Bei der funktionellen elektrischen Stimulation werden kurze elektrische Impulse verwendet, um künstlich Muskelkontraktionen hervorzurufen
Diese Technologie findet Anwendung in verschiedenen Neuroprothesen, welche darauf abzielen, beeinträchtigte oder verlorengegangene Körperfunktionen wiederherzustellen. Ursachen für solch partielle oder vollständige Lähmungen finden sich aufgrund diverser Störungen des zentralen Nervensystems (z.B. nach einem Unfall, Schlaganfall oder aufgrund einer neurologischen Erkrankung).
FES ist ein etabliertes Hilfsmittel in der klinischen Rehabilitation, welches in vielen Bereichen eingesetzt wird: z.B. Herzschrittmacher, Zwerchfellstimulation (Atmung), Blasenkontrolle, Griffkontrolle von Händen, Stehen und Gehen. Je nach Anwendung erfolgt die Stimulation entweder extern über Oberflächenelektroden oder intern über speziell entwickelte Implantate.
Darüber hinaus kann FES auch verwendet werden, um einer Atrophie entgegenzuwirken. Durch gezieltes Muskeltraining können so Kraft und Ausdauer verbessert werden. In diesem Zusammenhang wird FES auch außerhalb des rein klinischen Bereichs für Freizeitaktivitäten wie Radfahren, Rudern oder neuerdings auch Schwimmen eingesetzt.
Neuromuskuläre elektrische Stimulation (NMES)
Die neuromuskuläre Elektrostimulation zielt auf die Aktivierung der motorischen Nerven ab, um Muskelkontraktionen auszulösen, die zur Wiedererlangung bestimmter Funktionen in ansonsten gelähmten Muskeln eingesetzt werden können. Es handelt sich um eine ergänzende Methode mit langer Tradition in der Bewegungsrehabilitation mit verschiedenen Anwendungen, um Muskelschwund entgegenzuwirken, Hypokinese auszugleichen und die Muskelmasse zu erhalten. Die sequenzielle Steuerung verschiedener Muskelgruppen ermöglicht die Koordinierung selbst komplexer Bewegungsmuster, die zur Unterstützung therapeutischer Maßnahmen eingesetzt werden können.
Stimulation von denervierten Muskeln
In Situationen, in denen die Nervenversorgung des Muskels dauerhaft verloren gegangen ist (Denervation), ist es dennoch möglich, das Muskelgewebe direkt zu stimulieren. Im Vergleich zur konventionellen Nervenstimulation erfordert dies eine wesentlich höhere Energieabgabe pro Stimulationsimpuls und bedingt folglich erweiterte Sicherheitsmaßnahmen. Trotz dieser zusätzlichen Limitierung, stellt die elektrische Stimulation denervierter Muskulatur einen wesentlichen Bestandteil der klinischen Rehabilitation dar, um die Muskelmasse und -funktionalität zumindest bedingt zu erhalten. Unbehandelt hat muskuläre Denervation schwere degenerative Prozesse zur Folge, welche nur in gewissem Ausmaß umkehrbar sind.
FES-Implantat
Implantate werden dort eingesetzt, wo ständige Verfügbarkeit und erhöhte Selektivität gefordert sind. Zusätzlich tragen Implantate wesentlich zum Anwendungskomfort bei und liefern selbst bei längeren Anwendungen stabile Ergebnisse. Funktionalität, Lebensdauer und Größe des Implantats werden speziell auf die geplante Anwendung angepasst. Einige prominente Lösungen, bei denen FES-Implantate bereits zum Einsatz kommen, sind: Herzschrittmacher, Zwerchfellstimulation (Atmung), Kehlkopfmuskelstimulation, Blasenkontrolle und Bewegungswiederherstellung der oberen und unteren Extremitäten.
FES-Sportarten
Neben der reinen klinischen Rehabilitation kann FES auch für sportliche Aktivitäten wie Radfahren, Rudern oder Schwimmen eingesetzt werden. Die künstliche Aktivierung von Muskeln ermöglicht es Menschen mit einer Rückenmarksverletzung, ein gewisses Maß an körperlicher Aktivität und Mobilität wiederzuerlangen. Ständige technologische Fortschritte und ein zunehmendes Verständnis der zugrunde liegenden physiologischen Prinzipien führen zu neuartigen Systemen, die an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und optimiert sind.
FES als Hilfsmittel bei Untersuchungen
Für die Planung therapeutischer Maßnahmen nach einer Nervenverletzung ist sowohl die Untersuchung der verbleibenden willkürlichen Funktionen als auch stimulationsgestützt die Beurteilung unwillkürlicher Restfunktionen von wesentlicher Bedeutung. Elektrophysiologische Messungen, kombiniert mit FES, liefern wertvolle Informationen über die verbleibende Nervenleitfähigkeit und den motorischen Zustand des Nervensystems nach einer Rückenmarksverletzung oder einer peripheren Nervenschädigung.