Gehst du gut, geht's dir gut

Störungen im Alter

Gangstörungen treten gehäuft bei älteren Menschen auf. Sie können verschiedenste Ursachen haben. Eine normale Folge des Alterns ist das selbstgewählte Drosseln der Gehgeschwindigkeit. Statistisch reduziert sich diese ab dem 60. Lebensjahr um etwa ein Prozent pro Jahr, die Menschen bewegen sich zunehmend vorsichtiger. Von einer Gangstörung spricht man jedoch erst, wenn die Einschränkungen über normale altersbedingte Veränderungen hinausgehen. Rund zehn Prozent der 60– bis 69-Jährigen in Deutschland sind hiervon betroffen, bei den über 70-Jährigen sind es bereits mehr als ein Drittel, bei den über 80-Jährigen 60 Prozent. Häufig bestehen im Alter mehrere Defizite gleichzeitig, etwa eine Muskelschwäche sowie starke Abnutzung von Gelenken in Kombination mit einem reduzierten Sehvermögen. Auch internistische Leiden wie Durchblutungsstörungen oder niedriger Blutdruck können sich auf die Motorik auswirken. Gleichzeitig besteht bei älteren Menschen ein erhöhtes Risiko für neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Multiple Sklerose (MS), die allesamt mit Störungen des Gangbildes einhergehen.

Je nach Art der vorliegenden Gangstörung und der daraus folgenden Beschwerden kann der untersuchende Arzt neben einer Gangbildanalyse auch eine Elektromyografie (EMG) veranlassen. Dieses Verfahren gilt als diagnostische Schnittstelle zwischen Orthopädie und Neurologie. Bei einer Elektromyografie werden Elektroden zur Spannungsmessung mit Saugnäpfen an bestimmten neuromuskulären Knotenpunkten angebracht. So kann man einerseits muskulären, aber auch neurologisch bedingten Ursachen von Gangstörungen auf die Spur kommen, denn die Muskeln werden durch die Nerven gesteuert. Neurologische Beschwerden können beispielsweise von einem Bandscheibenvorfall in der Wirbelsäule herrühren, wenn ein Nerv betroffen ist. Sie können aber auch vom Gehirn ausgehen, etwa bei MS.

Clemens Becker will dazu beitragen, dass Krankheiten, die mit Gangstörungen assoziiert sind, künftig gezielter therapiert werden können. Der Mediziner ist Chef der Unit Digitale Geriatrie am Universitätsklinikum Heidelberg und leitet die 2019 gestartete Fünfjahres-Studie „Mobilise-D“. Ziel des internationalen Projekts ist es, die Mobilität und das Gangbild von über 2000 Patienten mit unterschiedlichen Bewegungseinschränkungen langfristig zu analysieren, ihre Krankheitsverläufe zu dokumentieren, die Wirksamkeit von therapeutischen Maßnahmen zu bewerten und künftige Diagnosemöglichkeiten, etwa durch KI, auszuloten. Hierzu werden alle Probanden und ihre Performance beim Gehen fünfmal innerhalb von zwei Jahren in ihrem persönlichen Lebensumfeld untersucht – jeweils neun Tage lang. „So erhalten wir aussagekräftige Längsschnittdaten aus dem Alltag der Menschen, der sich bei Älteren zu rund 80 Prozent zu Hause abspielt“, erklärt Becker.

Die Studienteilnehmer rekrutieren sich aus fünf Gruppen: Osteoporose-Erkrankte, deren Knocheninstabilität zu einer Hüftfraktur geführt hat, Herz- und Lungen-Patienten, die unter beträchtlichen konditionellen Defiziten leiden, sowie Parkinson- und MS-Erkrankte, deren Bewegungseinschränkungen von krankhaften Prozessen in Gehirn und Nervenbahnen herrühren. Die Daten, die erhoben werden, sind einheitlich. „Aber je nach Patientengruppe stehen bei der Analyse unterschiedliche Parameter im Vordergrund“, erläutert Becker: „Bei den Osteoporose- sowie den Herz- und Lungen-Patienten ist es vor allem die quantitative Analyse: Welche Gehgeschwindigkeit, welches Gangvolumen sind sie angesichts ihrer Schmerzen oder konditionellen Beeinträchtigungen zu leisten imstande – und wie lässt sich diese Performance durch entsprechende Medikation oder andere Interventionsmaßnahmen steigern?“ Bei den MS- und Parkinson-Patienten hingegen rücken verstärkt qualitative Parameter wie Gangrhythmus und -symmetrie oder das Gleichgewichtsvermögen in den analytischen und therapeutischen Fokus.

Für ihre Studie haben Becker und sein Team einen Algorithmus entwickelt, der 100 medizinisch relevante Gangparameter aufzeichnet – mithilfe einer kleinen Sensorbox, die per Nylongurt am unteren Rücken befestigt wird. Der Sensor der vierten und neuesten Generation registriert selbst kleinste Beschleunigungen sowie Drehbewegungen und rechnet diese mithilfe eines ausgeklügelten Algorithmus in eine detaillierte Ganganalyse um. „Wir haben die jeweils besten Elemente aus 100 bereits vorhandenen Algorithmen entnommen und das Ganze noch weiterentwickelt“, berichtet Becker. „Das Neue an unserem System ist, dass wir die exakte Schrittlänge und auch langsames Gehen mit einer Geschwindigkeit von unter 0,5 Metern pro Sekunde messen können.“ Herkömmliche Schrittzähler-Algorithmen, etwa in Smartwatches, springen erst ab 0,5 Metern pro Sekunde an. „Das ist für gesunde Menschen auch völlig ausreichend“, sagt Becker, „aber unser Algorithmus zeichnet eben auch das krankhaft langsame Gehen auf.“

Kriterien für Vitalität

Die Mobilität eines Menschen – gemessen an seinem Gehtempo – ist ein grundlegendes Vitalitätszeichen, ähnlich wie Körpertemperatur oder Blutdruck. „Anhand der durchschnittlichen Gehgeschwindigkeit eines Menschen können wir ziemlich präzise vorhersagen, wie hoch dessen Sterbewahrscheinlichkeit in den nächsten fünf Jahren ist“, so der Experte. Ein gesunder Erwachsener sollte innerhalb der eigenen vier Wände ein Mindesttempo von 1 Meter pro Sekunde aufweisen, außerhäuslich 1,5. „Darüber hinaus sollte er problemlos in der Lage sein, auf 2 Meter pro Sekunde zu beschleunigen, etwa zum zügigen Überqueren einer Straße“, fügt Becker an. Wer im Tagesdurchschnitt schneller als 1,2 Meter pro Sekunde unterwegs sei, besitze ein statistisch niedriges Risiko, in den nächsten fünf Jahren zu sterben. Wer nur 0,8 Meter pro Sekunde schaffe, sei gerade noch stabil. „Wer jedoch darunter liegt“, mahnt der Geriater, „hat ein statistisch sehr hohes Risiko, in fünf Jahren nicht mehr zu leben.“

Auch die täglich zurückgelegte Gehstrecke in Metern oder auch die Anzahl der zurückgelegten Schritte sind wichtige Vitalitätskriterien. Der bekannte Richtwert von 10.000 Schritten pro Tag gilt laut Becker für Erwachsene im Alter zwischen 20 und 50 Jahren. „Bei einem gesunden 65-Jährigen sollte die durchschnittliche Schrittzahl etwa 6500 bis 7000 pro Tag betragen.“ Wer so viel gehe, habe eine um 30 Prozent reduzierte Sterbewahrscheinlichkeit gegenüber einem Gleichaltrigen, der nur 4000 Schritte tue. „10.000 Schritte bringen gegenüber 7000 Schritten keinen weiteren Zugewinn“, sagt Becker, dessen Algorithmus die Schrittzahl viel genauer misst als jede Smartwatch: „Herkömmliche Systeme beginnen erst ab dem jeweils dritten Schritt zu zählen, unser System zählt bereits ab dem ersten Schritt. Denn jeder Schritt zählt, gerade bei älteren Menschen.“

Beckers Algorithmus misst aber auch zahlreiche qualitative Gangparameter: Wie sicher sind seine Probanden unterwegs? Gerade bei Hüft-, Lungen- oder Herzpatienten können als Nebenwirkung von Schmerz- oder Herz-Kreislauf-Medikamenten Gangunsicherheiten auftreten, was mit erhöhter Sturz- und damit Verletzungs- oder gar Todesgefahr einhergeht. „In solchen Fällen kann der behandelnde Arzt frühzeitig reagieren und gegebenenfalls die Medikation umstellen“, erklärt Becker und stellt seinen Sensorgurt auf eine Stufe mit dem Goldstandard in der Ganganalyse: dem Infrarotkamera-basierten 3D-Ganglabor, wie es in vielen Unikliniken zur Verfügung steht (siehe Artikel „Gesund gehen“ ab Seite 72). „Umfangreiche Vergleichsmessungen haben ergeben, dass die von uns erhobenen Werte die medizinisch notwendige Genauigkeit aufweisen“, betont der Mediziner. Einzig bei der Spurbreite weiche der Gurt ein wenig ab, so Becker. Andererseits biete er klare Vorteile gegenüber dem Ganglabor: „Langzeitanalysen, wie wir sie durchführen, sind im Labor nicht denkbar. Zudem sind die unter klinischen Bedingungen ermittelten Werte oft recht artifiziell, denn die Patienten gehen im Labor viel konzentrierter, ihre Performance ist meist besser als im Alltag.“

Zu den von Becker erhobenen qualitativen Parametern gehören die Gangsymmetrie, die jeweiligen Fußpositionen zueinander, die Regelmäßigkeit der Schrittlänge und die bipedalen Abstützphasen, also jene Zeiträume während des Gehens, in denen beide Füße gleichzeitig den Boden berühren (je kürzer die bipedalen Abstützphasen, desto besser das Gleichgewichtsvermögen). „Diese und viele andere qualitative Gangparameter liefern wichtige Daten für die Analyse unserer MS- oder Parkinson-Probanden“, erklärt der Wissenschaftler. „Bei Parkinson, einer krankhaften Veränderung der bewegungssteuernden Hirnchemie, beginnen die motorischen Beeinträchtigungen sehr oft einseitig. Deshalb sind hier Asymmetrien im Gangbild bei der Diagnose und der genauen Ermittlung des Krankheitsstadiums von entscheidender Bedeutung.“

Parkinson-Patienten in einem mittleren Stadium zeigen oft einen sehr kleinschrittigen, schlurfenden Gang mit einer hohen Gangvariabilität, das heißt: Etwa jeder zehnte bis 20. Schritt fällt bei ihnen signifikant kürzer aus. Zudem kann ihr Gang mitten in der Fortbewegung plötzlich zum Stillstand kommen, der aus dem Englischen entliehene Fachbegriff dafür lautet „Freezing of Gait“ (Gefrieren des Ganges). Derlei Symptome sind zentrale Angriffspunkte für medikamentöse Therapien. „Mit unserer Analyse können wir also zum einen den positiven Effekt bestimmter Wirkstoffe auf das Gangbild untersuchen, andererseits aber auch Verschlechterungen in der Symptomatik dokumentieren“, sagt Becker. „Ein Arzt kann anhand unserer Gangbilddaten beurteilen, ob und wann eine Therapieumstellung angebracht ist.“

Das gilt auch für MS-Patienten, die aufgrund fortschreitender Entzündungsprozesse im zentralen Nervensystem neben enormer Erschöpfung meist auch beträchtliche Koordinationsstörungen aufweisen. Schuld daran sind verschiedene Spasmen, Muskelschwächen und Sensibilitätsstörungen. „Bei dieser Probandengruppe spielen beispielsweise die Dauer der bipedalen Abstützphasen und mögliche Asymmetrien zwischen rechten und linken Gliedmaßen eine entscheidende Rolle bei der Ermittlung des Krankheitsstadiums und der entsprechenden medikamentösen Einstellung“, betont Becker, der auch MS-Kranken eine möglichst störungsarme Mobilität ermöglichen will.

Daneben nennt Becker noch ein weiteres, übergeordnetes Forschungsziel: „Wir arbeiten daran, möglichst viele zusätzliche medizinisch relevante Gangparameter zu definieren, die künftig in Diagnostik und Therapeutik mit einfließen können.“ Letztlich sollen nicht nur die im Rahmen von „Mobilise-D“ untersuchten Patientengruppen, sondern die Gangforschung insgesamt profitieren, betont der Wissenschaftler. „Anhand der gesammelten Daten aus allen Probandengruppen, inklusive der Kontrollgruppe mit gesunden Menschen, wollen wir für grundlegende Größen wie Gehtempo, Gangvolumen, Gangvariabilität, Asymmetrien und bipedale Stützphasen möglichst scharfe medizinische Trennwerte ermitteln: Was ist noch gesund, was bereits krankhaft?“

Aus den gewonnenen Daten könnten sich auch neue, Algorithmus-basierte Frühdiagnose-Möglichkeiten ergeben. So ist aus Patientenakten von an Parkinson Erkrankten bekannt, dass erste Mobilitätseinschränkungen häufig schon fünf Jahre vor der eigentlichen Diagnose auftreten. Beckers Algorithmus könnte künftig anhand leichter Abweichungen in den Gangmustern eine sich entwickelnde Parkinson-Erkrankung frühzeitig erkennen und einen günstigeren Verlauf dank schnellerer Intervention ermöglichen. „Ein Stück weit ist das natürlich noch Zukunftsmusik“, so der Geriater. „Zu behaupten, wir könnten heute schon eine frühe Parkinson-Erkrankung anhand einer neuntägigen Untersuchung mit unserem Sensor diagnostizieren, wäre mehr als gewagt.“ Aber die Reise könne durchaus in diese Richtung gehen, betont Becker: „Denkbar wäre es, schon in einigen Jahren Frühdiagnosen mithilfe von Künstlicher Ganganalyse-Intelligenz in Kombination mit entsprechenden Biomarkern im Blut zu stellen.“