Experimentelle Studie zur automatischen kutanen elektrischen Stimulation der suprahyoidalen Muskulatur zur Kehlkopfhebung beim Schlucken

Abstract

Einleitung: Schluckstörungen sind ein häufiges und kostenintensives medizinisches Problem. Die Behandlung ist schwierig, bisherige Therapieoptionen sind nur eingeschränkt in der Lage, einen effektiven und sicheren Schluckvorgang ohne Aspiration zu gewährleisten. Durch Entwicklung eines neuen EMG- Bioimpedanzmesssystems, das in der Lage ist, einen Schluck zu erkennen, die Kehlkopfbewegung zu bewerten und zu Beginn des Schlucks zeitgerecht einen elektrischen Stimulus auszulösen, eröffnen sich neue therapeutische Möglichkeiten. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Randbedingungen für eine kutane funktionelle Elektrostimulation untersucht werden.

Methodik: Es wurden 49 gesunde Probanden (Alter 30 ± 7 Jahre, 25 männlich, 24 weiblich) im Rahmen einer Studie untersucht (Ethikvotum EA1/019/10). Das geprüfte Messsystem ist in der Lage, stimulationsstabil die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Kehlkopfhebung als Kontrollparameter zu erfassen. Es erfolgte eine transkutane Stimulation. Untersucht wurden mögliche Stimulationsorte, der Effekt der Stimulationsintensität auf einen Schluck und die ruhende Muskulatur, sowie die Ermüdung der Muskulatur durch eine Stimulation.

Ergebnisse: Es war mit dem Messsystem möglich, zeitgerecht zu Beginn der Schlucke zu stimulieren. Die betrachteten Schluckparameter (Geschwindigkeit und Ausmaß der Kehlkopfhebung) konnten durch die unterstützende Stimulation der suprahyoidalen Muskulatur bei 69,4% der Probanden signifikant verändert werden. Gab es keine muskuläre Eigenaktion der Probanden, hatte die Kehlkopfbewegung nur 17% der normalen Bewegung. Es kam zu keiner Ermüdung der suprahyoidalen Muskulatur durch die Stimulation.

Diskussion: Mit dem entwickelten Verfahren ist es möglich, die Kehlkopfbewegung zeitgerecht durch eine elektrische Stimulation zu unterstützen. Dies kann beliebig wiederholt werden, da es zu keiner Ermüdung der Muskulatur kommt. Voraussetzung ist eine muskuläre Eigentätigkeit. Weitere Studien müssen den Stellenwert dieses Verfahrens in der Therapie von Schluckstörungen überprüfen.

Introduction: Swallowing disorders are a common and costly medical problem. Treatment is difficult, previous therapy options are only able to guarantee an effective and safe swallowing process without aspiration to a limited extent. The development of a new EMG bioimpedance measuring system capable of detecting a swallow, evaluating the laryngeal movement and triggering an electrical stimulus at the beginning of the swallow in a timely manner opens up new therapeutic possibilities. In this thesis the boundary conditions for cutaneous functional electrostimulation shall be investigated.

Methods: 49 healthy volunteers (age 30 ± 7 years, 25 males, 24 female) were examined in a study (ethics vote EA1/019/10). The tested measuring system is capable of recording the speed and extent of laryngeal elevation as control parameters with stable stimulation. Transcutaneous stimulation was performed. Possible stimulation sites, the effect of the stimulation intensity on a swallow and the resting musculature as well as the fatigue of the musculature by stimulation were examined.

Results: The measuring system makes it possible to stimulate timely at the beginning of swallowing. The considered swallowing parameters (speed and extent of laryngeal elevation) could be significantly changed by the supportive stimulation of the suprahyoidal muscles in 69.4% of the subjects. If there was no muscular action of the subjects, the laryngeal movement had only 17% of the normal movement. There was no fatigue of the suprahyoidal muscles due to stimulation.

Discussion: With the developed method it is possible to support the laryngeal movement in time by electrical stimulation. This can be repeated at will, as there is no fatigue of the muscles. A prerequisite for this is muscular self-activity. Further studies must examine the significance of this procedure in the therapy of swallowing disorders.