Neurologie & Rehabilitation Hippocampus Verlag Bad Honnef

ZEITSCHRIFTEN / Neurologie & Rehabilitation / Archiv / 2004 3 / abstract 3

Neurol Rehabil 2004; 10 (3): 130-136 Originalarbeit

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Führen Kreuzbandrekonstruktionen zu Veränderungen im zentralen Nervensystem und in der kortikalen Bewegungsplanung?

T. Barthel, R. Schnittker, P. Peters, T. Siebel², H. Liesen, M. Weiß
Institut für Sportmedizin, Universität Paderborn²Knappschaftskrankenhaus Püttlingen, Universität des Saarlands

Zusammenfassung
Hypothese: Falls periphere Verletzungen die kortikale Bewegungsplanung beeinflussen, führt dies bei bewegungsevozierten kortikalen Potentialen (MRCPs) und im Spontan-EEG zu messbaren Veränderungen.
Methodik: 14 Gesunde und 18 Patienten (8 Links-, 10 Rechtsverletzte) mit vorderer Kreuzbandrekonstruktion, 9 ± 5 Monate post OP mit ligamentum patellae nahmen an der Studie teil. Die 32 Probanden (männlich, rechtshändig; 27 ± 6 Jahre; 180,1 ± 6,1 cm; 77,2 ± 13,7 kg) wurden bei getriggerten willkürlichen Pedalantritten (rechts/links) auf einem Fahrradergometer untersucht. Sechs EEG-Frequenzen (spektrale Leistungsdichten) werden artefaktfrei in Ruhesituation dargestellt. Die MRCPs bis 2s vor Bewegungsbeginn wurden pro Messung gemittelt, repräsentative Parameter (maximale Amplituden, Leistungen) analysiert und als Grand average in einer topographischen Hirnkarte dargestellt. Die Zielbewegung (Pedalantritte) wurde durch die Größen »Kraft« und »Geschwindigkeit« charakterisiert.
Ergebnisse: Signifikante Unterschiede traten hauptsächlich zwischen den Linksverletzten und Gesunden im Spontan-Ruhe-EEG (frontal und pario-zentral höhere Delta-, links-temporal geringere Alpha1-, rechts-tempo und fronto-lateral geringere Alpha2-Leistungsdichten) und in MRCPs in reduzierten frontalen »motor potentials« (MPs), geringeren links-zentralen Power auf. Bei Rechtsverletzten und Gesunden in signifikant geringeren parietalen MPs und Power. Die Antrittsbewegung war in Kraft und Geschwindigkeit nicht unterschiedlich. Subjektive Stabilitätsscores (Larson, Lysholm) waren bei Links- gegenüber Rechtsoperierten signifikant reduziert.
Schlussfolgerung: Vordere Kreuzbandrekonstruktionen führen zu messbaren Veränderungen im Spontan-EEG und in MPs in prä- und in supplementär-motorischen und sensomotorisch-assoziativen Hirnarealen. Das charakterisiert kortikale Kompensationsmechanismen in der Bewegungsplanung, möglicherweise hervorgerufen durch seitendifferente sensorische Rückmeldung, die sich bei Bewegung der nichtverletzten Extremität deutlicher auswirkt. Weitere Studien sollten diese Theorie auch unter Berücksichtigung der motorischen Dominanz untersuchen.
Schlüsselwörter: Elektroenzephalographie, bewegungsevozierte kortikale Potentiale (MRCPs), kortikale Bewegungsplanung, Kreuzbandverletzungen

Does anterior cruciate ligament reconstruction (ACL) induce changes in central nervous system and cortical movement preparation?
T. Barthel, R. Schnittker, P. Peters, T. Siebel, H. Liesen, M. Weiß

Abstract
Hypothesis: If injuries induce changes in cortical movement preparation, then it is possible to quantify it by EEG and movement-related-cortical-potentials (MRCPs).
Methods: 14 healthy controls and 18 patients (8 left knee-, 10 right knee injured) with ACL, 9 ± 5 months after surgery with ligamentum patellae were examinated. All subjects were males, right handed; 27 ± 6 years; 180,1 ± 6,1 cm high; 77,2 ± 13,7 kg weight. EEG recordings were executed by CATEEM CATERPA System at rest, while imagination and executing triggered, selfplaced, voluntary pedal-kicks (right/left) on a cycle bike ergometer. The spectral power densities of six EEG frequencies were analysed. The MRCPs were calculated until 2s before the movement onset. After parameter setting (maximale amplitude (MP), power), MRCPs were analysed and diagrammed as grand average topografical brainmaps. Pedal-kicks were characterized by force and velocity.
Results: Significant differences were found mostly between the left-injured and healthy group in EEG at frontal and pario-central increased delta-, left-temporal decreased alpha1-, right-temporal and fronto-lateral decreased alpha2-power-densities and in magnitude of MRCPs of right pedal-kick in frontal reduced MPs, left-central reduced power. In right-injured to healthy group significant reduced MPs and power in parietal brainregions are found. The pedal-kick movements were not different. The subjective functional stability scores (Larson, Lysholm) have been significantly reduced in left versus right injured.
Conclusion: Changes in cortical activity and MPs in pre-/supplementory and somatosensory areas depend on ACL-reconstructions and voluntary pedal-kicks with the right leg. Changed antizipation of altered sensory feedback seems to have more consequences when the not injured extremity is moved. This leads to an inappropriate plan for not injured extremity expressed by changed MPs to ensure the pedal-kick movements. Further research should focus on this theory with consideration of motorical dominance.
Key words: electroencephalography, Movement-Related-Cortical-Potentials (MRCPs), cortical-movement-preparation, anterior cruciate ligament reconstruction (ACL)