Stimulation électrique fonctionnelle
Lésion de la moelle épinièreEdit
Les blessures de la moelle épinière interfèrent avec les signaux électriques entre le cerveau et les muscles, ce qui entraîne une paralysie en dessous du niveau de la blessure. La restauration de la fonction des membres ainsi que la régulation de la fonction des organes sont les principales applications de la FES, bien que la FES soit également utilisée pour le traitement de la douleur, de la pression, la prévention des plaies, etc. Certains exemples d’applications de l’ESF incluent l’utilisation de neuroprothèses qui permettent aux personnes paraplégiques de marcher, de se tenir debout, de restaurer la fonction de préhension des mains chez les personnes tétraplégiques, ou de restaurer les fonctions intestinales et vésicales. La FES de haute intensité des muscles quadriceps permet aux patients présentant une lésion complète des motoneurones inférieurs d’augmenter leur masse musculaire, le diamètre des fibres musculaires, d’améliorer l’organisation ultrastructurale du matériel contractile, d’augmenter la sortie de force pendant la stimulation électrique et d’effectuer des exercices de mise debout assistés par la FES.
La marche dans les lésions de la moelle épinièreEdit
Kralj et ses collègues ont décrit une technique de marche des paraplégiques utilisant la stimulation de surface, qui reste la méthode la plus populaire utilisée aujourd’hui. Des électrodes sont placées sur les muscles quadriceps et les nerfs péroniers de manière bilatérale. L’utilisateur contrôle la neuroprothèse à l’aide de deux boutons-poussoirs fixés aux poignées gauche et droite d’un cadre de marche, ou à l’aide de cannes ou de béquilles. Lorsque la neuroprothèse est mise en marche, les deux muscles quadriceps sont stimulés pour obtenir une posture debout. Des électrodes sont placées sur les muscles quadriceps et les nerfs péroniers de manière bilatérale. L’utilisateur commande la neuroprothèse à l’aide de deux boutons-poussoirs fixés aux poignées gauche et droite d’un cadre de marche, ou à l’aide de cannes ou de béquilles. Lorsque la neuroprothèse est mise en marche, les deux muscles quadriceps sont stimulés pour fournir une posture debout.
L’approche de Kralj a été étendue par Graupe et al. en un système FES numérique qui utilise la puissance du traitement du signal numérique pour aboutir au système FES Parastep, basé sur les brevets américains 5,014,705 (1991), 5,016,636 (1991), 5,070,873 (1991), 5,081,989 (1992), 5,092,329 (1992) et les brevets étrangers associés. Le système Parastep est devenu le premier système FES pour la station debout et la marche à recevoir l’approbation de la FDA américaine (FDA, PMA P900038, 1994) et à être commercialisé.
La conception numérique du Parastep permet une réduction considérable du taux de fatigue du patient en réduisant drastiquement la largeur d’impulsion de stimulation (100-140 microsecondes) et la fréquence d’impulsion (12-24 par sec.), ce qui permet d’obtenir des temps de marche de 20 à 60 minutes et des distances de marche moyennes de 450 mètres par marche, pour des patients paraplégiques complets de niveau thoracique adéquatement entraînés qui suivent un entraînement comprenant des séances quotidiennes sur tapis roulant, certains patients dépassant un kilomètre par marche. En outre, la marche basée sur le Parestep a été signalée comme entraînant plusieurs avantages médicaux et psychologiques, y compris la restauration d’un flux sanguin quasi-normal dans les extrémités inférieures et la tenue du déclin de la densité osseuse.
Les performances de marche avec le système Parastep dépendent grandement d’un entraînement rigoureux de conditionnement du haut du corps et de l’accomplissement pendant 3 à 5 mois d’un programme d’entraînement quotidien d’une à deux heures comprenant 30 minutes ou plus d’entraînement sur tapis roulant.
Une approche alternative aux techniques ci-dessus est le système FES pour la marche développé à l’aide de la neuroprothèse Compex Motion, par Popovic et al . La neuroprothèse Compex Motion pour la marche est un système FES de surface de huit à seize canaux utilisé pour restaurer la marche volontaire chez les personnes ayant subi un accident vasculaire cérébral ou une lésion de la moelle épinière. Ce système n’applique pas de stimulation du nerf péronier pour permettre la locomotion. Au lieu de cela, il active tous les muscles pertinents des membres inférieurs dans une séquence similaire à celle que le cerveau utilise pour permettre la locomotion. Les systèmes d’assistance hybrides (HAS) et les neuroprothèses de marche RGO sont des dispositifs qui appliquent également des attelles actives et passives, respectivement. Les attelles ont été introduites pour fournir une stabilité supplémentaire pendant la station debout et la marche. L’une des principales limites des neuroprothèses de marche basées sur la stimulation de surface est que les fléchisseurs de la hanche ne peuvent pas être stimulés directement. Par conséquent, la flexion de la hanche pendant la marche doit provenir d’un effort volontaire, souvent absent en cas de paraplégie, ou du réflexe de retrait des fléchisseurs. Les systèmes implantés ont l’avantage de pouvoir stimuler les fléchisseurs de la hanche, et donc d’offrir une meilleure sélectivité musculaire et potentiellement de meilleurs schémas de marche. Des systèmes hybrides avec exosquelette ont également été proposés pour résoudre ce problème. Ces technologies se sont avérées fructueuses et prometteuses, mais à l’heure actuelle, ces systèmes FES sont surtout utilisés à des fins d’exercice et rarement comme alternative à la mobilité en fauteuil roulant.
Accident vasculaire cérébral et récupération des membres supérieursEdit
Au stade aigu de la récupération après un accident vasculaire cérébral, on a constaté que l’utilisation de la stimulation électrique cyclique augmentait la force isométrique des extenseurs du poignet. Afin d’augmenter la force des extenseurs du poignet, il faut qu’il y ait un degré de fonction motrice au niveau du poignet épargné suite à l’AVC et qu’il y ait une hémiplégie significative. Les patients qui tireront profit de la stimulation électrique cyclique des extenseurs du poignet doivent être très motivés pour suivre le traitement. Après 8 semaines de stimulation électrique, on peut constater une augmentation de la force de préhension. De nombreuses échelles, qui évaluent le niveau d’invalidité des membres supérieurs après un AVC, utilisent la force de préhension comme élément commun. Par conséquent, l’augmentation de la force des extenseurs du poignet diminuera le niveau d’invalidité des extrémités supérieures.
Les patients atteints d’hémiplégie à la suite d’un accident vasculaire cérébral ressentent couramment une douleur et une subluxation de l’épaule ; deux phénomènes qui vont interférer avec le processus de réhabilitation. La stimulation électrique fonctionnelle s’est avérée efficace pour la gestion de la douleur et la réduction de la subluxation de l’épaule, ainsi que pour accélérer le degré et le rythme de la récupération motrice. En outre, les avantages de la FES sont maintenus dans le temps ; la recherche a démontré que les avantages sont maintenus pendant au moins 24 mois.
Le pied tombantEdit
Le pied tombant est un symptôme courant dans l’hémiplégie, caractérisé par un manque de dorsiflexion pendant la phase de balancement de la marche, ce qui entraîne des foulées courtes et traînantes. Il a été démontré que la FES peut être utilisée pour compenser efficacement le pied tombant pendant la phase de balancement de la marche. Juste avant la phase de décollement du talon, le stimulateur envoie un stimulus au nerf péronier commun, ce qui entraîne la contraction des muscles responsables de la dorsiflexion. Il existe actuellement un certain nombre de stimulateurs du pied tombant qui utilisent les technologies FES de surface et implantées. Les stimulateurs de pied tombant ont été utilisés avec succès auprès de diverses populations de patients, telles que les accidents vasculaires cérébraux, les lésions de la moelle épinière et la sclérose en plaques.
Le terme « effet orthétique » peut être utilisé pour décrire l’amélioration immédiate de la fonction observée lorsque l’individu met en marche son dispositif FES par rapport à la marche non assistée. Cette amélioration disparaît dès que la personne éteint son dispositif FES. En revanche, un « entraînement » ou un « effet thérapeutique » est utilisé pour décrire une amélioration ou une restauration à long terme de la fonction après une période d’utilisation de l’appareil, qui est toujours présente même lorsque l’appareil est éteint. Une autre complication de la mesure de l’effet d’une orthèse et de tout effet thérapeutique ou d’entraînement à long terme est la présence de ce que l’on appelle un « effet de report temporaire ». Liberson et al. 1961 ont été les premiers à observer que certains patients victimes d’un accident vasculaire cérébral semblaient bénéficier d’une amélioration temporaire de leur fonction et étaient capables de dorsiflexion du pied jusqu’à une heure après l’arrêt de la stimulation électrique. L’hypothèse a été émise que cette amélioration temporaire de la fonction pouvait être liée à un entraînement ou à un effet thérapeutique à long terme.
StrokeEdit
Les patients hémiparétiques victimes d’un accident vasculaire cérébral, qui sont impactés par la dénervation, l’atrophie musculaire et la spasticité, présentent généralement un schéma de marche anormal dû à une faiblesse musculaire et à l’incapacité de contracter volontairement certains muscles de la cheville et de la hanche à la phase de marche appropriée. Liberson et al. (1961) ont été les premiers à mettre en place l’ESF chez les patients victimes d’un accident vasculaire cérébral. Plus récemment, un certain nombre d’études ont été menées dans ce domaine. Une revue systématique menée en 2012 sur l’utilisation de la FES dans l’AVC chronique comprenait sept essais contrôlés randomisés avec un total de 231 participants. La revue a trouvé un petit effet de traitement pour l’utilisation de la FES pour le test de marche de 6 minutes.
Sclérose en plaquesEdit
La FES s’est également avérée utile pour traiter le pied tombant chez les personnes atteintes de sclérose en plaques. La première utilisation a été rapportée en 1977 par Carnstam et al, qui ont constaté qu’il était possible de générer des augmentations de force en utilisant la stimulation péronière. Une étude plus récente a examiné l’utilisation de la FES par rapport à un groupe d’exercices et a constaté que, bien qu’il y ait eu un effet orthétique pour le groupe FES, aucun effet d’entraînement sur la vitesse de marche n’a été trouvé. Une analyse qualitative plus poussée incluant tous les participants de la même étude a révélé des améliorations dans les activités de la vie quotidienne et une réduction du nombre de chutes pour les personnes utilisant la FES par rapport à l’exercice. Une autre étude d’observation longitudinale à petite échelle (n=32) a trouvé des preuves d’un effet d’entraînement significatif par l’utilisation de la FES.Avec le traitement NMES, il y avait des gains mesurables dans la fonction ambulatoire.
Toutefois, une autre grande étude d’observation (n=187) a soutenu les résultats précédents et a trouvé une amélioration significative de l’effet de l’orthèse pour la vitesse de marche.
Maladie cérébrale
La FES s’est avérée utile pour traiter les symptômes de la paralysie cérébrale. Un récent essai contrôlé randomisé (n=32) a trouvé des effets significatifs de l’orthèse et de l’entraînement pour les enfants atteints de paralysie cérébrale spastique unilatérale. Des améliorations ont été constatées au niveau de la spasticité des gastrocnémiens, de la mobilité communautaire et des capacités d’équilibre. Une récente revue complète de la littérature sur l’utilisation de la stimulation électrique et de l’ESF pour traiter les enfants handicapés a principalement inclus des études sur les enfants atteints de paralysie cérébrale. Les auteurs de l’étude ont résumé les preuves en indiquant que le traitement avait le potentiel d’améliorer un certain nombre de domaines différents, notamment la masse et la force musculaires, la spasticité, l’amplitude passive des mouvements, la fonction des membres supérieurs, la vitesse de marche, le positionnement du pied et la cinématique de la cheville. L’étude conclut également que les effets indésirables sont rares et que la technologie est sûre et bien tolérée par cette population. Les applications de l’ESF pour les enfants atteints de paralysie cérébrale sont similaires à celles des adultes. Certaines applications courantes des appareils FES comprennent la stimulation des muscles tout en se mobilisant pour renforcer l’activité musculaire, réduire la spasticité musculaire, faciliter l’initiation de l’activité musculaire ou fournir une mémoire du mouvement.
Lignes directrices du National Institute for Health and Care Excellence (NICE) (UK)Edit
Le NICE a publié des lignes directrices complètes sur le traitement du pied tombant d’origine neurologique centrale (IPG278). Le NICE a déclaré que « les données actuelles sur la sécurité et l’efficacité (en termes d’amélioration de la marche) de la stimulation électrique fonctionnelle (FES) pour le pied tombant d’origine neurologique centrale semblent adéquates pour soutenir l’utilisation de cette procédure, à condition que des dispositions normales soient en place pour la gouvernance clinique, le consentement et l’audit ».