Elektrotherapie


Gleichstrom
und die neurogene Entzündung

Wirkung

Die Wirkung der Elektrotherapie basiert nachweislich auf folgenden physiologischen Phänomenen

Die Auswahl der Elektrotherapieanwendung ist abhängig von

Ich werde im Nachfolgenden diese Fakten ausführlich erörtern.


Ganz einfach gesagt ist Elektrotherapie die therapeutische Anwendung von Strom.
Dies umfasst den Einsatz von Gleich-, Impuls- und Wechselströmen.
Elektrotherapieverfahren im Niederfrequenzbereich (= NF-Bereich) bezeichnet man auch als Reizstromtherapie-Verfahren.

Durch die Einwirkung von elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Kräften werden mit einem therapeutischen Ziel im Körper physikalisch-chemische Prozesse ausgelöst und/oder elektrophysiologische Mechanismen in Gang gesetzt.

Alle Zellen im menschlichen Körper besitzen ein Membranpotential. Dieses Membranpotential kann durch die Einwirkung von elektrischen Strömen beeinflusst werden. Da es sich hier um einen elektrischen Reiz handelt, kann man in diesem Fall von einer adäquaten Reizung sprechen.
Dies gilt speziell für Strukturen, die auf die Bildung und Leitung von Erregungen (Aktionspotentialen) spezialisiert sind, wie Nervenzellen, verschiedene Rezeptoren und Muskelzellen.

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Potzblitz!

Geschichtliches

Die Elektrotherapie ist keineswegs neu!
Wir wissen, dass bereits 400 Jahre vuZ Zitterrochen, welche Stromstösse von 100 V bis 220 V mit einer Frequenz bis etwa 600 Hz austeilen können (die Torpedo marmorata kommt auf stattlichen 200 V / 30 A, das haut einen erwachsenen Mann um), gefangen wurden und zur Behandlung von Krankheitsbildern wie Gicht oder Blutungen eingesetzt wurden. Dazu wurden die Viecher in der Nähe des schmerzhaften Körperteils gehalten (mit Körperkontakt). Die Rochen produzierten dann (als Abwehr versteht sich, normalerweise auch um ihre Beute zu betäuben oder zu töten) Serien Elektroshocks, welche die Schmerzen reduzierten. Galenus erklärte, dass es nicht half, den Rochen zu essen, man müsse schon das lebendige Tier an die schmerzhafte Stelle halten, welches dann seine bioelektrische Waffe einsetzte....
Nichts für Weicheier.


Torpedo marmorata

Torpedo california

Bei den alten Ägyptern waren Zitterwelse (auch "elektrischer Wels", Malapterus electricus, gut für 100 bis 500 Volt, 500 Hz) bereits vor 6000 Jahren bekannt, ob sie aber als Therapeutikum zum Einsatz kamen oder nur gegessen wurden, weiß man nicht. In manchen afrikanischen Gebieten werden die elektrischen Organe zwar auch heute noch für Heilzwecke verwendet.
46 vuZ propagierte ein römischer Arzt, Scribonius Largus, eine Behandlungsmethode gegen Gicht.

scribonius
Scribonius Largus

Zitat: Gegen beide Arten Podagra (Gichtanfall im Großzehengrundgelenk,"Zipperlein", sehr schmerzhaft, Anm. pvk), muss man einen lebenden schwarzen Zitterrochen wenn der Schmerz naht unter die Füße legen, stehend nicht an einem trockenen Gestade, sondern an einem solchen, welches das Meer bespült, bis man merkt, dass der ganze Fuß und das Schienbein bis zu den Knien betäubt ist. Dies Mittel beseitigt sowohl für den Augenblick die Schmerzen als heilt auch für die Zukunft. Dadurch ist Anteros, der Freigelassene des Tiberius, der Prokurator der Erbschaften, geheilt worden.
Ja dann ;-)
Sogar der Anus Prolaps oder gar auch Hämorrhoiden wurden scheinbar mit diesen Tierchen behandelt. Dies stellt damit wahrscheinlich die erste elektrische Muskelstimulation dar.
Wie diese Behandlung ausgeführt wurde, überlasse ich gerne der Phantasie des Lesers ;-)

Hier ein Zitat betreffend der Behandlung von Kopfschmerzen:
Noch so alte und unerträgliche Kopfschmerzen beseitigt sofort und heilt für immer der schwarze Zitterrochen (Torpedo nigra, Anm. pvk), wenn er lebend so lange auf die schmerzende Stelle gelegt wird, bis der Schmerz aufhört, und dieser Teil betäubt wird. Sobald man dies empfindet, möge man das Heilmittel entfernen, damit das Gefühl an dieser Stelle nicht zerstört werde. Man muß sich aber mehrere Zitterrochen dieser Art beschaffen, weil die Heilung bisweilen kaum bei zwei oder drei erfolgt, d.h. die Betäubung, das Anzeichen der Heilung.
(Quelle: Schonack, Wilhelm (Übersetzer): Die Rezepte des Scribonius Largus. (Scribonii Largi Compositiones) Gustav Fischer, Jena, 1913)


Cool ;-) Die damaligen Ärzte hatten wohl statt eines roten Kreuzes ein Fischlein hinten auf 'm Streitwagen...

Da in den darauf folgenden 2000 Jahren keine wesentliche Fortschritte auf dem Gebiet der Elektrizitätslehre gemacht wurden, konnte der Zitterrochen seine Position in der Therapie während dieser Zeit locker halten.
Es sind sogar im Mittelalter Tische beschrieben, auf denen der Patient festgebunden wurde, wonach ihm die Ichtho-Therapie verabreicht wurde.
Im Jahre 1745 wurde durch E. von Kleist, und danach im Jahre 1746 in Holland durch Pieter van Musschenbroek die "Leydensche Flasche" erfunden (der Vorläufer des Kondensators) und diese Flasche revolutionierte den Einsatz elektrischen Stroms: man war nicht mehr von den launischen Fischen abhängig.
1756 behandelte der Brite Richard Lovett Ischialgien, Kopfschmerzen, Nierensteine, Gicht und "Hysterie" mit Strom.
1825 setzte der französische Arzt Sarlandière erstmals Leydensche Flaschen mit Nadeln verbunden zur Elektroakupunktur ein.

Ein altes Elektrotherapie-Gerät

1799 entwickelte Volta die erste Batterie und später, um 1850, wurde die Induktionsspule erfunden, und damit der Induktionsstrom. Jetzt wurde es erst recht spannend. Man wurde mobil. Das Gerät hieroben lädt durch Reibung eine Konstruktion wie die Leydensche Flasche auf. Die Entladung der Flasche wurde zur Elektro"therapie" benutzt.
How shocking.
Siehe zur Geschichte der Elektrizität auch : "Geschichte der Elektrostatischen Generatoren"

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Gleichstrom

Ein Gleichstrom ist ein Strom von Ladungsträgern der während der Flusszeit sowohl seine Richtung als auch seine Stärke nicht verändert. In einem technischen Leiter, wie ein Metall, handelt es sich dabei um einen Elektronenstrom, beim Menschen hingegen, wie bei einer Lösung in einem Gefäss, um einen Ionen-Strom. Daher bezeichnet man ein Metall als "Leiter 1. Ordnung" oder "Klasse" und der Mensch, genau so wie eine Flüssigkeit, als Leiter 2. Ordnung.
Ein Transport von geladenen Teilchen (egal welcher Art) wird als elektrischer Strom bezeichnet

Früher sprach man statt von einem Gleichstrom von einem "galvanischen" Strom, Luigi Galvani zu Ehren. Der lebte von 1737 bis 1798 und war ein italienischer Anatom und Geburtshelfer. Er wirde durch seinen Froschschenkelversuch nicht ganz zurecht als Begründer der Elektrophysiologie betrachtet.

Eigentlich müsste das Alessandro Graf von Volta sein, denn der erfand 1799-1800 die Voltaische Säule, der Vorläufer der Batterie. Voltas Säule bestand aus in Reihen geschalteten Zink-Kupfer-Zellen, mit Kochsalzlösung oder Lauge als Elektrolyt, welches mit getränkten Filzscheiben zwischen den Metallplatten gebunden war. Befestigt war die Konstruktion an in Holz eingelassenen Glasstäben. Im Laufe der folgenden Jahre verbesserte Volta seine Batterie, indem er als Elektrodenmaterial zunächst Zinn, Messing oder Silber verwendete. Die beste Ergebnisse bekam er mit den Metallpaaren Silber-Zink und Kupfer-Zink.
Volta fand zudem heraus, dass sich der Energiefluss umkehren ließ, anders gesagt, dass die Säule durch Stromzufuhr wieder aufgeladen werden konnte. Er hatte also mit seiner Säule nicht nur die elektrische Zelle, sondern auch die Batterie (mehrere elektrische Zellen im Verbund) und den Akkumulator (wiederaufladbare Batterie) erfunden.

die Voltaische Säule
Die Voltaische Säule

Nebenbei

Es ist immer wieder erstaunlich, in modernen Elektrotherapiebüchern lesen zu müssen, dass beim Menschen einen Strom von einer Elektrode zur Anderen fließt. In diesem Zusammenhang werden Ausdrücke verwendet wie "aufsteigend", "absteigend", "Längsdurchflutung" oder "Querdurchflutung".
Meistens werden zur Illustration dieser Behauptung Bildchen mitgeliefert, welche die "Stromlinien" zwischen Anode und Kathode zeigen.
Diese Behauptungen gehen sogar so weit, dass zum Beispiel eine Gleichstromanwendung kontraindiziert wäre bei Patienten mit Osteosynthesematerial im Rücken, wenn dieser Patient beim 2-Zellenbad seine Unterschenkel je in einer Wanne platziert. Der Strom würde ja vom einen Bein durch den Rücken zum anderen Bein fließen...
Dasselbe wird behauptet im Zusammenhang mit dem Zellenbad und Totalprothesen im Knie oder in der Hüfte.

so nicht
Also so fließt der Strom nicht

Das Ganze sieht in Wirklichkeit doch etwas anders aus.

Es fließen beim Menschen nun mal keine Elektronen von der Kathode zur Anode und auch nicht umgekehrt: jedes freie Elektron würde sofort durch ein Ion einverleibt werden.
Direkt unter und in der Nähe der jeweiligen Elektroden kommt es aufgrund der elektrischen Kräften zu einer Ionenwanderung. Die Anionen wandern einigen wenigen Zentimetern zur positiven Anode und geben da ihr(e) Elektron(en) ab. Die Kationen wandern zur (negativen) Kathode und bekommen da ein Elektron (oder mehr, je nach Ladung).
Die Anode stößt zudem die positive Ionen ab, an der Kathode passiert dies mit den negativen Ionen. Es fließt also immer ein Strom in zwei Richtungen, soviel zum "auf- und absteigen".

aber so
Dann schon eher so

Eine in diesem Zusammenhang oft gestellte Frage:
"Woher kommen dann diese Elektronen welche die positive Ionen bekommen, und wohin gehen die Elektronen, welche die negative Ionen abgeben?"
Nun ja, für etwas ist dieses Elektrotherapiegerät doch auch noch gut: ist ne ganz nette Elektronenpumpe ;-)

2. FAQ: Weshalb ist es nicht zu empfehlen direkt über oder ganz in der Nähe von Metall einen Gleichstrom zu applizieren?

Antwort: Das elektrische Feld wirkt sich auf alle Ladungsträger in seinem Einflussbereich aus. Die Elektronen im implantierten Metall werden durch die Anode angezogen und von der Kathode abgestossen. So kommt es im Metall zu einer Ladungsverschiebung durch Influenz: dies ist die Ladungsverschiebung innerhalb eines ungeladenen Leiters (das Implantat) unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Und diese Ladungsverschiebung kann im umliegenden Gewebe zu unerwüschten elektrochemischen Prozessen führen.

Das elektrische Feld ist aber außerordentlich schwach. Von der Iontophorese wissen wir, dass Ionen nach 40 minütiger Anwendung nur einigen wenigen Zentimetern durch das Gewebe transportiert wurden. NIE im Leben sind diese elektrische Kräfte so stark, alsdass diese Kräfte irgendwelche Ionen vom einen Bein ins andere Transportieren könnten oder, wie im obenerwähnten Beispiel, derart weit von den Elektroden entfernt in einem Implantat einen signifikanten Elektronenstrom auslösen würden.

Trotzdem: Metall, welches sich im Behandlungsfeld zwischen und in der Nähe von zwei Elektroden befindet stellt eine Kontraindikation für Gleichstromanwendungen dar. Wie nun aber dieses "in-der-Nähe" definiert werden soll wurde leider nie genau bestimmt. Fünf Zentimeter? Zehn?


Meine Empfehlung: Primo no nocere und gesundes Menschenverstand einsetzen
Befindet sich bei einer lokalen Anwendung von Gleichstrom oder eines Impulsstromes mit einem Gleichstromanteil (= nichtkompensierter Impulsstrom) Metal im Behandlungsareal so ist dies eine Kontraindikation für eine solche Anwendung.
Mit "lokal" meine ich eine Anwendung an z.B. einem Knie, wobei die Elektroden medial und lateral des Knies platziert werden. Wenn sich bei diesem Knie z.B. in der Tuberositas tibiae nach einer Tuberositasversetzung eine Schraube befindet ist hier eine Gleichstromanwendung (oder Behandlung mit einer Stromform mit einem Gleichstromanteil) kontraindiziert.
Hat dieser Patient kein Metall im Knie sondern eine Hüft-Endoprothese ist dies keine Kontraindikation für eine Behandlung am Knie.
Wird ein Patient wegen irgendwelche Vorfuss-Problemen lokal am Vorfuss behandelt und hat er eine Schraube im lateralen Malleolus (am gleichen Bein versteht sich ;-) ist dies keine Kontraindikation für die Fussbehandlung.
Befindet sich bei diesem Patienten eine Elektrode am Vorfuss und die andere an der Wade wirds spannend: wer kann schon mit Sicherheit sagen was 15 bis 20 cm von den Elektroden entfernt passiert?
Es gibt aber glücklicherweise genügend andere therapeutische Optionen.

Ich freue mich auf Kommentar, Anmerkungen usw zu diesem Thema!


Einige Physikalische Grundlagen

Zum besseren Verständnis der Vorgänge werde ich nachfolgend auf verschiedene physikalische Grundlagen eingehen.

Elektrolyse

Unter Einfluß von Strom können Stoffe gespalten werden. Dieser Prozess nennt man Elektrolyse und ist für uns vor allem wegen seiner potentiell schädigenden Wirkung von Interesse.

In den wässrigen Lösungen von Salzen, Säuren und Basen findet eine elektrolytische Dissoziation in Ionen statt. Das bedeutet, dass ein Salz, wie zum Beispiel NaCl in einer Lösung nicht als NaCl vorkommt, sondern als Na+-Ion und als Cl- Ion.
Dies gilt für Lösungen in einem Gefäss und genau so für Lösungen im menschlichen Körper.

Beim Anlegen eines Gleichstroms von ausreichender Stärke kommt es in einer solchen Lösung (und im Körper) zu einer Ionen-Wanderung (ist eigentlich doppelt gemoppelt, da "ion" im Griechischen "wandern" bedeutet). Die positiv geladenen Na-Ionen werden unter Einfluss dieses Gleichstromes Richtung Kathode (negativer Pol) wandern, die negativ geladene Cl-Ionen wandern zur Anode (positiver Pol).
Nebenbei : das kommt auch wieder aus dem griechischen: kata = hinunter, hodos= weg, also der Weg hinunter, ana= hinauf, also der Weg hinauf.
Der Mensch ist elektrisch betrachtet ein Leiter 2. Ordnung. Das bedeutet, dass ein Strom im menschlichen Körper nicht von Elektronen, sondern von Ionen getragen wird..
Anders formuliert: elektrische Ströme im menschlichen Körper sind immer Ionenströme.

Positiv geladene Ionen, welche sich in einer Lösung zur Kathode bewegen, nennt man Kationen, negative Ionen, welche in einer Lösung zur Anode bewegen, heißen Anionen.

Die Ladungen werden beim Gleichstrom in technischen Systemen definitionsgemäss vom positiven Pol ( die Anode) zum negativen Pol (die Kathode) transportiert, von plus nach minus. Aber: Die Kathode hat einen Elektronen-Überschuss, die Anode einen Elektronen-Mangel, deshalb fließen in einem Leiter 1. Ordnung die Elektronen tatsächlich von der Kathode zur Anode. Dieser Wiederspruch gibt es, weil man früher die tatsächliche Bewegungsrichtung der Elektronen nicht kannte, für uns unwichtig, es ist aber etwas verwirrend.

Nun zur Elektrolyse

Unter Elektrolyse versteht man also die Aufspaltung eines Stoffes unter Einfluss von elektrischem Strom. Wenn Strom mittels Elektroden durch reines Wasser geleitet wird kommt es zur Bildung von Sauerstoff und Wasserstof und zu pH-Veränderungen.

Genau die gleiche Reaktionen treten auf, wenn man Strom am Menschen appliziert, und die pH-Veränderungen sind potentiell gefährlich weil dadurch die Haut geschädigt werden kann.
Die Reaktionen laufen im verwendeten Schwamm und teilweise im Gewebe unter den Elektroden ab.
Deshalb gehe ich im Nachfolgenden ziemlich ausführlich auf diese Reaktionen ein.

Die Reaktionen, die im Gewebe während einer Gleichstromapplikation ablaufen sind außerordentlich komplex. Dies speziell in Situationen, bei der aufgrund entzündungsartiger Prozessen der Gewebe pH niedriger ist. Es ist also anzunehmen, dass außer den beschriebenen Reaktionen noch viele andere Reaktionen ablaufen.

Elektrolyse von Wasser

Reines Wasser besteht nicht nur aus H2O. Eins von 10'000'000 Wassermolekülen ist dissoziert (zerfallen) gemäß der Gleichung 2 H2O ← → H3O+ + OH-

Aus diesem Grund ist Wasser ein Leiter 2. Ordnung (elektrolytischer Leiter). Wenn nun über zwei Elektroden an einem Wassergefäss einen elektrischen Strom angelegt wird, wandern die H+ Ionen zur Kathode und die OH- Ionen zur Anode. An den Elektroden treten die im nachfolgenden beschriebenen Reaktionen auf.

Ich beschreibe die Elektrolyse wie diese in getrennten Kammern auftritt weil dies der Situation bei der Elektrotherapie entspricht wobei ja zwei getrennte Elektroden verwendet werden.

Kathode

Die Kathode ist (selbstverständlich nur wenn eine Spannung angelegt ist) negativ geladen aufgrund des bestehenden Elektronen-Überschusses.
Wassermoleküle nehmen an der Anode Elektronen auf und es entstehen Wasserstof und Hydroxid-Ionen (OH-).
Die zur Kathode gewanderten H3O+ Ionen (= Oxonium-Ionen. "Nackte" Protonen kommen praktisch nicht vor) nehmen an der Kathode ein Elektron auf, und werden zu H-Atomen reduziert.
Diese H-Atomen verbinden sich sofort zu H2-Molekülen (Wasserstoff) und steigen an der Kathode als Gasbläschen auf. Die Hydroxid-Ionen bleiben zurück, deshalb wird die Lösung zunehmend alkalisch (= basisch).

Gleichungen:

4 H3O+ + 4 e- → 2 H2 + 4 H2O

und

4 H2O + 4 e- → 2 H2 + 4 OH-

Anode

An der positiven Anode herrscht ein Elektroden-Mangel. Wassermoleküle geben Elektronen ab und es entstehen Sauerstoff und Oxonium-Ionen. Die zur Anode gewanderten OH- Ionen (Hydroxid-Ionen) geben ihr Elektron ab und werden zu OH oxidiert. Vier solche OH Verbindungen bilden sofort Wasser-Molekülen und Sauerstoff-Atomen. Diese Sauerstoff-Atomen verbinden sich zu O2-Molekülen und diese steigen an der Anode als Gasbläschen auf. Das H3O+ bleibt zurück, die Lösung wird zunehmend sauer.

Gleichungen:

6 H2O → O2 + 4 H3O+ + 4 e-

und

4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e-

Wenn diese Reaktionen in einem Gefäss mit getrennten Kammern auftreten, bleiben die OH- Ionen an der Kathode und die H3O+ Ionen an der Anode in der Lösung.
Mit der Zeit reichern sie sich hier an und es kommt zu einer pH-Veränderung.
An der Kathode steigt der pH an, umso mehr, da die H3O+ Ionen aus der Lösung verschwinden: die Lösung wird deshalb zunehmend alkalisch.
An der Anode sinkt der pH, analog zu Reaktion an der Kathode: aus diesem Grund wird die Lösung hier zunehmend sauer.

Aus den Gleichungen ist ersichtlich, dass an der Kathode doppelt so viele Bläschen entstehen als an der Anode. Diese Tatsache kann man ausnutzen, wenn man nicht weiß welche Elektroden die Kathode ist.

In einer Kochsalzlösung finden sich H2O, H3O+ und OH-, Na+ und Cl-. Setzt man diese Mischung unter Strom, lauft die obenerwähnte Kathoden-Reaktion genau gleich ab. Da Wasserstoff edler als Natrium ist, nimmt es "bereitwilliger " ein Elektron auf.
Anders ausgedrückt: Das H3O+ lässt sich leichter reduzieren als Na+. Es entsteht also kein Natrium.

An der Anode hingegen kann außer Sauerstoff etwas Chlorgas entstehen. Befinden sich in einer Lösung mehreren Anionenarten die oxidiert werden können, werden zuerst diejenigen oxidiert, die in der Redoxreihe am nächsten am Spannungsnullpunkt liegen, also ein schwächeres positives Normalpotential besitzen. Das Normalpotential van O beträgt +1.23, das von Cl +1.36. Da diese Potentiale sehr nahe beieinander liegen, kann an der Anode neben Sauerstoff etwas Chlorgas entstehen. Dieses Chlorgas reagiert mit Wasser und es entsteht zusätzliches H3O+.

Etwas Elektrochemie...

Die Elektrochemie basiert auf den Redox-Reaktionen.
Es gibt Stoffe die leicht Elektronen abgeben (Reduktionsmittel), diese nennt man unedel. Außerdem gibt es Stoffe die gerne Elektronen aufnehmen (Oxidationsmittel), diese nennt man edel.
Betrachtet man zum Beispiel Lithium so gibt dieses gerne ein Elektron ab, denn dadurch erreicht es Edelgaskonfiguration. Sauerstoff erreicht die Edelgaskonfiguration durch die Aufnahme von zwei Elektronen und ist somit viel edler als Lithium. Aufgrund dieser Tatsachen hat man eine Spannungsreihe aufgestellt. In dieser Spannungsreihe hat jeder Stoff seinen entsprechenden Platz. Auf der einen Seite befinden sich die starken Reduktionsmittel und auf der anderen Seite befinden sich die stärksten Oxidationsmittel. Edelgase befinden sich nicht in dieser Spannungsreihe, weil sie bereits die Edelgaskonfiguration besitzen. Der unedelste Stoff in dieser Spannungsreihe ist das Lithium. Das stärkste Oxidationsmittel in der Spannungsreihe ist Fluor und somit der edelste Stoff in der Spannungsreihe. Diese Spannungsreihe geht davon aus, dass es zwischen diesen verschiedenen Stoffen ein Spannungsgefälle gibt (auch Potentialdifferenz genannt). Die Spannungsreihe orientiert sich am Wasserstoff. Definitionsgemäß hat dieser die Spannung 0 Volt.

Die Spannungsreihe (= Redoxreihe).

Die Spannungsreihe liefert Informationen über den Verlauf von Redox-Reaktionen in wässrigen Lösungen. Sind in einer Elektrolytlösung mehrere reduzierbare Kationen vorhanden, so werden zunächst die Kationen reduziert, die in der Spannungsreihe ein positiveres (schwächer negatives) Potential haben. Dieses sog. Normalpotential (auch Redoxpotential genannt) ist ein Maß für die Bereitschaft der Ionen, Elektronen aufzunehmen und kann als Tendenz eines Atoms Elektronen abzugeben und in Ionen überzugehen angesehen werden. Mit steigendem Redoxpotential werden die Stoffe immer edler. Die Edelheit eines Metalls hängt also ab von der "Bereitschaft" des Metalls Elektronen abzugeben oder aufzunehmen. Bei der Elektrolyse einer wässrigen Lösung mit Na, Ca und Mg Ionen bildet sich an der Kathode deshalb normalerweise Wasserstoff (Normalpotential = 0) und nicht Natrium (Normalpotential = -2.71), Calcium (-2.76) oder Magnesium (-2.38).
Siehe hier bei Wikipedia: Spannungsreihe ,oder hier zum herunterladen "Redoxreihe"

Kurz nach Abschaltung des Stromes bei einer Elektrolyse kann man mit einem Ampèremeter einen Stromausschlag in die andere Richtung feststellen. In dieser kurzen Phase setzt der umgekehrte Prozess der Elektrolyse, die Bildung einer galvanischen Zelle ein. Hierbei wird nicht Strom für die Umsetzung verbraucht, sondern es wird kurzzeitig Strom erzeugt; dieses Prinzip wird bei Brennstoffzellen genutzt.
Patienten nehmen dieses Phänomen als Kribbeln war nachdem der Strom abgeschaltet wurde.

Oxonium

Oxonium (auch Oxidanium) ist die Bezeichnung für protoniertes Wasser (H3O+) und gehört nach IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) zu den Wasserstoffionen. Die Bezeichnungen Hydroxonium oder Hydronium sind veraltet und sollten nach den Empfehlungen der chemischen Nomenklatur nicht mehr verwendet werden, sind aber in der Literatur noch weit verbreitet.

Oxoniumion

Oxoniumionen entstehen durch Autoprotolyse des Wassers, wobei ein Proton (H+) von einem Wassermolekül auf ein anderes übergeht. Im Gleichgewicht liegt in neutralem Wasser, bei einer Temperatur von 25 °C, eine Stoffmengenkonzentration der Oxoniumionen (ebenso der Hydroxidionen) von 10-7 mol/l vor, wodurch der neutrale pH-Wert 7 definiert wird.

H2O + H2O ⇔ H3O+ + OH-

Durch die Autoprotolyse des Wasser entstehen auch in neutralem Wasser ständig Oxonium- und Hydroxidionen, welche wieder zu Wassermolekülen zurück reagieren. Durch Zugabe von Säuren erhöht sich diese Gleichgewichtskonzentration durch Übergang der Protonen von der Säure auf Wassermoleküle, der pH-Wert wird erniedrigt. In alkalischen Lösungen wird der pH-Wert erhöht, da die Konzentration von Oxoniumionen kleiner wird.
Die Lebensdauer des Oxoniumions ist sehr kurz (etwa 10-13 Sekunden), da das angelagerte Proton sehr leicht an ein anderes Wassermolekül weitergegeben wird Freie Protonen kommen in wässrigen Lösungen praktisch nicht vor.

Proton

Unter einem Proton versteht man in der Chemie ein fiktives Wasserstoff-Kation (H+)
Durch Abgabe eines Elektrons würde von einem Wasserstoffatom, welches nur ein Elektron besitzt, theoretisch nur der Atomkern übrig bleiben. Dieser bestünde dann nur noch aus einem Proton im physikalischen Sinne (sowie beim Isotop Deuterium). Eine solche Bildung freier Atomkerne ist auf chemischem Weg allerdings nicht möglich. Es muss immer ein Molekül verfügbar sein, welches dieses so genannte Proton übernimmt, so dass dieses die Elektronenhülle des Wasserstoffatoms erhält.

Im Fall einer Säure in einer wässrigen Lösung (H2O) reagiert tatsächlich ein Wassermolekül mit der Säure, dem Protonendonator. Das Wassermolekül übernimmt als Protonenakzeptor das Proton der Säure, welche dabei das Elektron des Wasserstoffatoms/Protons behält. Es entsteht hierbei in wässrigen Lösungen immer das Oxonium-Ion: H3O+(bzw. H9O4+).
Daher wird in Reaktionsgleichungen Oxonium H3O+ oftmals vereinfacht zum Proton H+ (ist HTML-mäßig auch viel einfacher zu schreiben ;o)

Eselsbrücken:

Gehen wir mal davon aus, dass dieser Vorgang nun nicht in einem Behälter, sondern in einem Schwamm auf und in der Haut eines Patienten während der Elektrotherapie stattfindet.
Die OH- und H3O+ Ionen können, falls sie in genügender Konzentration vorkommen, eine sogenannte Verätzung verursachen : eine schmerzhafte hässliche Schädigung der Haut. Die durch die Lauge unter der Kathode verursachte Verätzung nennt man eine Kolliquationsnekrose (das verätzte Gewebe ist relativ flüssig). Die unter der Anode aufgetretene Verätzung (durch Protonen) heißt Koagulationsnekrose.
Hier bleibt das Gewebe fester, die Haut trocknet etwas aus.

Eine Verätzung ist immer ein Kunstfehler.

Sie tritt nur auf, wenn die benutzten Schwämme nicht genügend naß sind, wenn zu hoch dosiert wird oder wenn die Elektroden direkt mit der Haut Kontakt machen. Sofortmaßnahmen bei einer Verätzung sind Spülungen, Wundversorgung und ggf. Konsultation eines Arztes.
Eine Entschuldigung beim Patienten wäre m.E. auch angebracht.

Dieses Phänomen tritt nicht nur auf bei Gleichstrom-Anwendungen, sondern kann auch bei Impulsstromverfahren auftreten. Je länger der Impuls dauert (Phasendauer) umso größer der Ionen Strom, umso größer die Verätzungsgefahr. Bei den sehr kurzen Impulsen beim Mittelfrequenz-Verfahren oder bei der sog. Hochvolt-Therapie oder bei den kompensierten TENS-Impulsen tritt kein Ionenstrom auf, somit ist auch die Verätzungsgefahr hier praktisch gleich null.

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Gleichstromanteil oder Gleichstromkomponente

Technisch gesehen entspricht ein nichtkompensierter Impulsstrom einem kompensierten Impulsstrom (Wechselstrom), überlagert von einem Gleichstrom (jeder Impulsstrom lässt sich in einen Wechselstrom-Anteil und einen Gleichstrom-Anteil zerlegen). Unter "Gleichstromkomponente" oder "Gleichstromanteil" (früher die "galvanische Komponente") versteht man also die Differenz zwischen einem nichtkompensierten Impulsstrom und einem kompensierten Impulsstrom gleicher Form. Da also jeder nichtkompensierte Impulsstrom einen Gleichstromanteil besitzt, tritt auch im Gewebe eine entsprechende Wirkung wie bei normalem Gleichstrom auf.
Je länger die Phasendauer eines Impulsstromes, umso ausgeprägter ist diese gleichstromähnliche Wirkung. Ein Impulsstrom mit einer Frequenz von 100 Hz wird mit einer Phasendauer von 10 ms eine größere gleichstromähnliche Wirkung erzielen als mit einer Phasendauer von 2 ms.


Einige Definitionen

Die Stromstärke I ist die Menge an transportierten Ladungsträgern Q innerhalb einer bestimmten Zeit t.
I = Q/t (Einheit C/s = Ampère A.) "C" steht für Coulomb = 6.24 . 1018 Elektronen.

Die elektrische Leistung in Watt ergibt sich aus dem Produkt von Spannung (in Volt) und Stromstärke (in Ampère) also: 1W = 1V x 1A (1VA).

Der Widerstand wird in Ohm (Ω) ausgedrückt.
Der Hautwiderstand ist nicht konstant und wird unter Anderem beeinflusst durch die Dicke der Epidermis, das subkutane Fettgewebe, die Feuchtigkeit und die Durchblutung der Haut, und die Trophik.

Die Maßeinheit für die Stromstärke ist Ampère und wird mit "A" abgekürzt, während die Spannung in Volt d.h. "V" angegeben wird.
Die Spannung in Volt ist die Kraft, die aufgewendet werden muss, um einen Strom fließen zu lassen.

Man kann sich diese Kenngrößen am einfachsten dadurch vorstellen, indem man den Vergleich mit einem Wasserrohr macht . Die Stromstärke beschreibt die Menge der durchfließenden Elektronen pro Zeiteinheit, in diesem Vergleich also die durchfließende Wassermenge pro Zeiteinheit.

Die Spannung beschreibt in diesem Vergleich unter welchem Druck das Wasser steht.
Wie beim Wasser auch, kann eine hohe Spannung vorhanden sein (= hoher Wasserdruck), ohne dass ein Strom fließt (= Hahn zugedreht).
Andererseits kann bei einem schon sehr geringen Druck eine sehr hohe Wassermenge pro Zeiteinheit fließen, wie es größere Flüsse demonstrieren.
Beim elektrischen Strom ist das genau so: eine 9 Volt Batterie kann einen derart starken Strom fließen lassen, dass damit problemlos kräftige Muskelkontraktionen ausgelöst werden können.

Wenn die Elektronen nur in eine Richtung fließen, spricht man von Gleichstrom (früher "galvanischer Strom"). Am besten bekannt sind Gleichstromquellen wie Batterien und Akkumulatoren aber auch sog. Netzgeräte.

Beim Wechselstrom ändert die Stromrichtung in einem bestimmtem Rhythmus (= Frequenz).
Eine Frequenz von zum Beispiel 50 Hz (Netzstrom) bedeutet, dass der Strom 100x pro Sekunde seine Richtung wechselt (50 x hin und zurück).
Ein Wechselstrom hat immer einen Mittelwert = 0, es fließt also netto keinen Strom. Der oft gehörte Ausdruck "kompensierter Wechselstrom" ist nicht korrekt.

Bekanntestes Beispiel für eine Wechselstromquelle ist die Steckdose, die Teil einer 230-Volt-Installation (früher 220 Volt) ist.
Auf den ersten Blick scheint es unsinnig, Strom mal in die eine und kurz darauf in die andere Richtung zu schicken. Dies ist aus technischer Sicht aber erforderlich, weil man nur bei Wechselstrom Spannungen einfach transformieren kann. Überlandleitungen arbeiten z.B. mit 380000 Volt (=380 kV), während Hauptverteilungsstränge in der Stadt mit 10000 oder 20000 Volt (=10 kV bzw. 20 kV) und im "Lichtnetz" mit 230 Volt betrieben werden. Diese Spannungen muß man ineinander umwandeln, was bei Wechselstrom leicht und fast verlustlos mit einem Transformator erfolgen kann, bei Gleichstrom in direkter Form aber überhaupt nicht möglich ist.

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...und hier noch was zum schmunzeln ;-)

Elektrizität Grundlagen

Elektrizität setzt sich aus zwei Bestandteilen zusammen, dem positiven und dem negativen. Der positive Teil fliesst nur durch rot, der negative nur durch schwarz isolierte Drähte.
Wenn beide Drähte zusammen treffen, mischen sie sich zu Gleichstrom. Man kann beide Teile auch vermischen, wenn man sie abwechselnd in zwei grau isolierte Drähte füllt - das nennt man dann Wechselstrom.
Nimmt man statt zwei lieber drei Drähte, so erhält man Drehstrom. Es gibt aber auch Elektrizität, die ohne Strom auskommt. So schweben Blitze und Radiowellen lose in der Luft herum, damit kann man dann fernsehen oder Funkamateur werden.

Erzeugung und Verteilung:
Elektrizität kann man aus Kohle oder Atomen herstellen. Man kann beide Sorten leicht unterscheiden, Elektrizität aus Kohle ist gute Elektrizität und hat grüne Farbe, die aus Atomen ist dagegen unmoralisch, böse und schwarz.
Elektrizität wird in grossen Fabriken, den Kraftwerken hergestellt, wo man sie in lange Drähte füllt, die auf Trommeln gewickelt sind. Da Drähte an Überlandleitungen metallisch grau sind, kann man nur Wechselstrom und Drehstrom fortleiten.
Überlandleitungen sind an Glas- oder Porzelanketten aufgehängt, je nachdem, ob billige oder teure Elektrizität fortgeleitet werden soll. Leider mischt sich dabei die gute mit der bösen Elektrizität und hat so beinahe menschliche Züge.
Es ist sehr wichtig, Elektrizität zu erden, sonst funktioniert sie nicht richtig. Für Schiffe und Flugzeuge gelten allerdings andere Bestimmungen.

Anwendungen:
Elektrizität macht ein leises, summendes Geräusch, das man an Transformatorenhäuschen und Telefonmasten gut hören kann. Man kann es auf verschiedene Tonhöhen abstimmen und dann für Türklingeln, Telefonglocken oder elektrische Orgeln verwenden.
Elektrizität kann man für später in Batterien aufheben. In grossen Batterien wird sie einfach hineingeschüttet, in kleinen aber flach oder rund abgepackt.
Positive Elektrizität braucht man für Heizlüfter, negative dagegen für Kühlschränke, bunte Elektrizität für Verkehrsampeln und Fernsehgeräte.
Drehstrom kann man, wie der Name schon sagt, nur für Motoren gebrauchen.

Wirtschaftliches:
Elektrizität ist bei höheren Behörden selten und deswegen teuer. Besonders Hochschulen mit technischen Fakultäten sollen deshalb sparsam damit umgehen. Man sollte nie vergessen, auch nicht benutzte Steckdosen zusätzlich abzuschalten, weil sonst Unmengen Elektrizität aus den Steckdosen rieseln.
Und das bei angedrehtem Schalter aus einer leeren Glühlampenfassung ziemlich viel Strom rieselt, kann man ohne weiteres feststellen, indem man einfach mal einen Finger hineinsteckt...

Verfasser unbekannt.

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Spezielle physiologische Grundlagen des Gleichstromes

Hyperämisierende Wirkung.

Hierbei handelt es sich um die therapeutisch bedeutsamste Wirkung des Gleichstroms. Diese Wirkung ist nicht an einen der beiden Pole gebunden, obwohl das Erythem unter der Kathode ausgeprägter ist. Ein solches Erythem tritt nicht nur auf beim klassischen Gleichstrom, sondern auch bei sog. nichtkompensierten Impulsströmen welche eine Geichstromkomponente aufweisen, wie Diadynamischer Strom oder nichtkompensierte TENS-Ströme.
Als Reaktion auf die elektrische Reizung des TRPV1-Rezeptors (transient receptor potential vanilloid) auf C- und Aδ-Fasern und auf den potentiell schädlichen Reiz (die durch den Strom verursachte pH-Senkung) werden Substanzen freigesetzt, die einen Einfluss auf die lokale Durchblutung und das Zellwachstum haben. Die Reaktion ist bekannt unter den Namen "neurogene Entzündung". Der Mechanismus ist ziemlich genau bekannt und ich gehe weiter unten ausführlich darauf ein.

Verschiedene Untersuchungen (Schnizer et al, 1993, 2001, 2002) haben gezeigt, dass das Gleichstromerythem unter sowohl der Kathode als der Anode im Verlauf einer Behandlungsserie deutlich abnimmt (0,15 mA/cm², 15 Min, nach 12 Applikationen weniger als 50% des Ausgangswertes). Das Phänomen ist reversibel: nach einer Pause von weniger als 10 Tagen ist wieder ein normales Erythem auslösbar. Dieses Phänomen tritt nicht nur bei kontinuierlichem Gleichstrom auf, sondern auch bei Impulsstrom mit einer Gleichstromkomponente (Pierau, 1989 : 2 Hz, 200µs, Wallengren, 2001: 4 Hz, 1 ms). Man nimmt an, das dies auf einer Erschöpfung der in den Nerventerminalen gespeicherten Neuropeptiden basiert. Zudem wurde in diesem Zusammenhang eine Desensibilisierung der beteiligten Rezeptoren und eine reversible Zerstörung der C-Faserterminalen (und ein Teil der Aδ-Terminalen) nachgewiesen. Es tritt also bei einer solchen Anwendung eine Capsaicinartige Wirkung auf.
(Siehe unten "neurogene Entzündung")

Wenn man die Haut mit Capsaicin vorbehandelt und anschließend einen Gleichstrom appliziert, kommt es zu einer Abschwächung des Gleichstromerythems. Umgekehrt hemmt eine Gleichstromvorbehandlung das durch Capsaicin verursachte Erythem. Diese Tatsache wird als Beweis dafür betrachtet, dass das Gleichstromerythem neurogen durch Capsaicin-sensitive Afferenzen ausgelöst wird.

Wenn nun ein Strom mit einer Gleichstromkomponente nach wiederholter Anwendung tatsächlich wie Capsaicin die neurogene Entzündung hemmt, liegt hierin eine weitere Erklärung der Wirkamkeit von gewissen Elektrotherapieanwendungen, gerade von solchen, welche heute nicht mehr so populär sind, wie zum Beispiel Gleichstrom, Diadynamischer Strom oder Ultrareiz-Strom. Auch zeigt dies, dass es nicht immer sinnvoll ist, mit kompensierten Impulsströmen zu arbeiten, wie dies heute bei den meisten TENS-Anwendungen üblich ist. Diese Stromformen lösen wegen der fehlenden Gleichstromkomponente kein Erythem aus, und wirken deshalb möglicherweise weniger auf neurogene Entzündungen ein.


Interessanterweise entsteht das Erythem unter der Anode teilweise auf eine andere Weise als unter der Kathode.
Schnizer (2001) hat gezeigt, dass das Erythem unter der Anode pH-abhängig ist, das Kathoden-Erythem nicht: bleibt der pH unter den Elektroden konstant (durch Verwendung einer NaCl-Lösung in den Schwämmen unter den Elektroden) tritt nur unter der Kathode ein Erythem auf, das Anodenerythem bleibt nahezu vollständig aus.
Wenn nämlich demineralisiertes oder normales Leitungswasser benutzt wird, entstehen unter der Anode durch Elektrolyse Protonen (H+-Ionen). Verwendet man hingegen eine NaCl-Lösung, übernehmen die Na+-Ionen an der Anode den Stromtransport. Die Reaktion 2 Cl- → Cl + 2e- versorgt die Anode mit Elektronen. Es entstehen kaum Protonen, also bleibt der pH-Wert relativ konstant.

Das Erythem unter der Anode läßt sich durch die Einnahme von Azetylsalizylsäure (Aspirin®) abschwächen bzw. komplett unterdrücken (Berliner 1979). Aspirin hemmt die Cyclo-oxygenase (COX), also impliziert die Hemmung der Erythembildung unter beiden Elektroden eine Beteiligung von Prostaglandine.
Eine einmalige 1000 mg-Dosis (1 Tablette Aspirin hat normalerweise 500mg) kann die Erythembildung bis zu 7 Tage lang hemmen (Durand 2002).

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Die neurogene Entzündung

Es ist über ein Jahrhundert her seit man festgestellt hat, dass Aktivierung von Hinterhornganglia eine Vasodilatation verursachen kann. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass die beteiligten Nervenfasern nicht nur afferente Information leiten, sondern auch efferente (Bayliss, 1901). Seither haben sich die Beweise dafür gehäuft, dass Reizung von bestimmten peripheren Nervenendigungen zu einer Ausschüttung von bioaktiven Substanzen an den Nerventerminalen. Diese Substanzen wirken auf Zellen ein wie Mastzellen, Immunzellen und Muskelzellen in der Gefäßwand und verursachen eine Entzündungsreaktion. Diese Reaktion kennzeichnet sich durch Rötung und Erwärmung (sekundär an der Vasodilatation), Schwellung (sekundär an der Plasmaextravasation) und einer gesteigerten Empfindlichkeit (sekundär an Veränderungen in der Erregbarkeit von gewissen Nervenfasern): Rubor, Calor, Tumor und Dolor.

Für diese neuropeptidvermittelte Vasodilatation und Plasmaextravasation wurde der Begriff "neurogene Entzündung" geprägt. Der Begriff "neurogen" wird benutzt, weil die Reaktion offensichtlich von neurogenen Strukturen ausgeht, und nur in Geweben mit einer intakten afferenten Innervation auftritt.
Entzündung ist hier gemeint als Sammelbezeichnung für die komplexen unspezifischen Abwehrmechanismen des Organismus gegen Schädigungen (Handwerker, 1999).
Das Erythem findet sich an der Reizstelle und wird begleitet von einem sog. flare-response (Englisch = Fackel). Dies ist ein Erythem dass sich mehr oder weniger weit in die Umgebung ausdehnt und zum Beispiel oft bei der Elektrotherapie als Rötung um den Elektroden sichtbar ist, oder bei der Akupunktur als unregelmässige Rötung um der Nadel auftritt.

Beteiligt sind mit Sicherheit die Neuropeptide CGRP und SP. Die Beteiligung von anderen Neuropeptiden ist noch unklar, vermutet wird auch die Freisetzung von Glutamat und ATP (Adenosintriphosphat). In den Terminalen wurden bis jetzt CGRP (calcitonine gene related peptide), VIP (vasoactive intestinal peptide), Substance P, Somatostatine, Bombesin, Galanin, PACAP (pituitary adenylate cyclase-activating peptide) und Neurokinin-A nachgewiesen.
Diese Neuropeptide werden in den Zellkörpern nozizeptiver C-Fasern synthetisiert, und mit dem schnellen axoplasmatischen Fluss mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 cm pro Tag in die periphere Nerventerminale transportiert. Dort werden sie in Vesikeln gespeichert und bei Erregung freigesetzt. Einzelne Ganglienzellen können 2 bis 4 dieser Neuropeptide, in den unterschiedlichsten Kombinationen, enthalten.

Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand wird die frühe Phase der Extravasation durch direkte Wirkung von SP ausgelöst. In der späten Phase sind auch sekundär freigesetzte Mediatoren wirksam, wie Histamin, Serotonin, Prostaglandine und Leukotrine. Beim Menschen tritt durch elektrische und chemische Reizung an der Haut keine Extravasation auf.

Diese Neuropeptidfreisetzung dient der Gewebeerhaltung und -protektion.

Tachykinine (Substance P, Neurokinin A und B) stimulieren die Proliferation von Fibroblasten (in vitro), SP und CGRP haben eine fördernde Wirkung auf die Angiogenese und beschleunigen die Wundheilung. Deshalb treten Trophikstörungen bei Neuropathien auf, bei denen v.a. die dünnen Nervenfasern geschädigt sind und daher die Neuropeptidsekretion vermindert ist; bei Diabetikern eine bekannte Komplikation.

Die Freisetzung von CGRP bewirkt v.a. eine Dilatation der terminalen Arteriolen und damit eine Durchblutungszunahme. Die Freisetzung von SP bewirkt direkt und über die Entspeicherung von Mediatoren aus Mastzellen (u.A. Histamin) eine Plasmaextravasation aus den Venolen aber erst in relativ hohen Dosierungen (Weidner et al,2000).


Schema neurogene Entzündung
Erklärung siehe Text

Die Freisetzung kann auf verschiedene Weise hervorgerufen werden: zum Beispiel durch elektrische Reizung von Axonen mit einer Reizstärke, die ausreicht, C- und Aδ-Fasern zu stimulieren und durch Reizung der Axonterminale mit Capsaicin. Auch mechanische und thermische Reize und UV-Licht können eine neurogene Entzündung hervorrufen.

Der Axonreflex

Die Polypeptide werden nicht nur lokal durch direkte Reizung der C- und Aδ-Fasern freigesetzt. Auch ein antidrom über Abzweigungen des stimulierten Nerves zu den Terminalen geleiteter Reiz kann eine Freisetzung im gleichen Innervationsareal des gereizten Nerven bewirken: dies nennt man den Axonreflex.

Der Hinterwurzelreflex

Untersuchungen belegen, dass ein weiterer Mechanismus zur neurogenen Entzündung beiträgt. Durch Reizung peripherer Nozizeptoren erzeugte Aktionspotentiale werden nach Umschaltung über Interneuronen auf spinaler Ebene, durch die Hinterwurzeln, über eigentlich afferente Neurone auf der gleichen Körperseite wieder nach peripher geleitet.
Dieser Mechanismus bezeichnet man als Dorsal Root Reflex (Hinterwurzelreflex). Aus den Terminalen dieser Neuronen werden in der Peripherie ebenfalls Neuropeptide freigesetzt, die zur Rötung mehr oder weniger weit außerhalb des Innervationsareals der eigentlich gereizten Nervenfaser(-n) beitragen (Willis, 1999, Lin, 1999). Der Axonreflex hingegen führt zur Rötung im Innervationsareal.

Die gekreuzte neurogene Entzündung

Eine neurogene Entzündung kann außerdem reflektorisch auf der kontralateralen Körperseite eine gleiche Reaktion auslösen (Levine 1985). Diese zweite Entzündung kann innerhalb weniger Stunden nach der ersten Entzündung an einer symmetrischen Stelle auftreten. Es wurde nachgewiesen, dass auch diese Reaktion neurogen über segmentale Verbindungen vermitteld wird, und nicht über durch den Kreislauf tansportierte Entzündungsmediatoren. Ein zentral wirksamer Mechanismus konnte dabei nicht ausgeschlossen werden, eine Sympathektomie reduzierte den Schmerz und die Schwellung auf beiden Seiten.

Levine bezeichnet die Reaktion als Reflex Neurogenic Inflammation, also "reflektorische neurogene Entzündung".
Zur besseren Unterscheidung vom Hinterwurzelreflex ziehe ich die Bezeichnung "gekreuzte neurogene Entzündung" vor. Der HWR ist nämlich ebenso ein reflektorisches Phänomen welches segmental abläuft, also eigentlich auch eine Art "reflektorische neurogene Entzündung".

Diese gekreuzte neurogene Entzündung wäre eine plausible Erklärung für das beidseitige Auftreten von bestimmten Problemen am Bewegungsapparat. Außerdem könnte dies erklären, weshalb manche Patienten nach einer bestimmten Therapieanwendung auf der kontralateralen (nichtbehandelten!) Seite manchmal (leichte) Beschwerden bekommen.

Hinterwurzelreflex und reflex neurogenic inflammation
"Hinterwurzelreflex" und "gekreuzte neurogene Entzündung"

Eine neurogene Entzündung geht nicht immer mit Schmerzen einher. Aber: Mediatoren, die nicht primär mit der neurogenen Entzündung in Verbindung stehen können die Symptome verstärken. Entzündsmediatoren, welche durch Zellen des Immunsystems und Mastzellen produziert werden (Zytokine, wie Interleukin-1, Tumornekrosefaktor-α = TNFα) interagieren mit Neuropeptiden und sensibilisieren die beteiligte Rezeptoren auf den C- und Aδ-Fasern. Dies führt dann zum Beispiel dazu, dass ein Rezeptor wie der TRPV1-Rezeptor nicht wie vorgesehen auf Temperaturen über 43°C sondern auf viel niedrigeren Temperaturen reagiert. Der Patient hat in der Folge Schmerzen bei K&oum;rpertemperatur oder sogar bei Zimmertemperatur.

Manche Autoren (Herbert, 2002) erklären die schlechte Wirksamkeit von NSAR und Glukokortikoide bei manchen Syndromen (wozu viele chronische Schmerzsyndrome am Bewegungsapparat gehören, Enthesopathien wie Periarthritiden "PHS", Epikondylopathien, Tendopathien, Tendosynovitiden, Insertionstendinopathien und Spondylarthropathien) dadurch, dass hier zusätzlich andere Mediatoren an der Entstehung der Entzündungszeichen und Schmerzen beteiligt sind als die, deren Synthese und Wirkung durch die NSAR's gehemmt wird. Dies wurde in Tierexperimenten und beim Menschen bereits mehrfach belegt.

Nur zum Beispiel:

Eine besondere Rolle in diesem Zusammenangspielen die Mastzellen. Es wurde nachgewiesen, dass Mastzellen in Gelenke von gewissen rheumatoide Arthritis-Patienten Rezeptoren für corticotropin releasing factor (CRF) exprimieren.
Bei Patienten dei denen dies nachgewiesen wurde, verstärkten die Arthritissymptome sich unter Stress.
Das bei einer Stressreaktion freigesetzte CRF löst bei den Mastzellen eine Ausschüttung von vasoaktive Substanzen wie Histamin, VIP, Zytokine (u.A. Interleukine) und TNF-α aus, und diese Substanzen beeinflüßen wiederum den entzündlichen Prozess.
Vergleichbare Mechanismen spielen sich wahrscheinlich ab bei andere Pathologien bei denen man die Beteiligung der Mastzellen vermutet: Migräne, Asthma, Fibromyalgie, Colon irritabele, verschiedene Hautkrankheiten, sogar Multiple Sklerose: allesamt Krankheitsbilder bei denen die Symptome unter Stress zunehmen können.

Eine Schmerzzunahme könnte zudem durch eine Sensibilisierung der an der bestehenden Entzündung beteiligten Nozizeptoren durch Zytokine verursacht werden. In Tierexperimenten wurde nämlich nachgewiesen, dass Interleukin-1 die durch Capsaicin induzierte neurogene Vasodilatation verstärkt und zwar über eine Sensibilisierung der nozizeptiven Afferenzen. Diese Sensibilisierung hängt von der Wirkung weitere Entzündungsmediatoren wie Prostaglandine ab. Bradykinin setzt, je nach Konzentration, die Erregbarkeit des TRPV1-Rezeptors für Wärmereize deutlich unter der Körpertemperatur herab.

Das Gleichstromerythem liegt genau unter den Elektroden, ist aber meistens nicht scharf begrenzt. Wegen des Axonreflexes kommt es ja im ganzen Innervationsareal der gereizten Nerven zu einer Neuropeptidausschüttung und diese Innervationsareale liegen teilweise nicht direkt unter der Elektrode. Das Erythem kann noch stundenlang nach der Behandlung andauern. Es wird manchmal von Flares in der Nähe der Elektroden begleitet. Ein abgeschwächtes oder verschwundenes Erythem kann, als Zeichen einer Sensibilisierung, nach der Behandlung bei Kälte- oder Wärmeeinwirkung (Duschen, Sonneneinwirkung, oder sogar Aufregung) wieder verstärkt werden.

Die verbesserte Durchblutung ist in der Haut einfach nachweisbar und beträgt unter der Kathode bis über 800% und unter der Anode immerhin noch etwas über 100% (Berliner 1997). Ebenso tritt eine konsensuelle Durchblutungsverbesserung auf der nichtbehandelten Seite ein.
Die sich hardnäckig haltende Behauptung, dass außerdem eine Durchblutungsverbesserung in tieferen Geweben (Muskulatur) auftritt wurde bis heute nicht bestätigt (Schnizer und Manert, 1980).

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Capsaicin

Capsaicin (trans-8-methyl-N-vanilly-6-nonenamide = (E)-N-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-8-methylnon-6-enamide) ist ein Stoff, der in vielen Paprikasorten vorkommt und deren scharfen Geschmack verursacht. Es wird im Labor beim Standardverfahren zur Auslösung einer neurogenen Entzündung benützt: das Ausbleiben einer Reaktion auf einen bestimmten Reiz nach Capsaicinvorbehandlung bestätigt die Beteiligung der polymodal nozizeptiven C-Fasern und gewissen Aδ-Fasern an dieser Reaktion.

Capsaicin hat eine spezifische exzitatorische Wirkung auf diesen Fasern, deshalb werden diese manchmal eben auch als "Capsaicin-sensitive Afferenzen" bezeichnet.
Bei längerer oder bei hochdosierter Anwendung von Capsaicin auf der Haut tritt eine reversible Desensibilisierung und Zerstörung dieser Fasern auf. Die Fasern können sich im Verlauf von Tagen bis Wochen wieder regenerieren. Deshalb vertragen regelmässige Chili-Pepper-Konsumenten schärfere Speisen als ungewohnte.
Appliziert man Capsaicin direkt auf C-Fasern, kommt es nach wenigen Minuten zu einer völligen Blockade der Nervenleitung dieser Fasern.

Aber: Nicht alle C-Fasern sind Capsaicin-sensitiv: etwa 20% dieser Fasern reagieren nicht auf Capsaicin. Genau so wenig sind alle Aδ-Fasern Capsaicin-INsensitiv. Von diesen Aδ-Fasern sind etwa ein Drittel Capsaicin-sensitiv, nämlich die Typ II AHM-Fasern (A für A-Faser, H für heat und M für mechanic): diese Aδ-Fasern reagieren auf Hitzereize unter 50°. Die HTM-Fasern (high threshold mechanic) und die Typ I AMH Fasern (diese reagieren auf Hitzereize über 50°) reagieren nicht auf Capsaicin. Deshalb verschwinden nicht immer alle brennnende Schmerzen bei der Anwendung von Capsaicin-Salbe.
Für eine ausführliche Beschreibung siehe "Magerl et al, 2001, Brain".

Der Wirkungsmechanismus ist ziemlich genau bekannt.

Die Wirkung von Capsaicin
Die Wirkung von Capsaicin

Diese desensibilisierende Wirkung wird bei verschiedenen Schmerzsyndromen erfolgreich zur Schmerzlinderung eingesetzt. Dabei wird Capsaicin als Salbe (0,025% - 0,075%) 3 bis 4 Mal täglich über einen längeren Zeitraum (2 bis 6 Wochen) auf die Haut aufgetragen. Dies führt dann über den obenerwähnten Prozesse zu einem reversiblem Funktionsverlust der Schmerzleitenden Fasern. Leider bewirkt erst die häufig wiederholte Anwendung die gewünschte Desensibilisierung und damit eine Schmerzlinderung.
Zuerst wird dabei die unangenehme "reizende" Wirkung des Capsaicin wahrgenommen, aus diesem Grund brechen viele Patienten die Therapie vorzeitig ab.
Das muss man sich auch mal vorstellen: da hast du Schmerzen und deine schmerzleitende Fasern sind in erhöhter Alarmbereitschaft. Und da dann noch Capsaicin-Salbe drauf? Aus diesem Grund forscht die Pharmaindustrie fieberhaft nach Alternativen, welche die gleiche Wirkung wie das Capsaicin haben ohne zusätzliche Schmerzen aus zu lösen.

Angewendet wird die Methode bei z.B. postherpetischer Neuralgien, diabetischer Neuropathien, Polyneuropathien, Osteoarthritis, rheumatoider Arthritis, Meralgia paraesthetica, Trigeminusneuralgie, Fibromyalgien und myofaszialen Schmerzen.
Unser täglich Brot ;-)

Die Wirksamheit der Capsaicinbehandlung bei diesen Schmerzsyndromen bestätigt die Beteiligung der Capsaicin-sensitiven Afferenzen und, dass von diesen Afferenzen eine neurogene Entzündung ausgeht welche eine Rolle spielt in der Pathogenese dieser Syndrome.

Ach ja, und das sog. "Chili-high" nach ausgiebigem Chili-Genuss entsteht auf Grund einer β-Endorphinausschüttung wegen den brennenden Schmerzen im Mund. Unser Gehirn hält die Schmerzen für einen Verbrennungsschmerz und möchte diesen unterdrücken. Die Reizung der TRPV1-Rezeptoren führt so zu einer Ausschüttung von β-Endorphin, welcher zu einem gesteigerten Glücksempfinden führen kann: eine milde Euphorie, welche in einer geselligen Runde fälschlicherweise meistens dem den Chili begleitenden Bierkonsum zugeschrieben wird. Experten bezeichnen diesen Zustand als "Pepper-High". Das Ganze ist natürlich völlig harmlos und sollte einem nicht vom Chili-Konsum abhalten.
Und schon gar nicht vom Löschen ;o)

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Konsequenzen für die Therapie

Nachfolgendes gilt nicht nur für den kontinuierlichen Gleichstrom, sondern auch für Stromformen mit einem mehr oder weniger ausgeprägten Gleichstromanteil, wie Diadynamischer Strom, Ultrareizstrom und nichtkompensierte (monophasische) TENS-Ströme.

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Cutaneous Field Stimulation (CFS)

Die Hautareal Stimulation wird eingesetzt zur Schmerzlinderung und zur Behandlung von chronischem Juckreiz. Bei der CFS werden spezielle Elektroden verwendet. Die indifferente Elektrode ist eine handelsübliche. Die differente Elektrode hingegen besteht aus einem flexiblen Gummigemisch mit darin eingebettet 16 kleine spitze Nadelelektroden welche die Hornhaut etwa 0.3 mm penetrieren, die Spitzen reichen also etwa bis in die Dermis-Epidermisgrenze hinein. Die Elektroden sind i.d.R 8x8 cm und 8x12 cm groß.
Es wird gearbeitet mit monophasischen (also nichtkompensierten) Impulsen mit einer Phasendauer von 1 ms, einer festen Frequenz von 4 Hz und Intensitäten bis 1 mA.
Weil die Stromdichte an den Elektrodenspitzen hoch ist, kommt es in den ersten Minuten der Behandlung zu relativ unangenehmen Sensationen (Brennen). Diese Sensationen nehmen aber nach wenigen Minuten fast vollständig ab. Es wird empfohlen, die Intensität in den ersten Minuten in kleinen Schritten zu steigern damit der Strom besser toleriert wird.

Mit dieser Methode werden gezielt Aδ und C-Fasern stimuliert, es tritt ein Erythem auf welches um die Reizelektrode herum von einem Flare begleitet wird. Dies deutet klar auf einen Axonreflex hin. Es wurde mit Biopsien nachgewiesen, dass nach einer Behandlungsserie von 5 Wochen, 20 Min täglich, 0.8 mA, der Anzahl C-Fasern in die Haut abgenommen hatte. Nach einer leider nicht genau definierten Zeitdauer fand eine Reinnervation statt: die Zerstörung der Nervenfasern ist also wie bei einer Capsaicinanwendung reversibel.

Aufgrund der Untersuchungsergebnisse bezüglich der CFS ist es wahrscheinlich, dass die Abschwächung des Gleichstromerythems und die Schmerzlinderung zumindest teilweise aufgrund einer Zerstörung der beteilgten Nervenfasern erklärt werden kann.

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Vorschlag für ein Behandlungsprotokoll

Folgendes ist zu beachten:

Eine Herausforderung für die Elektrotherapie?

Jedenfalls eine Motivation sich wieder mal näher mit den "guten, alten" Stromformen zu befassen ;-)

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Analgetische Wirkung

Die schmerzlindernde Wirkung des Gleichstromes ist schon lange bekannt und wurde früher, bevor uns die ebenfalls sehr wirkungsvolle Impulsströme zur Verfügung standen, viel benutzt.
Heute weiss man, dass es auf Grund der C- und Aδ-Faser-Reizung zu einer deszendierenden und zentralen Schmerzhemmung kommt, deshalb hält eine Schmerzlinderung auch nach der Anwendung noch an.
Während der Strom fließt tritt unter der Anode eine Hyperpolarisation der Zellmembran von sensorischen Nerven auf, damit wird die Reizschwelle heraufgesetzt, wodurch eine Schmerzlinderung auftreten kann. Diese Erklärung der Wirkung wird allerdings heute in Frage gestellt.

Die schmerzlinderde Wirkung bringt man heute vor allem mit den obenerwähnten Mechanismen und mit dem Erythem in Zusammenhang: je stärker die Rötung, umso ausgeprägter die Schmerzlinderung. Weil das stärkere Erythem unter der Kathode auftritt bezweifeln manche Autoren heute die schmerzlindernde Wirkung der Anode.

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Trophik verbessernde Wirkungen

Es hat sich gezeigt, dass Gleichstrombehandlungen mit sehr niedrigen Intensitäten und langen Behandlungszeiten (mehrere Stunden täglich) bei chronischen Hautulcera zu einer verbesserten Wundheilung führen können. (siehe weiter unten)

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Erregbarkeitsbeeinflussende Wirkung auf das ZNS

Wenn der erregende Pol (die Kathode) sich bei einer Behandlung im Vollbad in Kopfnähe befindet, und die Anode in der Nähe der Füsse (= sogenannte aufsteigende Stromrichtung), kommt es zu einer Erregbarkeitssteigerung.
Im Tierversuch (Frösche) gerieten die Tiere in einen Elektrokrampf (Elektrotetanus). Beim Menschen waren bei dieser Elektrodenposition die Patellarsehnenreflexe gesteigert. Eine Erklärung für dieses Phänomen gibt es nicht.
Plaziert man die Anode am Kopfende und die Kathode in der Nähe der Füße (absteigende Stromrichtung) kommt es beim Tier zu einer "Galvanonarkose". Fische schlafen sogar ganz ein. Bei Menschen zeigte sich eine verminderte Reflexaktivität (PSR) und bei spastischen Zuständen und erhöher nervöser Erregbarkeit eine dämpfende Wirkung auf das ZNS. Auch dieses Phänomen läßt sich nicht erklären.
Als Elektro-Schlaftherapie ist die Methode übrigens wertlos.

Bemerkung: die Bezeichnungen "aufsteigend" und "absteigend" sind unglücklich gewählt, da im menschlichen Körper der Ionenstrom immer in beiden Richtungen erfolgt. (Kationen wandern zur Kathode, Anionen zur Anode).

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Wärmegefühl

Wenige Sekunden nachdem man den Strom genügend hoch aufgedreht hat, empfindet der Patient ein Wärmegefühl unter den Elektroden. Dieses Wärmegefühl ensteht durch direkte Reizung von gewissen C- und Aδ-Fasern und nicht wegen eines Temperaturanstieges. Die gereizten TRPV1-Rezeptoren vermitteln dem Gehirn lediglich den Eindruck eines Temperaturanstieges (vergleiche Chili-Konsum).
Tatsächlich ist die Erwärmung vernachlässigbar, was folgendes Rechenbeispiel verdeutlichen soll.

(Physiker und ähnlich gebildete Spezialisten mögen mir die Vereinfachung verzeihen. Ich bin mir bewusst, dass ich gewisse Faktoren nicht berücksichtige: den kapazitiven Widerstand der Haut, den aufgrund der Durchblutungsverbesserung abnehmenden ohmschen Widerstand, einen eventuellen ungleichmässigen Druck usw. Es würde ja alles nur dazu führen, dass NOCH weniger Wärme produziert wird. Zudem ist mir die Berechnung zu kompliziert ;o)

Also:
P = U . I (P is die Leistung in Watt) und U = I . R Also ist P = I² . R

Gehen wir mal aus von einem durchschnittlichen Hautwiderstand von 1000 Ohm, einer Intensität von 0.2 mA/cm² und einer Elektrodenfläche von 50 cm² (d.h.10 mA am Gerät eingestellt).
Dann ist P = 100 . 1000 = 100 mW = 0.1 W.
Wenn dieser Strom 15 Minuten (900 Sekunden) läuft, beträgt die geleistete Arbeit in Joule 900 . 0.1 = 90 Joule.

Um 1 Kilo Wasser um 1 Kelvin zu Erwärmen benötigt man etwa 4200 Joule. Mit den erzeugten 90 Joule kommt man also nicht gerade weit ;-)
Schon gar nicht, wenn man sich realisiert, dass der Kreislauf als Kühlsystem funktioniert, und dass in der Elektrotherapie meistens mit Impulsströmen gearbeitet wird, wobei der durchschnittliche Strom ja noch viel geringer ist.
Es sieht natürlich ganz anders aus, wenn man statt 10 mA/50 Volt mal 2 A/2000 Volt auf das Gewebe loslässt. Da werden dann etwa 4000 Watt geleistet, und wenn das während einigen Minuten mehrmals passiert, werden 100 Kilo Gewebe (etwa 75 Kilo Wasser) rasch mal 20° wärmer....

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Ja, und wie spricht man nun dieses Joule eigentlich aus?
James Prescott Joule war ein englischer Physiker und lebte von 1818 bis 1889. Er kam ursprünglich aus Nord-England, wo seine Familie seit Generationen eine Bierbrauerei betrieb.
Eine der Werbesprüche der Brauerei ging etwa wie folgt:

"Do you pronounce it Joule's to rhyme with schools,
Joule's to rhyme with Bowls,
or Joule's to rhyme with Scowls?
Whatever you call it, by Joule's
or Joule's
or Joule's, its GOOD!"

Fazit: Wenn es der Familie Joule schon egal war wie ihr Namen ausgesprochen wurde, was sollen wir uns dann darüber streiten.
Allerdings würde man in Nord-England den Namen so aussprechen, wie wenn Joule auf "jowl" (Unterkiefer) reimen würde, welches mit dem gleichen "au" wie im (hoch-) deutschen "Sau" ausgesprochen wird.
Das "J" wird ausgesprochen wie in "Django Reinhardt" und nicht wie im französischen "jardin" oder gar wie "Schokolade"

Probleme hat man in der Elektrotherapie ;o)


Wundheilung

Ströme geringer Stromdichte beschleunigen die Wundheilung. Das gilt für Hautwunden und Frakturen. Knochen unter Belastung produzieren ein elektrisches Potential (Piezoelektrischer Effekt: siehe unter "Ultraschall"), ebenso besteht ein Spannungsgefälle an der Haut zwischen Hornschicht (negativ) und Dermis (positiv) von etwa 23 mV. Man könnte sagen, die Haut sei eine Art Batterie. Die Haut ist von Natur aus negativ geladen. Bei Hautverletzungen trägt das beschädigte Gebiet eine relativ positive Ladung gegenüber der nicht beschädigten Umgebung. Die Verwendung einer Anode auf/in der Wunde fördert das Einwachsen des Granulationsgewebes, man beobachtet eine verstärkte Kollagenbildung und eine raschere Epithelialisierung. Die Wundheilung wird also beschleunigt und das Narbengewebe zudem reissfester. Gleichzeitig verschlimmert aber eine eventuell vorhandene bakterielle Infektion. Die Verwendung einer Kathode in/auf der Wunde verzögert das Einwachsen des Granulationsgewebes, wirkt aber gleichzeitig einer bakteriellen Infektion deutlich entgegen.

Hautverletzungen bewirken einen Kationenfluß in das Wundbett, wahrscheinlich durch Aktivierung der Na-Pumpen in Epidermiszellen. Offensichtlich wird die Wundheilung teilweise durch elektrische Signale gesteuert. Der Wirkungsmechanismus ist allerdings noch nicht ganz klar.
Substance P steht im Verdacht, bei diesem Prozess eine Rolle zu spielen. Diese Substanz wird bei einer Verletzung freigesetzt und löst eine Histamin-Ausschüttung aus. Die hierdurch verursachte Hyperämie ruft eine Entzündungsreaktion hervor, die das erste Stadium einer Wundheilung bildet. Eine zweite Aufgabe von Substance P (SP) ist, die Fibroblasten dazu zu veranlassen, einen myofibroblastischen Effekt in Gang zu setzen, der zur Kontraktion der Wundoberfläche führt. Zudem löst SP eine Vasodilatation aus, die dadurch verursachte Durchblutungsverbesserung wirkt sich zusätzlich positiv auf die Wundheilung aus.
Man kann also annehmen, dass SP einen geweberegenerierenden Einfluß hat. Allem Anschein nach kommt es bei einem gestörten Wundheilungsprozess zu keiner SP-Ausschüttung.

Die Elektrostimulation beeinflusst den gestörten Wundheilungsprozess auf zwei Arten:

Die folgenden Regeln sollten eingehalten werden.

Um die Resultate der Behandlung(en) (objektiv) beurteilen zu können, wird empfohlen:

  1. die Wundoberfläche zu messen
  2. die Tiefe der Wunde zu bestimmen
  3. bei Anwesenheit von Mikroorganismen in der Wunde die Art dieser Mikroorganismen zu bestimmen
  4. jedes andere Merkmal der Wunde zu beschreiben
  5. die Wunde zusammen mit einem Meßband photographieren (vor Beginn der Elektrostimulation und danach einmal pro Woche)
  6. die Ergebnisse nach jeder Behandlung zu notieren.

Auch TENS-Stromarten lassen sich zur Wundheilung einsetzen. Lundeberg (Lancet 1988) verwendete bei der Behandlung von Ulzera, postoperativen Wunden (Hautlappenoperation) und diabetischen Ulcus cruris einen alternierenden Rechteckimpuls mit einer variablen Phasendauer von 0,2-1,0 ms. Für die erste Behandlung einer diabetischen, arteriellen und venösen Ulcera wird eine Phasendauer von 1,0 ms und einer Frequenz von 80 Hz eingestellt. Die Amplitude sollte ein stark stechendes/kribbelndes Gefühl hervorrufen (sensorisch - bis an das motorische Reizniveau). Wenn dies für den Patienten zu schmerzhaft ist oder eine starke Hautirritation auslöst, kann die Phasendauer auf 0,2 ms verkürzt werden. Da mit einem symmetrisch alternierenden Strom gearbeitet wird, spielt die Polarität in diesem Fall keine Rolle. Die Elektroden werden folgendermassen angebracht:

  1. wenn die Sensibilität im Wundbereich intakt ist: eine Elektrode proximal und eine Elektrode distal zur Wunde, und zwar möglichst dicht am Wundrand
  2. bei einer gestörten Sensibilität im Wundbereich werden beide Elektroden proximal zur Wunde angebracht, und zwar dort, wo die Sensibilität noch intakt ist.

Die Behandlungsdauer beträgt 20-30 (60) Minuten und wird zweimal täglich in einem Intervall von 6 Stunden durchgeführt. Bei der Behandlung postoperativer Wunden, z.B. ischämische Hautlappen, wird eine Phasendauer von 0,4 ms und eine Frequenz von 80 Hz verwendet. Die Behandlungsdauer beträgt zweimal 2 Stunden täglich.
Laut Lundebergs Veröffentlichungen wird die Heilung hierdurch beschleunigt und die Genesungsdauer kann sich sogar um 110% verkürzen. Bei der Behandlung von Dekubituswunden wird eine Phasendauer von 1,0 ms verwendet, aber eine niedrige Frequenz von 2 Hz eingestellt. Die Amplitude wird höher eingestellt; im Wundbereich müssen deutlich wahrnehmbare Kontraktionen auftreten (motorisches Reizniveau). Die Behandlungsdauer beträgt 20-30 Minuten und wird zweimal täglich in einem Intervall von 6 Stunden wiederholt.
Kaada setzt zur Beschleunigung der Wundheilung seine spezifische Stimulation ein. Er behandelt nicht lokal im Wundareal, sondern stimuliert am Akupunkturpunkt Hegu dorsal im Daumenballen, Reizparameter wie beim Low frequency high intensity-TENS, bis zu 3 mal täglich bis 40 Minuten.
Für eine ausführliche Beschreibung: siehe unter TENS: "Kaada Stimulation".

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Elektrotonus

Unter Elektrotonus versteht man die Veränderung des Membranpotentials. Solche unterschwelligen Reizungen lösen kein Aktionspotential aus, sie beeinflussen je nach nach Polung das Ruhepotential "anodisch" oder "kathodisch".
Unter der Kathode kommt es zu einer lokalen Depolarisation (Katelektrotonus). Die Kathode bewirkt an der Außenseite einer positiv geladenen Zelle ein Herabsetzen des Ruhepotentials und damit eine Steigerung der Erregbarkeit. Dauert dieser Katelektrotonus längere Zeit an, kommt es zu einer Behinderung der Natrium-Pumpe und schließlich auch zu einer Abnahme der Erregbarkeit.
Unter der Anode tritt eine Hyperpolarisation (Anelektrotonus) auf. Die Reizschwelle wird erhöht und damit die Erregbarkeit herabgesetzt. Der Grund ist, das K-Ionen von der Membranaußenseite abwandern und dadurch die Diffusion von K-Ionen aus dem Zellinnern verstärkt wird. Hierdurch wird das Ruhemembranpotential erhöht.

Aber:
bei langandauernden unterschwelligen kathodischen Reizströmen kommt es statt zu einer Erregbarkeitssteigerung zu einer verminderten Erregbarkeit oder im Extremfall zu einer Erregungsblockierung. Die Na-Trägersysteme werden durch den Katelektrotonus deaktiviert und sind dann nicht mehr zu dem für die Erregung notwendigen Na+-Einstrom in der Lage.
Siehe auch "Basisstrom" unter "Diadynamischer Strom nach Bernard".

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Anwendung

Allgemeine Richtlinien zur praktischen Ausführung einer Elektrotherapiebehandlung zur Hyperämisierung oder Schmerzlinderung.

Jede Stromanwendung hat außerdem ihre spezifische "Eigenartigkeiten". Diese werden in den jeweiligen Abschnitte ausführlich besprochen. Für weitere Tipps und Tricks siehe auch unter "TENS": Patienteninformation.
Das ich womöglich hie und da offene Türen einrenne, möge man mir verzeihen.

Allgemeine Maßnamen vor der 1. Behandlung.

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Maßnahmen während der Behandlung

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Maßnahmen nach der Behandlung

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Elektrodentechnik.

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Copyright

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Ein konstanter Gleichstrom kann auf zwei Weisen appliziert werden:

Die erwähnten elektrolytischen Phänomene lassen bei der konventionellen Gleichstrombehandlung nur relativ niedrige Stromstärken zu. Dadurch wird der Wirkungsbereich auf oberflächliche Strukturen begrenzt.
Tiefer gelegene Muskelgruppen und Gelenke sind nicht direkt zugänglich. Eine in tieferliegendem Gewebe auftretende Schmerzlinderung hängt wahrscheinlich mit der Aktivierung von deszendierenden und zentralen Schmerzhemmungsmechanismen zusammen.

Bei der Gleichstromanwendung im Voll- oder Teilbad (siehe unten) sind theoretisch höhere Dosierungen möglich, da hier die Verätzungsgefahr natürlich viel geringer ist.
Wegen den unangenehmen Sensationen in der Haut ist aber trotzdem die Toleranzgrenze rasch erreicht. Eine tiefere Wirkung ist auch bei höhere Dosierung nicht zu erwarten.

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Zellenbad, Stangerbad

Ein 4-Zellenbad um 1900
4-Zellenbad um 1900

Beim 1- oder 2-Zellenbad werden eine bzw. zwei Extremitäten (Füße/Unterschenkel oder Hände/Unterarme) in ein Wasserbad eingetaucht und eine größere Plattenelektrode (200 bis 300cm²) lumbal resp. cervikal platziert. In dem Wasserbehälter befinden sich die großen Gegenelektroden. Je nach erwünschter Wirkung kann man die Polung "absteigend" oder "ansteigend" wählen.
Beim 4-Zellenbad werden meistens beide Arme oder Beine gleichsinnig gepolt, ebenso "ab- oder aufsteigend" (Beine Kathode = absteigend, Beine Anode = aufsteigend).
Das Wasser sollte eine Temperatur von etwa 36°C-37°C haben. Höhere Wassertemperaturen erlauben eine höhere Dosierung, da im warmen Wasser das Stromgefühl weniger stark ist.

Ob eine höhere Stromintensität jedoch sinnvoll ist, ist umstritten. Eine neuere Untersuchung zeigt, dass unterschwellige Dosierungen (½ sensible Schwellenwert) effektiver sind als schwellige Dosierungen.(Fietz, 2000")

Die Verätzungsgefahr ist im Zellenbad wesentlich geringer (außer natürlich bei der eventuellen Rücken- oder Nackenelektrode!). Der Patient muss aber dazu angehalten werden seine Extremitäten regelmässig ein wenig zu bewegen da es sonst an der Wasserlinie zu unangenehmen Reizungen kommen könnte. Er darf die Elektroden selbstverständlich nicht berühren.

Stangerbad und Zellenbad
Ein modernes 4 Zellenbad (ganz oben) und ein modernes Stangerbad, kombiniert mit Unterwasserdruckstrahl Massage Vorrichtung
Zellenbad
Links oben: 4-Zellenbad. Rechtsoben 2 Zellenbad mit LWS Elektrode. Linksunten: 1-Zellenbad mit Nackenelektrode. Rechtsunten: 2 Zellenbad

Das Stangerbad oder Hydroelektrisches Vollbad wurde 1866 erstmals beschrieben. Der Reutlinger Gerbermeister J.J. Stanger benutzte ein solches galvanisches Vollbad mit Lohbrühe (ein Gerbmittel) als Badezusatz zur Behandlung seines eigenen Rheumaleidens.
Er ließ sich dieses Bad als "elektrisches Lohtanninbad" patentieren. Sein Sohn H. Stanger, ein Ingenieur, verbesserte in den 30'ern die Konstruktion. Deshalb spricht man auch heute meistens vom "Stangerbad".

Bei dieser Anwendungsform liegt der Patient im Vollbad. Die Wanne ist mit 8 Elektroden bestückt: je eine Elektrode am Kopf- und Fußende, und 3 je Seite. Die Elektroden können unterschiedlich gepolt werden: Längsdurchflutungen (aufsteigend: Kathode am Kopf >> eher erregend, oder absteigend: Anode am Kopf >>: eher beruhigend) oder Querdurchflutungen. Auch können z.B. auf einer Seite 3 Elektroden und auf der anderen 1 Elektrode eingeschaltet werden um eine (relative) Lokalwirkung zu erreichen (zum Beispiel die Hüftregion auf einer Seite).
Dieses Bad erlaubt die Anwendung von hohen Stromstärken. Da der Strom aber den Weg des geringsten Widerstandes wählt, geht das Meiste am Patienten vorbei.
Die Wirkung eines solchen Bades ist komplex. Die Effekte des Stromes treten neben der entspannenden Wirkung des warmen Wassers und eventuellen Badezusätzen auf. Der Plazeboeffekt dieser aufwendigen Therapie ist vermutlich sehr groß, die Einwirkung auf eine eventuell vorhandene neurogene Entzündung darf aber nicht unterschätzt werden.

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Die Bilder unten sind aus einem Klassiker:
"Physikalische Therapie" von J. Kowarschik, 1948
Links sehen wir eine Behandlung vom Arm, im 1-Zellen(Arm)bad mit Schulterelektrode. Das Bild rechts zeigt ein 4- Zellenbad, das Bild in der Mitte ein 1-Zellen(Unterschenkel)bad mit Rückenelektrode.
Wer mehr vom Gleichen sehen möchte,
kann hier klicken


Iontophorese

Die Anwendung von Gleichstrom setzt Ionen in Bewegung. Diese Ionenwanderung kann man benützen bei der Einführung von ionisierten Medikamenten durch die Haut. Dies basiert auf dem Prinzip, dass gleiche Pole sich abstossen.
Bringt man eine in Wasser aufgelöste chemische Substanz unter den Elektroden an, zum Beispiel auf Filtrierpapier, werden unter der Kathode die negativ geladenen Ionen vermehrt durch die Haut geschleust und unter der Anode die positiv geladenen Ionen. Heute werden auch speziell konstruierte Elektroden verwendet. Diese bestehen aus einer Art Kammer in der das Medikament gespritzt wird.

Den Beweis für die Wirkung hat Leduc 1908 mit seinem berühmten Kaninchen-Pärchen erbracht. Er brachte bei einem Kaninchen unter der Kathode und beim anderen Kaninchen unter der Anode eine Strychnin-Lösung an (rot im Bild.
Das positiv geladene Strychnin wird von der Anode abgestossen und wandert durch die Haut. Das zweite Kaninchen (Strychnin unter der Anode, links) starb.

Leducs' Bunnies
Die bunnies von Leduc.

Dies zeigte zugleich, dass die benützte chemische Substanz (das Medikament) nicht nur lokal wirkt, sodern auch eine systemische Wirkung entfaltet. Die Substanz wird nämlich direkt unter der Elektrode in die Blutzirkulation aufgenommen und weiter transportiert. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass ein Medikament lokal, ohne die Haut zu verletzen, appliziert werden kann, und nicht schon rasch die Leber passiert wo es abgebaut wird.
Ein Teil der Substanz bleibt als Depot längere Zeit im Gewebe liegen und kann so über längere Zeit seine Wirkung entfalten. Eine wesentliche lokale Tiefenwirkung ist aber nicht zu erwarten.

Ein zusätzlicher großer Nachteil ist die schwierige Dosierbarkeit.
Wichtigster Parameter bei der Dosierung ist die Behandlungsdauer. Die Angaben gehen auseinander, aber unter 30 Minuten ist wahrscheinlich keine signifikante Wirkung zu erwarten. Behandlungszeiten von bis zu 40 Minuten (und länger!) sind da schon realistischer.
Die Konzentration des Medikamentes in der Lösung spielt eine untergeordnete Rolle, da pro Zeiteinheit nur eine bestimmte Menge des Medikamentes die Haut passieren kann. Dazu kommt, dass wir Physios die Konzentration ja nicht erhöhen können.

Die Intensität (Stromstärke) kann nicht allzu stark variiert werden, da bei zu hoher Dosierung nicht nur die Verätzungsgefahr sehr groß wird sondern auch eine Elektrolyse des benützen Medikamentes auftreten kann, wodurch dieses unwirksam wird.

Als allgemeiner Hinweis gilt 0.03 bis maximal 0.2 mA pro cm² Elektrodenfläche.
Also: bei einer Elektrodenfläche von 5 cm² maximal 5 x 0,2 = 1 mA einstellen.

Ein zweiter allgemeiner Hinweis: die meisten komplexen Verbindungen (Voltaren® usw.) sind negativ geladen, diese werden also unter der Kathode angebracht. Und wenn man bezüglich der Polarität nicht sicher ist: Hersteller anrufen!

Ebenso unter die Kathode kommen

Unter die Anode kommen

Es darf nie ein Brennen auftreten.
Die Haut ist vor der Iontophorese besonders gut mit Alkohol oder Seife zu reinigen und auf Verletzungen zu kontrollieren. Manchmal wird die Hornhaut mit sehr feinem Sandpapier etwas abgeschliffen, achtung aber wegen Verletzungen! Das Reinigen ist deshalb so wichtig, weil sonst auf der Haut anwesende Verunreinigungen die Ionen des einzuführenden Medikamentes verdrängen könnten, vor allem wenn diese sogenannte parasitäre Ionen kleiner und beweglicher sind, man möchte ja keine "Dreck-Ionto" verabreichen ;-)

Die Sensibilität darf nicht gestört sein.
Der Patient ist gezielt nach Allergien zu befragen (Salicylat bei z.B. Sportusal®: Aspirin®-Allergie, Voltaren® bei Magenproblemen).
Die früher recht häufig verordnete Histamin-Iontophorese ist aus der Mode gekommen und wird hier nicht speziell besprochen. In älteren Elektrotherapie Büchern wird diese ausfühlich erklärt (Edel, Gillert, Kowarschik).


Überlegung

Was mich persönlich immer irrtitiert hat, ist die Tatsache, dass die meisten, wenn nicht gar alle Patienten direkt anschließend an z.B. einer Voltaren®-Iontophorese keine Schmerzlinderung erfahren. Und dies, obwohl es sich hier doch um ein sehr potentes Schmerzmittel handelt: Fast jeder der es Mal als Tablette geschluckt hat, kann bestätigen, dass die Schmerzen i.d.R. nach 15 bis 20 Minuten abnehmen.
Wieso dann nicht gleich lange nach einer Ionto? Hier müsste es doch auch sofort wirken?
Kommt da dann doch nur so wenig rein? Das sich da über einer gewissen Anzahl Behandlungen eine genügend hohe Konzentration aufbauen soll ist Unsinn: bis zur nächsten Behandlung ist das Mittel abtransportiert und abgebaut. Und eine Ionto mit Lidocain wirkt ja auch sofort schmerzlindernd.

Man könnte sich natürlich ganz ketzerisch fragen, ob eine nach 5 bis 6 Behandlungen allfällig eingetretene Besserung kausal mit dem verwendeten Medikament zusammenhängt, oder ob man hier erfolgreich Einfluss auf eine neurogene Entzündung genommen hat.
Wenn eine sog. Epikondylitis lateralis über einen Zeitraum von drei bis vier Wochen 3 Mal wöchentlich behandelt wird mit einer Behandlungszeit von 30 bis 40 Minuten und eine kaum bis gerade spürbare Intensität ist eine derartige Wirkung durchaus zu erwarten. Die Besserung kann erklärt werden auf Grund der Neuropeptiderschöpfung, der Zerstörung der Nerventerminale oder einer Desensibilisierung derselben.
Wäre das mal ein Thema für eine kleine Untersuchung?

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Leitungswasser Iontophorese

Eine interessante Anwendung der Iontophorese ist die sog. Leitungswasser-Iontophorese.
Diese wird eingesetzt bei der Behandlung von Hyperhidrosis palmarum und pedum. Dies ist eine Krankhaft vermehrte Schweißbildung an den Händen und / oder Füßen. Ursachen: konstitutionell, vegetativ, emotionell, oder durch äußere Mittel verursacht (Hände : chem. Substanzen, Füße: falsches Schuhwerk).

In einer Untersuchung war die Methode bei 90% der Probanden erfolgreich.
Der Wirkungsmechanismus ist unklar, man vermutet eine Art Desensibilisierung wie diese bei der Capsaicinbehandlung auftritt. Möglicherweise spielen auch die sich im Leitungswasser befindenden Ionen eine Rolle.
Da bei dieser Anwendung die Anode am wirksamsten ist, ist es sinnvoll umzupolen.
Der Einsatz von Wechselströme bringt nachweißlich nichts (Reinauer,1993).

Nachfolgendes Behandlungsprotokoll hat sich bewährt (Schauf, 1994):

Zum weiterlesen gibt 's hier eine Gebrauchsanweisung für ein Ionto-Gerät.
Und hier öffnet sich eine sehr ausführliche Leitlinie der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft und des Berufsverbandes der Deutschen Dermatologen e.V. über die LeitungswasserIontophorese

Leitungswasser Iontophorese
Leitungswasser Iontophorese an den Händen

Zur Iontophorese stehen heute kleine batteriebetriebene, walkmangroße Geräte zur Verfügung und Medikamente in ähnlichen Verpackungen wie z.B. Nikotin- oder Hormonpflaster. Manche haben sogar integrierte Elektroden, so dass der Patient nicht mit Kabeln hantieren muss. Diese Geräte ermöglichen es dem Patienten die Iontophorese bei zum Beispiel chronischen Schmerzen bequem zu Hause durchzuführen. (Bild unten)

 Ein Iontophoresegerät
Der kleine blaue Behälter links unten ist die mit dem Medikament gefüllte Elektrode. Das weiße Rechteck rechts ist die indifferente Elektrode.

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Literatur

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