wiederholbar dokumentiert
werden.
In wieweit der GMFM prognostische Aussagen zur Lokomotion machen kann, ist Gegenstand
der Forschung. In vorausgegangenen Studien wurde eine hohe Korrelation zwischen den
Bereichen D und E des GMFM und der Lokomotion gezeigt (Drouin et al. 1996, Damiano et
al. 1996). Besonders die Geschwindigkeit wie auch die Kadenz und die Schrittlänge wiesen
hohe lineare Korrelationen mit dem Bereich E auf. Patienten, die in den Bereichen D und E
hohe Punktwerte erreichten, konnten in der Regel auch mit oder ohne Hilfe ein paar Schritte
gehen. Die Bereiche A, B und C zeigen keine signifikante Korrelation mit der
40
Gehgeschwindigkeit. Das liegt zum einen an dem schon sehr hohen Score, den die meisten
cerebralparetischen Kinder in diesen Bereichen erreichen, zum anderen an den nicht an die
Lokomotion ausgerichteten Testaufgaben. Es werden insbesondere in den Teilbereichen
Verbesserungen registriert, die vorher trainiert wurden (Russell et al. 1989). Unsere
"Einzelfallpatientin" konnte eine klare Verbesserung im Teilbereich D erreichen (siehe
Abbildung 18, Seite 27). Diese Ergebnisse decken sich mit der Studie von Damiano et al.
(1996), in der die Hypothese aufgestellt wurde, dass wenn sich Veränderungen in der
Lokomotion einstellen, dann auch im gesamten GMFM und/oder in seinen Teilbereichen
gleichsinnige Änderungen stattfinden. Betrachtet man die Gesamtkohorte, so war eine
Verbesserung im Teilbereich D zu vermerken. Die Teilbereiche C und E veränderten sich so
gut wie gar nicht, was auf die oben beschriebenen Gründe zurückzuführen ist. Dennoch
scheint das Laufbandtraining nicht nur allgemeine Gangparameter, sondern auch die
Gesamtmotorik zu beeinflussen. Der GMFM ist zur Erfassung kleinster Veränderungen nicht
sensitiv genug. Dies bedeutet, dass man zur Beurteilung der Lokomotion den GMFM nicht als
alleinigen Test verwenden sollte, sondern ihn immer im Zusammenhang mit anderen
Methoden einsetzen sollte (Russell et al. 1989).
4.1.4 Gehstrecke und Geschwindigkeit auf dem Laufband
Geschwindigkeit
Die Erhöhung der Geschwindigkeit wurde eher mit einer Zunahme der Kadenz, weniger
durch die Vergrößerung der Teilschrittlänge erzielt. Durch das geführte Laufbandtraining
wurde von den Therapeuten auf eine den individuellen Möglichkeiten des Kindes
angemessene Teilschrittlänge geachtet. Als deutlicher Effekt konnte die beim
Laufbandtraining erreichte Gehgeschwindigkeit bei allen Kindern während des
Untersuchungszeitraumes von vier Wochen gesteigert werden (siehe Abbildung 21, Seite 33).
Gehstrecke
Die zu Beginn des Aufenthalts im Rehabilitationszentrum pro Trainingseinheit auf dem
Laufband bewältigte Gehstrecke betrug im Mittel etwa 370 m. Der entscheidende
Limitationsfaktor war die muskuläre Erschöpfung. Durch das gezielte Laufbandtraining
erreichten unsere Patienten innerhalb von vier Wochen eine signifikante Verlängerung der
Gehstrecke auf durchschnittlich rund 550 m, also eine Steigerung um rund 50%. Dieser
deutliche Effekt wurde durch das wiederholte Training und die Verbesserungen des
Gangbildes erzielt. Durch die täglichen Gehübungen auf dem Laufband mit zunehmender
Geschwindigkeit und Strecke konnten die Patienten ihre physische Kondition verbessern.
41
4.2 Kommt es durch das Laufbandtraining zu EMG-Veränderungen ?
Die Elektromyogramme zeigten nicht die erhoffte Verbesserung der Koordination der
Kontraktionen, also keine reziproke Tätigkeit agonistisch und antagonistisch arbeitender
Beinmuskeln beim Gehen nach Abschluss des Trainings. Dieses negative Ergebnis beim
EMG führen wir einerseits auf die sehr störanfällige Messmethodik und die teilweise
mangelnde Kooperation der Patienten zurück; die zahlreichen Kabel und Klebeelektroden
waren zuweilen lästig. Zum anderen dürfte die Gesamttrainingszeit von etwa vier Wochen für
signifikante Änderungen nicht ausreichend gewesen sein, zumal auch die Ursache des
pathologischen Gangbildes, nämlich die cerebrale Schädigung, durch das Laufbandtraining
nicht beeinflusst werden kann. Dennoch ist das EMG eine wichtige Methode zur Beurteilung
des Ganges und der Gangreifung (Berger et al. 1982, 1987) und sollte bei zukünftigen Studien
zur Untersuchung der Effektivität des Laufbandtrainings unbedingt eingesetzt werden.
4.3 Können spinale Lokomotionsgeneratoren bei Kindern mit
Cerebralparese durch das Laufbandtraining aktiviert werden ?
Wie in Studien von Dietz et al. (1994, 1995, 1998), Barbeau et al. (1999) und Rossignol et al
(1978) gezeigt wurde, gibt es sowohl bei Tieren als auch bei Menschen einen spinalen
Lokomotionsgenerator. Dieser ist unterhalb des Segmentes Th 10 im Rückenmark lokalisiert
(betr. Hinterbeine bei Tieren), kann Schritte selbst induzieren und ist lernfähig (Dietz et al.
1995, 2004). Es wird davon ausgegangen, dass dabei neuronale Netzwerke im Rückenmark
mit sensorischen Bahnen interagieren, weshalb der afferente Input eine wichtige Rolle bei der
Aktivierung des Lokomotionsgenerators spielt. Die zu Grunde liegenden Verschaltungen
spinaler Interneurone und Motoneurone werden auch als Central pattern generator (CPG)
bezeichnet und können autark, unabhängig von supraspinalen Zentren, Bewegungen
induzieren (Dietz et al. 2004). Besonders der Dehnungsreflex der Hüftbeuger bei der
Hüftextension führt zu einem deutlichen afferenten Input und induziert so die Schwungphase.
Dementsprechend sind die Hüftposition sowie die contralaterale Standbeinstellung zwei
entscheidende Faktoren, die die Einleitung der Schwungphase beeinflussen (Grillner et al.
1978, Rossignol et al. 1978). Der Erfolg des Laufbandtrainings wird durch die Aktivierung
des CPG`s durch repetitiv gesetzte propriozeptive Reize erklärt. Das Training auf dem
Laufband wurde bislang vor allem bei querschnittsgelähmten Patienten durchgeführt, bei
denen die Läsion eindeutig auf spinaler Ebene lokalisiert ist. Bei Kindern mit Cerebralparese
42
ist die Ätiologie supraspinaler Genese und meistens pränatal erworben. Die Kinder haben
dementsprechend zum Zeitpunkt der Schädigung das Laufen noch nicht erlernt, und
supraspinale Zentren die Steuerung der Willkürmotorik noch nicht übernommen. Die
Funktion der ursprünglichen Lokomotionszentren auf spinaler Ebene bleibt bei diesen
Kindern dominierend. Dies äußert sich in einer Koaktivierung agonistisch und
antagonistischer Muskulatur; das normale reziproke Innervationsmuster wird nicht
ausgebildet. Klinisch zeigt sich dadurch ein spastisches Gangbild. Dennoch können viele
Kinder mit Cerebralparese trotz der körperlichen Einschränkung mit ihren Möglichkeiten
Laufen lernen.
Ob auch bei den cerebralgeschädigten Kindern spinale Schaltkreise (Lokomotionsgenerator)
durch ein Laufbandtraining aktiviert und moduliert werden können, ließ sich nicht zeigen.
Zum Nachweis einer Modulation der Aktivität solcher Schaltkreise von Nervenzellen des
Rückenmarks benötigt man streng genommen intrazelluläre Ableitungen der
Nervenzelltätigkeit, die nur im Tierversuch möglich sind. Es war bei dem Patientenkollektiv
auch mit dem EMG nicht möglich, eindeutige Ergebnisse zu erzielen. Durch den Nachweis
der Verbesserung der Gangparameter gehen wir dennoch von einer neuronalen Aktivierung
aus. Da jedoch, im Gegensatz zur kompletten Querschnittslähmung, bei der Cerebralparese
die Verbindungen zwischen Gehirn und Rückenmark noch teilweise erhalten sind, kann man
nicht entscheiden, auf welcher Ebene etwaige Lernvorgänge stattfinden. Ob sich Effekte auf
supra- und/oder spinale neuronale Strukturen auswirken, bleibt offen. Dies, und ob ein
frühzeitiger Beginn des Laufbandtrainings im Alter von etwa 18 Monaten der Entwicklung
eines pathologischen Gangmusters entgegenwirken kann, wäre in Folgestudien zu diskutieren.
4.4 Lassen sich die Ergebnisse mit anderen Studien vergleichen?
Bei Beginn der vorliegenden Studie (Jahr 1999) gab es noch keine vergleichbaren Arbeiten
zum Laufbandtraining im Kindesalter. Wir orientierten uns deshalb an Laufbandstudien, die
bei unterschiedlichen neurologischen Erkrankungen im Erwachsenenalter durchgeführt
wurden. Die direkte Vergleichbarkeit dieser Studien mit der vorliegenden ist durch das
neurologisch heterogene Patientenkollektiv und die Unterschiede zwischen Erwachsenen und
Kindern erschwert. Basierend auf Kenntnissen am Tiermodell gingen verschiedene Forscher,
wie schon in der Einleitung beschrieben, von koordinierenden neuronalen Vernetzungen auf
spinaler Ebene aus, die durch einen repetitiven rhythmischen afferenten Input aktiviert
43
werden können (Grillner et al. 1979; Forssberg et al. 1980; Anderson et al. 1983; Conway et
al. 1987). Das therapeutische Laufbandtraining wurde zunächst bei Querschnittsgelähmten
angewendet (Wernig et al. 1992, Dietz et al. 1998). Ziel aller aus der Literatur gesichteten
Laufbandstudien war die Aktivierung des Lokomotionszentrums auf spinaler Ebene mit
konsekutivem (Wieder)Erlernen des Gehens oder der Verbesserung des Ganges. Zum
Nachweis einer verbesserten Funktion wurde bei allen Studien, mit unterschiedlichem Erfolg,
das EMG eingesetzt. Ebenso wie in unserer Studie konnten Schindl et al. (2000) eine
verbesserte Koordination methodisch mittels des EMG`s bei Kindern nicht nachweisen, gehen
aber von einer Beeinflussung spinaler und supraspinaler Zentren aus, die sich in veränderten
Gangparametern äußerte. Entscheidend für eine optimale neuronale Reorganisation ist der
kontrollierte periphere Input auf neuronale Netzwerke im Rückenmark und Hirnstamm
(Marks et al. 1999). Da dabei die regelmäßige Rhythmik eine wichtige Komponente der
Aktivierung darstellt, sollte die Geschwindigkeit nicht zu langsam gewählt werden, weil sonst
kein rhythmisches Gangbild erzielt wird (Marks et al. 1999). Betrachtet man die klinischen
Gangparameter, so konnten wir die Ergebnisse anderer Studien bestätigen (Hesse et al. 1995,
1998, Wernig et al. 1992, Marks et al. 1999, Schindl et al. 2000). Es wurde beschrieben, dass
sich die Gehfähigkeit verbesserte und das Gangbild weniger spastisch wirkte (Hesse et al.
1995, 1998). Gleichzeitig konnten Geschwindigkeit und Gehstrecke auf dem Laufband
signifikant gesteigert werden. Dies zeigte sich auch in der Umsetzung in den freien Gang. Die
Patienten gingen nach dem Training symmetrischer, und die Standbeinphase erhöhte sich
(Hesse et al. 1998). Ein wichtiger Punkt beim Laufbandtraining ist dessen Dauer. Herterich et
al. (2000) gaben eine Mindestdauer von 4 Monaten und Schindl et al. (2000) von 3 Monaten
an. In unserer Studie war die Trainingszeit mit etwa vier Wochen anscheinend zu kurz
gewählt. Eine Trainingsphase von mindestens 4-6 Monaten könnte wirksamer sein. Ob und
wie lange ein Laufbandtraining über diese Trainingsphase hinaus fortgeführt werden sollte,
hängt sehr stark von dem Erfolg und der Compliance der Patienten ab.
4.5 Effektivität des Laufbandes als zusätzliche Gangtrainingsmethode
Der Einsatz des Laufbandes zum Gangtraining wird in der Literatur zum Teil kontrovers
diskutiert. Ein Aspekt sind dabei systematische Unterschiede zwischen dem Gang auf einem
Laufband und dem freien Gang. In einer Studie von Stolze et al. (1997) wurde auf diese Frage
eingegangen. Gesunde Probanden zeigten auf dem Laufband gegenüber dem freien Gehen
44
über Grund eine erhöhte Kadenz; Teilschrittlänge und Standphasendauer waren verkürzt und
die Schrittbreite und die Fußwinkel vergrößert. Diese Veränderungen wurden auf eine
veränderte Gleichgewichtssituation auf dem Laufband zurückgeführt (erhöhte und räumlich
begrenzte Gurtfläche des Laufbandes, Zwang zum Einhalten der Geschwindigkeit). Weiterhin
ist der optische Fluss auf dem Laufband anders als beim freien Gang. Auf dem Laufband
bewegt sich der Proband nicht im Raum vorwärts, sondern verharrt an einer Stelle. Die Beine
bewegen sich ohne eine sichtbare Fortbewegung im Raum. Dies führt zu einem diskrepanten
Input ans Hirn. Zusammen mit der veränderten Gleichgewichtsreaktion könnte es zu einer
erschwerten Umsetzung des auf dem Laufband trainierten Gehens in den freien Gang
kommen (Marks et al. 1999). Allerdings konnten wir dies in unserer Studie nicht
nachvollziehen; die Kinder konnten das Trainierte in den freien Gang umsetzen, wie es sich
beispielsweise an der gesteigerten Schrittfrequenz und der leicht erhöhten Geschwindigkeit
zeigte.
Neue moderne neurophysiologische Konzepte zum motorischen Lernen propagieren ein
repetitives, aufgabenspezifisches Üben (Carr et al. 2006). Das heißt, wenn man Gehen lernen
möchte, dann muss man das Gehen auch üben. In der Studie von Hesse et al. (1995) wurde
bei hemiparetischen Patienten nach einem Schlaganfall die Effizienz des Laufbandtrainings
gegenüber der herkömmlichen Physiotherapie (Bobathkonzept) in Bezug auf die
Gangschulung untersucht. Die Studie zeigte, dass das Laufbandtraining bezüglich des
Gangbildes und der Gehgeschwindigkeit signifikant bessere Ergebnisse erzielt als die
herkömmliche Physiotherapie. Das repetitive aufgabenspezifische Training führt zur
Verbesserung des Gehens, weniger die zum Gehen vorbereitenden Übungen (Hesse et al.
1998). Dennoch sollte das Laufbandtraining nur als eine zusätzliche Gangtrainingsmethode
angewandt werden. Es sollte immer mit konventioneller Physiotherapie und einem freien
Gehtraining kombiniert werden (Marks et al. 1999, Herterich et al. 2000), um den Transfer
vom Laufband in den freien Gang zu gewährleisten. Die herkömmliche Physiotherapie kann
nicht ersetzt werden. Vom Laufbandtraining profitieren besonders Patienten, die ohne
Hilfsmittel kaum posturale Kontrolle haben und wenig Gewicht auf ihre Beine übernehmen
können. Für sie stellt das Laufband, verbunden mit einer Gewichtsentlastung in einem
Fallschirmgurt, eine ausgezeichnete Möglichkeit dar, ein Gangtraining in senkrechter Position
auszuführen. Die Gewichtsentlastung darf maximal 40% des Körpergewichtes betragen, da
bei einer höheren Entlastung ein normales Gangmuster nicht möglich ist (Marks et al. 1999).
45
Die Gewichtsentlastung kann mit zunehmendem Training auf nahezu 0 % reduziert werden
(Wernig et al. 1992).
Wir haben beobachtet, dass die Kinder oft Spaß an dem Laufbandtraining haben. Die
Motivation sich selbstständig fortzubewegen ist hoch, und sie können das Erlernte im Alltag
nutzen. Dies setzt allerdings eine ausreichende geistige Reife voraus. Doch auch bei
cerebralparetischen Kindern mit einer geistigen Entwicklungsverzögerung kann das
Laufbandtraining erfolgreich eingesetzt werden. Das Training führt zum einen zum
Muskelaufbau, zum anderen zu einer physiologischen Dehnung des muskuloskelettalen
Systems. Außerdem kommt es zu einer Aktivierung des kardiorespiratorischen Systems, zu
dem die meisten Kinder mit einer motorischen Behinderung im Alltag oder auch bei der
konventionellen Physiotherapie seltener kommen. Beim Laufbandtraining werden die
Kindern aufgefordert aktiv mitzumachen. Sie haben die Möglichkeit sich körperlich
„auszupowern“ und nehmen durch die Bewegung ihren Körper intensiver wahr. Ein Nachteil
des Laufbandtrainings ist die rückenschädigende gebückte Position der Therapeuten, die beim
Training seitlich kniend oder sitzend die Beine des Patienten führen. Bei älteren und
kräftigeren Patienten ist diese Führung mit einem enormen Kraftaufwand verbunden. In einer
Studie von Hesse et al. (1998) wurden zur Vermeidung dieser Problematik die Patienten in
einen maschinellen Gangtrainer gestellt, der die Funktion der Therapeuten übernahm. Die
Ergebnisse waren vergleichbar zum geführten Laufbandtraining. Allerdings kann ein
Therapeut beim Führen der Beine besser auf die individuellen Probleme des Patienten
eingehen. Abschließend ist festzustellen, dass das Laufband geeignet ist, um die recht
komplexe Gehbewegung, welche zahlreiche koordinierte Bewegungen verschiedener Gelenke
umfasst, mit dosiertem Muskelkrafteinsatz und posturaler Kontrolle zu trainieren. Bislang
sind keine Nebenwirkungen bekannt. Leider konnten wir die Patienten im Anschluss an das
Laufbandtraining nicht weiter verfolgen.
46
5 Zusammenfassung Basierend auf Studien zum erfolgreichen Einsatz des Laufbandtraining bei
querschnittsgelähmten Patienten wurde die Effektivität dieser Methode zur Gangschulung bei
Kindern mit Cerebralparese untersucht. Zehn cerebralparetische Kinder im Alter von 4 bis 10
Jahren und sechzehn Kontrollprobanden wurden in die Studie eingeschlossen. Das
Laufbandtraining der cerebralparetischen Kinder wurde während eines Aufenthaltes im
Kinderzentrum Pelzerhaken (Schleswig-Holstein) als Ergänzung zu herkömmlichen
physiotherapeutischen Verfahren und Rehabilitationsmaßnahmen über einen Zeitraum von
etwa vier Wochen täglich durchgeführt. Jede Trainingseinheit dauerte etwa 20 Minuten,
während derer das Kind auf dem Laufband ging und die Beinbewegungen von Therapeuten
geführt wurden. Vor und nach der Gesamttrainingsdauer (4 Wochen) wurden Ganganalysen
durchgeführt, um Änderungen zu dokumentieren (Methode nach Brinckmann und Messung
der Sohlendruckkräfte). Ferner erfolgten Beurteilungen der Grobmotorik mit einem
standardisierten Test (GMFM) und Elektromyogramme (EMG) der Beinmuskeln wurden
abgeleitet. Eine gemeinsame Beurteilung der Patienten war aufgrund des heterogenen
Kollektives erschwert. Insgesamt kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Schrittfrequenz
(Kadenz) und zu einer leichten, aber statistisch bedeutsamen Änderung der
Sohlendruckkurven des rechten Fußes im Sinne eines besseren Abrollverhaltens. Individuell
betrachtet waren teilweise deutlichere Verbesserungen nachweisbar. Als eindeutige Effekte
waren Steigerungen der im Training erreichten Gehgeschwindigkeit bei allen Patienten, und
Erhöhungen der pro Trainingseinheit bewältigten Gehstrecke bei neun von zehn Kindern
nachweisbar. In der Beurteilung der Gesamtmotorik (GMFM) verbesserten sich die
Teilbereiche Stehen und Gehen. Aufgrund der kurzen Trainingszeit von vier Wochen und der
hohen Störanfälligkeit der Elektromyographie ließen sich keine Verbesserungen des
Innervationsmusters oder der Funktion spinaler neuronaler Schaltkreise
(Lokomotionsgenerator) nachweisen.
Schlussfolgerung: Kinder mit einer Cerebralparese können ihren Gang und die
Gesamtmotorik durch ein gezieltes Laufbandtraining verbessern. Zum Nachweis von
Verbesserungen des Innervationsmusters (Abnahme von Kokontraktionen) ist das EMG, trotz
unbefriedigender Ergebnisse dieser Studie, weiterhin die Methode der Wahl und sollte bei
Folgestudien über einen längeren Trainingszeitraum durchgeführt werden. Das
Laufbandtraining ist eine kostengünstige, einfach zu erlernende und durchzuführende
zusätzliche Therapiemethode zum Gangtraining cerebralparetischer Kinder.
47
6 Literaturverzeichnis ABEL MF, DAMIANO DL, (1996) Strategies for increasing walking speed in diplegic
cerebral palsy; Journal of Pediatric Orthopaedics, 16: 753-758
ANDERSSON O, GRILLNER S, (1983) Peripheral control of the cat´s step cycle. II.
Entrainment of the central pattern generator for locomotion by sinusoidal hip movements
during “fictive locomotion”; Acta Physiologica Scandinavica, 118 (1): 89-101
BARBEAU H, LADOUCEUR M, NORMAN KE, PÉPIN A, LEROUX A, (1999) Walking
after spinal cord injury: Evaluation, treatment and functional recovery; Archives of Physical
Medicine and Rehabilitation, 80: 225-235
BARBEAU H, ROSSIGNOL S, (1987) Recovery of locomotion after chronic spinalization in
the adult cat; Brain Research, 412: 84-95
BAX M, GOLDSTEIN M, ROSENBAUM P, LEVITON A, PANETH N, DAN B,
JACOBSSON B, DAMIANO D, EXECUTIVE COMMITEE FOR THE DEFINITION OF
CEREBRAL PALSY, (2005) Proposed definition and classification of cerebral palsy;
Developmental Medicine and Child Neurology, 47: 571-576
BERGER W, QUINTERN J, DIETZ V, (1982) Pathophysiology of gait in children with
cerebral palsy; Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 53: 538-548
BERGER W, ALTENMÜLLER E, DIETZ V, (1984) Normal and impaired development of
children’s gait; Human Neurobiology, 3: 163-170
BERGER W, QUINTERN J, DIETZ V, (1987) Afferent and efferent control of stance and
gait: developmental changes in children; Electroencephalography and Clinical
Neurophysiology, 66: 244-252
BERGER W, (1998) Characteristics of locomotor control in children with cerebral palsy;
Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 22 (4): 579-582
48
BRINCKMANN P, (1981) Die Richtung der Fußlängsachse beim Gehen; Zeitschrift
Orthopädie, 119: 445-448
BURNETT CN, JOHANSON EW, (1971) Development of gait in childhood. II;
Developmental Medicine and Child Neurology, 13(2): 207-215
BURNETT CN, JOHANSON EW, (1971) Development of gait in childhood. I. Method;
Developmental Medicine and Child Neurology, 13(2): 196-206
CARR JH, SHEPHARD RB, (2006) The changing face of neurological rehabilitation; Revista
Brasileira de Fisioterapia, 10 (2): 147-156
CONWAY BA, HULTBORN H, KIEHN O, (1987) Proprioceptive input resets central
locomotor rhythm in the spinal cat; Experimental Brain Research, 68: 643-656
DAMIANO D, ABEL MF, (1996) Relation of gait analysis to gross motor function in
cerebral palsy; Developmental Medicine and Child Neurology, 38 (5): 389-396
DAVIDS JR, BAGLEY AM, BRYAN M, (1998) Kinematic and kinetic analysis of running
in children with cerebral palsy; Developmental Medicine and Child Neurology, 40: 528-535
DIETZ V, COLOMBO G, JENSEN L, (1994) Locomotor activity in spinal man; The Lancet,
344 (5): 1260-1263
DIETZ V, COLOMBO G, JENSEN L, BAUMGARTNER L, (1995) Locomotor capacity of
spinal cord in paraplegic patients; Annals of Neurology, 37 (5): 574-582
DIETZ V, BERGER W, (1995) Cerebral palsy and muscle transformation; Developmental
Medicine and Child Neurology, 37: 180-184
DIETZ V, WIRZ M, CURT A, COLOMBO G, (1998) Locomotor pattern in paraplegic
patients: training effects and recovery of spinal cord function; Spinal Cord, 36: 380-390
49
DIETZ V, HARKEMA SJ, (2004) Locomotor activity in spinal cord injured persons; Journal
of Applied Physiology, 96: 1954-1960
DROUIN L, MALOUIN F, RICHARDS CL, MARCOUX S, (1996) Correlation between the
GMFM scores and gait spatiotemporal measures in children with neurological impairments;
Developmental Medicine and Child Neurology, 38 (11): 1007-1019
DZIENKOWSKI RC, SMITH KK, DILLOW KA, YUCHA CB, (1996) Cerebral Palsy: A
comprehensive review; Nurse Practicioner, 2: 45-48
FORSSBERG H, GRILLNER S, HALBERTSMA J, ROSSIGNOL S, (1980) The locomotion
of the low spinal cat. I. coordination within a hindlimb; Acta Physiologica Scandinavica, 108
(3): 269-281
GRILLNER S, ROSSIGNOL S, (1978) On the initiation of the swing phase of locomotion in
chronic spinal cats; Experimental Brain Research, 146 (2): 269-277
GRILLNER S, (1979) Interaction between central and peripheral mechanisms in the control
of locomotion; Progress in Brain Research, 50: 227-235
GRILLNER S, (1985) Neurobiological bases of rhythmic motor acts in vertebrates; Science,
228: 143-149
GROSS MOTOR FUNCTION MEASURE MANUAL, (1993) 2nd. Edition. Children´s
Developmental Rehabilitation Programme at Chedoke-Mc Master Hospitals. Hugh
MacMillan Rehabilitation Centre; McMaster University, Hamilton, Canada
HANDBUCH GANGAS, Ganganalysesystem, T&T Medilogic, Medizintechnik GmbH,
Stand: Juni 1998
HERTERICH B, HANF K, STEUBE D, (2000) Laufbandtherapie bei Patienten mit
erworbenen Hirnschäden- eine prospektive Verlaufuntersuchung; Krankengymnastik, 52 Jg,
Nr. 4, 624-630
50
HESSE S, BERTELT C, JAHNKE MT, SCHAFFRIN A, BAAKE P, MALEZIC M,
MAURITZ KH, (1995) Treadmill training with partial body weight support compared with
physiotherapy in nonambulatory hemiparetic patients; Stroke, 26 (6): 976-981
HESSE S, (1998) Laufbandtherapie mit partieller Körpergewichtsentlastung zur
Wiederherstellung der Gehfähigkeit hemiparetischer Patienten; Neurologische Rehabilitation,
4 (3-4): 113-118
HIROKAWA S, (1989) Normal gait characteristics under temporal and distance constraints;
Journal of Biomedical Engineering, 11(6): 449-56
KRIGGER KW, (2006) Cerebral palsy: an overview; American Family Physician, 73: 91-100
LEONARD CT, HIRSCHFELD H, FOSSBERG H, (1991) The development of independent
walking in children with cerebral palsy; Developmental Medicine and Child Neurology, 33:
567-577
MARKS D, (1999) Lokomotionstherapie auf dem Laufband mit Körpergewichtsentlastung
bei neurologisch geschädigten Patienten; Physiotherapie, 5: 17-25
NORDMARK E, HÄGGLUND G, JARNIO GB, (1997) Reliability of the gross motor
function measure in cerebral palsy; Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine, 29: 25-
28
NORLIN R, ODENRICK P, SANDLUND B, (1981) Development of gait in the normal
child; Journal of Pediatric Orthopedics, 1: 261-266
OGG HL, (1963) Measuring an evaluating the gait patterns of children; Journal of the
American Physical Therapy Association, 43: 717-720
PREIS S, KLEMMS A, MÜLLER K, (1997) Gait analysis by measuring ground reaction
forces; Developmental Medicine and Child Neurology, 39: 228-233
51
RUSSELL DJ, ROSENBAUM PL, CADMANN DT, GOWLAND C, HARDY S, JARVIS S,
(1989) The GMFM: A means to evaluate the effects of physical therapy; Developmental
Medicine and Child Neurology, 31: 341-352
SCHINDL MR, FORSTER C, KERN H, HESSE S, (2000) Treadmill training with partial
body weight support in nonambulatory patients with cerebral palsy; Archives of Physical
Medicine and Rehabilitation, 81: 301-306
SCHINKEL I, (2006) Entwicklung des Gangbildes bei Kindern; Dissertation, Medizinische
Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
SCRUTTON D, ROBSON P, (1968) The gait of 50 normal children; Physiotherapy, 54: 363-
368
SCRUTTON D, (1969) Footprint sequences of normal children under five years old;
Developmental Medicine and Child Neurology, 11: 44-53
SENN E, (1987) Die Grenzen und Kriterien der funktionellen Gangbeurteilung; Swiss
Medical Weekly, 9, Nr. 3b, 25-30
SKROTZKY K, (1983) Gait analysis in cerebral palsy and nonhandicapped children;
Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 64: 291-295
STANSFIELD BW, HILLMANN SJ, HAZLEWOOD ME, LAWSON AA, MANN AM,
LOUDON IR, ROBB JE, (2001) Normalized speed, not age, characterize ground reaction
force pattern in 5-12 year old children; Journal of Pediatric Orthopaedics, 21: 395-402
STOLZE H, KUHTZ- BUSCHBECK JP, BOCZEK-FUNCKE A, JÖHNK K, DEUSCHL G,
ILLERT M, (1997) Gait analysis during treadmill and overground locomotion in children and
adults; Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 105: 490-497
STOLZE H, KUHTZ-BUSCHBECK JP, MONDWURF C, JÖHNK K, FRIEGE L, (1998)
Retest reliability of spatiotemporal gait parameters in children and adults; Gait Posture, 7:
125-130
52
SUTHERLAND DH, OLSHEN R, COOPER L, WOO SL, (1980) The development of
mature gait; The Journal of Bone and Joint Surgery, 62 (3): 336-353
TODD FN, LAMOREUX LW, SKINNER SR, JOHANSON ME, ST HELEN R, MORAN
SA, ASHLEY RK, (1989) Variations in the gait of normal children; The Journal of Bone and
Joint Surgery, 71 (2): 196-204
WATT JM, ROBERTSON CM, GRACE MG, (1989) Early prognosis for ambulation of
neonatal intensive care survivors with cerebral palsy; Developmental Medicine and Child
Neurology, 31: 766-773
WERNIG A, MÜLLER S, (1992) Laufband locomotion with body weight support improved
walking in persons with severe spinal cord injuries; Paraplegia, 30: 229-238
WERNIG A, MÜLLER S, NANASSY A, CAGOL E; (1995) Laufband therapy based on
rules of spinal locomotion is effective in spinal cord injured persons; European Journal of
Neuroscience, 7(4): 823-829
YANG JF, STEPHENS MJ, VISHRAM R, (1998) Infant stepping: a method to study the
sensory control of human walking; Journal of Physiology, 507: 927-937
53
7 Danksagung
Zum Abschluss meiner Arbeit möchte ich an dieser Stelle besonders meinen Doktorvater
Professor J. P. Kuhtz-Buschbeck für die ausgezeichnete Betreuung bedanken. Des weiteren
danke ich Drs. Mona Dreesmann und Inga Schinkel für die tatkräftige Unterstützung beim
Training der Patienten und der Durchführung der Studie, meinen Schwager Volker Meyer,
meinen zukünftigen Mann Bernhard Krüger und meinen Eltern für die Geduld und das
unzählige Korrekturlesen, Frau Ria Neumann für die Hilfe beim Editieren, den Mitarbeitern
des Kinderzentrum Pelzerhaken und des Physiologischen Institutes der Universität Kiel,
insbesondere Prof. M. Illert, und ganz besonders den kleinen Patienten Jaide, Jaqueline, Max,
Maike, Louisa, Timm, Felix, Verena, Jonas, Jago und ihren Familien, durch die diese Arbeit
erst ermöglicht wurde.
54
8 Lebenslauf
Persönliche Daten____________________________________________________________
Name Caroline Maria Krüger, geb. Schwarz
geboren am 08.01.1975 in Kiel
seit Mai 2008 verheiratet mit Bernhard Krüger
Eltern Henning Schwarz, Gymnasiallehrer
Ulrike Schwarz, geb. Meyer-Döhner, Textildesignerin und Lehrerin
Geschwister 2 Schwestern, 2 Brüder
Schulausbildung_____________________________________________________________
1981-1984 Reventlouschule (Grundschule) Kiel 1984-1986 Freie Waldorfschule Kiel 1986-1993 Deutsche Schule Valencia (Spanien) Abschluss: deutsche Hochschulreife und Selectividad (Zugangsprüfung zur spanischen Universität) Berufsausbildung____________________________________________________________
11/1994 - 10/1997 Ausbildung zur Physiotherapeutin an der staatlich anerkannten Schule für Physiotherapie der Lubinusklinik Abschluss: Staatsexamen zur Physiotherapeutin
10/1997 - 05/2004 Studium der Humanmedizin an der Christian-Albrechts-Universität Kiel
08/1999 Physikum
03/2001 I. Staatsexamen
03/2003 II. Staatsexamen
05/2004 III. Staatsexamen
Praktika____________________________________________________________________
09/1999 Famulatur Kinderarztpraxis Dr. med. Schewior-Roland in Kiel
04/2001 Famulatur Kinderfachklinik Satteldüne auf Amrum
09/2001 Famulatur Kinderarztpraxis „Pediatrics Gettysburgh“ (USA)
10/2001 Famulatur Radiologie Universitätskinderklinik Kiel
03/2002 Famulatur „Instituto der Rehabilitación del niño lisiado de la Teletón”
in Santiago de Chile (Chile)
04/2003 - 03/2004 PJ-Tertial “Innere Medizin” an der I. Medizinischen Universitätsklinik
Kiel, PJ-Tertial „Pädiatrie“ an der Universitätskinderklinik Kiel, PJ-
Tertial „Chirurgie“ am Städtischen Krankenhaus Kiel
Berufstätigkeit______________________________________________________________
seit 06/2004 Assistenzärztin an der Universitätskinderklinik, Campus Kiel
seit 04/2008 Assistenzärztin in der Pädiatrie, UKSH, Campus Lübeck