Die Grundlagen der elektrischen Muskelstimulation

Die elektrische Muskelstimulation und ihre Wirkungsweise. Welche unterschiedlichen Stromarten werden eingesetzt und wodurch unterscheiden sich die Wirkungen? Was versteht man unter der Iontophorese und wofür wird sie eingesetzt?

Die elektrische Muskelstimulation – Funktionsweise

Elektrotherapie wird eingesetzt zur Stimulierung von denervierten Muskeln, zur Verringerung der Hypotrophie, die eintritt, wenn der normal innervierte Muskel nicht eingesetzt wird.

Zudem soll eine ausreichende Versorgung des denervierten oder teilweise innervierten Muskels aufrecht erhalten werden und der Muskel soll gestärkt werden.

Die elektrische Muskelstimulation nutzt die biologischen Wirkungen, die mithilfe der elektrischen Energie erzeugt werden, zu therapeutischen Zwecken. Zum Einsatz kommen elektrische Ströme, die durch die betroffenen Körperstellen geleitet werden.

Dabei wählt man die Ströme aus, die geeignet sind, die jeweiligen Therapieziele mit speziellen Elektrotherapiegeräten zu erreichen. Zur Behandlung kann Gleichstrom oder variabler Strom angewendet werden.

Der Gleichstrom (auch galvanischer Strom) zeichnet sich aus durch die gleichförmige Bewegung der elektrischen Ladung in eine Richtung. So bleibt fortwährend eine gleichbleibende Stromstärke erhalten.

Jeglicher Einfluss von Gleichstrom auf den Organismus ist direkt mit der elektrochemischen Wirkung verknüpft. Werden die Elektroden des galvanischen Stromgenerators in eine Elektrolytlösung getaucht, dann fließen die Ionen zum entgegengesetzten Pol.

Hinsichtlich der Elektrizität verhält sich der menschliche Körper wie eine Elektrolytlösung: Ionen, die natürlicherweise im Organismus vorkommen, „wandern“ unter dem Einfluss eines elektrischen Spannungsfeldes.

Die Ionen kommen in variabler Anzahl in den zellulären und extrazellulären Räumen vor, wodurch das Potential und die Durchlässigkeit der Zellwände sich verändert.

Die elektrische Muskelstimulation erzielt aufgrund dieser Phänomene eine Reihe von Wirkungen, die sich wie folgt zusammenfassen lassen:

Vasomotorisch: Es kann, auch nach einer nur kurzen Behandlungseinheit, zu einem starken Wärmeempfinden an der Stelle kommen, an der der Strom angelegt wurde;

Trophisch: Verbesserung der zellulären Atmung wegen des verstärkten Blutflusses, der den Stoffwechsel ankurbelt;

Anti-ödematös und entzündungshemmend: Verbunden mit der Rückresorption von Ausscheidungsprodukten und Entzündungsmediatoren;

Nervlich: Die Erregbarkeit ist im Bereich des Minuspols vergrößert und vermindert nahe dem Pluspol (Poleffekt des Stroms).

Dieses Phänomen betrifft das verbleibende elektrische Potential an der Membran, die die Nervenfaser umgibt. Die äußere Oberfläche der Membran ist positiv geladen, abhängig von der Ladung der inneren Oberfläche.

Eine Berührung mit dem Minuspol führt zur Depolarisierung der Membran, während der Pluspol hyperpolarisierend wirkt. Unter Einwirkung des Gleichstroms ändert sich sogar die Leitfähigkeit des Nervs. Am Pluspol kann zeitweise Neurapraxie auftreten.

Es ist schwierig, die Wirkungen des Gleichstroms richtig zu deuten, weil noch nicht genau bekannt ist, welche Mechanismen diese Effekte hervorrufen. Diese Stromart kann bei der elektrischen Muskelstimulation am besten eingesetzt werden, wenn medizinische oder kosmetische Substanzen durch die Haut eingebracht werden sollen.

Variable Ströme sind im Allgemeinen alle Ströme, die keine langfristig gleichbleibende Intensität aufweisen. Zu dieser Kategorie gehört auch der Wechselstrom: Er ist veränderlich in der Stromstärke und ändert zudem phasenweise seine Richtung.

Der klassische sinusoidale Strom gehört in diese Kategorie und die Zeit, die der Strom braucht, um eine komplette Sinuskurve zu beschreiben wird als Periode bezeichnet. Dabei ist die Wellenlänge der Raum, der während der Periode eingenommen wird.

Die Anzahl der Perioden des Stroms pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet. Die Maßeinheit dafür ist Hertz (Hz). Man unterscheidet zwischen Niedrig- (0-800 Hz), Mittel- (800 – 60.000 Hz) und Hochfrequenzströmen (über 100.000 Hz) sowie Strömen für die physiotherapeutische Behandlung.

Alle diese Ströme haben einige Gemeinsamkeiten im Hinblick auf ihre erzielten Wirkungen, besondere Bedeutung hat dabei eindeutig der biologische Effekt der Reizung der motorischen Neuronen. Zur Vermeidung möglicher muskulärer Verschiebungen während der Kontraktion gibt es Zubehör. Dieses kann Ströme erzeugen, die automatisch in gleichbleibenden Intervallen ihre Frequenz ändern.

Die rechteckigen Ströme mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Pulsdauer von 1 msec sind besonders wichtig, weil sie schmerzstillend wirken. Die sogenannte „ionische Beschleunigung“ ist ebenfalls hilfreich, weil sie Überlappungen von galvanischen und rechteckigen Strömen beinhaltet.

Mit einem Elektrotherapie Gerät können während der iontophoretischen Wirkung (die normalerweise unter Einwirkung des Gleichstroms erzielt wird) parallel die Muskeln stimuliert werden.

Der Einsatz dieser Methode verkürzt die Behandlungsdauer erheblich.

Die verschiedenen Stromarten können im Hinblick auf ihre spezifischen Wirkungsweisen (oder biologischen Effekte) zusammengefasst werden:

Ströme mit iontophoretischer Wirkung = Gleichstrom (mit gleichbleibender Intensität)
Ströme mit bewegungserregender Wirkung = sinusoidale Ströme, rechteckig exponentielle Ströme, gepulst, dreieckig
Ströme mit schmerzlindernder Wirkung = rechteckige Impulse mit niedriger Frequenz (50 Hz) und einer Pulsdauer von 1 msec
Ströme zur Verbesserung der Trophik und Förderung der Durchblutung = Gleichstrom; geglätteter Strom

Die Iontophorese – eine Form der Elektrotherapie

Nach der gängigen Meinung ist die Iontophorese innerhalb der Elektrotherapie ein geeignetes Mittel zur Verabreichung unterschiedlicher Substanzen, die gezielt an einer bestimmten Stelle wirken sollen. Mit einem speziellen Iontophorese Gerät lässt sich das umsetzen.

Aktuell stellt die Hornhautschicht eine merkliche Barriere bei der Verabreichung von Medikamenten durch die Haut dar. Methoden, die allgemein angewendet werden, um dieses Hindernis zu umgehen, sind nicht immer erfolgversprechend.

Es ist nicht einfach, die Hautbarriere zu überwinden, selbst wenn direkter Strom verwendet wird, denn die Substanzen neigen generell dazu, über die Drüsen und Haarkanäle in den Körper zu gelangen.

Außerdem können die Substanzen nur in wenige Millimeter Tiefe vordringen. Abgesehen von den Fällen, in denen nur eine lokale Wirkung auf einer Oberfläche erreicht werden soll, liegt die Effektivität und Besonderheit der Iontophorese darin begründet, dass die so eingebrachten Substanzen stabilere Verbindungen mit den Proteinen bilden, die normalerweise ein Teil der Gewebeoberfläche sind.

Auf diese Weise wird die Substanz langsamer in den Kreislauf resorbiert, als wenn sie subkutan verabreicht worden wäre.

Die allgemeine Wirkung ist jedoch abhängig von der Art der verwendeten Substanz: direkter Strom wirkt nur als Transportmittel. Deshalb wird die Iontophorese nur zur Verabreichung von pharmazeutischen Substanzen eingesetzt.

Geeignet sind Substanzen mit folgenden Eigenschaften: ein konstanter Prozentsatz der Ionenlöslichkeit in Wasser, Stabilität in der Lösung und im Kontakt mit elektrischen Strömen.

Einige grundlegende Regeln müssen jedoch befolgt werden:

– Die Substanzen dürfen nur in destilliertem Wasser gelöst werden, um den Transport parasitärer Ionen nicht zu begünstigen;

– Schwämme und Elektroden müssen stets perfekt sauber gehalten werden und sie müssen gut in destilliertem Wasser gewaschen werden;

– Wenn umgehend eine Lösung mit einer aktiven Substanz hergestellt werden soll, muss die Konzentration der Lösung korrekt gewählt und gemessen werden (bedenken Sie, dass es nicht notwendig ist, hohe Konzentrationen zu verwenden: bei den meisten Substanzen ist schon 1% Massenanteil ausreichend);

– Wenn Produkte aus Injektionsfläschchen verwendet werden (für die parenterale Anwendung), stellen Sie sicher, dass kein Produkt gewählt wird, dessen Hilfsstoffe mit dieser Technik nicht kompatibel sind.

Wenn es sich um ein gefriergetrocknetes Produkt handelt, dann stellen Sie sicher, dass als Lösungsmittel keine physiologische Lösung verwendet wird: verwenden Sie in diesem Fall möglichst destilliertes Wasser;

– Verwenden Sie keine anderen Substanzen, es sei denn, Sie können sich sicher sein, dass sie perfekt kompatibel sind: wenn Sie glauben, die Substanz ist zwingend nötig, dann achten Sie auf gleiche Polarität;

– Die richtige Anordnung der Elektroden ist äußerst wichtig für die Diffusion der Substanz, vor allem wenn sie ein niedriges molekulares Gewicht hat;

Wenn Sie ein positiv geladenes Ion einleiten wollen, dann muss dafür eine positive Elektrode verwendet werden und umgekehrt für negativ geladene Ionen (im Falle von komplexen Molekülen aber scheint die Elektro-Osmose (und auch die Elektrophorese) Priorität zu haben: hier verliert das Konzept der Polarität an Bedeutung und das Eindringen der Substanz gelingt besser an der Anode; die Polaritäten der am meisten verwendeten medizinischen Substanzen werden in einem anderen Abschnitt beschrieben).

Obwohl theoretisch gesehen die Dosierung der einzubringenden Medizin entscheidend ist, sind tatsächlich viele andere Faktoren (Hautwiderstand, Ionengröße, Elektrodenplatzierung) maßgebend für eine ungefähre Berechnung.

Der Einsatz des galvanischen Stroms zur Einbringung der Substanzen, unter Berücksichtigung der Parameter der Stromintensität und der Anwendungsdauer, führt nicht zu unerwünschten Effekten auf der Haut.

Gelegentlich können durch die elektrische Muskelstimulation lokale Rötungen auftreten oder sogar Verbrennungen, aber nur dann, wenn diese Parameter nicht eingehalten werden oder die Elektroden nicht regelmäßig gewartet oder erneuert werden.

Chemische Verbrennungen am Kontaktpunkt zwischen Haut und Elektrode aufgrund der Chloridionenkonzentration und/ oder der Natriumionenkonzentration (für die Bildung ätzender Substanzen mit Wasser) können auftreten, wenn Leitungswasser verwendet wird.

Sehr selten können auch ganz leichte örtliche allergische Reaktionen auftreten.

Anwendungsgebiete der Iontophorese

Die Iontophorese wird in der Physiotherapie bei Muskel- und Sehnenschmerzen, bei Epicondylitis (Tennisarm), Ischias Beschwerden, aber auch zur unterstützenden Behandlung von Arthrosen der Hüft- und Kniegelenke eingesetzt und auch bei Neuralgien.

Gegenanzeigen der Iontophorese

Die Iontophorese sollte bei frischen Verletzungen der Haut und auf Pickeln und Narben nicht eingesetzt werden. Ebenfalls nicht bei schweren Herzrhythmusstörungen, akuten Infektionen, Fieber und gestörtem Schmerzempfinden.

Bei Endoprothesen, Metallen im Körper (z.B. künstliches Kniegelenk) und Knochenhautschmerzen, sollte ebenfalls auf eine Anwendung verzichtet werden. Vor einer Selbstanwendung sollte der behandelnde Arzt oder ein Orthopäde beratend tätig werden.

Abschließend kann man feststellen, dass die elektrische Muskelstimulation für eine Vielzahl therapeutischer Anwendungen effektiv eingesetzt werden kann.