Mitochondrien und ihre Beeinflußbarkeit durch elektrische Wechselfelder im Hochtonfrequenz- bzw. Mittelfrequenzbereich

Inhaltsübersicht:
Einführung mit Erklärung der wichtigsten Begriffe

Mitochondrien

Die Mitochondrien gehören zu den Zellorganellen.

Der Begriff „Mitochondrien“ ist aus den griechischen Wörtern mitoz (mitos) Faden und condroz (chondros) Knorpel, Korn abgeleitet.

Die Mitochondrien können sich in ihrer Gestalt verändern und erinnern in ihrer jeweiligen Form an längliche Körner oder kurze Fäden, die zuweilen auch „knorpelige“ Auftreibungen aufweisen, wie dies von ALBERTS et al. in ihrem Buch „Molekularbiologie der Zelle“, 3. Auflage (1995) auf Seite 773 in Abb. 14-3 dargestellt ist.

Der Begriff „Organellen“ leitet sich ab vom griechischen organon (organon) Werkzeug, Hilfsmittel.

Zellorganellen im engeren Sinne sind aus Membranen aufgebaute intrazytoplasmatische Strukturen der Zelle als Kompartimente für spezifische Stoffwechselleistungen. Außer den Mitochondrien gehören das endoplasmatische Retikulum, der GOLGI-Apparat, die Lysosomen und die Peroxisomen zu den Zellorganellen.

Mitochondrien haben etwa die Größe von Bakterien. Sie werden in den meisten herkömmlichen Lehrbüchern als steife, längliche Zylinder mit abgerundeten Kappen und mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 m und einer Länge von 1 bis 5 m dargestellt. Zeitrafferaufnahmen lebender Zellen machen jedoch deutlich, daß Mitochondrien ausgesprochen bewegliche und sich in ihrer Gestalt ständig verändernde Organellen sind.

Eine Leberzelle enthält 1000 bis 2000 Mitochondrien, im Durchschnitt 1700; dies entspricht etwa im einem Fünftel des Zellvolumens.

Sie dienen als „Kraftwerke“ aller Eukaryontenzellen (Eukaryonten sind aus Zellen aufgebaute Organismen, in denen das genetische Material in den Zellkernen zusammengefaßt ist) und wandeln die Energie, die beim Umsatz der Nährstoffe mit Sauerstoff frei wird, in ATP (Adenosintriphosphat) um. Sie werden von zwei Membranen umschlossen, der Außen- und der Innenmembran. Die Außenmembran ist glatt, die Innenmembran zur Oberflächenvergrößerung vielfach nach innen gefaltet.

Der Innenraum, die Matrix, enthält ein konzentriertes Gemisch aus Hunderten von verschiedenen Enzymen, darunter auch denjenigen, die für die Oxydation von Pyruvat und Fettsäuren für den Zitronensäurezyklus benötigt werden.

An der inneren Membran laufen die Endstufen der Oxydation ab. Die Innenmembran ist zur Oberflächenvergrößerung vielfach gefaltet. Sie enthält Proteine bzw. Enzyme aus drei verschiedenen Funktionskreisen:

Da über die Membran ein elektrochemischer Gradient (220 mV!, innen negativ gegen außen positiv) aufrechterhalten werden muß, der die ATP-Synthase antreibt, ist die Membran für die meisten kleinen Ionen undurchlässig.

Die Außenmembran enthält u. a. ein großes kanalbildendes Protein, Porin. Durch die von Porin gebildeten Kanäle können größere Moleküle bis zu 5000 Dalton passieren. Zu den anderen Proteinen, die in diese Außenmembran eingebaut sind, gehören Enzyme der mitochondrialen Lipid-Synthese und Enzyme, die Lipid-Substrate in Formen umwandeln, die dann in der Matrix weiterverarbeitet werden können.

Der Intermembranraum zwischen Außen- und Innenmembran enthält mehrere Enzyme, die aus der Matrix entlassenes ATP zur Phosphorylierung anderer Nucleotide verwenden.

Nucleotide haben viele Funktionen. Sie können als Träger chemischer Energie (z. B. ATP, ADP, als Coenzyme, als spezifische Signalmoleküle (z. B. cAMP) oder als Bausteine von DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure) dienen. Nucleotide bilden die Untereinheiten von Nukleinsäuren.

Ein Nucleotid besteht aus einer Stickstoff enthaltenden Base, einer Pentose (Zucker mit 5 Kohlenstoff-Atomen) und einer oder mehreren Phosphat- Gruppen. Diese Basen heißen Uracil, Cytosin, Thymin, Adenin und Guanin.

Die Mitochondrien sind die Orte der Atmung. Nirgends sonst in der Eukaryontenzelle kann dieser Vorgang ablaufen. Ohne Mitochondrien wären die Zellen von Tieren und Pilzen anaerobe Organismen und bezüglich Energie abhängig vom relativ unergiebigen, veralteten Prozeß der Glykolyse.

Unter „Glykolyse“ versteht man den katabolen Stoffwechselweg im Zytoplasma fast aller Organismen zur Energiegewinnung (in Form von ATP), bei dem 1 mol Glukose zu 2 mol Laktat (anaerobe Glykolyse) bzw. 2 mol Pyruvat (aerobe Glykolyse) abgebaut wird.

Als „Laktate“ werden die Salze der Milchsäure, als „Pyruvate“ die Salze der Brenztraubensäure bezeichnet.

Zellen bzw. Gewebe, die unter anaeroben Bedingungen Energie benötigen (Skelettmuskulatur), schlecht mit Sauerstoff versorgt sind (Netzhaut, Knorpel, Dünndarmschleimhaut) oder die wie reife Erythrocyten keine Mitochondrien und damit keine Möglichkeit der Energiegewinnung aus der Atmungskette besitzen, sind auf die anaerobe Glykolyse angewiesen.

Die Fähigkeit zur Selbstreduplikation deutet daraufhin, daß sich die Mitochondrien evolutiv von intrazellulären Symbionten herleiten.

Hochtonfrequenz als unterer Bereich der Mittelfrequenz

Den Begriff „Mittelfrequenz“ gibt es nur im Bereich der Elektrotherapie.

Er wurde von dem deutschen Physiologen GILDEMEISTER 1944 eingeführt und ist medizinisch-physiologisch definiert.

In der Elektrotherapie dient die Frequenz als Einteilungskriterium für die therapeutisch genutzten Ströme bzw. elektrischen Felder.

Man unterscheidet zwischen Nieder-, Mittel- und Hochfrequenzbereich, zwischen denen es wiederum Übergangsbereiche gibt.

Dem Gleichstrom wird die Frequenz 0 Hz zugeordnet.

Der Niederfrequenzbereich umfaßt Frequenzen zwischen > 0 Hz und 1000 Hz

Der Übergangsbereich zwischen Nieder- und Mittelfrequenz liegt zwischen 1 und 2 kHz.

Der Mittelfrequenzbereich umfaßt Frequenzen zwischen 2 kHz und 100 kHz.

Der Übergangsbereich zwischen Mittel- und Hochfrequenz liegt zwischen 100 und 300 kHz.

Der Hochfrequenzbereich beginnt bei 300 kHz.

Bei Gleichstromanwendungen muß berücksichtigt werden, daß es zu Schließungs- und Öffnungsreizen kommen kann, daß Verätzungsgefahr besteht, wenn man nicht im Wasserbad (Vierzellenbad, Stangerbad) behandelt sondern Elektroden verwendet, die auf die Haut gelegt werden, und daß Metallimplantate nicht im Durchströmungsfeld liegen dürfen.

Im Niederfrequenzbereich entspricht die Frequenz der Antworten erregbarer Strukturen (Nerven, Muskeln, Rezeptoren) der Frequenz der Niederfrequenzströme, sofern diese überschwellig sind. Es gilt das Alles-oder-Nichts-Gesetz und das polare Reizprinzip: Man kann zwischen anodischen und kathodischen Wirkungen unterscheiden. Alle überschwellig gereizten Strukturen antworten synchron zur Frequenz des Reizstromes.

Die Gefährlichkeit elektrischer Ströme ist im Niederfrequenzbereich (bei etwa 50 Hz) am höchsten, weil die Herzkammerflimmerschwelle hier am niedrigsten liegt. Mit steigender Frequenz steigt auch allmählich die Herzkammerflimmerschwelle an, so daß erst im Mittelfrequenzbereich praktisch keine Gefahr der Auslösung von Kammerflimmern mehr besteht.

Im Mittelfrequenzbereich gilt das apolaritäre Reizgesetz. Im überschwelligen Bereich gibt es keine zeitlichen Beziehungen zwischen den negativen bzw. positiven Phasen der elektrischen Wechselfelder und dem Auftreten von Aktionspotentialen mehr. Die Schwellen (GREEN, 1962) steigen mit der Frequenz - bis schließlich im Übergangsbereich zur Hochfrequenz gleichzeitig mit der Prickelempfindung oder sogar schon vorher eine Wärmeempfindung auftritt. Bei Überschreiten der Schwelle werden die Aktionspotentiale in unregelmäßiger Folge mit abklingender Tendenz ausgelöst, und dementsprechend hat auch die durch Mittelfrequenzströme ausgelöste Prickelempfindung immer eine abklingende Tendenz.

Die Geschwindigkeit des Abklingens der Aktionspotentiale bzw. der Prickelempfindung steigt ebenfalls mit der Frequenz. Charakteristisch für den Mittelfrequenzbereich ist auch die Möglichkeit der Auslösung einer reversiblen partiellen Dauerdepolarisation, die am Nerven mit einem Leitungsblock und am Muskel mit einer physiologischen Kontraktur einhergeht.

Der Hochfrequenzbereich kann zur alleinigen Wärmetherapie genutzt werden, weil die Erregungsschwellen erregbarer Strukturen wegen der vorher einsetzenden Wärme- bzw. Hitzeempfindung nicht mehr erreichbar sind.

Hochtonfrequenz

Der Tonfrequenzbereich umfaßt die Frequenzen zwischen 16 Hz und 20000 Hz.

Die Frequenzen der zu Therapiezwecken eingesetzten elektrischen Wechselfelder bzw. Wechselströme aus dem Tonfrequenzbereich, wie sie KOEPPEN benutzte, gelten nach den Einteilungskriterien der Elektrotherapie daher in ihrem unteren Bereich als Niederfrequenzen und ab etwa 1000 Hz als Mittelfrequenzen.

1935, als KOEPPEN seine Arbeit „Tonfrequenzströme in der Medizin“ veröffentlichte, gab es diese Unterscheidung allerdings noch nicht. Dies war auch erst möglich, nachdem GILDEMEISTER 1944 den Begriff „Mittelfrequenzströme“ eingeführt hatte.

Aber bevor GILDEMEISTER den Begriff „Mittelfrequenzströme“ einführte, hatte KOEPPEN in seiner Arbeit „Tonfrequenzströme in der Medizin“ schon wichtige Eigenschaften, medizinische Wirkungen und therapeutische Vorteile dieser Mittelfrequenz-Ströme beschrieben.

Diese beschriebenen Besonderheiten bezogen sich allerdings nur auf die höheren Tonfrequenzen, so daß der hier erstmals verwendete Begriff „Tonfrequenzströme“ eigentlich nicht ganz zutreffend war. KOEPPEN hätte daher schon damals richtigerweise „Hochtonfrequenzströme in der Medizin“ als Titel für seine Arbeit wählen müssen.

Der Begriff „elektrischer Strom“ verwendet den Vergleich mit einem großen Fluß, einem Strom, in dem alle Teilchen immerfort in ein und dieselbe Richtung „strömen“. Dieser Vergleich trifft zwar für den Gleichstrom zu, weniger aber für Wechselströme, und zwar um so weniger, je höher die Frequenz des Wechselstromes ist. Zwar strömen die Teilchen gleicher Ladung während einer Halbwelle (Phase) tatsächlich in die gleiche Richtung, doch die Dauer dieser Phase wird mit zunehmender Frequenz immer kürzer, und nach der Umpolung strömen die Teilchen gleich wieder in die entgegengesetzte Richtung.

Die Häufigkeit der Umpolungen ist doppelt so hoch wie die Frequenz; z. B. ist eine Frequenz von 5000 Hz mit 10000 Umpolungen pro Sekunde verbunden. Daher veranschaulicht der Begriff „Ton“, wie ihn KOEPPEN erstmals in seiner erwähnten Arbeit „Tonfrequenzströme in der Medizin“ verwendet hat, das im Rhythmus des angelegten elektrischen Wechselfeldes erfolgende Hin- und Herschwingen der elektrischen Ladungsträger zwischen den Elektroden viel besser als der übliche Begriff „Strom“.

Der Begriff „Mittelfrequenzströme“ wurde erst mit der Einführung des Interferenzstromverfahrens durch NEMEC 1951 bekannter. Durch Überlagerung zweier an sich reizunwirksamer Mittelfrequenzströme, die sich in ihren Frequenzen um einen im Niederfrequenzbereich liegenden Betrag unterscheiden, wird eine entsprechend niederfrequente Amplitudenänderung (durch Schwebung erzeugte Amplitudenmodulation) erreicht, die eine niederfrequente Reizwirkung auf erregbare Strukturen entfaltet, wenn die lokale Erregungsschwelle überschritten wird. Auf diese Weise konnten Mittelfrequenzströme als im Vergleich zu Niederfrequenzströmen wesentlich verträglichere bzw. ungefährlichere Reizströme eingesetzt werden.

Da Interferenzstromtherapiegeräte rasch eine weite Verbreitung fanden und längere Zeit die einzige in der physikalischen Therapie Anwendung findende Form von Mittelfrequenzströmen darstellten, wurde „Mittelfrequenztherapie“ und „Interferenzstromtherapie“ zuweilen sogar synonym gebraucht, obwohl diese begriffliche Gleichsetzung - besonders nach Einführung anderer Mittelfrequenzanwendungen, ohne oder mit verschiedenen Formen der Amplitudenmodulation – unpräzise und daher unrichtig ist.

Aus der Interferenzstromtherapie, die in Abhängigkeit von der Richtung und vom Ort im durchströmten Gewebe sowohl Wirkungen der partiell oder 100% amplitudenmodulierten Mittelfrequenzströme als auch Wirkungen der unmodulierten Mittelfrequenzströme besitzt, wurde das Verfahren der Elektrischen Differentialtherapie entwickelt (MAY & HANSJÜRGENS, 1988; HANSJÜRGENS & MAY, 1989).

Die Elektrische Differentialtherapie ist einerseits ein Therapiesystem, das auf der Basis mittelfrequenter Ströme alle therapeutischen Wirkungen (außer die Wärmewirkungen der Hochfrequenzströme), die bei seiner Einführung auf dem Markt der Elektrotherapie waren, abdeckte. Andererseits ist sie ein Einteilungssystem aller auf dem Markt befindlichen Ströme nach physiologisch-medizinischen Wirkungskriterien – nicht nach technisch-physikalischen Kriterien, wie dies bis dahin üblich war und auch heute noch vielfach üblich ist.

Während bislang in der Nieder- und Mittelfrequenztherapie die stimulatorischen Wirkungen im Vordergrund standen, gewannen mit Einführung der elektrischen Differentialtherapie die nicht-stimulatorischen Wirkungen an Bedeutung.

Der gezielte Ausbau der Möglichkeiten nicht-stimulatorischer Wirkungen wurde allerdings erst mit der Einführung eines neuen Mittelfrequenzverfahrens vorangetrieben, das zunächst auf der Basis eines patentierten Verfahrens mit lediglich frequenzmodulierten Mittelfrequenzströmen (bei konstantgehaltener Intensität) arbeitete.

Die bei den bis dahin angewendeten Reizstromverfahren übliche intermittierende Absenkung der Intensität zwischen den reizwirksamen überschwelligen Impulsen wurde ersetzt durch eine entsprechend periodische Anhebung der Frequenz bei unverändert bleibender Intensität, mit anderen Worten durch eine reine Frequenzmodulation. Die Zeit zwischen den überschwelligen und damit reizwirksamen „Impulsen“ wird dabei aus therapeutischer Sicht nicht „verschenkt“ sondern für eine erwünschte therapeutische Stoffwechselbeeinflussung genutzt. Diese Stoffwechselbeeinflussung besteht in erster Linie auf verschiedenen Wirkebenen in einer Stoffwechselerleichterung.

Die Frequenzmodulationsfrequenz bestimmt bei diesem Verfahren die Häufigkeit der Auslösung von Aktionspotentialen.

Während bei herkömmlichen Mittelfequenztherapiegeräten meist ausschließlich im unteren Mittelfrequenzbereich (meist 4000 oder 5000 Hz) gearbeitet wird und die Frequenz eines Stromkreises bei Interferenzstromgeräten nur um relativ kleine Beträge (bis zu 100 – 200 Hz) verändert wird, arbeitet das neue Verfahren mit einem wesentlich größeren Frequenzumfang, der bei der ersten Generation anderthalb Oktaven, bei der neuesten Entwicklung sogar drei Oktaven beträgt. Die Frequenzabstufung erfolgt nach Gesetzen der Musik in Vierteltonschritten.

Die erste Gerätegeneration dieser neuen Entwicklung bewegte sich dabei noch lediglich im Hochtonbereich (ca. 4 – 12 kHz), die neuesten Geräte benutzen auch Frequenzen (ca. 4 – 32 kHz), die teilweise (20 – 32 kHz) schon im unteren Ultraschallbereich liegen. Sie gestatten auf der Basis eines im August 2000 zum Patent angemeldeten Verfahrens in Anpassung an die individuelle Schwellenkurven der Patienten simultan sowohl die Frequenz als auch die Amplitude zu modulieren, und zwar entweder gleich- oder gegensinnig. Die zahlreichen Vorteile und therapeutischen Möglichkeiten können hier im Einzelnen nicht aufgeführt werden.

Diese zahlreichen Vorteile und Unterschiede zu den herkömmlichen Mittelfrequenztherapieverfahren ließ es gerechtfertigt erscheinen, zu dem von KOEPPEN 1935 inaugurierten Namen „Tonfrequenzströme“ zurückzukehren, ihn jedoch in „Hochtonfrequenzströme“ zu berichtigen. In der täglichen praktischen Anwendung verkürzte sich der etwas lang erscheinende vollständige Begriff „Hochtonfrequenzstromtherapie“ schließlich zu „Hochtontherapie“. Daß dieser Begriff begründet ist, läßt sich den Anwendern und den Patienten dadurch demonstrieren, daß man die vom Gerät ausgehenden Elektrodenanschlußkabel statt mit den am Patienten angelegten Elektroden mit einem geeigneten Lautsprecher verbindet. Das Anhören der einzelnen sehr hohen Töne wird allerdings von den meisten Menschen als unangenehm empfunden.

Eine Umwandlung der elektrischen Wechselfelder in mechanische Schwingungen noch außerhalb des Körpers in einem Schallkopf, wie dies bei Ultraschall-Therapie und Diagnostik geschieht, wäre bei der Hochton-Therapie weder für die Behandler noch für die Patienten zumutbar. Daher werden die elektrischen Wechselfelder ohne vorherige Umwandlung dem Körper direkt zugeführt. Im Inneren des Körpers kommt es dann unter dem Einfluß dieser Wechselfelder zu Bewegungen der im Gewebe fixierten und der als Ionen frei beweglichen elektrischen Ladungen. Das Ergebnis sind Schwingungen der fixierten Ladungen und ein u. a. diffusionsfördernder elektrochemischer Schütteleffekt.

Experimentelle Beweise für die Beeinflußbarkeit der Mitochondrien durch Mittelfrequenz- bzw. Hochtonfrequenzströme

Die Ergebnisse der Untersuchungen von NIKOLOVA und DAVIDOV

In ihrer 1978 erschienenen Arbeit über Fermentaktivitäten in traumatisierten Nerven und ihre Beeinflussung durch Interferenzströme berichten NIKOLOVA und DAVIDOV, daß die in Tierexperimenten an Ratten in denervierten Muskeln nachweisbare, etwa 12 Wochen anhaltende Verminderung der „Oxydoreduktasen“ durch Behandlung mit Interferenzstrom vermieden werden kann. „Oxydoreduktasen“, jetzt „Oxidoreduktasen“ geschrieben, ist der Sammelbegriff für alle Enzyme der biologischen Oxidation und Reduktion. Zu ihnen gehören als wichtigste Gruppe die Enzyme der Atmungskette, die sich in den Mitochondrien befinden.

Da denervierte Muskeln durch Mittelfrequenzströme bekanntlich nicht zur Kontraktion gebracht werden können, kann es sich nicht um einen sekundären, einen durch Muskelkontraktionen bewirkten Trainingseffekt handeln. Die Beeinflussung ist daher als Folge einer direkten, zur Normalisierung pathologisch verminderter Enzymkonzentrationen führenden Stoffwechselbeeinflussung zu erklären. Da sich die Enzyme der Gruppe der Oxidoreduktasen vorwiegend in den Mitochondrien findet, sind die Ergebnisse dieser experimentellen Arbeit als Beweis für die normalisierende Beeinflussung der Mitochondrien durch „Interferenzströme“ in vivo anzusehen. Es besteht allerdings kein Grund für die Annahme, daß eine durch Interferenz bewirkte Amplitudenmodulation, wie sie für die niederfrequente Reizung von Nerven bzw. Muskeln gebraucht wird, Voraussetzung für diese Wirkung sein könnte

Die Ergebnisse der Untersuchungen von EHEMANN und KOMITOWSKI

Auf einem Symposion über das Thema „Tumoren und Ströme“, das am 16. Mai 1990 in Karlsruhe stattfand, berichteten KOMITOWSKI und EHEMANN über Versuche mit Mittelfrequenzströmen an Zellkulturen, die sie am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg durchgeführt hatten. EHEMANN hatte speziell die Einflüsse auf die Mitochondrien untersucht. Versuchsmaterial waren normale Nierenepithelien des Rattenkänguruhs. Die Zelllinie wächst bei 37° C und 5 % CO2 konfluent. Ausgesät wurden ca. 50000 Zellen pro Kulturschale. Bestromt wurde jeweils 10 min lang mit 0,9 mA, 3 mA und 9 mA, Frequenz 4000 Hz. Ergebnisse: (Wörtlich wiedergegeben:) „Es kommt zu einem Knalleffekt: Die Mitochondrien erscheinen nach der Bestromung vergrößert - vorwiegend verlängert – und aktiviert sowie in der Zahl vermehrt.“

Warum steigt mit Erhöhung der Frequenz die Wahrscheinlichkeit für eine Zunahme der Wirkung?

Die Zellmembran besteht (bei erregbaren Zellen im Ruhezustand) bekanntlich aus einer elektrisch nicht leitenden, isolierenden Doppelschicht, eine Voraussetzung für die Aufrechterhaltung des Membranruhepotentials. Gleichstrom kann daher die Zellmembran bei ausreichender Intensität lediglich polarisieren aber nicht durchdringen.

Für Wechselströme bildet die Zellmembran allerdings keinen unüberwindbaren Widerstand. Zwar gilt auch für elektrische Wechselfelder, daß die Zellmembran unter ihrem Einfluß keine geladenen Teilchen (Ionen) passieren läßt, doch sie verhält sich wie das isolierende Dielektrikum eines Kondensators. Die innere und die äußere Oberfläche wird jeweils im Rhythmus der Frequenz des elektrischen Wechselfeldes umpolarisiert. Diese Umpolarisierungen sind wie bei einem Kondensator, der in der Elektrotechnik bekanntlich als Bauteil benutzt wird, mit Auf- und Entladungsströmen bzw. Umladungsströmen verbunden.

Ein Kondensator bildet für Gleichspannungen (sofern sie unterhalb der Durchschlagsspannung liegen, bei welcher der Kondensator zerstört würde) eine unüberwindbare Barriere, so daß kein Gleichstrom fließen kann. Der Widerstand des Kondensators, der so genannte kapazitive Widerstand, ist für Gleichstrom somit unendlich hoch. Da sich der Wechsel der Richtung der elektrischen Felder jedoch durch einen Kondensator hindurch überträgt, so daß in einem Stromkreis auch zwischen Kondensatoren Wechselströme fließen können, obwohl sie für Ladungen (in der Elektrotechnik Elektronen, im menschlichen Körper hauptsächlich Ionen) undurchlässig sind, ist der kapazitive Widerstand eines Kondensators von der Frequenz der angelegten Wechselspannung abhängig; er nimmt mit steigender Frequenz ab. Daraus folgt, daß Energie mit Hilfe elektrischer Wechselfelder um so leichter durch isolierende Schichten in den menschlichen Körper, seine Gewebe und schließlich auch in die Zellen und deren von Membranen umgebenen Organellen wie den Mitochondrien eingebracht („eingeschleust“) werden kann, je höher die Frequenz des Wechselfeldes ist.

Dafür wurde gezielt mit Entwicklung der Hochtontherapie die Voraussetzung geschaffen, indem die Frequenzmodulation eingeführt wurde, die sich ab 1997 in der ersten Gerätegeneration über eine Frequenzbreite von anderthalb Oktaven innerhalb des Hochtonfrequenzbereiches erstreckte.

Die gleichsinnige simultane Frequenz- und Amplitudenmodulation als bewußt zur Maximierung der stoffwechselbeeinflussenden Wirkungen der Hochtonfrequenztherapie entwickelte Einrichtung der neuesten Generation der Hochtongeräte

Die beiden Anwendungsformen der gleichsinnigen
simultanen Frequenz- und Amplitudenmodulation,

1. die gleichsinnige simultane Frequenz- und Amplitudenmodulation ohne Kreuzung sondern mit Anpassung an den Verlauf der Schwellenkurve,

SimulFAMi,

und

2. die gleichsinnige simultane Frequenz- und Amplitudenmodulation

mit spitzwinkliger Kreuzung der Schwellenkurve als Sonderform der kombinierten Stimulation mit

SimulFAMX:

die „paradoxe Stimulation“

Die Weiterentwicklung, die innerhalb des Jahres 2000 die neueste Generation von Hochtonfrequenztherapiegeräten auf den Markt brachte, besitzt einen noch größeren Frequenzumfang (von 4096 bis 32384 Hz), der mit Frequenzen über 20000Hz bereits in den unteren Ultraton- bzw. Ultraschallbereich hineinreicht und zusätzlich die Möglichkeit der simultanen gleich- oder gegensinnigen Frequenz- und Amplitudenmodulation (SimulFAM) bietet.

Besonders die langsame gleichsinnige Frequenz- und Amplitudenmodulation SimulFAMi (Periodendauer 144 s) und die „paradoxe Stimulation“, realisierbar mit SimulFAMX und Einstellung der Steigung der frequenzabhängigen Intensitätskurve auf Werte über 100 %, gewichten ganz gezielt die Stoffwechselwirkungen, während die Amplitude (die Intensität) entlang der frequenzabhängigen Schwellenkurve moduliert wird bzw. im höherfrequenten Bereich unterschwellig bleibt, obwohl sie – absolut gesehen – gerade dort ihre Maximalwerte erreicht und ihre ausgeprägteste Stimulationswirkung bei den Minimalwerten von Frequenz und Amplitude entfaltet.

Die paradoxe Stimulation hat nicht nur den Vorteil der Nutzung der „Pausen“ zur maximalen Entfaltung der Stoffwechselwirkungen: Sie wird auch als besonders „weich“ und sanft empfunden, sowohl bei der Muskelstimulation (meist 20 Hz oder 0,3 – 3 Hz) und bei der zur Abschwellung eingesetzten Sympathikusreizung mit 10 Hz als auch bei der zur zentralen Schmerzlinderung eingesetzten gegenirritativen Reizung (meist mit 100 Hz).

Während Reizungen mit niederfrequenten Strömen völlig synchron nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz erfolgen und daher als besonders „hart“ empfunden werden, bewirkt die sinusförmige Hüllkurve der Mittelfrequenzimpulse bei multiplikativer bzw. durch Interferenz erzeugter Amplitudenmodulation mittelfrequenter Ströme eine während der Anstiegsphase dieser Mittelfrequenzimpulse sukzessive einsetzende Rekrutierung der im Behandlungsgebiet überschwellig gereizten motorischen und sensiblen Fasern in Abhängigkeit von den jeweils lokal im Gewebe erreichten Feldstärken. Die in den verschiedenen Nervenfasern ausgelösten Aktionsimpulse (Aktionspotentiale) treten dabei nicht völlig synchron auf, sondern sie sind wie bei natürlichen Nervenaktivierungen zeitlich voneinander unabhängig. Diese Tatsache ist vor allem für Muskelreizungen von Bedeutung. Die natürliche, physiologisch höchste auf längere Dauer von motorischen Fasern durchhaltbare Tetanisierungsfrequenz von 20 Hz läßt sich daher mit Reizung durch Niederfrequenzströme nicht für eine glatte Muskeltetanisierung einsetzen, wohl aber mit den beschriebenen niederfrequenten Modulationen von Mittelfrequenzströmen. Dieser Vorteil wurde durch die Einführung der paradoxen Stimulation noch weiter ausgebaut.

Die paradoxe Stimulation hat somit sowohl muskelphysiologisch als auch metabolisch entscheidende Vorteile. Die Entwicklung dieser neuen Methode hatte diese Vorteile zum Ziel. Sie wurde unter bewußter Berücksichtigung bzw. Nutzung bekannter Tatsachen aus der Elektrizitätslehre, der Elektrochemie, der Elektrophysiologie und der Elektrobiochemie realisiert.

So können die Stoffwechselwirkungen der Hochtonfrequenztherapie, zu denen u. a. die Vermehrung und Vergrößerung der Mitochondrien gehört, nicht nur allein sondern, falls dies indiziert ist, auch in Kombination mit einer besonders angenehmen Form der Nerven- bzw. Muskelreizung genutzt werden.

Die mit einer Reizung motorischer, sensibler oder sympathischer Nervenfasern immer einhergehende Stoffwechselforderung - durch repetitive Repolarisationsarbeit in Form von Ionenpumparbeit - bei durch die Reizung motorischer Fasern zur Kontraktion gebrachten Muskeln zusätzlich mechanische Verkürzungsarbeit – wird durch die beschriebene forcierte Stoffwechselwirkung der paradoxen Stimulation erleichtert.

Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, war schon von den traditionell eingesetzten sogenannten Reizströmen einschließlich der Interferenzströme und von Gleichstrom bekannt, daß manche dieser Ströme auch gewisse Effekte hervorrufen, die sich nicht mit der Erzeugung von Aktionspotentialen in erregbaren Zellen bzw. deren Folgen erklären lassen.

Diese erwünschten, therapeutisch nutzbaren Wirkungen sollten durch die Entwicklung der Hochtontherapie stärker gewichtet und effektiver einsetzbar gemacht werden.

Einige dieser in der einschlägigen Literatur beschriebenen, nicht mit der Auslösung von Aktionspotentialen erklärbaren Wirkungen (einschließlich der mitochondrienbeeinflussenden Wirkungen) seien hier abschließend beispielhaft aufgeführt:



Zusammenfassung:

1978 wurde erstmals von NIKOLOVA und DAVIDOV über eine normalisierende, konzentrationserhöhende Wirkung von Mittelfrequenzströmen auf Oxidoreduktasen und andere Enzyme in vivo berichtet, nachgewiesen an denervierten Muskeln der Ratte. 1990 trugen KOMITOWSKI und EHEMANN über Wirkungen von mittelfrequenten Wechselfeldern in vitro vor, bei denen sie in Zellkulturen von normalen Nierenepithelien des Rattenkänguruhs Zunahmen der Zahl und der Größe der Mitochondrien beobachtet hatten. Da sich die meisten Oxidoreduktasen in den Mitochondrien finden, bestätigen die Ergebnisse der beiden experimentellen Arbeiten sich gegenseitig.

Die benutzen Frequenzen der Mittelfrequenzströme lagen bei 4000 Hz. Mit höheren Frequenzen lassen sich elektrische Wechselfelder leichter, angenehmer und risikoloser einkoppeln, erstens, weil der kapazitive Widerstand der Gewebe mit steigender Frequenz abnimmt, zweitens, weil die sensiblen und motorischen Schwelle mit der Frequenz ansteigen, und drittens, weil der Abstand zu den für das Herz gefährlichen Niederfrequenzen mit steigenden Frequenzen immer größer wird. Da mit den modernen Hochtontherapiegeräten Frequenzen zwischen etwa 4 kHz und 32 kHz angewandt werden können, ist die Wahrscheinlichkeit höher, diese Wechselfelder in größere Gewebebereiche – auch gerade intrazellulär und intramitochondrial - mit ausreichender Wirkung auf Mitochondrien einzukoppeln.