Stimolazione elettrica funzionale
Lesioni del midollo spinaleModifica
Le lesioni del midollo spinale interferiscono con i segnali elettrici tra il cervello e i muscoli, con conseguente paralisi al di sotto del livello della lesione. Il ripristino della funzione degli arti e la regolazione della funzione degli organi sono la principale applicazione della FES, anche se la FES è utilizzata anche per il trattamento del dolore, della pressione, della prevenzione delle piaghe, ecc. Alcuni esempi di applicazioni FES coinvolgono l’uso di neuroprotesi che permettono alle persone con paraplegia di camminare, stare in piedi, ripristinare la funzione di presa della mano in persone con tetraplegia, o ripristinare la funzione intestinale e vescicale. La FES ad alta intensità dei muscoli quadricipiti permette ai pazienti con lesione completa del motoneurone inferiore di aumentare la loro massa muscolare, il diametro delle fibre muscolari, migliorare l’organizzazione ultrastrutturale del materiale contrattile, aumentare l’output di forza durante la stimolazione elettrica ed eseguire esercizi FES assistiti in piedi.
Camminare nelle lesioni del midollo spinaleModifica
Kralj e i suoi colleghi hanno descritto una tecnica per l’andatura dei paraplegici utilizzando la stimolazione superficiale, che rimane il metodo più popolare in uso oggi. Gli elettrodi sono posizionati sui muscoli quadricipiti e sui nervi peronei bilateralmente. L’utente controlla la neuroprotesi con due pulsanti attaccati alle maniglie destra e sinistra di un telaio da passeggio, o su bastoni o stampelle. Quando la neuroprotesi è accesa, entrambi i muscoli quadricipiti sono stimolati per fornire una postura eretta. Gli elettrodi sono posizionati sui muscoli quadricipiti e sui nervi peroneali bilateralmente. L’utente controlla la neuroprotesi con due pulsanti attaccati alle maniglie destra e sinistra di un telaio da passeggio, o su bastoni o stampelle. Quando la neuroprotesi è accesa, entrambi i muscoli quadricipiti sono stimolati per fornire una postura eretta.
L’approccio di Kralj è stato esteso da Graupe et al. in un sistema FES digitale che sfrutta la potenza dell’elaborazione del segnale digitale per dare vita al sistema Parastep FES, basato sui brevetti USA 5,014,705 (1991), 5,016,636 (1991), 5,070,873 (1991), 5,081,989 (1992), 5,092,329 (1992) e sui relativi brevetti esteri. Il sistema Parastep è diventato il primo sistema FES per stare in piedi e camminare a ricevere l’approvazione della FDA statunitense (FDA, PMA P900038, 1994) e a diventare disponibile in commercio.
Il design digitale del Parastep permette una notevole riduzione del tasso di affaticamento del paziente riducendo drasticamente la larghezza degli impulsi di stimolazione (100-140 microsecondi) e la frequenza degli impulsi (12-24 al sec.), con il risultato di tempi di camminata di 20-60 minuti e distanze medie di camminata di 450 metri per camminata, per pazienti paraplegici completi di livello toracico adeguatamente allenati che completano l’allenamento che include sessioni quotidiane di tapis roulant, con alcuni pazienti che superano un miglio per camminata. Inoltre, la camminata basata su Parestep è stata riportata come risultato di diversi benefici medici e psicologici, incluso il ripristino di un flusso sanguigno quasi normale alle estremità inferiori e il mantenimento del declino della densità ossea.
Le prestazioni della camminata con il sistema Parastep dipendono in larga misura da un rigoroso allenamento di condizionamento della parte superiore del corpo e dal completamento di 3-5 mesi di un programma di allenamento giornaliero di una-due ore che include 30 o più minuti di allenamento su tapis roulant.
Un approccio alternativo alle tecniche di cui sopra è il sistema FES per la camminata sviluppato utilizzando la neuroprotesi Compex Motion, da Popovic et al. La neuroprotesi Compex Motion per la deambulazione è un sistema FES di superficie da otto a sedici canali utilizzato per ripristinare la deambulazione volontaria in individui colpiti da ictus e lesioni del midollo spinale. Questo sistema non applica la stimolazione del nervo peroneo per consentire la locomozione. Invece, attiva tutti i muscoli rilevanti degli arti inferiori in una sequenza simile a quella che il cervello usa per attivare la locomozione. I sistemi ibridi di assistenza (HAS) e le neuroprotesi ambulanti RGO sono dispositivi che applicano anche tutori attivi e passivi, rispettivamente. I tutori sono stati introdotti per fornire ulteriore stabilità durante la posizione eretta e la camminata. Una grande limitazione delle neuroprotesi per la deambulazione basate sulla stimolazione superficiale è che i flessori dell’anca non possono essere stimolati direttamente. Pertanto, la flessione dell’anca durante la camminata deve provenire dallo sforzo volontario, che è spesso assente nella paraplegia, o dal riflesso di ritiro dei flessori. I sistemi impiantati hanno il vantaggio di poter stimolare i flessori dell’anca e quindi di fornire una migliore selettività muscolare e potenzialmente migliori modelli di andatura. Per risolvere questo problema sono stati proposti anche sistemi ibridi con esoscheletro. Queste tecnologie sono state trovate di successo e promettenti, ma al momento questi sistemi FES sono per lo più utilizzati per scopi di esercizio e raramente come alternativa alla mobilità su sedia a rotelle.
Ictus e recupero degli arti superioriModifica
Nella fase acuta del recupero dell’ictus, l’uso della stimolazione elettrica ciclica è stato visto per aumentare la forza isometrica degli estensori del polso. Al fine di aumentare la forza degli estensori del polso, ci deve essere un grado di funzione motoria al polso risparmiato dopo l’ictus e hanno emiplegia significativa. I pazienti che otterranno benefici dalla stimolazione elettrica ciclica degli estensori del polso devono essere altamente motivati a seguire il trattamento. Dopo 8 settimane di stimolazione elettrica, può essere evidente un aumento della forza di presa. Molte scale, che valutano il livello di disabilità degli arti superiori dopo un ictus, usano la forza di presa come elemento comune. Pertanto, l’aumento della forza degli estensori del polso diminuirà il livello di disabilità degli arti superiori.
I pazienti con emiplegia dopo un ictus sperimentano comunemente dolore alla spalla e sublussazione; entrambi i quali interferiscono con il processo di riabilitazione. La stimolazione elettrica funzionale si è rivelata efficace per la gestione del dolore e la riduzione della sublussazione della spalla, oltre ad accelerare il grado e la velocità del recupero motorio. Inoltre, i benefici della FES si mantengono nel tempo; la ricerca ha dimostrato che i benefici si mantengono per almeno 24 mesi.
Piede cadenteModifica
Il piede cadente è un sintomo comune nell’emiplegia, caratterizzato da una mancanza di dorsiflessione durante la fase di oscillazione dell’andatura, con conseguente passo corto e stentato. È stato dimostrato che la FES può essere utilizzata per compensare efficacemente il drop foot durante la fase di swing dell’andatura. Nel momento che precede la fase di stacco del tallone, lo stimolatore fornisce uno stimolo al nervo peroneale comune, che provoca la contrazione dei muscoli responsabili della dorsiflessione. Esiste attualmente un certo numero di stimolatori di drop foot che utilizzano tecnologie FES di superficie e impiantate. Gli stimolatori di drop foot sono stati usati con successo con varie popolazioni di pazienti, come l’ictus, le lesioni del midollo spinale e la sclerosi multipla.
Il termine “effetto ortotico” può essere usato per descrivere il miglioramento immediato della funzione osservato quando l’individuo attiva il suo dispositivo FES rispetto alla camminata non assistita. Questo miglioramento scompare non appena la persona spegne il suo dispositivo FES. Al contrario, un “allenamento” o un “effetto terapeutico” è usato per descrivere un miglioramento a lungo termine o il ripristino della funzione dopo un periodo di utilizzo del dispositivo che è ancora presente anche quando il dispositivo è spento. Un’ulteriore complicazione nella misurazione di un effetto ortesico e di qualsiasi effetto formativo o terapeutico a lungo termine è la presenza di un cosiddetto “effetto di riporto temporaneo”. Liberson et al., 1961, furono i primi ad osservare che alcuni pazienti colpiti da ictus sembravano beneficiare di un miglioramento temporaneo della funzione ed erano in grado di dorsiflettere il piede fino ad un’ora dopo che la stimolazione elettrica era stata spenta. È stato ipotizzato che questo miglioramento temporaneo della funzione possa essere legato a un effetto formativo o terapeutico a lungo termine.
StrokeEdit
I pazienti con ictus emiparetico, che sono colpiti dalla denervazione, atrofia muscolare e spasticità, tipicamente sperimentano un modello di andatura anormale a causa della debolezza muscolare e l’incapacità di contrarre volontariamente alcuni muscoli della caviglia e dell’anca nella fase di cammino appropriata. Liberson et al. (1961) sono stati i primi a sperimentare la FES nei pazienti colpiti da ictus. Più recentemente, ci sono stati diversi studi che sono stati condotti in questo settore. Una revisione sistematica condotta nel 2012 sull’uso della FES nell’ictus cronico ha incluso sette studi randomizzati controllati con un totale di 231 partecipanti. La revisione ha trovato un piccolo effetto di trattamento per l’utilizzo della FES per il test dei 6 minuti di cammino.
Sclerosi multiplaModifica
La FES è stata anche trovata utile per il trattamento della caduta dei piedi nelle persone con sclerosi multipla. Il primo utilizzo è stato riportato nel 1977 da Carnstam et al., che hanno scoperto che era possibile generare aumenti di forza utilizzando la stimolazione peroneale. Uno studio più recente ha esaminato l’uso della FES rispetto a un gruppo di esercizi e ha scoperto che, sebbene ci fosse un effetto ortesico per il gruppo FES, non è stato trovato alcun effetto di allenamento nella velocità di camminata. Un’ulteriore analisi qualitativa che include tutti i partecipanti dello stesso studio ha riscontrato miglioramenti nelle attività della vita quotidiana e una riduzione del numero di cadute per coloro che utilizzano la FES rispetto all’esercizio fisico. Un ulteriore studio osservazionale longitudinale su piccola scala (n=32) ha trovato prove di un significativo effetto di allenamento attraverso l’uso della FES.Con il trattamento NMES c’erano guadagni misurabili nella funzione ambulatoria.
Tuttavia, un ulteriore grande studio osservazionale (n=187) è stato di supporto ai risultati precedenti e ha trovato un miglioramento significativo dell’effetto dell’ortesi per la velocità di cammino.
Paralisi cerebraleModifica
La FES è stata trovata utile per trattare i sintomi della paralisi cerebrale. Un recente studio controllato randomizzato (n=32) ha riscontrato effetti significativi dell’ortesi e dell’allenamento per bambini con paralisi cerebrale spastica unilaterale. Sono stati riscontrati miglioramenti nella spasticità del gastrocnemio, nella mobilità comunitaria e nelle capacità di equilibrio. Una recente revisione completa della letteratura sull’uso della stimolazione elettrica e della FES per trattare i bambini con disabilità ha incluso soprattutto studi su bambini con paralisi cerebrale. I revisori hanno riassunto l’evidenza che il trattamento ha il potenziale di migliorare una serie di aree diverse tra cui la massa e la forza muscolare, la spasticità, la gamma passiva di movimento, la funzione dell’estremità superiore, la velocità del cammino, il posizionamento del piede e la cinematica della caviglia. La revisione conclude inoltre che gli eventi avversi sono stati rari e che la tecnologia è sicura e ben tollerata da questa popolazione. Le applicazioni della FES per i bambini con paralisi cerebrale sono simili a quelle per gli adulti. Alcune applicazioni comuni dei dispositivi FES includono la stimolazione dei muscoli durante la mobilizzazione per rafforzare l’attività muscolare, per ridurre la spasticità muscolare, per facilitare l’inizio dell’attività muscolare, o per fornire una memoria del movimento.
National Institute for Health and Care Excellence Guidelines (NICE) (UK)Edit
NICE ha pubblicato linee guida complete sul trattamento della caduta del piede di origine neurologica centrale (IPG278). Il NICE ha dichiarato che “le prove attuali sulla sicurezza e l’efficacia (in termini di miglioramento dell’andatura) della stimolazione elettrica funzionale (FES) per la caduta del piede di origine neurologica centrale sembrano adeguate a sostenere l’uso di questa procedura, a condizione che siano in atto le normali disposizioni per la governance clinica, il consenso e l’audit”.