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Bibliographic Metadata

Title
Pilotstudie: Aktivierung der lumbosakralen Reflexe und spinaler Netzwerke durch repetitive unipolare Elektrostimulation der posterioren Nervenwurzel / eingereicht von Verena Hörmann
Additional Titles
Preliminary study: Activation of posterior root reflexes an spinal networks by repetitive unipolar electrical spinal cord stimulation
AuthorHörmann, Verena
Thesis advisorMayr, Winfried
Published2018
Description82 Blatt : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionJuly 2018
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)transkutane Elektrostimulation der posterioren Nervenwurzel
Keywords (EN)transcutaneous spinal cord stimulation
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-16561 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Pilotstudie: Aktivierung der lumbosakralen Reflexe und spinaler Netzwerke durch repetitive unipolare Elektrostimulation der posterioren Nervenwurzel [7.08 mb]
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Classification
Abstract (German)

Durch die transkutane Elektrostimulation der Dorsalwurzeln des lumbalen Rückenmarks (transcutanous spinal cord stimulation, tSCS) werden Reflexe in der Beinmuskulatur simultan evoziert. In der Diplomarbeit wurde ein spezifisches Verhalten von spinalen Reflexen (posterior root reflexes, PRR) bei repetitiver Stimulation mit unterschiedlichen Frequenzen untersucht. Das Ziel dieser Arbeit war es, eine etwaige Beeinflussbarkeit der Reflexe bei transkutaner repetitiver SCS in gesunden Individuen zu evaluieren.

Die Stimulation erfolgte dabei transkutan über eine zwischen 11. und 12. Thorakalwirbel angebrachte Oberflächenelektrode. Zur elektromyographischen Aufzeichnung der PRR-Antworten wurden Ableitelektroden an Musculus quadriceps femoris (Q), Musculus biceps femoris (H), Musculus tibialis anterior (TA) und Musculus triceps surae (TS) angebracht.

Stimuliert wurde mit jeweils 5 Sekunden lang andauernden Pulsabfolgen (Bursts) unterschiedlicher Frequenzen zwischen 1 und 30 Hz. Die Stimulationsintensität betrug das 1,5-fache des motorischen Schwellenwerts (MT) und wurde nicht variiert. Als MT diente der niedrigste Intensitätspegel, der in allen monitierten Muskelgruppen PRR auslöste. Weiters wurde mit zwei aufeinanderfolgenden Bursts, unter Variation des Interburst- Intervalls (IBI) von 0,5 bis 15 Sekunden, stimuliert. Zur Quantifizierung der PRR wurde der Peak to Peak- Wert von Q, H, TA und TS als Reflexgröße erhoben.

Bei repetitiver Stimulation zeigte sich zum einen eine Abnahme der Reflexgröße mit Zunahme der Stimulusanzahl. Bei einer Frequenz von 30 Hz waren die Antworten konstant vollkommen supprimiert. Zum anderen konnte bei Frequenzen zwischen 10 Hz und 25 Hz ein periodisches Muster der PRR, im Sinne einer großen Reflexgröße in Alternation mit einer kleinen Muskelantwort abgeleitet werden. Das könnte ein Resultat der Aktivierung interneuronaler Netzwerke sein. Bei Variation der IBIs unter Stimulation mit zwei aufeinanderfolgen Bursts, zeigte sich bei einer Stimulationsfrequenz von 5 Hz konstant ein über 1 Sekunde nach Stimulation anhaltender supprimierender Einfluss des ersten Stimulusblocks auf die PRRs des zweiten Bursts. Bei 10 Hz und 20 Hz war das nur teilweise der Fall. Dabei ist das Fortbestehen der supprimierenden Wirkung des ersten Stimulusblocks scheinbar nicht primär von der Stimulationsfrequenz abhängig, sondern vielmehr von der Dynamik der PRR während des ersten Stimulusblocks.

Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen der Planung größerer Studien, in denen auch die Reproduzierbarkeit der erhobenen Werte überprüft werden sollte.

Abstract (English)

Transcutaneous electrical stimulation of the posterior roots of the lumbar spinal cord synchronously evokes reflexes in the muscles of the lower limbs. A specific modulation of those so called posterior root reflexes (PRR) has been described in connection to the stimulation frequency applied during repetitive stimulation in spinal cord injured individuals. The purpose of this work was to evaluate whether there is a similar effect while using repetitive transcutaneous SCS in healthy subjects.

The stimulation was therefore applied between the 11th and 12th thoracic vertebrae using surface electrodes. The electromyographical recording of the PRR responses was derived via pairs of surface electrodes at quadriceps femoris (Q), hamstrings (H), tibialis anterior (TA) and triceps surae (TS) bilaterally.

Stimulation was performed by applying stimuli with frequencies ranging between 1 and 30 Hz in bursts of 5 seconds. The stimulation intensity was 1,5 times the motoric threshold (MT) and constant throughout the burst. The MT was defined as the lowest intensity which evoked reflexes in all monitored muscles. In a further test 2 successive 5 s bursts, where the interburst interval (IBI) was varied between 0.5 and 15 seconds where performed. Peak to peak values of Q, H, TA and TS have been taken to quantify the size of response.

A decline of the PRR during ongoing repetitive stimulation was noted. Stimulation with a frequency of 30 Hz constantly led to a total suppression of the reflex responses. At frequencies between 10 and 25 Hz a periodically alternating pattern consisting of one big and one small size of response has been observed in some cases. This might be a result of the activation of interneuronal networks. The variation of the IBI during stimulation with two successive bursts with 5 Hz showed a suppressing effect of the first burst on the PRR of the second burst which lasted 1 second after the stimulation. The same effect has only partially been observed by stimulating with 10 Hz or 20 Hz. The ongoing suppressive influence seems to be more dependent on the dynamics of the PRR during the first bursts than to the frequency itself.

The observations made in this preliminary study might contribute to the planning of future studies in which a verification of these results should be realized.

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