Hintergrund

Patienten mit chronischen Schmerzen sind in ihrem täglichen Lebensalltag stark eingeschränkt und bedürfen einer professionellen Behandlung mit einem multimodalen Angebot. Dazu gehört auch die Verordnung von zentral wirksamen Medikamenten, wie retardierten Opiaten, Antikonvulsiva und Antidepressiva.

In Deutschland sind bis zu 23 Mio. Menschen von chronischen Schmerzen betroffen, in der Schweiz sind es über zwei Millionen. Ungefähr 70 % dieser Patienten sind in ärztlicher Behandlung. Davon wiederum sind 24 %, also rund ein Viertel dieser Patienten, der Ansicht, dass ihre Schmerzen nicht adäquat behandelt werden [3].

Die Elosan-Therapie ist eine neue physikalische Behandlungsform und eignet sich ausgezeichnet, Patienten mit chronischen Schmerzen zusätzliche Linderung zu verschaffen, ihre Lebensqualität zu verbessern und den Verbrauch von Schmerzmedikamenten zu reduzieren. Die Grundkonzeption zu dieser Therapie stammt von B. Reinhardt, der sie 1980 zum Patent anmeldete. Sie wurde seit 2016 von W. Bohn und A. Bischof in der Elosan AG zum Medizinprodukt weiterentwickelt. Zum Nachweis der Wirksamkeit und Verträglichkeit dieser neuen Therapie im Rahmen der Zulassung der Elosan-Therapiekabine C1 als aktives Medizinprodukt der Klasse IIa nach der Europäischen Richtlinie 93/42 EEC Appendix IX [1] wurde eine klinische Studie nach den Normen der EN ISO 14155 [2] durchgeführt. Die Kriterien der MEDDEV 2.7.1 rev 4 [5] und der MDR 2017/745 [3] sollten zu diesem Zweck erfüllt werden. Aus diesem Grund war die Durchführung einer klinischen Studie notwendig, da trotz ausführlicher Literaturrecherche keine Daten zur Wirksamkeit und Verträglichkeit des Verfahrens aus anderen Quellen erhoben werden konnten.

Die Studie wurde bei der Swissmedic angemeldet und unter der Nummer BASEC-Nr. 2018-0018/EUDAMED Nr. CIV-18-01-022865 registriert und genehmigt. Sie wurde als multizentrische Studie den Ethikkommissionen ECOS St. Gallen als führende Ethikkommission und des Kantons Zürich vorgelegt und von diesen genehmigt.

Technik der Elosan-Kabine

Die Elosan-Kabine ist eine spezielle geschlossene und elektrisch isolierte Kabine, welche für die Elosan-Schmerztherapie verwendet wird. Darin wird die Kurzzeitbehandlung durch elektrostatische Aufladung des Patienten durchgeführt. Das elektrostatische Feld wird durch ein spezielles Speisegerät erzeugt, welches eine Gleichspannung von bis zu 50 kV (Kilovolt) aufbauen kann. Das Feld wird über einen metallischen Handgriff auf den Patienten gebracht, welcher in einer isolierten Kabine steht. Er ist normal mit leichter Kleidung und Schuhen bekleidet. Durch den Vorgang wird die Körperoberfläche mit negativ geladenen Elektronen bedeckt.

Sicherheitskomponenten sind die elektrische Isolation des Patienten sowie ein sehr hochohmiger Vorwiderstand von 200 MΩ (Megaohm) der dafür sorgt, dass nur ein sehr kleiner elektrischer Strom im Mikroampere-Bereich fließen kann. Als Gegenpol (Gegenelektrode) zum Einspeisungsmodul und zum elektrostatisch aufgeladenen Patienten dient eine spezielle elektrisch leitende Beschichtung auf der Innenwand des Gehäuses. Diese ist indirekt mit der Erdung des Systems verbunden. Sie sorgt dafür, dass das elektrostatische Feld den ganzen Körper des Patienten möglichst regelmäßig umgibt (Abb. 1). Zusätzlich wird durch die Beschichtung eine ungewollte elektrostatische Entladung abgeleitet.

Abb. 1
figure 1

Schematische Darstellung des elektrostatischen Felds in der Elosan-Kabine

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Hypothese zum Wirkmechanismus

Die Kraftwirkung des elektrischen Felds auf freie elektrische Ladungsträger hat eine Ladungsbewegung zur Folge. Das elektrische Feld kann über die mechanische Kraftwirkung in Form einer translatorischen Bewegung wirken oder eine Deformation oder Drehbewegung, eine sog. „dielektrische Polarisation“ auslösen. Dies kann in biologischen Systemen entweder zu Ionenverschiebungen oder zu Grenzflächenpolarisationen führen, wenn die Ladungsspannung groß genug ist. Von diesen Wirkungen sind vor allem das Membranpotenzial der Zellen und die wichtigsten Dipolmoleküle im Organismus – Proteine und Wasser – betroffen [5]. Es ist davon auszugehen, dass ein den Körper umschließendes elektrostatisches Gleichfeld über die äußeren Hautschichten mit den darin eingebetteten Nozizeptoren bis zu darunterliegenden Zellen des Bindegewebes (extrazelluläre Matrix [ECM]) wirksam ist. Elektrische Vorgänge an Zellmembranen können dann stattfinden, wenn die Konzentration von Ladungen und Ionen innerhalb und außerhalb der Zellmembran unterschiedlich ist. Diese Ungleichverteilung ist an praktisch allen Membranen vorhanden und kommt dadurch zustande, dass die Membran selektiv permeabel für die einzelnen Ionen ist. Außerdem schafft die Na+/K+-Pumpe ständig aktiv Na+ aus der Zelle hinaus und K+ in die Zelle hinein. Für jedes Ion stellt sich dabei ein elektrochemisches Gleichgewicht ein, bei dessen Erreichen kein Nettofluss des Ions durch die Membran mehr stattfindet. Dann sind die elektrische und die chemische Kraft, die das Ion durch die Membran treiben, gleich groß und entgegengesetzt. Aus den Gleichgewichtspotenzialen aller Ionen an einer Zellmembran entsteht das Membranpotenzial [6].

Die Kraft eines elektrostatischen Felds (Coulomb-Kraft) kann, wenn die angelegte Spannung ausreichend hoch ist, die Ionenbewegungen beeinflussen. Sie kann sich je nach Ladung der Ionen entweder hemmend oder beschleunigend auf die Ionenbewegung auswirken. Diese Kraft kann das Ruhemembranpotenzial, aber auch die Entstehung und Fortleitung von Aktionspotenzialen (z. B. bei Nervenzellen) beeinflussen.

Eine Überschussladung (Elektron, Ion), wie sie bei der Therapie mit der Elosan-Kabine auf der gesamten Körperoberfläche aufgebaut wird, bewirkt eine mechanische Kraft, die im Stande ist, eine Stoffmasse von 2,61 · 10−14 kg zu bewegen. Bei mehrfacher Ionisation (z. B. Ca2+, Fe3+) wird die mechanische Kraft entsprechend größer bzw. intensiver [7]. Diese Tatsache kann bei der Bewegung von chemischen Elementen, insbesondere beim Ionentransport an der Zellmembran, von entscheidender physiologischer Bedeutung sein.

Wenn wir also annehmen, dass durch eine sehr hohe Spannung auf der Körperhülle Veränderungen des Ionentransports durch die Einwirkung der Coulomb-Kraft ausgelöst werden können, so müsste diese Kraft in der Form wirken, dass die Ladungen der Makromoleküle und/oder der Wasseranteil verändert werden. Diese Faktoren beeinflussen aber wieder die lokalen Membranpotenziale. Die gegenseitige Beeinflussung von Natrium‑, Kalium‑, Magnesium- und Kalziumionen ist nachgewiesen [5]. Dadurch könnte auch die in Voruntersuchungen festgestellte therapeutische Wirkung auf chronische Schmerzen als Wirkung auf die Erregung von Nozizeptoren oder Nervenzellen zu erklären sein.

Methodik

In einer offenen, randomisierten klinischen Vergleichsstudie an 3 schmerzmedizinischen Zentren in der Schweiz wurden im Zeitraum von Juli 2018 bis März 2019 insgesamt 39 Patienten mit chronischen Schmerzen aufgeteilt in 2 Gruppen (21 Verum, 18 Kontrolle) in die Studie eingeschlossen. Die Verumgruppe erhielt über einen Zeitraum von 28 Tagen zweimal/Woche eine 4‑minütige Elosan-Therapie zusätzlich zu ihrer unverändert weiterlaufenden Standardtherapie, die Kontrollgruppe erhielt nur ihre Standardtherapie weiter. Das gewählte Intervall der Behandlungen hat sich in den Versuchen bei der Entwicklung des Verfahrens als geeignet und in einer Studie als praktikabel gezeigt. In den Einschlusskriterien wurde festgelegt, dass die Schmerzen der Patienten mindestens seit 6 Monaten bestehen und ihre Stärke bei Beginn der Studie mehr als 50 mm auf der VAS-Schmerzskala betragen mussten.

Alle Patienten unterschrieben vor Beginn der Studie eine Informations- und Einverständniserklärung („informed consent“), deren Inhalte von den beiden beteiligten Ethikkommissionen als GCP-konform bestätigt wurden.

Ausgeschlossen wurden Patienten mit elektrischen oder elektronischen Implantaten, unbehandelten Anfallsleiden, Psychosen oder Schilddrüsenerkrankungen sowie schwangere Patientinnen.

Als primärer Zielparameter wurde bestimmt, dass die Schmerzreduktion in der Verumgruppe nach 8 Behandlungen mindestens 20 mm (auf der 100 mm-skalierten VAS-Schmerzskala) mehr aufweisen sollte als in der Kontrollgruppe. Als sekundäre Zielparameter wurden die Veränderung der Lebensqualität (QoL) anhand des SF-12-Fragebogens und eine relevante Reduktion von Schmerzmedikamenten der Standardmedikation festgelegt. Die Evaluierungen erfolgten jeweils direkt nach der Behandlung bzw. Befragung der Patienten.

Ergebnisse

In die Studie eingeschlossen waren 28 weibliche (71,8 %) und 11 männliche (28,2 %) Patienten. Das Durchschnittsalter betrug 54,3 Jahre. Die Schmerzen bestanden durchschnittlich 10 Jahre (Verumgruppe) bzw. 9,5 Jahre (Vergleichsgruppe). Bezüglich der demografischen Daten bestanden keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen.

Folgende Grunderkrankungen waren hauptsächlich Ursache für die chronischen Schmerzen (Tab. 1).

Tab. 1 Grunderkrankungen für die chronischen Schmerzen der Studienteilnehmer
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Die jeweils für die Patienten bestehenden Schmerztherapien und Medikamente wurden in beiden Gruppen individuell unverändert weiter verabreicht.

Die am häufigsten verwendeten Schmerzmittel sind in Tab. 2 aufgeführt.

Tab. 2 Häufigste, verwendete Schmerzmittel der Studienteilnehmer
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Die gruppeninterne Schmerzreduktion war in der Elosan-Gruppe hoch signifikant (p = 0,001), nicht aber in der Kontrollgruppe (Abb. 2).

Abb. 2
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Mittelwert pro Besuch der VAS-Scores

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Die Behandlungswirkung entsprach im Durchschnitt einer Schmerzreduktion von fast 25 %, was klinisch insoweit relevant ist, als die Wirkung bei den Patienten zusätzlich zur medikamentösen und multimodalen Therapie erreicht wurde. Die Beobachtung, dass 2,5-mal mehr Patienten in der Elosan-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe eine Reduktion des VAS-Scores von mehr als 20 mm (entsprechend einer Schmerzreduktion von mindestens 30 %) erfuhren, bestätigt den guten Behandlungseffekt, obwohl der primäre Endpunkt mit p = 0,102 die statistische Signifikanz nicht ganz erreichte (Abb. 3), vermutlich, weil die Fallzahl zu gering war und die Studie somit keine ausreichende Power hatte. Weitere Studien mit ausreichenden Fallzahlen oder weniger ambitionierten Zielparametern müssen durchgeführt werden, um die therapeutische Relevanz zu bestätigen.

Abb. 3
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Boxplot des Mittelwerts der ∆VAS-Werte

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Eine Bestätigung der Wirksamkeit der Elosan-Therapie müsste das Ergebnis des SF-12-Fragebogens im physischen Abschnitt, Unterpunkt: „Körperlicher Schmerz“ („bodily pain“) darstellen, der sich in der Verumgruppe signifikant (p = 0,001) verbesserte, aber nicht in der Kontrollgruppe (Tab. 3). Dies ist eine statistisch signifikante Intergruppendifferenz, d. h. eine statistisch signifikante Schmerzreduktion in der Elosan-Verumgruppe gegenüber der Kontrollgruppe.

Tab. 3 SF-12 körperliche Dimensionen – körperliche Funktion, körperliche Rolle, körperliche Schmerzen und allgemeine Gesundheit für die mITT-Probe (n = 39)
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Eine weitere Bestätigung dieses Ergebnisses ist die Tatsache, dass der Gesamtwert des SF-12-Teils „Mentaler Teilbereich“ in der Elosan-Behandlungsgruppe statistisch signifikant (p = 0,02) besser war als in der Referenzgruppe (Tab. 4).

Tab. 4 Gesamte physische und mentale Werte für die mITT-Probe (n = 39)
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Da beide Gruppen im Laufe der Studie abgesehen von der Elosan-Therapie die gleiche medizinische Betreuung erhielten und bei allen Patienten die bisherige individuelle Therapie fortgeführt wurde, deutet das Ergebnis von SF-12 zusammen mit der Verbesserung der Teilmenge „Körperliche Schmerzen“ darauf hin, dass sich die Patienten in der Behandlungsgruppe besser fühlten, weil sie tatsächlich weniger Schmerzen hatten. Diese Interpretation wird durch die Verbesserung der Schmerzempfindung von Visite zu Visite unterstützt, die in der Verumgruppe hoch signifikant (p = 0,001) besser als in der Kontrollgruppe war (Abb. 4). Tatsächlich berichteten in der Behandlungsgruppe mehr als doppelt so viele Patienten von einer Verbesserung der Schmerzen bei jedem Besuch als in der Referenzgruppe.

Abb. 4
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Art der Schmerzveränderung zwischen den Besuchen

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Schließlich konnten etwa viermal mehr Patienten in der Elosan-Gruppe ihre Schmerzmedikamente im Vergleich zur Referenzgruppe gegen Ende der Studie reduzieren.

Diskussion

Die vorliegende klinische Pilotstudie lieferte einige Hinweise dafür, dass die Behandlung mit der Elosan-Therapiekabine chronische Schmerzen effektiv reduzieren könnte, vor allem auch bei Patienten, bei denen sie als zusätzliche elektrophysikalische Therapiekomponente zu einer klassischen multimodalen Schmerztherapie angewendet wird, obwohl der primäre Wirksamkeitsendpunkt statistisch signifikant nicht ganz erreicht wurde. Bei der Festlegung der Zielparameter aufgrund der in den Versuchen bei der technischen Entwicklung erzielten Ergebnisse wurde bestimmt, dass die Schmerzreduktion in der Verumgruppe nach 8 Behandlungen mindestens 20 mm (auf der 100 mm-skalierten VAS-Schmerzskala) mehr aufweisen sollte als in der Kontrollgruppe, und das zusätzlich zur Fortführung der bisherigen Therapie. In der Studie stellte sich diese Annahme aber als zu optimistisch heraus. Die gruppeninternen Vergleiche sowie die Ergebnisse der sekundären Zielparameter bestätigten hingegen die Annahmen auch in statistischer Hinsicht.

Die Messmethoden, die zur Beurteilung der Wirksamkeit und Sicherheit in dieser klinischen Prüfung verwendet wurden, waren angemessen und sind in vergleichbaren Untersuchungen weitverbreitet. Die in dieser Studie zur Bestimmung des primären Endpunkts verwendete visuelle Analogskala (VAS) bewertet das subjektive Schmerzempfinden, was angemessen ist, da keine objektiven Messungen von Schmerzen verfügbar sind (Borg 1982, Borg 1998). Der SF-12-Fragebogen zur Lebensqualität ist ein bekanntes und in Studien weitverbreitetes Instrument zur Beobachtung der Veränderung der Lebensqualität von Patienten.

Die acht aufeinanderfolgenden Behandlungssitzungen zeigten kein sicherheitsrelevantes Ereignis, sodass eine Nutzen-Risiko-Analyse zugunsten der elektrostatischen Elosan-Therapie ausfallen müsste.

Weitere Untersuchungen mit größeren Patientenzahlen sind erforderlich, um die Ergebnisse der vorliegenden klinischen Studie wissenschaftlich abzusichern. Es lässt sich aber aus den erzielten Ergebnissen herauslesen, dass die elektrophysikalische Therapie mit der Elosan-Therapiekabine C1 eine zusätzliche Erfolg versprechende Komponente in der multimodalen Schmerztherapie sein könnte.

Fazit für die Praxis

Die Behandlung mit der Elosan-Therapiekabine C1 bietet eine nebenwirkungsfreie, gut verträgliche nichtmedikamentöse Behandlungsmöglichkeit für Patienten mit chronischen Schmerzen. Wenn die Wirksamkeit in weiteren Studien bestätigt werden kann, könnte sie eine wertvolle Ergänzung in der multimodalen Therapie sein. Die innovative elektrophysikalische Therapie ist zeitschonend, delegierbar und für die Patienten nicht belastend oder gefährdend. Die signifikant verbesserten Parameter der Lebensqualitätsbeurteilung durch die Therapie mit der Elosan-Kabine C1 in dieser Studie könnten darauf hindeuten.