Themenspezial
shape UP Business 3/2022

„WB-EMS ist wirksam für den Erhalt der Selbstständigkeit“

Das Team am Institut für Medizinische Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg forscht unter anderem zu den Wirkungen von Ganzkörper-Elektromyostimulation bei verschiedenen Zielgruppen. Eine relativ neue Personengruppe, für die diese Trainingsform geeignet sein könnte, sind Menschen mit Sarkopenie und gebrechliche Personen. Wir fragten nach.

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Wolfgang Kemmler

Dr. Daniel Schöne

Daniel Schöne

Er ist Bewegungswissenschaftler und Gerontologe am Institut für Medizinische Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg sowie am Institut für Gesundheitssport und Public Health der Universität Leipzig. Er beschäftigt sich mit Risikofaktoren und Interventionen bei diversen geriatrischen Syndromen, wie Sturz, Sarkopenie und Frailty. daniel.schoene@fau.de

Prof. Dr. Wolfgang Kemmler

Wolfgang Kemmler

Er ist Trainingswissenschaftler am Institut für Medizinische Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und für die Durchführung klinischer Studien mit Schwerpunkt „Sport und körperliches Training“ in unterschiedlichen Zielgruppen verantwortlich. wolfgang.kemmler@imp.uni-erlangen.de

Neuere Forschungsprojekte beschäftigten sich mit der Sicherheit und Effektivität von Ganzkörper-Elektromyostimulation bei Menschen mit sarkopener Adipositas, Sarkopenie und Frailty. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Training für die Betroffenen sicher und effektiv ist – korrekte und konsequent supervisierte Anwendung vorausgesetzt.

Warum beschäftigt sich die Forschung nun mit der Anwendung von Ganzkörper-Elektromyostimulation bei Sarkopenie?

Sarkopenie ist der Verlust von Muskelmasse und damit auch der Muskelfunktion bei älteren Menschen. Damit einhergehend kommt es oftmals zu funktionellen Einschränkungen, bis hin zu einem Verlust der Selbstständigkeit; aber auch Stürze, Frakturen sowie eine reduzierte Lebensqualität und höhere Mortalität sind negative Folgen. Sarkopenie hängt zudem mit weiteren Komorbiditäten und Einschränkungen zusammen, wie kardiovaskulären Erkrankungen, Entzündungsprozessen sowie Fehl- und Mangelernährung. Das alles sind relevante Probleme mit gesundheitsökonomischem Impakt. Körperliche Aktivität mit ihrem breiten Wirkspektrum im Allgemeinen und strukturiertes Training im Spezifischen sind für diese Menschen enorm wichtig. Die wenigsten schaffen es jedoch, gemäß den geltenden Bewegungsempfehlungen der Weltgesundheitsorganisation zu trainieren. Hinzu kommt, dass ein schlechter allgemeiner Gesundheitsstatus, fehlende Trainingserfahrung, Angst vor Schmerzen und Schäden sowie mangelnde Motivation, um signifikante Zeit zu investieren, ein konventionelles Training mit der nötigen Intensität erschweren. So befinden sich die Betroffenen schnell in einem Teufelskreis aus Inaktivität und Dekonditionierung. Die Ganzkörper-Elektromyostimulation (Whole Body Electrostimulation, WB-EMS) könnte daher für diese Patienten eine Option für ein zeitsparendes und individuell steuerbares Training sein.

Wenn ich an Menschen mit Sarkopenie oder Gebrechlichkeit denke, habe ich sofort ältere, unfitte Patienten vor Augen. Ist WB-EMS denn sicher in diesem Kontext?

Das ist eine wichtige Frage, der wir auch im Rahmen unserer Studien nachgegangen sind. In der Literatur sind Fälle von Rhabdomyolyse, das heißt ein Gewebezerfall der quergestreiften Muskulatur, nach WB-EMS-Training beschrieben worden. Daher ist die Anwendung bei vulnerablen Zielgruppen kritisch zu prüfen. In einer Pilotstudie (1) haben wir die Machbarkeit und Sicherheit eines WB-EMS-Trainings bei gebrechlichen älteren Menschen untersucht. Hierbei haben wir jüngere Probanden, ältere nicht-gebrechliche und ältere gebrechliche Probanden rekrutiert und sie dem gleichen Trainingsprotokoll für acht Wochen unterzogen. Bei regelmäßigen Blutentnahmen (jeweils unmittelbar vor sowie 48 und 72 Stunden nach den Trainingseinheiten in Woche 1, 3 und 8) wurde dabei unter anderem der Kreatinkinase-Wert (CK) bestimmt. Dieses Enzym, welches auch in den Muskeln vorkommt und an der Energiebereitstellung beteiligt ist, wird bei hoch-intensivem Muskeltraining vermehrt ins Blut abgegeben. Es gilt als Marker der Muskelschädigung. Die Niere ist stärker gefordert, da sie das CK filtern muss. Viele ältere Menschen, insbesondere Hochbetagte und multimorbid Erkrankte, haben aber eine geringere Nierenfunktion. Dazu ist anzumerken, dass auch andere Trainingsformen zu einem Anstieg von CK führen. Allerdings kann es bei der WB-EMS aufgrund der gleichzeitigen, im Extremfall supramaximalen, Stimulation aller großen Muskelgruppen zu sehr starken Anstiegen kommen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der CK-Anstieg bei den jüngeren Teilnehmern größer war als bei den älteren und die Nierenfunktion nicht zusätzlich eingeschränkt war. Darüber hinaus ging die initiale CK-Erhöhung im Laufe der Zeit zurück: bei den gebrechlichen Senioren bereits nach der ersten Woche, bei den nicht-gebrechlichen Senioren nach der dritten Woche. Des Weiteren wurden Symptome einer Rhabdomyolyse – dazu gehörten Muskelschmerzen und -schwäche, Myoglobinurie sowie Fieber und generelles Unwohlsein – und unerwünschte Ereignisse im Studienverlauf festgehalten. Außer dem zu erwartenden Muskelkater gab es keine auf die WB-EMS zurückzuführenden Symptome.

In einer weiteren Studie haben wir 100 Männer ab 70 Jahren mit sarkopener Adipositas eingeschlossen (2). Sarkopene Adipositas war hier definiert als erhöhte Fettmasse bei gleichzeitig geringer Muskelmasse. Männer mit Zusatzerkrankungen und/oder Medikamenten, die einen Einfluss auf die Muskelfunktion haben oder der Anwendung von WB-EMS entgegenstanden, haben wir ausgeschlossen. Ebenfalls ungeeignet waren Teilnehmer, die bereits ein Krafttraining durchführten. Wir haben die geeigneten Teilnehmer dann per Zufall auf drei verschiedene Studienarme verteilt. Zwei Gruppen (je 33 Männer) bekamen eine Proteinsupplementation, eine davon zusätzlich noch WB-EMS. Die dritte Gruppe (34 Männer) diente als Kontrolle und erhielt keinerlei Therapie. Insgesamt dauerte die Interventionsphase 16 Wochen.

Wir haben den Teilnehmern zu Beginn und zum Abschluss der Maßnahmen Blut entnommen und Parameter der muskulären, kardialen und renalen Gesundheit überprüft. Wir fanden heraus, dass die CK-Werte in der WB-EMS-Gruppe auch acht bis zehn Tage nach Ende des Trainings im Vergleich erhöht waren. Die Werte lagen aber meist unter oder nur geringfügig oberhalb der basalen Grenzwerte. Wir konnten keine akuten Schädigungen feststellen. In Bezug auf die Nierenfunktion kam es im Beobachtungszeitraum zu keinen negativen Auswirkungen. Wir gehen also derzeit davon aus, dass WB-EMS-Training für Menschen mit sarkopener Adipositas und/oder Gebrechlichkeit sicher ist – korrekte und konsequent supervisierte Anwendung vorausgesetzt.

Wie sah das WB-EMS-Training im Rahmen dieser Studien genau aus?

Das WB-EMS-Protokoll in diesen Studien sah eine Trainingshäufigkeit von eineinhalb Mal pro Woche vor, also dreimal in zwei Wochen nach einer initialen vierwöchigen Periode mit einmaligem Training. Zum Einsatz kam eine simultane Stimulation aller großen Muskelgruppen mit einem Umfang von rund 2.600 cm² stimulierter Gesamtfläche.

Zu Beginn dauerte eine Trainingseinheit rund 14 Minuten; bis zur vierten Woche steigerten wir dies auf 20 Minuten. In der Pilotstudie mit gebrechlichen Personen dauerten alle Einheiten 20 Minuten, begannen aber jedes Mal mit einer fünfminütigen Impulsgewöhnung. Die Intensität wurde anhand der Borg Skala individualisiert und nach anfänglich moderaten Werten in den höher-intensiven Bereich gesteigert (6 bzw. 7 von 10). Das Training wurde über Videoanleitungen unterstützt und immer ein bis zwei Teilnehmer von einer lizensierten Fachperson angeleitet. Es kam bipolarer Strom mit einer Frequenz von 85 Hz und einer Impulsdauer von 350 μs zum Einsatz. Es wurde vier beziehungsweise sechs Sekunden stimuliert, gefolgt von vier Sekunden Impulspause. Während der Stimulationsphasen führten die Probanden verschiedene leichte, funktionell relevante, Bewegungsübungen im Stehen durch.

Eine Untersuchung der Universität Witten/Herdecke beschäftigte sich ebenfalls mit den Effekten von WB-EMS bei Menschen mit Sarkopenie im Rahmen einer stationären Rehabilitation – was kam dabei heraus?

Genau, eine weitere Untersuchung beschäftigt sich mit den Effekten von WB-EMS auf Muskelkraft und -funktion von Menschen mit Sarkopenie und orthopädischer und/oder kardiologischer Indikation während einer vierwöchigen stationären Rehabilitation (3). Die Kollegen schlossen 134 Patienten mit einem Durchschnittsalter von 56 Jahren ein, 25 Prozent der Teilnehmenden waren Frauen.

Auch hier wurde mit drei Gruppen gearbeitet, eine Kontroll- und zwei EMS-Trainingsgruppen. Zusätzlich zur Standardrehabilitation führten alle Teilnehmenden sechsmal für 20 Minuten dynamischen Bewegungen durch, dazu gehörten Übungen wie Squats, Lunges, Brustpresse et cetera. Die Kontrollgruppe führte diese ohne EMS-Stimulation durch. Eine EMS-Trainingsgruppe (n = 48) erhielt dann während dieser Bewegungen WB-EMS für alle großen Muskelgruppen und eine zweite EMS-Trainingsgruppe (n = 42) führte eine lokale EMS-Anwendung von Beinen und Gesäßmuskulatur durch. Ansonsten waren die Trainingsparameter ähnlich denen in der zuvor erwähnten Studie.

Zur Messung der Erfolge haben Teschler et al. die Funktionsfähigkeit mit dem Aufstehtest und dem Sechs-Minuten-Gehtest geprüft. Hinzu kamen Kraftmessungen für verschiedenen Muskelgruppen sowie Fragebögen zur Selbstwirksamkeit und gesundheitsbezogenen Lebensqualität.

Was sind die wichtigsten Ergebnisse?

Innerhalb von vier Wochen verbesserten sich alle Gruppen in Bezug auf den Aufstehtest, Kraftwerte, die erreichte Gehstrecke sowie die Lebensqualität. Sowohl im Aufstehtest als auch für den Kraftanstieg der Knieextensoren waren die Verbesserungen der EMS-Gruppen größer, im Vergleich zur Kontrollgruppe. Zwischen Ganz- und Teilkörperstimulation gab es keine signifikanten Unterschiede. Unerwünschte Ereignisse oder negative Nebenwirkungen wurden nicht festgestellt.

Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Ganz- und Teilkörperstimulation effektive Methoden sind, um zusätzliche gesundheitsrelevante Verbesserungen in der kurzen Rehabilitationszeit in einem Hochrisikokollektiv im Vergleich zum herkömmlichen Training zu erzielen. Im Rahmen einer Metaanalyse (4) haben wir die Auswirkungen auf Muskelkraft und -masse bereits bei gesunden, nicht-sportlichen Personen mittleren Alters untersucht und signifikante Effekte gefunden. Und nun liegt der Fokus einiger Forschungsprojekte auf den Wirkungen bei Menschen mit gesundheitlichen Einschränkungen.

Künftige Forschungsprojekte sollten sich mit den zellulären und molekularen Mechanismen der beobachteten Effekte beschäftigen. Wir wissen noch zu wenig, wie sich die beobachteten Wirkungen genau erklären lassen.

Ist bei gebrechlichen Personen ebenfalls mit positiven Ergebnissen zu rechnen?

Die Sarkopenie ist ja ein pathophysiologischer Faktor der Gebrechlichkeit (Frailty) – daher lag es nahe, dass wir uns in diesem Kontext auch dieser Zielgruppe zuwenden. Auch hier ist ein regelmäßiges Training sehr wichtig, aber gleichzeitig aufgrund der vorhandenen Einschränkungen schwer umsetzbar. Daher stellt sich die Frage, ob WB-EMS für diese Zielgruppe gegebenenfalls auch eine praktikable Trainingsoption sein könnte. Zu bedenken ist, dass ältere Menschen mit Komorbiditäten im nicht-medizinischen Setting häufig aufgrund von Kontraindikationen vom WB-EMS-Training ausgeschlossen werden. Die oben bereits erwähnte Pilotstudie hat ebenfalls untersucht, ob die sichere Durchführung von WB-EMS Einfluss auf die Wirksamkeit haben könnte. Unklar war auch, ob WB-EMS von den Betroffenen überhaupt als akzeptabel eingestuft wird.

Was sind hier diewichtigsten Ergebnisse?

Die große Mehrheit der Teilnehmer bewertet das Training positiv, insbesondere die gebrechlichen, in der Regel inaktiven, Personen. Das Hauptaugenmerk bei der Wirksamkeit lag auf funktionellen Parametern. In fast allen Tests konnten sich die gebrechlichen Probanden im Beobachtungszeitraum verbessern. Ein relevanter Test ist die Short Physical Performance Batterie, welche das Gleichgewicht, den Gang und den Transfer evaluiert. Hier konnten die gebrechlichen Teilnehmer klinisch hochrelevante Verbesserungen erzielen. Auch die Kraft der Hüft-/Beinextensoren und -flexoren sowie die Handkraft verbesserte sich. Die Wahlreaktionszeit beim Schrittsetzen war ebenfalls signifikant schneller, ein Parameter zur Bestimmung des Sturzrisikos.

Wir schließen aus diesem Pilotprojekt, dass WB-EMS für ältere, gebrechliche Menschen anwendbar und sicher ist. Wir konnten in dieser Zielgruppe ebenfalls mit ausreichend hohen Intensitäten arbeiten, um messbare Effekte zu erreichen. Da es sich um eine Pilotstudie mit wenigen Probanden handelt, müssen diese Ergebnisse mit Vorsicht interpretiert werden. Die Wirksamkeit für diese Personen haben wir in einer randomisierten und kontrollierten Studie weiter evaluiert. Die Ergebnisse sind noch nicht publiziert, zeigen aber die Wirksamkeit von WB-EMS für die Funktionalität bei gebrechlichen, älteren Menschen und damit für den Erhalt der Selbstständigkeit.

Die Fragen stellte Dr. Tanja Boßmann.

Literatur

  1. Bloeckl J, et al. 2022. Feasibility and safety of whole-body electromyostimulation in frail older people – a pilot trial. Front. Physiol. 13:856681
  2. Kemmler W, et al. 2020. Safety of a combined WB-EMS and high-protein diet intervention in sarcopenic obese elderly men. Clin. Interv. Aging 15: 953-967
  3. Teschler M, et al. 2021. Four weeks of electromyostimulation improves muscle function and strength in sarcopenic patients: a three-arm parallel randomized trial. J. Cachexia Sarcopenia Muscle 12: 843-854
  4. Kemmler W, et al. 2021. Efficacy of whole-body electromyostimulation (WB-EMS) on body composition and muscle strength in non-athletic adults. A systematic review and meta-analysis. Front- Physiol. 12: 640657

Dieser Artikel ist erschienen in

shape UP Business 3/2022

Aktuelle Ausgabe
Erschienen am 22. September 2022