Einflüsse der lokalen Kryotherapie auf die Achillessehnenreflexzeit (ASRZ)

| Univ.-Prof. Dr. med. C. Mucha

Mittels des Achillessehnenreflexogramms sollte der Einfluss einer lokalen Kryotherapie auf die Muskelrelaxationszeit (Achillessehnenreflexzeit; ASRZ) objektiviert werden.

Bei 42 jungen gesunden Probanden wurden vor und nach (0, 30, 60, 90 Minuten) Kryotherapie an der Wadenmuskulatur der Triceps-Surae-Reflex photomotographisch registriert und die Muskelrelaxationszeit ermittelt. Gegenüber einer Kontrollgruppe mit 10 unbehandelten Probanden zeigte die Therapiegruppe signifikante Relaxationszeitverlängerungen, die bis zu 60 Minuten nach Applikation der Kryotherapie bestanden. Diese Relaxationszeitverlängerungen korrelieren eng mit der reduzierten Hauttemperatur, so dass sie als Folge der lokalen Gewebstemperaturerniedrigung angesehen werden.


Einleitung

Die lokale Kryotherapie wird im klinischen Alltag relativ häufig und bei z.T. unterschiedlichen Indikationen eingesetzt. Dabei wird ein lokaler Wärmeentzug über die Haut im darunter liegenden Muskel bzw. Gelenk angestrebt. Dies kann mit verschiedenen Maßnahmen erreicht werden, wie z.B. einer Kältekompresse. Der Abfall der Gewebstemperatur kann u.a. antiödematöse, analgetische und antiphlogistische Wirkung zur Folge haben [1, 2, 3, 4].
In dieser Untersuchung sollte geprüft werden, welche Wirkung eine solche lokale Kältekompresse auf die Muskelrelaxationszeit (Achillessehnenreflexzeit) ausübt, wobei das photomotographische Prinzip nach Gilson [5] zum Einsatz kam. Diese Relaxationszeitmessungen wurden ursprünglich als Untersuchungsmethode in der Schilddrüsendiagnostik eingesetzt [6], kamen später aber auch bei anderen Erkrankungen [7] sowie für die Erfassung von Wirkungen physikalisch-medizinischer Methoden [8] zum Einsatz.

Methodik

Für die Untersuchung wurden 52 freiwillige, gesunde Studenten/innen gewonnen, von denen 10 zufällig (Würfelauswahl) der Kontrollgruppe zugeordnet wurden. Die restlichen 42 Probanden kamen in die Therapiegruppe, in der eine lokale Kältetherapie zum Einsatz kam.

Die Untersuchungen fanden zwischen 8.00 und 14.00 h in einem mit 24 ±0,5° C klimatisierten Labor statt. Alle Probanden hielten eine 45minütige Vorruhe ein, bevor die Achillessehnenreflexzeiten gemessen wurden. Hierfür kam der Photomotograph nach Gilson [5] (Achillograph der Fa. Medite, Kassel) mit einem EKG-Schreiber (50 mm/sec Papiervorschub) für die Registrierung der Photomotogramme zum Einsatz. Die Einstellung der Geräte erfolgte in der gleichen Weise, wie früher bereits beschrieben [9]. Bei der Reflexregistrierung ruhte der Proband auf einer Liege in Bauchlage, wobei die Unterschenkel durch eine Stützversorgung in 70-80° Beugung gehalten wurden. Gegenüber der üblichen knienden Ausgangsstellung bot diese Ausgangslage den Vorteil, dass während des langen Versuchsganges die Position nicht wesentlich verändert werden musste. Am rechten Bein wurden vor Registrierung 15-20 Reflexe ausgelöst, um dem sog. "Aufwärmphänomen" [8] Rechnung zu tragen. In der Therapiegruppe wurde nach Registrierung der Ausgangsreflexe an der rechten Wade eine 15minütige Kühlung mit der 42 x 21 cm großen Kältekompresse (Kryopin pack® - Fa. Pino, Freudenstadt) von -5° C vorgenommen. Unmittelbar nach Entfernung der Kühlkompresse sowie 30, 60 und 90 Minuten später wurden die Messungen der Reflexzeiten und der Hauttemperatur (Gerät Technoterm 7600/7700®, Fa. Testoterm, Lendskirch) wiederholt. In der Kontrollgruppe wurde ebenso verfahren, ohne dass hier die Kältetherapie zum Einsatz kam. Stattdessen erfolgte eine 15minütige Ruhepause.

Für die Auswertung der Photomotogramme (Abb. 1) wurde der Zeitpunkt der halben Relaxation zugrunde gelegt, wobei jeweils 6 Kurven ausgemessen wurden und in die Berechnungen eingingen.

Als statistische Messgrößen wurden für die Reflexzeiten der einzelnen Kontrollzeitpunkte in der Therapie- und Kontrollgruppe folgende Parameter ermittelt:

 

  • das arithmetische Mittel XA
  • die Varianz V als mittlere quadratische 


Abweichung der Messwerte vom arithmetischen Mittelwert

 

  • s die Standardabweichung als Quadratwurzel der Varianz
  • sX der mittlere Fehler des arithm. Mittels
  • M der Median
  • Xmax der größte Einzelwert
  • Xmin der kleinste Einzelwert
  • R die Variantionsbreite
  • VK der Variationskoeffizient.

Zudem wurden der Mittelwert, die Varianz und die Standardabweichung der Relaxationszeiten für jeden Probanden aus den 6 Einzelwerten zum jeweiligen Messzeitpunkt berechnet. Für den Vergleich der Messergebnisse zwischen den Gruppen wurde der Wilcoxon-Test für unabhängige Stichproben (U-Test) durchgeführt. Beim Vergleich der Mittelwerte zwischen den Kontrollzeitpunkten kam der Wilcoxon-Test für Paardifferenzen und der t-Test für abhängige Stichproben zur Anwendung. Als Signifikanzniveau wurde p < 0,05 festgelegt.

Ergebnisse

Das Gesamtkollektiv bestand aus 21 weiblichen und 31 männlichen Probanden im Alter zwischen 19 und 25 Jahren. Die Alters- und Geschlechtsverteilung in Therapie- und Kontrollgruppe war homogen.
Das Verhalten der Hauttemperatur in der Therapiegruppe zeigt Abb. 2. Nach 15 Minuten Kühlung fiel die Hauttemperatur um durchschnittlich 15, 22°C. 30 Minuten später erwärmte sich die Haut auf durchschnittlich 29,06° C. Der anschließende Temperaturanstieg erfolgte wesentlich langsamer, wobei 90 min nach Behandlung der Ausgangswert noch nicht wieder voll erreicht wurde.

Die ermittelten ASRZ zu den einzelnen Kontrollzeitpunkten in Therapie- und Kontrollgruppe sind in Abb. 3 dargestellt. Für die Therapiegruppe wurde vor Kühlung eine durchschnittliche ASRZ von 278,6 msec ermittelt. Unmittelbar nach Entfernung der Kryopackung betrug die durchschnittliche ASRZ 331,0 msec. Der höchste Wert mit 349,6 msec wurde nach 30 min ermittelt. Anschließend zeigte sich eine langsam fallende Tendenz. Die statistische Auswertung der Messwerte für die Therapiegruppe ist in Tab. 1 zusammengefasst.
In der Kontrollgruppe wurde ein mittlerer Ausgangswert der ASRZ von 265,7 msec ermittelt. 15 min später lag die mittlere ASRZ bei 274,5 msec, 30 min danach bei 275,0 msec, 60 min später bei 281,0 msec und nach 90 min bei 304,2 msec. Die statistische Auswertung ist in Tab. 2 gelistet.

Da die ASRZ auch in der Kontrollgruppe - wenn auch deutlich flacher - anstiegen, sollte geprüft werden, ob die deutlich stärker verlängerten ASR-Zeiten in der Therapiegruppe hauptsächlich durch die Kälteapplikation verursacht wurden. Hierzu wurden die Mittelwerte beider Gruppen zu den 5 Kontrollzeitpunkten mit dem Wilcoxon-Test für unverbundene Stichproben überprüft. Danach ergaben sich keine Unterschiede der ASRZ zum Ausgangszeitpunkt und 90 min nach Kryoanwendung, jedoch signifikante Unterschiede zu allen übrigen Kontrollzeitpunkten.

Die Prüfung der Abhängigkeit der ASRZ von der gemessenen Hauttemperatur erfolgte anhand von Korrelationsberechnungen, wobei für die 5 Wertepaare folgende Korrelationskoeffizienten ermittelt wurden:
Zum Ausgangszeitpunkt K= -0,137 (p=0,171); unmittelbar nach Kryotherapie K= -0,166 (p=0,124); 30 min nach Kryotherapie K= -0,279 (p=0,026); 60 min später K= -0,442 (p=0,001); 90 min danach K= -0,417 (p=0,002). Somit sind die letzten 3 Korrelationskoeffizienten mit einer Wahrscheinlichkeit >95 % von 0 verschieden, so dass die Abhängigkeit der ASRZ von der Hauttemperatur angenommen werden kann.

Diskussion

Aus der Literatur [10, 11, 12, 13] ist bekannt, dass insbesondere das Alter der Probanden, die Raumtemperatur sowie die Untersuchungszeiten die ASRZ beeinflussen. In dieser Untersuchung wurden deshalb Raumtemperatur und Untersuchungszeiten konstant gehalten. Auch krankheitsbedingte Einflüsse auf die ASRZ können bei den hier gesunden und jungen Probanden ausgeschlossen werden. Das Alter zwischen 19 und 25 Jahren war eng eingegrenzt und ebenso wie die Geschlechtsverteilung in beiden Vergleichsgruppen homogen, so dass diese Einflussfaktoren im Gruppenvergleich keiner weiteren Berücksichtigung bedürfen.

Die Auswertung der Photomotogramme erfolgte manuell, wobei jeweils 6 Kurven in die Berechnung eingingen, nachdem zuvor 15-20 Reflexe ausgelöst wurden, um dem sog. "Aufwärmphänomen" Rechnung zu tragen. Dieses Vorgehen entspricht den Empfehlungen vieler Autoren [6, 7, 14], die ähnlich vorgegangen sind.

Die errechneten ASRZ in beiden Vergleichsgruppen vom Ausgangswert bis 90 Minuten nach Kryotherapie bzw. alternativen Ruhephase in der Kontrollgruppe zeigt Abb. 3. Ein auffallender Anstieg der ASRZ ist in der Therapiegruppe mit dem höchsten Wert von 349,6 msec 30 Minuten nach Kryotherapie zu erkennen. Die ASRZ unmittelbar nach Kryotherapie sowie 30 und 60 Minuten danach unterscheiden sich zwischen den Gruppen signifikant. Dieses Ergebnis konnte zusätzlich durch die erwiesene Abhängigkeit des ASRZ-Anstiegs von der erniedrigten Hauttemperatur belegt werden. 

Die Hauttemperatur fiel nach der Kryotherapie um durchschnittlich 15,22° C ab. Obwohl diese nach 30 Minuten wieder auf 29,06° C anstieg, lag zu diesem Messzeitpunkt der höchste Wert der ASRZ vor. Möglicherweise beruht dieses Teilergebnis auf der zu dem Zeitpunkt erzielten größten Abkühlung der Muskulatur. Hierfür sprechen die Ergebnisse von Knutsson und Mattsson [15], die nachwiesen, dass die Temperatur der Haut und des subcutanen Gewebes in der ersten Minute der Kühlung rasch abfällt, während die Muskeltemperatur deutlich verzögert erst nach 20 Minuten erniedrigt wird. Auch Petajan und Watts [16] fanden, dass nach einer schnellen Hautabkühlung in der Muskulatur nur eine langsame, aber lineare Temperaturerniedrigung mit dem tiefsten Wert erfolgt, wenn die Hauttemperatur bereits wieder ansteigt. Daraus dürfte die Schlussfolgerung berechtigt sein, dass die ASRZ-Verlängerung zumindest in wesentlichen Ausmaß von der Erniedrigung der Muskeltemperatur abhängt. 

Mögliche Angriffspunkte der lokalen Kälte dürften neben a-Motoneuronen von sensorischen Hautafferenzen [15] an vielen anderen Abschnitten des Reflexbogens möglich sein: z.B. in der Muskelspindel als dem Rezeptor für Dehnungsänderungen [17], in den afferenten und efferenten Nervenphasen [18], bei der neuromuskulären Erregungsübertragung [19], in den kontraktilen Elementen des Muskels sowie in einer Änderung des lokalen Stoffwechsels [16]. Welchen Stellenwert die einzelnen Einflussfaktoren für die beobachteten ASRZ-Verlängerungen besitzen, ist allgemein noch ungeklärt und lässt sich aus den vorliegenden Untersuchungsergebnissen ebenfalls nicht schließen.

Da im Untersuchungsgang auch in der Kontrollgruppe eine, wenn auch gegenüber der Therapiegruppe deutlich geringere, ASRZ-Verlängerung zu verzeichnen war, muss diese bei der Interpretation der vorliegenden Ergebnisse mit berücksichtigt werden. Die Ursache hierfür wird in der Literatur widersprüchlich gedeutet. Einige Autoren [8] sahen, dass nach einer Ruhezeit von 45-60 Minuten in der Regel sich ein stabiler Messwert einstellt. Andere [20, 21, 22] kamen ebenso wie in der Kontrollgruppe dieser Untersuchung zu ansteigenden ASRZ. Sie diskutierten u.a. Einflüsse der allgemein psychischen Entspannung bzw. der peripheren muskulären Abkühlungsvorgänge infolge längerer Ruhe. Keinesfalls aber wurden dadurch solche ASRZ-Verlängerungen erzielt wie bei der vorliegenden Therapiegruppe. Deshalb muss angenommen werden, dass die lokale Kältewirkung (-5° C Kryopin-Pak.®, 15 Minuten) in einer statistisch gesicherten Reflexzeitverlängerung besteht, die bis zu 60 Minuten nach Applikation vorhält.

Literatur

[1] Curl WW, Smith BP, Marr A, Rosencrance E, Holden M, Smith TL. The effect of contusion and cryotherapy on skeletal muscle microcirculation. The Journal of sports medicine and physical fitness. 1997; Vol. 37 4:279-86.

[2] Menth-Chiari WA, Curl WW, Paterson-Smith B, Smith TL. Die Mikrozirkulation der Skelettmuskulatur nach stumpfem Weichteiltrauma und Kryotherapie. Einfluss auf Gewebeperfusion und zelluläre Entzündungsreaktion. Der Unfallchirurg. 1999; Vol. 102; 9:691-9.

[3] Fu FH, Cen HW, Eston RG. The effects of cryotherapy on muscle damage in rats subjected to endurance training. Scandinavian journal of medicine & science in sports. 1997; Vol. 7, 6:358-62.

[4] Swenson C, Swärd L, Karlsson J. Cryotherapy in sports medicine. Scandinavian journal of medicine & science in sports. 1996; Vol. 6,4:193-200. 

[5] Gilson WE. Achilles-reflex recording with a simple photomotograph. N Engl J Med. 1959; 260(20):1027-8.

[6] Khurana AK, Sinha RSK, Ghorai BK, Bihari N. Ankle reflex photomotogram in thyroid dysfunctions. J Assoc Physicians India. 1990; 38(3):201-3.

[7] Bearwood DM, Schuhmacher LR. Delay of the Achilles refelex in diabetes mellitus. Am J Med Sci. 1964; 247:324-7.

[8] Pirot H, Rusch D, Ott VR. Nachweis der Einflüsse Physikalischer Therapie auf die Skelettmuskulatur über eine automatische Achillessehnenreflex-Auswertung. Z f Phys Med. 1977; 6:251-8.

[9] Mucha C. Einflüsse elektrotherapeutsicher Ver?fahren auf die Achillessehnenreflexzeit. Physikalische Therapie. 2006; 27:10-3. 

[10] Chung SG, Van Rey EM, Bai Z, Rogers MW, Roth EJ, Zang LQ. Aging-related neuromuscular changes characterized by tendon reflex system properties. Arch Phys Med Rehabil. 2005; 86(2):318-27.

[11] Lin JP, Brown JK, Walsh EG. Soleus muscle length, stretch reflex excitability, and the contractile properties of muscle in children and adults: a study of the functional joint angle. Dev Med Child Neurol.1997; 39(7):469-80.

[12] De Jong RH, Hershey, WM, Wagman IH. Nerve conduction velocity during hypothermia in man. Anaesthesiology 1971; 27:805-10.

Ausführliches und vollständiges Literaturverzeichnis beim Verlag und beim Verfasser