Elektrostimulation
Unter Elektrostimulation versteht man allgemein die Reizung des menschlichen Körpers durch extern angelegte elektrische Felder.
Medizinische Elektrostimulation – Elektrotherapie
Beim Ausfall von Nerven in der Peripherie des Körpers, also besonders an Armen und Beinen, kommt es zum Abbau von Muskelzellen des vom gelähmten Nerv versorgten Muskels. Um dies zu vermeiden, werden während einer Therapiesitzung Elektroden angebracht und mit geringen Stromstößen die Funktion des betroffenen Nerven simuliert. Dadurch bewegt sich der bedrohte Muskel wieder und atrophiert nicht.
Die Muskeln reagieren auf verschiedene Modulationsarten des Stromes unterschiedlich gut. Im Allgemeinen werden mit exponentiell verlaufenden Spannungsverläufen die besten Ergebnisse erzielt.
Die Elektrostimulation wird auch in der Veterinärmedizin zur Gewinnung von Ejakulat bei Zuchttieren und in der Humanmedizin bei Männern mit Anejakulation genutzt.
Gefahren
Der menschliche Körper reagiert sehr empfindlich auf elektrische Ströme. Schon relativ kleine Spannungen (unter 40 Volt) können unter ungünstigen Bedingungen (starker Schweiß und damit gute elektrische Leitfähigkeit) zu tödlichen Verletzungen führen. Die Nerven im menschlichen Körper verwenden ebenfalls schwache elektrische Signale, die durch das Anlegen externer elektrischer Signale gestört werden können. So kann es zum Beispiel zu Herzkammerflimmern kommen.
Siehe auch die Erläuterungen zu gefährlichen Strömen bzw. Spannungen im Artikel Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik#Vorschriften und Normen.
Funktionelle Elektrostimulation
Als Funktionelle Elektrostimulation (FES) wird die elektrische Stimulation eines Muskels direkt oder indirekt über den Motornerven zur Durchführung einer Muskelkontraktion bezeichnet, die auf zweierlei Arten durchgeführt werden kann.
Die wohl erfolgreichste und bekannteste Anwendung von implantierter FES ist der Herzschrittmacher. Je nach Schädigung wird auch hier der Herzmuskel meist im rechten Vorhof oder in der rechten Kammer (vgl. Herz) erregt.
Weitere FES-Implantate: Atemschrittmacher (Phrenikusstimulator), Darmschrittmacher, Blasenschrittmacher
Nervstimulation
Bei der Nervstimulation wird eine elektrische Feldstärke mit genügend starken Gradienten angelegt, die im Nerv die Auslösung eines Aktionspotentials bewirkt, welches entlang des Motornerves zur motorischen Endplatte des adressierten Muskels gelangt, dort erneut ein Aktionspotential auslöst, welches in weiterer Folge eine Kontraktion des Muskels bewirkt.
Muskelstimulation – Elektromyostimulation (EMS)
Hier wird die Muskelzelle direkt durch elektrische Reize erregt, die dabei bedeutend größer und länger sein müssen, als bei der Stimulation von Nerven. In beiden Fällen kann die funktionelle Elektrostimulation mit Oberflächenelektroden über die Haut (Regelfall bei Training und Rehabilitation) oder mit implantierten Elektroden erfolgen. Durch Änderung der EMS-Reizfrequenz können verschiedene Bereiche des Muskelfaserspektrums unterschiedlich stark beansprucht werden. Bei Frequenzen zwischen 50 und 200 Hz werden mehr die schnellen Muskelfasern aktiviert, während Frequenzen zwischen 5 und 10 Hz eher zur Verbesserung der Ausdauerfähigkeit geeignet sind. Diese Form der Stimulation wird auch als EMS-Training bezeichnet und mindestens seit den 1970ern sowohl auf ihre Einsatztauglichkeit bei Spitzensportlern, als auch zur Rehabilitation hin untersucht. Da die Stimulation nicht über den physiologischen Weg (Nervensystem → Muskel) abläuft, sondern direkt erfolgt, ist die Elektromyostimulation nur begrenzt einsetzbar, da sie die Koordinationsfähigkeit nicht entsprechend verbessert, erfolgt es doch in Ruhe oder kombiniert mit einfachen Bewegungen. Gerade in Trainingspausen, die beispielsweise durch Verletzungen bedingt sind, kann das EMS-Training jedoch eine sinnvolle Ergänzung zu anderen Formen des Krafttrainings sein.[1][2][3][4][5]
Elektrostimulation durch Cochlea-Implantat
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Elektrostimulation findet sich in der HNO. Hier wird das Cochleaimplantat verwendet, welches durch direkte Elektrostimulation des Hörnervs ein Hören bei starkem Hörverlust oder sogar Taubheit ermöglichen kann.
Die Elektrostimulation erfolgt dabei an unterschiedlichen Stellen der Scala tympani, wodurch verschiedene Abschnitte der Basilarmembran und der dazugehörigen Ganglienzellen des Hörorgans gereizt werden. Dadurch kommt es zu einer tonotopen Reizung und zur Nachbildung der Frequenz-Orts-Transformation des normalen Innenohrs. Des Weiteren wird über die Reizrate an jeder Elektrode die zeitliche Struktur der akustischen Informationen übertragen.
Patienten mit Cochleaimplantat können nach guter Anpassung des Sprachprozessors und mit genügend Übung nicht nur Sprache verstehen, sondern auch Musik hören oder telefonieren. Vor allem Kinder die mit starker Hörminderung geboren wurden, brauchen jedoch sehr viel Hörtraining um das Hören erlernen und damit auch eine Möglichkeit zur Sprache bekommen zu können.[6]
Siehe auch
- Transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS)
- Reizstrom
Einzelnachweise
- ↑ V.M. Zatsiorsky e.a.: Krafttraining. Praxis und Wissenschaft. Meyer & Meyer Verlag, 2008, ISBN 3898993582, S. 90, 178ff., hier online
- ↑ F. Metz: Trainingsformen in Prävention und Gesundheitssport – Vibrationstraining, Einsatz von Muskelstimulation. GRIN Verlag, 2012, ISBN 3656117071, S. 12–14, hier online
- ↑ R. Gassel: Sportmedizinische Grundlagen und Empfehlungen – Kleines Sportmedizinisches Repetitorium für die Praxis, Teil 2: Sportmedizinische Aspekte des Trainings unter besonderer Berücksichtigung der Ausdauer. GRIN Verlag, 2011, ISBN 3640904664, S. 28, hier online
- ↑ G. Schnabel e.a.: Trainingslehre – Trainingswissenschaft: Leistung-Training-Wettkampf. Meyer & Meyer Verlag, 2009, ISBN 3898993329, S. 328,hier online
- ↑ Projekt der Sporthochschule Köln, Heinz Kleinöder, Sporthochschule Köln, 2010
- ↑ Boenninghaus, Lenarz: HNO. 13. Auflage. Springer Verlag, Heidelberg 2007
