Gangveränderungen als Frühindikator einer Demenz

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1 Z Gerontol Geriat :40 44 DOI /s Eingegangen: 15 September 2011 Angenommen: 12. Oktober 2011 Online publiziert: 20 Januar 2012 Springer-Verlag 2011 M. Jamour 1, 2 C. Becker 2 M. Synofzik 2, 3 W. Maetzler 2, 3 1 Geriatrische Rehabilitationsklinik Ehingen 2 Klinik für Geriatrische Rehabilitation, Robert-Bosch-Krankenhaus Stuttgart 3 Abteilung für Neurodegenerative Erkrankungen, Neurologische Universitätsklinik, Tübingen Gangveränderungen als Frühindikator einer Demenz Gangstörungen sind maßgeblich an der Entstehung von Stürzen beteiligt [21] und bei an Demenz erkrankten Personen häufiger anzutreffen [4]. Dies trägt unter anderem dazu bei, dass die Inzidenz von Stürzen und Frakturen bei Patienten mit Demenz 2- bis 3-fach erhöht ist [4, 7, 17, 34]. Die Detektion und Behandlung demenzassoziierter Gangstörungen gehört daher in das Repertoire eines individuellen Sturzrisiko- und Sturzpräventionsmanagements. Die Erfassung quantitativer Gangdysfunktionen stellt darüber hinaus einen interessanten Ansatz dar, um die frühzeitige Diagnosestellung einer Demenz zu unterstützen [5], nicht zuletzt auch vor dem Hintergrund, dass schätzungsweise die Hälfte aller Demenzen nicht im Frühstadium diagnostiziert werden [6]. Prävalenz demenzassoziierter Gang- und Balancestörungen Gang- und Balancestörungen treten bei demenziellen Syndromen gehäuft auf. In einer größeren Fall-Kontroll-Studie wurde diese Koinzidenz für verschiedene Demenztypen mithilfe des Tinetti-Tests bestimmt (. Tab. 1). Dabei zeigte sich, dass klinisch signifikante Gang- und Balancestörungen bei der Gruppe der Nicht-Alzheimer-Demenzen (vaskuläre Demenz, Parkinson-Demenz und Lewy-Körper- Demenz) bereits im Frühstadium stark gehäuft anzutreffen sind [4]. Alzheimer- Patienten wiesen dagegen erst im Stadium der moderaten bis schweren Demenz klinisch manifeste Gang- und Balancestörungen auf. Der prozentuale Anteil von Patienten, bei denen es zu einmaligen oder wiederholten Sturzereignissen kam, ist. Tab. 2 zu entnehmen und unterstreicht das erhöhte Sturzrisiko bei Demenzpatienten. Phänomenologie demenzassoziierter Gangstörungen Anfang der 1980er Jahre wurde bei Patienten mit Alzheimer-Demenz (AD) erstmalig in einer kleinen Fall-Kontroll-Studie eine Veränderung quantitativer Gangparameter gegenüber gesunden Kontrollen beschrieben [33]. So fanden sich bei Alzheimer-Patienten eine signifikant verkürzte Schrittlänge, langsamere Gehgeschwindigkeit, niedrigere Kadenz, längere Doppelstandphase und eine erhöhte Schrittlängenvariabilität. Die Autoren interpretierten diese Befunde als ein Indiz dafür, dass im Rahmen einer AD transkortikale Verbindungen geschädigt sind, die sich an der Integration und Aufrechterhaltung eines physiologischen Gangbildes beteiligen. Neuere Arbeiten bestätigen diese Ergebnisse und beschreiben für die frühe bis mittelgradige AD einen protektiven Gangtyp ( cautious gait ), dessen Phänotyp den genannten Gangveränderungen entspricht [19]. Im fortgeschrittenen Stadium einer AD fand die gleiche Autorengruppe zunehmend das Bild einer frontalen Gangstörung mit Zunahme der Spurbreite, kleinschrittig-schlurfendem Gangbild sowie die Unfähigkeit zur Tempobeschleunigung bis zur Gangapraxie. Spätere Untersuchungen evaluierten den Einfluss exekutiver Funktionen auf die Gangperformance bei leicht dementen Alzheimer-Patienten und fanden unter Dual-Task-Bedingungen (simultan Gehen und Bearbeitung einer kognitiven Aufgabe) signifikant niedrigere Gehgeschwindigkeiten und eine Zunahme der Gangvariabilität im Vergleich zur Kontrollgruppe [18]. Ähnliche Ergebnisse fanden Nakamura et al. [18] bei der Untersuchung von 97 Alzheimer-Patienten, die über den Zeitraum von 2 Jahren beobachtet wurden. Dabei zeigte sich eine Abnahme der Gehgeschwindigkeit und eine Zunahme der Schrittlängenvariabilität beim Übergang vom Stadium der leichten Demenz zum Stadium der mittelgradigen Demenz. Außerdem war die Schrittlängenvariabilität bei den Stürzern signifikant höher als bei den Nichtstürzern. Erhöhte Gangvariabilität, exekutive Dysfunktion und erhöhtes Sturzrisiko können daher bei der Alzheimer-Krankheit in engem Zusammenhang gesehen werden und ein kausale Verbindung liegt nahe [22, 24]. Bei der subkortikalen ischämisch-vaskulären Demenz (SIVD), dem mikroangiopathischen Untertyp der vaskulären Demenz, imponiert klinisch eine frontale Gangstörung mit breitbasigen und verkürzten Schritten. Es kann zu Störungen der Ganginitiierung kommen. Auch posturale Probleme treten nicht selten auf [27]. In Relation zur kognitiven Beeinträchtigung ist 40 Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie

2 Tab. 1 Prävalenz (%) demenzassoziierter Gang- und Balancestörungen. (Aus [4]) Demenz im Frühstadium Demenz im mittelgradigen Stadium Demenz im fortgeschrittenen Stadium Kontrollgruppe Alzheimer-Krankheit Vaskuläre Demenz Parkinson-Demenz Lewy-Körper-Demenz (n=42) (n= 40) (n = 39) (n = 46) (n=32) Gesamtprävalenz Tab. 2 Prozentualer Anteil von Stürzern. Die Odds Ratio (OR) mit den 95%-Konfidenzintervallen gibt den Vergleich zu Nichtstürzern an. (Aus [4]) Einmaliger Sturz in den zurückliegenden 12 Monaten Rezidivierende Stürze in den zurückliegenden 12 Monaten *p < 0,05. Kontrollgruppe Alzheimer-Krankheit Vaskuläre Demenz Parkinson-Demenz Lewy-Körper-Demenz (n = 42) (n= 40) (n = 39) (n = 46) (n=32) 26 OR 1,0 5 OR 1,0 45 OR 1,5 (0,99 2,4) 25 OR 1,9* (1,3 2,8) 62 OR 2,1* (1,3 3,4)* 49 OR 2.7* (1,8 4,0) 80 OR 3,7* (2,0 7,0) 67 OR 3,4* (2,2 5,3) 69 OR 2,9* (1,5 5,4) 41 OR 2,7* (1,8 4,1) die Gehgeschwindigkeit bei Patienten mit SIVD deutlich niedriger als bei Patienten mit AD [29]. Eine Abgrenzung zur Gangstörung beim Normaldruckhydrozephalus ( normal pressure hydrocephalus, NPH) ist klinisch relevant, da auch hier eine frontale Gangstörung zu beobachten ist. Typisch ist beim NPH die reduzierte Schritthöhe in der Schwungphase. Außerdem können beim NPH Freezing-Symptome und Rigor auftreten. Im Gegensatz zum idiopathischen Parkinson-Syndrom ist jedoch beim NPH der Armschwung gut erhalten ([27]; s. auch Liepelt-Scarfone et al., dieses Heft). Erwähnenswert sind Ergebnisse einer Longitudinalstudie, durch die der prädiktive Stellenwert neurologischer Gangstörungen im Hinblick auf die Entwicklung einer vaskulären Demenz belegt wurde [31]. Eine neurologische Gangstörung ist mit einem 3,5-fach erhöhten Risiko für das spätere Auftreten einer vaskulär bedingten Demenz verbunden, insbesondere wenn eine frontal oder hemiparetisch bedingte Gangstörung vorliegt. D Bei Patienten mit neurologischer Gangstörung sollte die Kognition regelmäßig evaluiert werden. Die Gangdysfunktion bei der Demenz im Rahmen des idiopathischen Parkinson- Syndroms ( Parkinson s disease dementia, PDD) wird durch die zugrunde liegende Pathologie der Parkinson-Krankheit bestimmt. Unter physiologischen Bedingungen bilden Basalganglien, Thalamus und Kortex neuronale Netzwerke (Basalganglienschleife), die ein feines Zusammenspiel aus kortikal initiierter Bewegungsplanung und subkortikal gesteuerter Willkürmotorik ermöglicht. In den Basalganglien erfolgt der Zugriff auf automatisierte (einstmals erlernte) Bewegungsprogramme, deren korrekte Ausführung ein Gleichgewicht der lokalen Neurotransmittersysteme erfordert. Durch die beim idiopathischen Parkinson-Syndrom entstehende Degeneration dopaminerger Neurone resultiert ein Verlust dieser Neurotransmitterbalance: Der Dopaminmangel im Striatum führt zu einer Hyperaktivität der Pars interna des Globus pallidus, die ihrerseits eine Hemmung des Thalamus und damit eine fehlende Erregung des Motorkortex zur Folge hat. Das Ergebnis ist eine gestörte Ausführung automatisierter motorischer Routineleistungen, die sowohl die Zeitgebung ( time keeping ) als auch die Amplitude ( force scaling ) der Bewegungen betreffen. Klinisch resultiert daraus das für den Parkinson-Patienten typische hypokinetisch-rigide Gangbild. Die Gelenkexkursionen und der Armschwung sind reduziert [27]. Oberkörper, Hüfte und Knie sind während des gesamten Gangzyklus leicht flektiert. Die Schritte sind von variabler Länge und die Füße schleifen häufig über den Boden (reduzierte Schritthöhe). In fortgeschrittenen Stadien finden sich neben der typischen Starthemmung (Freezing) auch plötzlich beschleunigte Schrittfolgen (Festination). Entwickelt sich im weiteren Verlauf eine PDD, sind die Gangstörungen noch ausgeprägter [4]. D Gangstörungen bei der Demenz vom Lewy-Körper-Typ können dem Gangbild des idiopathischen Parkinson-Syndroms entsprechen. Erwähnenswert ist in diesem Kontext, dass die Inzidenz sturzbedingter Verletzungen bei Patienten mit Demenz vom Lewy-Körper-Typ ( dementia with Lewy bodies, DLB) deutlich höher als bei AD- Patienten ist, selbst wenn extrapyramidale Symptome fehlen [13]. Für die frontotemporalen Demenzen (FTD) konnte kürzlich in einer Vergleichsstudie eine signifikant höhere Gangvariabilität (Schrittzeitvariabilität) als bei der AD nachgewiesen werden [2]. Diese fand sich sowohl bei der einfachen Gehprobe als auch beim Gehen in einer Dual-Task-Situation. Unklar ist, ob dieser Unterschied auf eine spezifische Störung des medialen Präfrontalkortex zurückzu- Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie

3 führen ist, der bei frontotemporalen Demenzen im Vergleich zur AD stärker betroffen ist. Der bereits erwähnte Zusammenhang zwischen Einschränkungen der Exekutivfunktionen und Gangvariabilität wird jedoch auch durch diese Studie nahegelegt. Unter allen quantitativen Gangparametern scheint die Schrittzeitvariabilität derjenige Gangparameter zu sein, der am engsten mit der Exekutivfunktion korreliert und die kortikale Kontrolle zur Aufrechterhaltung eines stabilen Gangrhythmus widerspiegelt [3, 10, 11, 25, 26, 35]. Neuronale und klinische Aspekte der kortikalen Gangkontrolle Früher dominierte die Vorstellung, dass das Gehen (nur) eine automatisierte rhythmische Aktivität darstellt, die von subkortikalen neuronalen Netzwerken gesteuert wird. Diese These lässt sich aufgrund der Erkenntnisse, die mit den modernen Methoden des brain imaging gewonnen wurden, nicht mehr aufrechterhalten. Gehen stellt eine höhere zerebrale Leistung dar, die kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit, Bewegungsplanung, Gedächtnis, Wahrnehmung und andere kognitive Prozesse integriert [11]. So wurde beispielsweise nachgewiesen, dass die Kontrolle der Gehgehschwindigkeit in Dual-Task-Situationen unter dem Einfluss höherer kortikaler Strukturen steht und dort mit neuronalen Netzwerken kognitiver Funktionen, insbesondere den Exekutivfunktionen, interferiert [1, 9]. Dabei kann es zu dysfunktionalen kognitiv-motorischen Interferenzen kommen, wenn in einer Situation der erhöhten Aufmerksamkeitsanforderung die kortikalen Ressourcen nicht mehr ausreichen, um z. B. simultan eine motorische und eine kognitive Aufgabe auszuführen (Dual-Task-Paradigma). Auf geriatrischen Stationen ist dieses Phänomen regelhaft zu beobachten: Stops walking when talking ist die Extremvariante einer kognitiv-motorischen Interferenz, bei der es zu einem vollständigen Abbruch der motorischen Aufgabe kommt. Patienten, die dieses Phänomen zeigen, haben ein erhöhtes Sturzrisiko [15]. Zusammenfassung Abstract Z Gerontol Geriat :40 44 Springer-Verlag 2011 D Kognitiv-motorische Interferenzen lassen sich durch geeignete Dual-Task-Tests objektivieren. Verbreitet ist z. B. das Rückwärtsrechnen in 3er-Serien parallel zu einer Gehprobe. Die dabei auftretenden Gangveränderungen können gemessen und mit den Referenzwerten eines Vergleichskollektivs in Beziehung gesetzt werden. Einschränkend muss jedoch gesagt werden, dass es bislang noch keine internationalen Standards zum Einsatz von Dual-Task-Assessments gibt und diesbezüglich auch noch DOI /s M. Jamour C. Becker M. Synofzik W. Maetzler Gangveränderungen als Frühindikator einer Demenz Gait changes as an early indicator of dementia Abstract Gait disorders are more common in dementia than in the context of the physiological aging process. Prevalence of dementia-associated gait disturbances depends on the type of dementia and the severity of cognitive impairment. While in vascular dementia gait abnormalities are often clinically apparent at early disease stages, Alzheimer s disease patients usually have stable gait until late disease stages. With up-to-date brain-imaging methods, it has been demonstrated that people suffering from dementia are more dependent on cortical activity in order to maintain gait stability in complex situations. When dysfunction of the frontal or temporal lobes occurs, allocation of these Zusammenfassung Gangstörungen treten bei Demenz häufiger auf als im Rahmen des physiologischen Alterungsprozesses. Die Prävalenz dieser demenzassoziierten Gangstörungen hängt dabei vom Demenztyp und vom Schweregrad der kognitiven Beeinträchtigung ab. Während bei der vaskulären Demenz schon im Frühstadium klinisch manifeste Gangstörungen zu beobachten sind, zeigen sich diese bei der Alzheimer-Demenz meist erst im späteren Krankheitsverlauf. Mit modernen Methoden des brain imaging wurde gezeigt, dass an Demenz erkrankte Personen vermehrt auf kortikale Aktivität angewiesen sind, um die Gangstabilität in komplexen Situationen aufrechtzuerhalten. Bei Dysfunktionen des Frontal- oder Temporallappens kann die Allokation dieser Ressourcen nicht mehr ausreichend sein. Klinisch lässt sich dies mithilfe von Dual-Task-Paradigmen überprüfen. Übersteigt die Aufmerksamkeitsanforderung die verfügbare Aufmerksamkeitskapazität, kommt es bei Alzheimer-Patienten auch schon im Frühstadium zu quantitativen Gangveränderungen, wie z. B. einer signifikanten Reduktion der Gehgeschwindigkeit und einer Zunahme der Schrittzeitvariabilität. Dies könnte die frühe Diagnose einer Alzheimer-Erkrankung erleichtern. Schlüsselwörter Alzheimer-Krankheit Vaskuläre Demenz Gangstörungen, neurologische Körperbalance Altern resources may no longer be sufficient. Dual-task paradigms are useful to test such resources. It has been shown in early Alzheimer s disease patients that, if the demand of attention exceeds available capacities, quantitative gait changes occur. Relevant parameters seem to be, e.g., walking speed and stride-time variability. Quantitative assessment of gait dysfunction in dementia may, thus, have the potential to serve as a trait marker. Keywords Alzheimer disease Vascular dementia Gait disorders, neurologic Postural balance Aging offene Fragen zur ökologischen Validität bestehen [1]. Zum jetzigen Zeitpunkt ist anerkannt, dass Dual-Task-Prozesse mit einer erhöhten Aktivität des dorsolateralen Präfrontalkortex (DLPFC) verknüpft sind [28] und spezifisch mit Exekutivfunktionen korrelieren [10, 26, 30, 35]. Die Dual-Task-Performance kann als funktionelles Maß für die Exekutivfunktionen und diese wiederum als Marker für die globale kognitive Reserve aufgefasst werden [12]. Vor diesem Hintergrund ist es naheliegend, die Wertigkeit von Dual-Task-Paradigmen im Hinblick 42 Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie

4 auf eine frühzeitige Diagnosestellung von Demenzerkrankungen zu explorieren [5]. Reduzierte Gehgeschwindigkeiten im Rahmen komplexerer Gangaktivitäten wie z. B. das Befördern einer Tasse Tee beim Gehen oder das Telefonieren beim Überqueren einer Straße sind bis zu einem gewissen Grad als sinnvolle Adaptation zur Erhaltung der Gangstabilität aufzufassen, deuten aber bei ausgeprägten Veränderungen auch auf eine herabgesetzte kortikale Reserve hin. Wie bereits dargelegt, ist die Reduktion der Gehgeschwindigkeit unter Dual-Task-Bedingungen bei Demenzpatienten deutlich ausgeprägter als bei Kontrollpersonen [20, 25]. Neben den Veränderungen der Gehgeschwindigkeit hat sich vor allem auch die Untersuchung der Gangvariabilität als vielversprechend erwiesen. Die Gangvariabilität gilt als sensibler Marker der kortikalen Gangkontrolle [11, 22, 35]. Ihre signifikante Zunahme ist bei Alzheimer- Patienten gut belegt [20, 25] und steht in einem engen funktionalen Zusammenhang mit den Exekutivfunktionen [10, 26, 30]. Schließlich finden sich quantitative Unterschiede in der Gangdysfunktion auch schon in einem präklinischen Stadium z. B. der Alzheimer-Erkrankung, sodass sich hier interessante Möglichkeiten für eine frühzeitige Diagnosestellung ergeben könnten [32]. Der präfrontale Kortex ( prefrontal cortex, PFC) nimmt eine zentrale Rolle in der motorischen Handlungsplanung ein [23]. So hängt nicht nur die Gehgeschwindigkeit, sondern auch die Bewegungsvorbereitung von einer Aktivierung des PFC ab. Der PFC ist die Schnittstelle, an der somatosensorische, visuelle und auditorische Informationen aus den nichtlimbischen Assoziationsgebieten zusammenlaufen. Diese Informationen werden hier in die aktuelle Bewegungssituation integriert. Schließlich werden weitere Impulse aus dem parahippocampalen Gebieten, die der Bewegung eine emotionale Ausrichtung geben, berücksichtigt. In all die Verbindungen im Bereich der höheren Hirnareale, die für den regelrechten Gang benötigt werden, ist der Frontallappen eingebunden [23]. D Nach derzeitiger Vorstellung organisiert der präfrontale Kortex ein motorisches sowie emotional angemessenes Bewegungsverhalten. Über seinen dorsolateralen Anteil (DLPFC) ist der präfrontale Kortex eng mit dem Arbeitsgedächtnis verknüpft, um aus den sensorischen Eingängen Bekanntes herauszufiltern und auf dieser Grundlage einen adäquaten und erfahrungsbasierten Bewegungsplan zu entwickeln. Ferner sind gangassoziierte Kontrollfunktionen wie z. B. die motorische Inhibition und die motorische Imagination im DLPFC lokalisiert [14, 16]. Fasst man diese Aspekte zusammen, erweist sich Gehen unter Alltagsbedingungen nach aktueller Vorstellung als eine komplexe Aktivität, die hohe Anforderungen an kognitive und sensorische Systeme stellt und sich so im täglichen Leben den Umgebungs- und Umwelteinflüssen adäquat und schnell anpassen kann. Die Ausführung des Gehens folgt einem dynamisch angepassten Bewegungsplan, nachdem alle internen und externen Umwelteinflüsse kortikal verrechnet worden sind. Diese dynamisch-kognitiven und motorischen Anpassungsprozesse finden unter Real-Time-Bedingungen im Bereich von Millisekunden statt und ermöglichen es dem Individuum, sich bei veränderten Bedingungen, Perturbationen, posturalen Störungen oder unerwarteten Ereignissen sicher und adäquat sowie unter Vermeidung von Stürzen fortzubewegen [12]. Die fortlaufende und stets angemessene Adaptation an solche komplexe Anforderungen setzt intakte Exekutivfunktionen voraus. Die dabei involvierten kognitiven Teilleistungen umfassen vor allem (geteilte) Aufmerksamkeit, Wachheit, Navigation, Urteilsvermögen, Risikoeinschätzung, Priorisierung und strategische Bewegungsplanung [8]. Auch tragen die kognitiven Aspekte eines normalen Gehens dazu bei, dass der benötigte Energieeinsatz minimiert wird und die Ziele einer Bewegungsaktion auf sichere und zeitlich angemessene Weise erreicht werden.

5 Fazit für die Praxis F Gangstörungen treten bei Demenzpatienten häufiger auf als bei nichtdementen älteren Menschen. Sie sind abhängig vom Demenztyp und vom Schweregrad der kognitiven Beeinträchtigung. F Gehen ist ein komplexer Vorgang. Sicheres und effizientes Gehen erfordert eine funktionierende integrative kortikale Gangkontrolle unter Mitberücksichtigung sensorischer Teilleistungen. F Der Einsatz von Dual-Task-Paradigmen scheint besonders geeignet zu sein, um Gangveränderungen (z. B. bei der Alzheimer-Erkrankung) in der frühestmöglichen Phase zu detektieren. Vielversprechende Outcome-Parameter sind die Reduktion der Gehgeschwindigkeit und Zunahme der Gangvariabilität. F Neurologische Gangstörungen sind prädiktiv für die spätere Entwicklung einer vaskulären Demenz. Bei den Betroffenen sollte daher die kognitive Leistung regelmäßig überprüft werden. Korrespondenzadresse Dr. M. Jamour Geriatrische Rehabilitationsklinik Ehingen Spitalstr. 29, Ehingen m.jamour@adk-gmbh.de Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Literatur 1. Al-Yahya E, Dawes H, Smith L et al (2011) Cognitive motor interference while walking: a systematic review and meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev 35: Allali G, Dubois B, Assal F et al (2010) Frontotemporal dementia: pathology of gait? Mov Disord 25: Allali G, Kressig RW, Assal F et al (2007) Changes in gait while backward counting in demented older adults with frontal lobe dysfunction. Gait Posture 26: Allan LM, Ballard CG, Burn DJ, Kenny RA (2005) Prevalence and severity of gait disorders in Alzheimer s and non-alzheimer s dementias. J Am Geriatr Soc 53: Beauchet O, Allali G, Berrut G et al (2008) Gait analysis in demented subjects: Interests and perspectives. 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