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

1

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