Gehirn-Computer-Schnittstellenbehandlung zur Gangrehabilitation bei Schlaganfallpatienten

Schlaganfälle sind weltweit eine der Hauptursachen für Mortalität und langfristige Behinderungen und führen oft zu Funktionsstörungen der unteren Gliedmaßen, die die Lebensqualität der Patienten erheblich beeinträchtigen. Trotz umfangreicher Therapiebemühungen kommt es bei vielen Schlaganfallüberlebenden zu bleibenden Beeinträchtigungen, einschließlich einer Beeinträchtigung der Gangfähigkeit. Für die Wiederherstellung des Gangs wurden verschiedene Rehabilitationsmethoden entwickelt. Aktuelle Studien konzentrieren sich dabei auf Interventionen wie elektromechanisch unterstütztes Training und funktionelle Elektrostimulation (FES).

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Eine Studie von Mehrholz et al. aus dem Jahr 2018 führte eine Netzwerk-Metaanalyse durch, um die Wirksamkeit verschiedener Interventionen zur Gangrehabilitation nach einem Schlaganfall zu bewerten. Die Studie ergab, dass das endeffektorgestützte Training (EGAIT_EE) die Gehgeschwindigkeit im Vergleich zur herkömmlichen Gehrehabilitation deutlich verbesserte. Darüber hinaus haben sich passive Therapien wie FES als vielversprechend bei der Reduzierung von Muskelkrämpfen und der Unterstützung der motorischen Erholung erwiesen.

Die BCI-Integration revolutioniert die Rehabilitationstherapie für eine verbesserte motorische Erholung

Zu den jüngsten Fortschritten in der Rehabilitationstherapie gehört die Integration von Gehirn-Computer-Schnittstellen ( BCIs ), um die motorischen Vorstellungen (MI) zu verbessern und ein geschlossenes Feedback bereitzustellen. MI-basierte BCIs bieten einen neuartigen Ansatz für die Rehabilitation, indem sie es Patienten ermöglichen, sich an mentalen Aufgaben im Zusammenhang mit Bewegung zu beteiligen und so die neurale Reorganisation und motorische Erholung zu erleichtern. Studien haben die Wirksamkeit der Kombination von BCI-Technologie und FES-Feedback nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass sensorisches Echtzeit-Feedback basierend auf der Bewegungsabsicht des Patienten zu besseren Rehabilitationsergebnissen führen kann, einschließlich einer Verbesserung der Gehgeschwindigkeit.

Ziel dieser klinischen Studie ist es, die Wirksamkeit der Kombination der BCI-Technologie mit MI- und FES-Feedback für die motorische Erholung der unteren Extremitäten bei Schlaganfallpatienten zu untersuchen. Durch die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dieser neuartigen Rehabilitationsmethode und den Therapieergebnissen, einschließlich Änderungen der Gehgeschwindigkeit, möchte die Studie Erkenntnisse zur Optimierung von Schlaganfall-Rehabilitationsstrategien liefern. Es werden Vergleiche mit traditionellen Therapien wie EGAIT_EE angestellt, um die potenziellen Vorteile der Integration der BCI-Technologie in Rehabilitationsprogramme hervorzuheben.

Österreichische Studie zeigt vielversprechende Ergebnisse für BCI-gestützte Schlaganfalltherapie

Die Studie wurde von der Ethikkommission des Landes Oberösterreich und dem Bundesamt für Sicherheit genehmigt Ich bin Im Gesundheitswesen in Österreich absolvierten Schlaganfallpatienten ein Brain-Computer Interface (BCI)-gestütztes Motor Imagery (MI)-Training. Die Teilnehmer gaben ihr Einverständnis und unterzogen sich vor und nach der Intervention einer Beurteilung. Zu den Einschlusskriterien gehörten die neurologische Stabilität und die Fähigkeit, Anweisungen zu befolgen. Zu den Ausschlusskriterien gehörten medizinische Bedingungen, die die Teilnahme beeinträchtigten. 22 Patienten, vorwiegend in der chronischen Phase, blieben nach dem Entzug bestehen.

Der funktionelle Ausgangswert blieb vor der Intervention stabil. Persönliche Daten und Funktionsbeurteilungen, einschließlich Ganggeschwindigkeit mittels 10-Meter-Gehtest (10 MWT), Timed Up and Go (TUG), Berg Balance Scale (BBS) und Functional Ambulation Classification (FAC), wurden aufgezeichnet. Ziel der Studie war es, Verbesserungen in Gang, Gleichgewicht, Bewegungsumfang, Motorik und Kognition zu bewerten.

In der Studie wurden verschiedene Bewertungsskalen und Tests eingesetzt, um die Auswirkungen der Brain-Computer Interface (BCI)-Therapie auf motorische und kognitive Funktionen bei Patienten mit neurologischen Erkrankungen zu bewerten. Die Spastik wurde anhand der modifizierten Ashworth-Skala (MAS) bewertet, mit spezifischen Skalen für Knöchel- ( MASAnkle ) und Kniespastik ( MASKnee ). Der Bewegungsumfang (ROM) für Knöchel- und Kniebewegungen wurde mit einem digitalen Goniometer analysiert . Die Muskelkraft des Knöchels und des Knies wurde mit dem manuellen Muskeltest (MMT) gemessen und die motorische Beeinträchtigung wurde mit dem Fugl Meyer Assessment (FMA) für die oberen und unteren Extremitäten bewertet. Der Barthel-Index (BI) wurde zur Bewertung der täglichen Lebensaktivitäten verwendet.

Die kognitive Funktion wurde mithilfe des Stroop Color -Word Test (SCWT) und des Montreal Cognitive Assessment (MOCA) bewertet. EEG-Kappen mit Elektroden wurden zur Erkennung von Gehirnsignalen verwendet und funktionelle Elektrostimulation (FES) wurde angewendet, um Bewegung zu induzieren. Die Teilnehmer wurden angewiesen, sich Bewegungen während Motor Imagery (MI)-Aufgaben vorzustellen, wobei EEG-Signale unter Verwendung gemeinsamer räumlicher Muster (CSP) und linearer Diskriminanzanalyse (LDA) zur Klassifizierung verarbeitet wurden. Die Genauigkeit der Offline-Klassifizierung wurde durch eine 10-fache Kreuzvalidierung geschätzt.

Die statistische Analyse umfasste gepaarte Stichproben-T-Tests oder Wilcoxon-Signed-Rang-Tests zum Vergleich der Beurteilungsergebnisse innerhalb derselben Patientengruppe, wobei die p-Werte für mehrere Vergleiche mithilfe der False Discovery Rate (FDR) korrigiert wurden. Funktionelle Verbesserungen wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Therapie analysiert : unmittelbar nach der Therapie (Post1), einen Monat (Post2) und sechs Monate (Post3).

„Vielversprechende Ergebnisse: BCI-Therapie verbessert Gang und Motorik bei Schlaganfallpatienten.“

Die Studie beinhaltete die Einholung einer schriftlichen Einverständniserklärung der Teilnehmer für eine mögliche Veröffentlichung identifizierbarer Bilder oder Daten. Zunächst wurden 27 Patienten untersucht, von denen zwei ausgeschlossen wurden, weil die Lokalisation des Schlaganfalls nicht den Kriterien entsprach. Die restlichen 25 wurden der BCI-Interventionsgruppe zugeteilt, aber drei schieden aus, zwei wegen Transportproblemen und einer wegen Interessenverlust. Folglich absolvierten 22 Patienten BCI-Sitzungen, deren Ergebnisse weiter analysiert wurden.

In der Studie wurden verschiedene Tests zur Gangfunktion und zum Gleichgewicht ausgewertet, darunter der 10-Meter-Gehtest (10 MWT) und der Timed Up and Go (TUG)-Test. Bei beiden 10MWT-Parametern (Self-Selected Velocity und Fast Velocity) wurden signifikante Verbesserungen beobachtet, mit kürzeren Testzeiten und höheren Geschwindigkeiten nach der Therapie. Die TUG-Testergebnisse zeigten auch deutliche Verbesserungen sowohl bei der Testzeit als auch bei der Geschwindigkeit.

Bei zwei Patienten verbesserten sich die FAC-Werte (Functional Ambulation Classification). Der Berg Balance Test (BBS) zeigte jedoch eine minimale Verbesserung aufgrund von Deckeneffekten. Die Verbesserungen des aktiven Bewegungsumfangs (ROM) waren sowohl bei aktiven als auch bei passiven Bewegungen signifikant für die Knöchel- und Kniebeugung sowie die Knöcheldorsalflexion. Die Spastik im Sprunggelenk nahm nach der Therapie deutlich ab, gemessen anhand der modifizierten Ashworth-Skala (MAS). Manuelle Muskeltests (MMT) zeigten signifikante Verbesserungen bei der Knöchelbeugung, Knöcheldorsalflexion und Kniestreckung, mit leichten Verbesserungen bei der Kniebeugung.

Die Studie bewertete die Wirksamkeit eines Therapieprogramms für Schlaganfallpatienten mit Schwerpunkt auf Motorik, kognitiven Fähigkeiten und Aktivitäten des täglichen Lebens. Die motorische Funktion der oberen und unteren Extremitäten wurde mithilfe des Fugl-Meyer-Assessments (FMA) beurteilt. Obwohl es Verbesserungen bei den FMA-Scores gab, waren diese statistisch nicht signifikant. Allerdings zeigten die anhand des Barthel-Index bewerteten täglichen Lebensaktivitäten eine deutliche Verbesserung. Die kognitiven Fähigkeiten wurden mithilfe des Montreal Cognitive Assessment und des Stroop Color Word-Tests bewertet, mit gemischten Ergebnissen.

Die BCI-Therapie zeigt langfristige Verbesserungen der oberen Extremitäten und des Gangs bei Schlaganfallpatienten

Die Langzeiteffekte wurden analysiert und zeigten sechs Monate nach der Therapie eine signifikante Verbesserung der Funktionalität der oberen Gliedmaßen und der komfortablen Ganggeschwindigkeit. Die Therapie umfasste ein Brain-Computer-Interface-System (BCI), das positive Ergebnisse bei der Genauigkeit motorischer Bilder und der Verbesserung der Ganggeschwindigkeit zeigte. Vergleiche mit anderen Rehabilitationstechniken wie elektromechanischen Ganggeräten und funktioneller Elektrostimulation ergaben vergleichbare Verbesserungen der Ganggeschwindigkeit.

Die Diskussion über die BCI-Therapie unterstreicht die Sensitivität der Beurteilung und den zukünftigen Forschungsbedarf

Zu den Diskussionspunkten gehörten die Sensitivität der Beurteilungsskalen, insbesondere des FMA-LE, bei der Erkennung von Veränderungen der Gangfähigkeit und die Einschränkungen der Studie, einschließlich des Fehlens einer Kontrollgruppe und des chronischen Stadiums von Schlaganfallpatienten.

Trotz Einschränkungen zeigte die Therapie keine unerwünschten Ereignisse, wurde ethisch durchgeführt und die Zustimmung der Patienten eingeholt. Weitere Untersuchungen mit größeren Stichproben und Kontrollgruppen könnten weitere Erkenntnisse über die Wirksamkeit der Therapie liefern.

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