Agha-Mir-Salim, Parwis: Funktionsstörungen des Musculus trapezius, des Plexus cervicalis und der Schulter nach Neck dissection

Kapitel 3. Material und Methoden

3.1 OEMG/SHK des M. trapezius

3.1.1 Messstuhl

Eine Voraussetzung zum Vergleich von Körperkräften ist die Schaffung standardisierter Bedingungen. Das Belastungs-OEMG sollte in sitzender Position abgeleitet werden, wofür ein geeigneter Kraftmessstuhl gebaut wurde (Abb. 8).

Abb. 8: Anordnung für die simultane OEMG/SHK-Messung des M.
trapezius bestehend aus dem Messstuhl, der Kraftmesssäule, dem EMG-Gerät
und PC zur Datenerfassung, Archivierung und Analyse.

Dieser Stuhl war auf einer Bodenplatte befestigt. Zur Stabilisierung des Oberkörpers wurde eine zusätzliche, seitliche Stütze für die Axilla der kontralateralen Seite angebracht.


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Die Kraftmesssäule war über eine Schiene mit der Bodenplatte verbunden. Zur vollständigen Entspannung der Schulterhebemuskulatur wurde der Unterarm auf eine Stütze aufgelegt, welche fest mit der Kraftmesssäule verbunden war. Zur individuellen Anpassung an die jeweiligen Körperproportionen konnte die Kraftmesssäule in der Höhe und Entfernung zum Stuhl verstellt werden.

Zur Erfassung der Schulterhebekraft war am obersten Punkt der Kraftmesssäule ein mechano-elektrischer Wandler auf Dehnungsmessstreifenbasis angebracht. Die feste Ankoppelung des Armes wurde durch ein 3 cm breites, das Handgelenk umschließendes Band erreicht. Das vom Wandler erzeugte elektrische Kraftsignal gelangte über einen Brückenverstärker (Analog Device 5 B 38 ) zur Datenerfassungskarte (Data Aquisition Card = DAQ-Karte).

3.1.2 Schulterhebekraft

Durch Verschiebung des Muskels unter den Messelektroden gehen dynamische Untersuchungen mit größeren Veränderungen des OEMG-Signals einher (Mathiassen 1990). Zur Vermeidung dieses Effektes wurde eine isometrische Kontraktion in sitzender Stellung festgelegt. Die Armhaltung lässt sich genau charakterisieren (Abb. 9).

Abb. 9: Armposition während der Messung mit einem Höhenwinkel von 0°, Seitenwinkel 90° und einer Armreichweite von 100 %.


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Die entwickelte Kraft ist ausschließlich dem oberen Trapeziusanteil zuzuordnen, welcher das Schulterblatt hebt (Abb. 1d ). Sie wurde in unseren Untersuchungen als Schulterhebekraft (SHK) mit der Maßeinheit Newton (N) bezeichnet.

3.1.3 OEMG

Die OEMG-Ableitung erfolgte bipolar vom oberen und unteren Anteil des M. trapezius. Zur Anbringung der oberen Elektroden (Kanal 1) wurde eine Gerade zwischen C7 und dem Acromion gebildet. Nach Bestimmung des Mittelpunktes der Geraden (kleines Kreuz) wurde zwei Zentimeter lateral der Mittelpunkt zwischen den Elektroden (Balken) markiert (Jensen et al. 1993, Herrmanns 1997, Zipp 1993). Nach gründlicher Entfettung und Vorbereitung dieses Hautareals mit EPICONT®-Paste (Marquette Hellige Medical Systems, Freiburg, Deutschland) wurden zwei Einmalelektroden (_ 2,5 cm) im Abstand von 2,5 cm in Verlaufsrichtung der Muskelfasern aufgebracht.

Zur Erfassung des unteren Trapeziusanteils wurde zwischen Th 5 und Acromion in analoger Weise ein Elektrodenpaar als Kanal 2 aufgeklebt. Hierbei war zu beachten, dass der Faserverlauf des oberen Anteils absteigend, des unteren Muskelanteils aufsteigend verläuft. Die Positionierung der Neutralelektrode erfolgte über dem Acromion (Abb. 10).

Abb. 10: Position der Elektroden in Beziehung zu den anatomischen Landmarken. Kanal 1: Bildung des Mittelpunktes zwischen C7 und Acromion (kleines Kreuz) und Markierung der Plateauregion 2 cm lateral (Balken); Abstand zwischen den Außenrändern der Elektroden 7,5 cm. Kanal 2: analog zu Kanal 1 zwischen Th5 und Acromion.


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Durch die Elektrodenposition von Kanal 1, welche der sogenannten „Plateauregion“ entspricht (Jensen et al. 1993), war gewährleistet, dass maximale EMG-Signalamplituden bei 90° Abduktion abgeleitet werden konnten. Die Elektrodenpaare wurden inklusive der Neutralelektrode mit dem Vorverstärker des EMG-Gerätes verbunden.

Für die Messungen wurde ein Elektromyographiegerät der Firma DANTEC vom Typ Cantata™ (DANTEC ELECTRONIC, Dänemark) verwendet. Der Frequenzgang betrug 2-1000 Hz, die Eingangsspannung ±5 mV, die Ausgangsspannung ±1 V. Die Impedanz zwischen der Mess- und Neutralelektrode lag zwischen 5 und 20 k\|[OHgr ]\|. Über einen Analogausgang des EMG-Gerätes wurden die Kanäle über einen Trennverstärker (Analog Device 5 B 41 ) mit der DAQ-Karte verbunden. Zur Datenerfassung wurde eine DAQ-Karte des Typs PCI-MIO-16 XE 50 ( National Instruments™) verwendet. Es wurden insgesamt 3 Analogeingänge (Kraftsignal und zwei OEMG-Kanäle) genutzt. Die Datenübernahme erfolgte mit einem PC PENTIUM I 166 MHz mit 32 MB RAM und unter Verwendung des Betriebssystems WINDOWS 95. Weitere Daten zur Geräteeinstellung sind auf S. 30 aufgeführt.

3.2 Untersuchungsprogramme

3.2.1 Allgemeines

Die Messung wurde sitzend durchgeführt. Zur Erreichung der 90° Abduktionsstellung des Armes musste die Kraftmesssäule in die entsprechende Position gebracht werden. Nach Anpassung der Entfernung zum Messstuhl und der Säulenhöhe wurde der Arm auf der Stütze gelagert und an den mechano-elektrischen Wandler gekoppelt. Während der Untersuchung konnte der Patient auf dem PC-Bildschirm die momentan ausgeübte Kraft erkennen. Die Höhe der Belastung wurde nicht von der Messeinrichtung vorgegeben. Sie entsprach einer willkürlichen Kontraktion, welche vom Untersucher mit Hilfe der Bildschirmdarstellung gesteuert wurde. Der eigentliche Untersuchungsablauf zur Erfassung der Kontraktionskraft des obere Trapeziusanteils bestand aus zwei Teilen und wurde für jede Seite getrennt durchgeführt:

  1. maximal willkürliche Schulterhebekraft
  2. rampenförmig zunehmende Schulterhebekraft


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3.2.2 Maximale Schulterhebekraft

Der Untersuchte wurde gebeten, die Schulterhebekraft übergangslos vom Zustand der völligen Entspannung zur maximal willkürlichen Kontraktion (MWK) zu entwickeln. Der Zeitraum der MWK betrug im Beispiel (Abb. 12) 4 Sekunden mit 1 - 2 Sekunden Vor- und 4 - 5 Sekunden Nachlaufzeit. Es entstand eine plateauartige Kraftmesskurve und eine Gesamtmesszeit dieses Abschnittes von 10 Sekunden (Abb. 11). Dieses Vorgehen entsprach der Rechteckmethode nach Kroemer (1977). Es folgte eine Erholungszeit von 5 Minuten. Dieses Verfahren wurde bei der Kraftmessung an Probanden eingesetzt.

Abb. 11: Graphische Darstellung der maximalen SHK eines Probanden in LabVIEW™.

3.2.3 Rampenförmig ansteigende Schulterhebekraft

Hierbei wurde der Untersuchte gebeten, die Schulterhebekraft von der völligen Entspannung auf die MWK in einer Zeit von 3 - 5 Sekunden linear zu steigern bei gleicher Vor- und Nachlaufzeit wie bei der maximalen Schulterhebekraft (Abb. 12). Hierdurch entstand eine rampenförmige Kraftmesskurve entsprechend der Methode nach Rühmann et al. (1985). Es folgte eine Erholungszeit von 5 Minuten. Dieses Verfahren wurde an Patienten nach Neck dissection eingesetzt.

Abb. 12: Graphische Darstellung der kontinuierlich ansteigenden SHK (Rampenmethode eines Probanden in LabVIEW™.


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3.3 Erläuterung zur Entwicklung der Datenerfassung

Die verwendete Software der Firma National Instruments (Biobench; LabVIEW) ist eine graphisch programmierbare Entwicklungsumgebung zur Erstellung virtueller Messinstrumente. Hierdurch kann mit Hilfe einfacher, graphischer Verknüpfungen ein Anwender messtechnische Aufgabenstellungen mit dem PC ohne Aufwand lösen. Zur Erfassung der simultanen OEMG/SHK-Messung des M. trapezius wurden drei Entwicklungsstufen des Messplatzes durchlaufen. In der ersten Stufe wurden zur Evaluierung der Messvorrichtung die Signale simultan und zeitgleich zur Untersuchung mittels Biobench™ visualisiert. In der zweiten Stufe folgte die Darstellung und Analyse mittels standardisierter virtueller Instrumente (VI) unter LabVIEW. Die Erarbeitung spezieller VI ermöglichte in der dritten Stufe mit Hilfe merkmalsbezogener Algorithmen eine gezielte Datenanalyse.

3.3.1 Messplatzentwicklung

Die erste Stufe diente der Überprüfung der Messplatzeignung. Im Rahmen von Vorversuchen an Probanden erfolgte dies mit Hilfe der Anwendungssoftware Biobench™.

Die Signale der OEMG-Kanäle und des Kraftwandlers wurden über einen Trennverstärker einer DAQ-Karte zugeführt und mittels Biobench™ graphisch dargestellt (Abb. 13).

Abb. 13: Schema des Messplatzes zur Visualisierung der Messergebnisse. Simultane Erfassung von OEMG und Schulterhebekraft, Darstellung der Daten mit BioBench™ über einen Trennverstärker und der DAQ-Karte.


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Hierdurch konnte die zeitliche Synchronisierung der Kraft- und OEMG-Signale gezeigt werden. Darüber hinaus ermöglichte diese Darstellung eine Eichung des Kraftwandlers und die Festlegung der Verstärkung des OEMG-Signals. (Abb. 14).

Abb. 14: Graphische Darstellung des Kraftsignals (rot) und des OEMG des M. trapezius bezogen auf die Zeit mit Biobench™ gelb Kanal 1, grün Kanal 2, unteres Fenster keine Anzeige.

Es wurden folgende Einstellungen und Messbereiche festgelegt:


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3.3.2 Nutzung standardisierter VI aus LabVIEW™

In der zweiten Stufe wurden Standard VI aus den Bibliotheken von LabVIEW™ verwendet. Diese Standard VI wurden zum direkten Schreiben von Messwerten in Dateien und zur Speicherung im „Integer 16“-Format eingesetzt (Abb. 15 ).

Abb. 15: Einsatz standardisierter virtueller Instrumente zur Erfassung der simultanen OEMG /SHK-Messung.

Für die spätere Datenanalyse war hierdurch die geordnete Ablage der Messwertdateien möglich. Die Messwerte konnten unter LabVIEW™ eingelesen und angezeigt werden. Die graphische Darstellung erfolgte als X/Y-Diagramm. Zur Darstellung eines zeitlichen Zusammenhanges wurden simultan die Schulterhebekraft und OEMG-Signale des oberen Trapeziusanteiles (Abb. 16) abgebildet.


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Abb. 16: Simultane Darstellung der Schulterhebekraft (grün) und der OEMG Kanäle 1 ( rot ) und 2 (blau) am Beispiel eines rampenförmigen Kraftanstieges unter LabVIEW™.

3.3.3 Anwendungsspezifisches Erfassungs- und Analysesystem von OEMG-Signalen unter LabVIEW™

Die dritte Stufe war durch den Einsatz spezieller VI gekennzeichnet. Neben der Nutzung vorhandener LabVIEW™-Bibliotheken für eine komfortable Datenhandhabung, Eichung und Verwaltung von Voreinstellungen und Patientendaten war hier die Erarbeitung neuer, themenbezogener Algorithmen zur Bewertung der OEMG/SHK-Signale möglich. Die Datenerfassung und -speicherung wurde wie in der ersten Entwicklungsstufe durchgeführt. Es erfolgte offline die Datenanalyse mittels neu entwickelter VI unter LabVIEW™ (Abb. 17).


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Abb. 17: Einsatz virtueller Instrumente zur online-Erfassung der simultanen OEMG/SHK Messung. Datenanalyse offline mittels Anwendung spezieller LabVIEW™-Auswertungsverfahren und Datenablage in EXCEL.


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3.4 Auswertungsverfahren

3.4.1 Merkmale

Mit steigender Kontraktion nimmt beim Gesunden nicht nur die Anzahl, sondern auch die Frequenz der Depolarisationen rekrutierter, motorischer Einheiten zu. Dieser Effekt sollte anhand der Veränderungen der Amplitude und Frequenz des OEMG-Signals untersucht werden. Aus der Vielzahl bisher in der Literatur verwendeter OEMG Auswertungsverfahren wurden sieben Merkmale zur amplituden- oder frequenz- und amplitudenbezogenen Analyse ausgewählt (Abb. 18).

Abb. 18: Berechnete OEMG-Merkmale.

3.4.2 Zeitintervalle der Auswertung

Zur Darstellung des Kraftanstiegs wurde der rampenförmige Kontraktionsverlauf ausgewertet. Sie besitzt den Vorteil der Erfassung aller Niveaus der Kraftentwicklung. Der Maximalwert wurde hierbei mit der MWK gleichgesetzt. Bezogen auf diese Maximalkraft wurden fünf Zeitintervalle (T1-T5) von jeweils einer Sekunde festgelegt und Kraftniveaus zugeordnet. Diese Intervalle beinhalteten jeweils 2000 Meßwerte vor Erreichen von 1, 20, 50, 80 und 100 % der MWK. In diesen Zeitintervallen wurden aus den OEMG-Signalen die Merkmale errechnet (Abb. 19). Aufgrund der Wahl der Zeitintervalle waren Überlappungen der Fenster unvermeidbar.


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Abb. 19: Zuordnung der festgelegten Zeitintervalle (grün=T1, grau=T2, orange=T3, blau=T4, schwarz=T5) zur prozentualen Schulterhebekraft bei der rampenförmig zunehmenden Schulterhebekraft.

3.4.3 Normierung der Messdaten zur Interpretation

Die Größe des OEMG-Signals schwankt je nach Beschaffenheit des Unterhautfettgewebes und Muskels, der Temperatur der Hautoberfläche und in Abhängigkeit des Hautwiderstandes (Merletti und De Luca 1989). Aus diesem Grund ist der quantitative Vergleich absoluter Werte der OEMG-Merkmale wenig aussagekräftig. Obwohl die normierte Elektrodenanbringung diese Fehlerquellen weitestgehend minimiert, ist eine Referenzantwort zu suchen. Zu diesem Zweck hat sich die prozentuale Normierung des aktuellen OEMG-Wertes an der Höhe dieses Wertes bei der MWK bewährt. Mit Hilfe dieses Vorganges können alle EMG-Qualitäten in prozentuale Aktivierungen umgerechnet werden (Kumar und Mital 1996, Müller 1989). In unseren Untersuchungen führten wir eine Normierung für alle OEMG-Merkmale durch.

3.4.4 Amplitudenbezogene Auswertung

RMS

Dieses Merkmal ist eine Größe, die sich ausschließlich aus den Amplituden (Spannung in [V]) bezogen auf die Zeit des OEMG-Signals ergibt. Die Frequenz hat auf diesen Wert keinen Einfluss. Die RMS ist definiert als der quadratische Mittelwert der Signalamplituden (U). Hierdurch wird eine Gleichrichtung der Beträge erreicht, d.h. die Ausschläge um die Nulllinie „hochgeklappt“. Hierdurch wird eine Auslöschung von Beträgen unterschiedlichen


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Vorzeichens verhindert und die tatsächliche Muskelaktivität wiedergespiegelt. Dieses Merkmal ist als Standard VI in LabVIEW™ vorhanden.

3.4.5 Frequenz- und amplitudenbezogene Auswertung

Fast Fourier Transformation (FFT)

Das Ziel der FFT ist es, ein beliebiges wellenförmiges Signal (Spannung nach Zeit) durch eine Summe von Sinus- und Cosinusfunktionen auszudrücken. Mit Hilfe der FFT wird die Spannung des Signals, auf die Frequenz bezogen, dargestellt. Bei Anwendung der FFT am OEMG-Signal erhält man hierdurch eine quantitative Darstellung des Frequenzspektrums. Diese Darstellung der Amplitudenverteilung wird auch als Power Spektrum bezeichnet und bildet die Grundlage der Merkmale MF, MPF und FV. Diese Merkmale beschreiben die Verteilung des Power Spektrums in unterschiedlicher Weise. Die Power density ist ein Begriff, der die Verteilung des Power Spektrums beschreibt. Bei zunehmender Kontraktion nimmt beim gesunden Muskel die Power density hoher Frequenzen im Power Spektrum zu, bei muskulärer Ermüdung kommt es zur Verschiebung der Power density zu niedrigen Frequenzen (Arendt Nielsen 1985, Larsson et al. 1995, Öberg et al. 1994). (Abb. 20).


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Abb. 20: Oberer Teil: OEMG Signal bei 50 % der maximalen, willkürlichen, isometrischen Kontraktion des M. trapezius. Unterer Teil: Quantitative Darstellung des Frequenzspektrums (Power Spektrum) nach der FFT, welches hauptsächlich Frequenzen zwischen 0 und 200 Hz enthält.

Insbesondere die Begriffe der MF und MPF wurden bisher uneinheitlich verwendet und bedürfen der genauen Definition.


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MF

Im Power Spektrum wird für einen Frequenzbereich (ƒ1 = 2 Hz; ƒ2 =1000 Hz) durch Integration die Fläche unter der Kurve berechnet. Die Median Frequency ist als die Frequenz festgelegt, bei der die Fläche unter der Kurve genau in zwei gleiche Teile aufgeteilt wird (Abb. 21).

Abb. 21: Schema der Ermittlung der MF aus dem Power Spektrum.

Die MF hat die Einheit [Hz] und ist definiert als (Bilodeau 1995):

Zur Berechnung der MF wurde ein spezielles VI unter LabVIEW™ programmiert.


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MPF

Bei der Berechnung der MF wurden alle Frequenzen des Power Spektrums gleich berücksichtigt. Bei der MPF hingegen erfolgt eine Gewichtung des Power Spektrums durch Multiplikation mit der Frequenz ƒ (Zähler). Hohe Frequenzbereiche werden hierdurch bei der MPF in stärkerem Maße gewichtet als bei der MF ( Abb. 22).

Abb. 22: Schema der Ermittlung der MPF aus dem Power Spektrum.

Dieses Merkmal mit der Einheit [Hz] ist definiert als (Bilodeau 1995):

Die MPF wurde als spezielles VI unter LabVIEW™ programmiert.


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Frequenzverhältnis (FV)

Aus dem Power Spektrum wurden zwei Frequenzintervalle ausgewählt: ein unterer von 5 - 20 Hz ( U 1 ) und ein oberer von 20-100 Hz ( U2 ). Für beide Frequenzbereiche wurde der arithmetische Mittelwert ( U ) der Amplituden bestimmt und in ein Verhältnis zueinander gesetzt (Abb. 23). Als Ausdruck der Eigenfrequenzen der motorischen Einheiten ergab sich ein Wert, welchen wir als Frequenzverhältnis bezeichnet haben (FV):

Abb. 23: Schema der Ermittlung des FV aus dem Power Spektrum.

Dieses Merkmal ist ohne Dimension; zur Berechnung wurde ein spezielles VI unter LabVIEW™ programmiert.


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Turnanalyse nach Willison

Grundlage des Verfahrens nach Willison ist die Erfassung und Analyse der Spannungsänderungen im OEMG durch Festlegung bestimmter Kriterien mit dem Ziel der Analyse des Interferenzmusters. Willison definierte jede Spannungsänderung als sogenannten Richtungswechsel (Turn) des Signals, wenn die Spannung U größer oder gleich 100 µV war.

Für unsere Untersuchungen verwendeten wir diese von Willison festgelegten Empfehlungen. In die Auswertung kamen die drei Merkmale NT, MAT und MST. Sie wurden in den genannten Zeitintervallen durch Programmierung spezieller VI unter LabVIEW™ berechnet (Abb. 24).

Abb. 24: Vergrößerter Ausschnitt aus OEMG-Signal. Schematische Darstellung der Turns, der Turnamplitude und des Turnanstiegs.

Anzahl der Turns (Number of Turns oder NT)

Die Anzahl der Turns wurde in zwei Schritten errechnet. Im ersten Teil erfolgte die Analyse der Signalamplitude. Zwei aufeinanderfolgende Amplitudenwerte wurden hierbei solange aufsummiert, bis der absolute Betrag > 100 µV war. Als Zwischenergebnis ergab sich bei positiver Amplitudensumme „+1“, bei einer negativen Summe „-1“ und bei Nichtüberschreiten der 100µV-Grenze eine „0“. Hieraus resultierten bei insgesamt 2000 Messpunkten ebenso viele Zwischenergebnisse. Die zweite Stufe erkannte aus der Abfolge der mit „+1, 0, -1“ bewerteten Zwischenergebnisse, ob ein Richtungswechsel vorlag. Jeder Vorzeichenwechsel wurde als ein Turn gewertet und zur Anzahl der Turns im Zeitintervall aufsummiert (PAP 1 und 2, s. Anhang). Bei fehlendem Vorzeichenwechsel wurde dies nicht gewertet. Für die Berechnung der mittleren Amplituden- und Anstiegssummen der Turns wurden in einem ersten gemeinsamen Schritt „potentielle“


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Turns, d. h. Richtungswechsel der Signalspannung ermittelt. Sowohl der Zeitpunkt als auch die Amplitude dieser „potentiellen“ Turns wurden gespeichert (PAP 1 und 2, s. Anhang 3-5). In einem zweiten Schritt erfolgte die Berechnung der mittleren Amplitudensumme und Anstiege der Turns mit einer Amplitude > 100 µV.

Mittlere Amplitude/ Turn (MAT)

Hier wurden zunächst Richtungswechsel der Signalspannung >100 µV als Turn erkannt. Für alle Turns wurden die Absolutbeträge der Amplitudenänderungen summiert und gemittelt. Man erhielt die mittlere Amplitude/Turn mit der Einheit [V pro Turn). Dieser Algorithmus ist in PAP 5 (s. Anhang 6 und 8) dargestellt.

Mittlerer Anstieg/ Turn (MST)

Zur Berechnung dieses Merkmals wurden wie bei der Bestimmung der Amplitude/Turn zunächst Richtungswechsel der Signalspannung U > 100 µV als Turn erkannt. Aus der Zeitdifferenz zwischen Beginn und Ende des einzelnen Turns und der Amplitudenänderung kann durch Bildung eines Verhältnisses der Anstieg des Turns berechnet werden. Nach Aufsummierung dieser Werte und Mittelung folgte hieraus eine Größe mit der Einheit [V/s pro Turn] (PAP 4, s. Anhang 6 und 7).

3.4.6 Archivierung der Primärdaten und Ergebnisse der OEMG/SHK-Messung

Die Speicherung der Primärdaten erfolgte als LabVIEW™ Messwertdatei im Integer 16 Format.

Jedem Patienten wurde ein fortlaufend nummerierter Ordner zugewiesen. Die einzelnen Messungen wurden bezeichnet und in dem Ordner pro Untersuchungstermin abgelegt. Bei den Probanden waren somit in jedem Patientenordner 6 Dateien enthalten. Die Dateien wurden entsprechend dem durchgeführten Untersuchungsschritt benannt. Die Bezeichnungen hierfür lauteten:

Kraftmax für die maximale willkürliche Schulterhebekraft

Rampe für die rampenförmig zunehmende Schulterhebekraft

An diese Bezeichnungen wurde zur Erkennung der gemessenen Seite re oder li angehängt.


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Für die Probanden und die retrospektiv gemessenen Patienten ergaben sich somit pro Patientenordner 6 Dateien. In der prospektiv gemessenen Gruppe wurde jedem Patienten pro

Untersuchungstermin ein Unterordner mit der Bezeichnung :

hinzugefügt.

3.4.7 Weiterverarbeitung und Normierung der Messdaten

Es erfolgte unter LabVIEW™ die Auswertung im Spreadsheetformat. Die Daten wurden als ASCII umformatiert und über EXCEL™ in SPSS™ zur Auswertung importiert. Anschließend erfolgte die Normierung und statistische Auswertung der Daten.

Tab. 1: Schematische Darstellung der Datenerfassung und Weiterverarbeitung.

 

Programm

Dateiformat

Datenerfassung

LabVIEW™

Integer 16

Datenauswertung

LabVIEW™

Spreadsheet

Zusammenfassung der Merkmale

EXCEL™

ASCII

Statistische Auswertung

SPSS™

ASCII


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3.5 Wertigkeit der Pars sensoria des Plexus cervicalis für die Entstehung schmerzhafter Schulterbeschwerden nach ND

Zur Erfassung der Oberflächensensibilität der cervicalen Haut wurden qualitative Untersuchungsverfahren verwendet. Den zugeordneten Hautarealen entsprechend wurden sensible Qualitäten geprüft (Abb. 4).

3.5.1 Thermische und taktile Sensibilität

Die Temperatursensibilität wurde für „warm“ und „kalt“ untersucht. Für die Warmprüfung wurde Wasser von 44° C aus dem „Wasser Kalorisator“ (Hortmann GmbH, Berlin) in einem Erlenmeyerkolben auf die Haut des jeweiligen Areals aufgebracht. Nach einer Untersuchungspause von 5 Minuten führten wir die Prüfung der Qualität „kalt“ durch. In einem zweiten Erlenmeyerkolben wurde unter Kontrolle der Temperatur Wasser mit Eis auf 5° C abgekühlt und in analoger Weise untersucht. Zur Erfassung der Qualitäten „spitz“ und „stumpf“ wurde eine Nadel verwendet. Wie bei der thermischen Prüfung wurde im Zentrum jedes Areals entweder die spitze oder stumpfe Seite einer Sicherheitsnadel auf die Haut gedrückt (De Jong und Haerer 2000).

Die Angaben des Patienten wurden auf einem Erfassungsbogen dem Hautareal zugeordnet und als „wahrgenommen“ oder „nicht wahrgenommen“ dokumentiert (s. Anhang ).

3.5.2 Schmerzen

Zu jedem Untersuchungszeitpunkt wurden die Patienten entsprechend der „categorical verbal rating scale“ nach Schmerzen in Ruhe und bei Bewegung befragt (Au 1994). Die Schmerzintensität wurde den Zahlen von 0-3 zugeordnet, wobei 0 keinem, 1 geringem, 2 mäßigem und 3 starkem Schmerz entsprach, und dokumentiert (s. Anhang ).

3.6 Erfassung der Schulterfunktion

3.6.1 Constant -Murley Shoulder Score (CMS)

Es handelt sich um einen mehrteiligen Test, bestehend aus Fragen zu Schmerzen, Alltagsaktivitäten, zum Bewegungsumfang der Schulter/Armregion und einer SHK-Messung. Im einzelnen sind diesen Rubriken maximal erreichbare Punktescores zugeordnet. Bezüglich Schmerzen entsprachen 15 keinen, 10 leichten, 5 mäßigen und 0 starken Beschwerden. Die Alltagsaktivitäten werden subjektiv vom Patienten


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eingeschätzt. Die Alltagsaktivitäten beinhalteten nicht nur allgemeine Gesichtspunkte, sondern auch die subjektive Bewertung der Fähigkeit, die Hand auf den verschiedenen Ebenen für bestimmte Arbeit einzusetzen (Tab. 2).

Tab. 2: Die Motilitätsprüfung erfolgte zur Erfassung der aktiven und schmerzfreien Bewegung der Schulter. Der Patient wurde aufgefordert, verschiedene Bewegungen des Armes durchzuführen. Enthalten waren die Flexion, seitliche Elevation, Innen- und Außenrotation. Bei der Außenrotation wurde jedes erreichte Niveau mit der jeweiligen Punktzahl bewertet und addiert (Tab. 3).

Die Motilitätsprüfung erfolgte zur Erfassung der aktiven und schmerzfreien Bewegung der Schulter. Der Patient wurde aufgefordert, verschiedene Bewegungen des Armes durchzuführen. Enthalten waren die Flexion, seitliche Elevation, Innen- und Außenrotation. Bei der Außenrotation wurde jedes erreichte Niveau mit der jeweiligen Punktzahl bewertet und addiert (Tab. 3).


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Tab. 3: Punkteschema für die Motilitätsprüfung des CMS. Bei Außenrotation wurden je erreichter Position 2 Punkte vergeben.

Die SHK wurde anhand einer isometrischen Messung der Abduktionskraft bei 90° mit dem Kraftmessstuhl gemessen (s. 3.2.2). Beim Gesunden ist von einer Zugkraft von mehr als 12 kg auszugehen, welche mit 25 Punkten gleichgesetzt wurde. Bei geringeren Zugkräften wurden für jedes erreichte kg zwei Punkte gewertet. Bei Untersuchung beider Schultern ergibt sich somit für jede Seite ein Bewertungsscore, der sich aus den jeweils erreichten Punktzahlen zusammensetzt (Tab. 4).

Tab. 4: Schema der maximal erreichbaren Punktzahlen für die individuellen Parameter des CMS.

Ein Score von 100 entspricht einer normalen Schulterfunktion, eine Punktzahl von 0 entspricht einer maximalen Schulterfunktionsstörung. Die Auswertung erfolgte nach der Dokumentation auf einem Untersuchungsbogen.


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3.7 Body-Mass-Index (BMI)

Der BMI dient der Einschätzung der Körperproportionen. Aufgrund der Abhängigkeit der Meßdaten von subkutanen Schichten ist die Berechnung des BMI zur Beurteilung der Ergebnisse unerläßlich. Dieser Wert wurde berechnet aus

Abb. 25: BMI

und hatte die Einheit [kg/m2]. Ein Wert <20 entspricht Untergewicht, 20-24,9 Normalgewicht, 25-29,9 Übergewicht, 30-40 einer Adipositas und >40 einer schweren Adipositas.

3.8 Studien

Insgesamt beinhalteten unsere Untersuchungen 4 Studien.

Simultane Erfassung der OEMG/SHK an Probanden

Es wurden 90 Probanden in einem Zeitraum von drei Monaten einer OEMG/SHK-Messung mittels der Rampenmethode unterzogen. Hiervon waren 27 Frauen und 63 Männer. Das Alter war zwischen 18 und 81 Jahren bei einem Mittelwert von 42,5 Jahren.

Es gab 82 % Rechts- gegenüber 18 % Linkshänderinnen. Bei den Männern waren 81 % Rechts- und 19 % Linkshänder. Es wurden beide Kanäle und beide Schulterseiten untersucht. Mittels LabVIEW™ erfolgten die unterschiedlichen Auswertungsverfahren. Zum Einsatz kamen die RMS, MF, MPF, FV und Turnanalyse nach Willison. Anhand dieser Untersuchungen evaluierten wir die Wertigkeit der Meßmethode und OEMG/SHK-Daten zur Erfassung der Trapeziusfunktion. Mögliche Einflüsse des Geschlechts, des Alters und der Händigkeit sollten dargestellt werden.

Retrospektive Erfassung einer Schulterfunktionsstörung nach ND mittels CMS und OEMG/SHK-Messung

In einer retrospektiven Studie wurden an 71 Patienten nach ND OEMG/SHK-Messungen mittels der Rampenmethode durchgeführt. Die Operationen der 16 Frauen und 55 Männer lagen zwischen einem und 14 Jahren zurück (1989 - 1999). Die Altersverteilung war


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zwischen 31 und 78 Jahren bei einem Durchschnitt von 60,4 Jahren. Es wurden drei Patientengruppen gebildet, bestehend aus acht Patienten mit radikaler, 22 Patienten mit MRND Typ I und 41 Patienten mit MRND Typ III.

Zur OEMG-Bewertung wurden die unter LabVIEW™ vorhandenen oder generierten Merkmale RMS, MF, MPF, FV und Turnanalyse nach Willison eingesetzt. In der Auswertung berücksichtigten wir jeweils Kanal 1 der betrachteten Schulter. Zusätzlich erfolgte die Erfassung der Schulterfunktion mittels des CMS. In der Studie sollte die Eignung dieser Methode zur Erkennung und Einschätzung einer Schulterfunktionsstörung nach ND dargestellt werden.

Prospektiver Vergleich der Schulterfunktion nach ND bei Trapeziusparese mittels OEMG/SHK-Messung und des CMS

In einer prospektiven Studie in den Jahren 1997 - 1999 wurde an 30 Patienten ein prä- und postoperativer Vergleich der OEMG/SHK-Messungen mittels der Rampenmethode und der Schulterfunktionsprüfung nach Constant-Murley durchgeführt. Es handelte sich um 28 Männer und 2 Frauen. Die Altersverteilung lag zwischen 47 und 86 Jahren bei einem Durchschnitt von 56,5 Jahren. Es wurden 8 Personen mit und 22 ohne Trapeziusparese untersucht. Alle Patienten mit Parese waren mit einer RND behandelt worden, die Patienten ohne Trapeziuslähmung hatten ausnahmslos eine MRND Typ III erhalten. Die Untersuchungen erfolgten präoperativ und 1, 3 und 6 Monate postoperativ. Zur OEMG-Bewertung wurden die Merkmale RMS, MF, MPF, FV und Turnanalyse nach Willison eingesetzt. Es wurde jeweils Kanal 1 der betrachteten Schulter ausgewertet. In dieser Studie sollte die Wertigkeit der OEMG/SHK-Messung und des CMS zur frühzeitigen Erkennung einer Trapeziusparese aufgezeigt werden.

Prospektive Untersuchungen zur Wertigkeit der Pars sensoria des Plexus cervicalis bei der Entstehung schmerzhafter Schulterbeschwerden nach ND

Zwischen den Jahren 1997 - 1999 wurden 40 Patienten prospektiv über 6 Monate untersucht. Es handelte sich um 37 männliche und 3 weibliche Patienten, das Alter lag zwischen 40 und 71 Jahren bei einem Mittelwert von 58,5 Jahren.

Wir führten 72 ND durch, 32 Patienten wurden beiderseits, 8 einseitig operiert. Es wurden jeweils acht Patienten mit RND und MRND Typ I und 24 Patienten mit MRND Typ III in die Untersuchungen eingeschlossen. Bei 27 Patienten erfolgte postoperativ eine


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Strahlentherapie mit 66 Gy, hiervon waren 17 Patienten mit einer MRND Typ III behandelt worden

Für die Sensibilitätsprüfung wurden zwei Gruppen gebildet. Gruppe 1 entsprach Patienten mit reseziertem Plexus cervicalis und setzte sich aus RND und MRND Typ I operierten Patienten zusammen (n=16). Gruppe 2 bestand aus Patienten nach MRND Typ III (n=24).

Die Patienten wurden präoperativ sowie 14 Tage, ein, drei und sechs Monate postoperativ untersucht. Es erfolgte für jedes Hautareal die qualitative Prüfung der Sensibilität für „warm/ kalt“ und „spitz/stumpf“. Zu jedem Untersuchungszeitpunkt wurden die Patienten entsprechend der „categorical verbal rating scale“ nach Schmerzen in Ruhe und bei Bewegung befragt. Die Schmerzintensität wurde den Zahlen von 0 - 3 zugeordnet, wobei 0 keinem, 1 geringem, 2 mäßigem und 3 starkem Schmerz entsprach. Für die Auswertung wurde ausschließlich das Auftreten von Schmerzen berücksichtigt. Anhand dieser Untersuchungen sollte die Rolle der Pars sensoria des Plexus cervicalis für die Entstehung schmerzhafter Schulterbeschwerden dargestellt werden.

Die angewandten Methoden wurden zur Übersicht tabellarisch angegeben (Tab. 5).

Tab. 5: Übersicht zu den Eigenschaften und angewandten Methoden der Studien.

 

Studie 1

Studie 2

Studie 3

Studie 4

Retrospektiv

 

 

 

 

Prospektiv

 

 

 

 

Nach ND

 

 

 

 

OEMG/SHK

 

 

 

 

CMS

 

 

 

 

Hautsensibilität

 

 

 

 

Schmerzen

 

 

 

 

3.9 Statistische Auswertung und graphische Darstellung

OEMG


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Mittels des Kolmogorov-Smirnov Anpassungstests erfolgte die Überprüfung der Werte auf die Verteilung. Für jedes Kraftniveau der MWK wurden der Median, die Standardabweichung

und die Varianz berechnet. Die weitere statistische Auswertung richtete sich nach der Fragestellung und wurde schematisch dargestellt (Abb. 26).

Abb. 26: Schema der statistischen Auswertung der OEMG/SHK- Messung.

Die graphische Darstellung erfolgte als Boxplot- oder Balkendiagramm. Die Mediane und Signifikanzen wurden tabellarisch aufgeführt. Bei Vergleich von insgesamt 4 Messreihen (0, 20 50 und 80% der MWK)) erfolgte eine p-Wert Korrektur nach Bonferroni ( p< 0,05 :4 = 0,0125). Die Multivariate Analyse untersuchte die Unterschiede unter Berücksichtigung aller Merkmale.

CMS

Nach Prüfung der Verteilung der Teil- und Gesamtscores wurden für jede Gruppe Mittelwerte gebildet und mittels des t-Tests verglichen. Anhand von Boxplotdiagrammen sowie Mittel- und Signifikanztabellen wurden die Ergebnisse vergleichend dargestellt.


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Wertigkeit des Plexus cervicalis

Nach Prüfung der Verteilung wurden die Zusammenhänge der verschiedenen Gruppen hinsichtlich Sensibilität, Ruhe- und Bewegungsschmerzen anhand der Kreuztabellenanalyse, des chi 2 -Testes und des Exact-Tests nach Fisher untersucht. Die graphische Darstellung erfolgte unter EXCEL™ durch Balkendiagramme.


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Wed Oct 23 14:54:39 2002