Funktionelle elektrische Stimulation bei Schwäche der Vorfußhebung // Functional electrical Stimulation and drop foot

Journal für Neurologie, Neurochirurgie und Psychiatrie 2016; 17 (3): 84-88

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Keywords: funktionelle elektrische Stimulation,  Neurorehabilitation,  Upper-Motor-Neuron-Erkrankung,  Vorfußheberschwäche,  drop foot,  functional electrical stimulation,  upper motor neuron disease

Drop foot is a common problem following neurological conditions such as stroke, multiple sclerosis, brain injury and incomplete spinal cord injury, consisting in the inability to lift the foot in the swing phase of the gait cycle. Since dropped foot is frequently associated with spasticity and more complex movement problems affecting the whole person, it can result in tripping and falling.
Functional electrical Stimulation (FES) devices are designed to address this problem. The peroneal nerve is stimulated using surface electrodes at its most superficial position in its course, where it passes over the head of the fibula bone. The peroneal nerve stimulation induces activity in the tibialis anterior and peroneous longus muscles, causing dorsiflexion and eversion of the foot. The stimulation is synchronised to the gait using a pressure sensitive heel switch. When weight is taken from the switch, stimulation is given. FES results in an economisation of gait and an improvement of walking speed and walking distance.
Recently, an implantable 4-channel drop foot stimulator with independent electrode adjustment resulting in a more specific stimulation showed an improvement of walking speed and a restoration of gait in patients with stroke. The therapeutic effect might be improved compared with surface stimulation.

Kurzfassung: Die Schwäche der Vorfußhebung ist ein weit verbreitetes Problem bei neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall, Multiple Sklerose, Schädelhirntrauma und inkomplettem Querschnittsyndrom und führt zu einer insuffizienten Hebung des Vorfußes in der Schwungphase des Gangzyklus. Vielfach ist die Schwäche der Vorfußhebung assoziert mit Spastizität und komplexeren motorischen Problemen, dies führt zu gehäuftem Stolpern und Stürzen.
Die funktionelle elektrische Stimulation (FES) ist eine Therapiemodalität zur Korrektur dieses motorischen Problems. Der N. peronaeus wird mittels Oberflächenelektroden, platziert am oberflächlichsten Verlauf über dem Wadenbeinköpfchen, stimuliert. Die Stimulation des N. peronaeus induziert eine Aktivierung des M. tibialis anterior sowie der Peronaeusmuskelgruppe und führt damit zur Dorsalflexion und Eversion des Fußes. Durch die Verwendung eines drucksensitiven Fersenschalters wird die Stimulation mit dem Gangzyklus synchronisiert: Sobald am Beginn der Schwungphase der Fersenschalter entlastet wird, setzt die Stimulation ein. Die FES während des Gehens führt zu einer Gangökonomisierung, zu einer Verlängerung der Wegstrecke und zu einer Erhöhung der Gehgeschwindigkeit.
Rezent verfügbar ist eine 4-Kanal-Stimulationselektrode, implantiert direkt über dem N. peronaeus mit voneinander unabhängig adaptierbaren Kanälen, welche eine selektivere Adjustierung und somit spezifischere Stimulation ermöglichen. Die spezifische Stimulation führt zu einer Verbesserung der Gehgeschwindigkeit und zu einer Gangökonomisierung bei Schlaganfallpatienten. Der therapeutische Effekt scheint der Oberflächenstimulation überlegen zu sein.