Kortikale Reorganisation beim Komplexen Regionalen Schmerzsyndrom (CRPS): Diagnostische und therapeutische Untersuchung mit transkranieller Gleichstrom- und Magnetstimulation

Abstract

Jährlich werden deutschlandweit 15.000 neue Fälle bekannt, bei denen Patienten am Komplexen Regionalen Schmerzsyndrom (CRPS) leiden. Es ist immer noch nicht geklärt, welche Auslöser zum Auftreten eines CRPS und den Veränderungen im Kortex führen. Eine mögliche Erklärung könnten veränderungen in der Vulnerabilität für Neuroplastizität sein. CRPS Patienten zeigen eine kortikale Reorganisation im primären somatosensorischen (S1) und primären motorischen (M1) Kortex in Form einer Verkleinerung des Handrepräsentationsareals der betroffenen Hand. In Studien bei Phantomschmerzpatienten wird nachgewiesen, dass es eine Verbindung zwischen der Stärke der chronischen Schmerzen und der Größe der kortikalen Reorganisation gibt. Wenn die originäre Repräsentation der Hand wieder hergestellt werden kann, werden die Schmerzen bis hin zur Schmerzfreiheit reduziert. Bei Brailleschrift-Lesern oder Musikern ist aus Studien bekannt, dass ein sinnvolles Training zu einer Vergrößerung der kortikalen Handrepräsentation führt. Mit einem speziellen, von unserer Arbeitsgruppe entwickelten, sensomotorischen Handtraining haben drei CRPS-Patienten in einer Pilotstudie zwei Wochen trainiert. Eine Annäherung an die ursprüngliche Organisation in S1 kontralateral zur betroffenen Hand konnte erreicht werden, sowie eine Halbierung der Schmerzen auf der Visuellen Analogskala (VAS). Des Weiteren wurde ein verstärkender Effekt auf motorisches Lernen durch transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) in mehreren Studien nachgewiesen. Daher ist ein vergrößernder Effekt der gleichzeitigen Stimulation mit tDCS zusätzlich zum sensomotorischen Training auf die Handrepräsentation zu erwarten.

In der vorliegenden Arbeit wird zwei Fragen nachgegangen. Zum einen ist das Ziel zu untersuchen, ob bei Patienten, die unter einem CRPS an der Hand leiden, eine erhöhte Vulnerabilität für neuronale Plastizität aufweisen. Zum andern wird die Wirkung einer Kombination aus anodaler bzw. sham tDCS während der Durchführung des sensomotorische Trainings an der betroffenen Extremität untersucht. Dabei wird das Augenmerk sowohl auf die Effekte im Bezug auf subjektive Schmerzempfindung, gemessen anhand einer VAS über den gesamten Studienzeitraum, als auch auf die kortikale Repräsentation in S1 und M1 mit MEG- und MEP-Messungen vor und nach der Therapie gelegt.

Die Untersuchung zeigt eine hoch signifikante Schmerzreduktion nach Stimulation mit anodaler tDCS während gleichzeitigem sensomotorischen Training. Unter Placebostimulation kommt es zu einer signifikanten Schmerzreduktion. Nichtsdestotrotz gibt es signifikante Verbesserungen mit anodaler im Vergleich zu sham Stimulation.

Diese Untersuchungsergebnisse deuten darauf hin, dass das von unserer Arbeitsgruppe entwickelte, sensomotorische Training zu einer Symptomverbesserung in Form einer Schmerzreduktion führt und dieser Effekt durch eine anodale tDCS über dem Handareal in M1 noch signifikant verstärkt werden kann. Dieser vielversprechenden Ergebnisse müssen bei einer größeren Patientengruppe noch evaluiert werden.

There are 15000 new cases of Patients suffering from Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) are each year in Germany. It is still unknown why CRPS occurs and what leads to the changes in the cortex. A possible explanation might be changes in the vulnerability to neuroplasticity. CRPS patients show cortical reorganization in the primary somato-sensory cortex (S1) and the primary motor cortex (M1) mirrored by a diminution of the hand representation area of the affected hand. In studies with phantom limb pain patients it has been shown, that there is a correlation between the pain intensity and the amount of cortical reorganization. By restoring the original representation of the hand the pain is reduced or even vanishes. Studies with Braille-readers as well as musicians demonstrate that meaningful training leads to changes within the hand representation area. In a pilot study using a sensory motor training developed in our research group three CRPS-Patients trained for two weeks. With this approach a reorganization of the hand area towards the normal representation could be achieved which was paralleled by a significant decrease in pain perception on a visual analogue scale (VAS).

Recent studies suggest that transcranial direct current stimulation (tDCS) concurrent to training might enhance the effect of motor learning. Therefore we hypothesize similar effects combining tDCS with the sensory-motor training on behavioral outcome and cortical representation of the hand. In the present thesis two questions will be approached. First it will be studied if there is an increased vulnerability for neuronal plasticity at the patients suffering from CRPS at the hand. The second part is studying the effects of a combination of anodal compared to sham tDCS while doing a special sensory motor training at the affected hand. The effects of the training are evaluated with a VAS during the whole time of the study, as well as the cortical changes in S1 with MEG and M1 with MEP-measurements before and after treatment.

The study shows a highly significant pain reduction after the stimulation with anodal tDCS in combination with the sensory motor training. After placebo stimulation an significant pain reduction occurs. Nevertheless there was a significant improvement with anodal tDCS compared to the sham stimulation. These results indicate that the sensory motor training, which was developed in our research group, leads to an improvement of the symptoms in terms of pain reduction. This effect can be significantly enhanced by the application of anodal tDCS over the M1 hand area. These promising findings need to be evaluated in larger cohorts of patients.