Functionele elektrische stimulatie
RuggenmergletselEdit
Letsels aan het ruggenmerg verstoren de elektrische signalen tussen de hersenen en de spieren, wat leidt tot verlamming onder het niveau van het letsel. Herstel van de functie van ledematen en regulering van de orgaanfunctie zijn de belangrijkste toepassingen van FES, hoewel FES ook wordt gebruikt voor de behandeling van pijn, druk, pijnpreventie, enz. Enkele voorbeelden van FES-toepassingen zijn het gebruik van neuroprothesen die mensen met een dwarslaesie in staat stellen om te lopen, te staan, de grijpfunctie van de hand te herstellen bij mensen met quadriplegie, of de darm- en blaasfunctie te herstellen. Hoge intensiteit FES van de quadricepsspieren stelt patiënten met een complete lower motor neuron laesie in staat om hun spiermassa te vergroten, spiervezeldiameter te verbeteren, ultrastructurele organisatie van contractiel materiaal te verbeteren, toename van krachtoutput tijdens elektrische stimulatie en het uitvoeren van FES-geassisteerde sta-op oefeningen.
Lopen in ruggenmergletselEdit
Kralj en zijn collega’s beschreven een techniek voor paraplegisch lopen met behulp van oppervlakte stimulatie, die vandaag de dag nog steeds de meest populaire methode in gebruik is. Elektroden worden bilateraal over de quadricepsspieren en de peroneuszenuwen geplaatst. De gebruiker bedient de neuroprothese met twee drukknoppen die zijn bevestigd aan de linker- en rechterhandgrepen van een looprek, of met stokken of krukken. Wanneer de neuroprothese wordt aangezet, worden beide quadricepsspieren gestimuleerd om een staande houding te verkrijgen. De elektroden worden bilateraal over de quadricepsspieren en de peroneuszenuwen geplaatst. De gebruiker bedient de neuroprothese met twee drukknoppen die zijn bevestigd aan de linker- en rechterhandgrepen van een looprek, of met wandelstokken of krukken. Wanneer de neuroprothese wordt aangezet, worden beide quadriceps-spieren gestimuleerd om een staande houding te verschaffen.
Kralj’s benadering werd uitgebreid door Graupe et al. tot een digitaal FES-systeem dat gebruik maakt van de kracht van digitale signaalverwerking, wat resulteerde in het Parastep FES-systeem, gebaseerd op de Amerikaanse octrooien 5.014.705 (1991), 5.016.636 (1991), 5.070.873 (1991), 5.081.989 (1992), 5.092.329 (1992) en verwante buitenlandse octrooien. Het Parastep systeem werd het eerste FES systeem voor staan en lopen dat de goedkeuring van de US FDA kreeg (FDA, PMA P900038, 1994) en commercieel verkrijgbaar werd.
Het digitale ontwerp van de Parastep maakt een aanzienlijke vermindering van de vermoeidheid van de patiënt mogelijk door een drastische vermindering van de stimulatiepulsbreedte (100-140 microseconden) en de pulsfrequentie (12-24 per sec.), om te resulteren in looptijden van 20-60 minuten en gemiddelde loopafstanden van 450 meter per wandeling, voor adequaat getrainde thoracale niveau volledige paraplegische patiënten die de training voltooien die dagelijkse loopband sessies omvat, met sommige patiënten meer dan een mijl per wandeling. Ook werd gerapporteerd dat wandelen op de loopband resulteert in verschillende medische en psychologische voordelen, waaronder herstel van een bijna normale bloedtoevoer naar de onderste ledematen en het vasthouden van de afname van de botdichtheid.
De loopprestaties met het Parastep systeem zijn sterk afhankelijk van strenge conditietraining voor het bovenlichaam en van de voltooiing van 3-5 maanden van een dagelijks trainingsprogramma van een uur of twee, dat 30 of meer minuten loopbandtraining omvat.
Een alternatieve benadering van de bovengenoemde technieken is het FES-systeem voor lopen dat is ontwikkeld met behulp van de Compex Motion neuroprothese, door Popovic et al. De Compex Motion neuroprothese voor lopen is een acht- tot zestienkanaals oppervlakte FES-systeem dat wordt gebruikt om het vrijwillig lopen te herstellen bij personen die door een beroerte of ruggenmergletsel zijn getroffen. Dit systeem past geen peroneusstimulatie toe om voortbeweging mogelijk te maken. In plaats daarvan activeert het alle relevante spieren van de onderste ledematen in een volgorde die vergelijkbaar is met die welke de hersenen gebruiken om voortbeweging mogelijk te maken. De hybride ondersteuningssystemen (HAS) en de loopneuroprothesen van RGO zijn apparaten die ook actieve en passieve braces toepassen, respectievelijk. De braces werden ingevoerd om extra stabiliteit te bieden tijdens het staan en lopen. Een belangrijke beperking van neuroprothesen voor lopen die gebaseerd zijn op oppervlaktestimulatie is dat de heupflexoren niet rechtstreeks kunnen worden gestimuleerd. Daarom moet de heupflexie tijdens het lopen komen van vrijwillige inspanning, die vaak afwezig is bij paraplegie, of van de flexor terugtrekreflex. Geïmplanteerde systemen hebben het voordeel dat zij de heupflexoren kunnen stimuleren, en daardoor een betere spierselectiviteit en mogelijk betere looppatronen kunnen bieden. Hybride systemen met exoskelet zijn ook voorgesteld om dit probleem op te lossen. Deze technologieën zijn succesvol en veelbelovend gebleken, maar op dit moment worden deze FES-systemen meestal gebruikt voor oefendoeleinden en zelden als alternatief voor rolstoelmobiliteit.
Het herstel van beroerte en bovenste ledematen
In de acute fase van het herstel van een beroerte is gezien dat het gebruik van cyclische elektrische stimulatie de isometrische kracht van polsextensoren verhoogt. Om de kracht van de polsextensoren te vergroten, moet er een zekere mate van motorische functie aan de pols gespaard blijven na de beroerte en moet er sprake zijn van een significante hemiplegie. Patiënten die baat zullen hebben bij cyclische elektrische stimulatie van de polsextensoren moeten zeer gemotiveerd zijn om de behandeling voort te zetten. Na 8 weken elektrische stimulatie kan een toename van de grijpkracht zichtbaar zijn. Veel schalen, die het niveau van invaliditeit van de bovenste ledematen na een beroerte beoordelen, gebruiken grijpkracht als een gemeenschappelijk item. Daarom zal het verhogen van de kracht van de polsextensoren de mate van invaliditeit van de bovenste ledematen verminderen.
Patiënten met hemiplegie na een beroerte hebben vaak last van schouderpijn en subluxatie; beide zullen het revalidatieproces belemmeren. Functionele elektrische stimulatie blijkt effectief te zijn voor de behandeling van pijn en vermindering van subluxatie van de schouder, en versnelt de mate en snelheid van motorisch herstel. Bovendien blijven de voordelen van FES in de loop van de tijd behouden; onderzoek heeft aangetoond dat de voordelen ten minste 24 maanden behouden blijven.
Drop footEdit
Drop foot is een veel voorkomend symptoom bij hemiplegie, dat wordt gekenmerkt door een gebrek aan dorsiflexie tijdens de zwaaifase van het lopen, wat resulteert in korte, schuifelende pasjes. Het is aangetoond dat FES kan worden gebruikt om de drop foot effectief te compenseren tijdens de zwaaifase van de gang. Op het moment net voor de afzet van de hiel tijdens het lopen, geeft de stimulator een stimulans aan de n. peroneus communis, wat resulteert in contractie van de spieren die verantwoordelijk zijn voor dorsiflexie. Er zijn momenteel een aantal voetdropstimulatoren die gebruik maken van oppervlakte- en geïmplanteerde FES-technologieën. Drop foot stimulatoren zijn met succes gebruikt bij verschillende patiëntenpopulaties, zoals beroerte, ruggenmergletsel en multiple sclerose.
De term “orthotisch effect” kan worden gebruikt om de onmiddellijke verbetering in functie te beschrijven die wordt waargenomen wanneer het individu zijn FES-apparaat inschakelt in vergelijking met niet-ondersteund lopen. Deze verbetering verdwijnt zodra de persoon zijn FES-apparaat uitschakelt. Een “training” of “therapeutisch effect” daarentegen wordt gebruikt om een verbetering of herstel van de functie op lange termijn te beschrijven na een periode van gebruik van het apparaat, die nog steeds aanwezig is, zelfs wanneer het apparaat wordt uitgeschakeld. Een andere complicatie bij het meten van het effect van een orthese en van een langdurig trainingseffect of therapeutisch effect is de aanwezigheid van een zogenaamd “tijdelijk overbrengingseffect”. Liberson e.a., 1961, merkten als eersten op dat sommige patiënten met een beroerte leken te profiteren van een tijdelijke verbetering van de functie en tot een uur nadat de elektrische stimulatie was uitgeschakeld in staat waren hun voet te dorsiflexen. Er is verondersteld dat deze tijdelijke verbetering van de functie verband kan houden met een training of therapeutisch effect op lange termijn.
StrokeEdit
Hemiparetische patiënten met een beroerte, die worden beïnvloed door denervatie, spieratrofie en spasticiteit, ervaren doorgaans een abnormaal looppatroon als gevolg van spierzwakte en het onvermogen om bepaalde enkel- en heupspieren vrijwillig aan te trekken in de juiste loopfase. Liberson et al. (1961) waren de eersten die met FES bij patiënten met een beroerte pionierswerk verrichtten. Meer recent zijn er een aantal studies uitgevoerd op dit gebied. Een systematische review uitgevoerd in 2012 over het gebruik van FES bij chronische beroerte omvatte zeven gerandomiseerde gecontroleerde trials met in totaal 231 deelnemers. De review vond een klein behandelingseffect voor het gebruik van FES voor de 6-minuten looptest.
Multiple scleroseEdit
FES is ook nuttig gebleken voor de behandeling van voetval bij mensen met multiple sclerose. De eerste toepassing werd gerapporteerd in 1977 door Carnstam e.a., die ontdekten dat het mogelijk was om krachttoename te genereren door peroneale stimulatie te gebruiken. In een recentere studie werd het gebruik van FES vergeleken met een oefengroep en werd vastgesteld dat, hoewel er een orthese-effect was voor de FES-groep, er geen trainingseffect in loopsnelheid werd gevonden. Verdere kwalitatieve analyse, waarbij alle deelnemers van dezelfde studie werden betrokken, vond verbeteringen in de activiteiten van het dagelijks leven en een verminderd aantal valincidenten voor degenen die FES gebruikten in vergelijking met lichaamsbeweging. Een verdere kleinschalige (n=32) longitudinale observationele studie heeft bewijs gevonden voor een significant trainingseffect door het gebruik van FES.Met NMES behandeling waren er meetbare winsten in ambulante functie.
Echter, een verdere grote observationele studie (n=187) ondersteunde de eerdere bevindingen en vond een significante verbetering van het orthese-effect voor loopsnelheid.
Cerebrale parese
FES is nuttig gebleken voor de behandeling van de symptomen van cerebrale parese. In een recent gerandomiseerd gecontroleerd onderzoek (n=32) werden significante orthese- en trainingseffecten gevonden voor kinderen met unilaterale spastische cerebrale parese. Er werden verbeteringen gevonden in de spasticiteit van de gastrocnemius, de mobiliteit in de gemeenschap en de evenwichtsvaardigheden. Een recent uitgebreid literatuuroverzicht op het gebied van het gebruik van elektrische stimulatie en FES voor de behandeling van kinderen met handicaps omvatte voornamelijk studies over kinderen met cerebrale parese. De beoordelaars vatten het bewijs samen als zou de behandeling het potentieel hebben om een aantal verschillende gebieden te verbeteren, waaronder spiermassa en -kracht, spasticiteit, passief bewegingsbereik, functie van de bovenste ledematen, loopsnelheid, positionering van de voet en enkel kinematica. De evaluatie concludeert verder dat ongewenste voorvallen zeldzaam waren en dat de technologie veilig is en goed wordt verdragen door deze populatie. De toepassingen van FES voor kinderen met cerebrale parese zijn vergelijkbaar met die voor volwassenen. Enkele veel voorkomende toepassingen van FES-apparaten zijn stimulatie van spieren tijdens het mobiliseren om spieractiviteit te versterken, spasticiteit van spieren te verminderen, het initiëren van spieractiviteit te vergemakkelijken, of een herinnering aan beweging te bieden.
Richtlijnen van het National Institute for Health and Care Excellence (NICE) (VK)Edit
NICE heeft volledige richtlijnen uitgegeven voor de behandeling van een drop foot van centrale neurologische oorsprong (IPG278). NICE heeft verklaard dat “het huidige bewijs voor de veiligheid en werkzaamheid (in termen van verbetering van het looppatroon) van functionele elektrische stimulatie (FES) voor een drop foot van centrale neurologische oorsprong voldoende lijkt om het gebruik van deze procedure te ondersteunen, op voorwaarde dat er normale regelingen zijn voor klinische governance, toestemming en audit”.