Funkcjonalna stymulacja elektryczna
Uszkodzenie rdzenia kręgowegoEdit
Uszkodzenia rdzenia kręgowego zakłócają sygnały elektryczne pomiędzy mózgiem a mięśniami, powodując paraliż poniżej poziomu uszkodzenia. Przywrócenie funkcji kończyn oraz regulacja funkcji organów to główne zastosowania FES, chociaż FES jest również wykorzystywana w leczeniu bólu, ucisku, zapobieganiu bólom itp. Niektóre przykłady zastosowań FES obejmują wykorzystanie neuroprotez, które umożliwiają osobom z paraplegią chodzenie, stanie, przywrócenie funkcji chwytnej dłoni u osób z porażeniem czterokończynowym lub przywrócenie funkcji jelit i pęcherza moczowego. FES o wysokiej intensywności w mięśniach czworogłowych pozwala pacjentom z całkowitym uszkodzeniem dolnego neuronu ruchowego na zwiększenie masy mięśniowej, średnicy włókien mięśniowych, poprawę ultrastrukturalnej organizacji materiału kurczliwego, zwiększenie wydatku siły podczas stymulacji elektrycznej oraz wykonywanie ćwiczeń stania wspomaganych FES.
Chód w uszkodzeniu rdzenia kręgowegoEdit
Kralj i jego współpracownicy opisali technikę chodu paraplegików z wykorzystaniem stymulacji powierzchniowej, która pozostaje najpopularniejszą obecnie stosowaną metodą. Elektrody umieszczane są na mięśniach czworogłowych i nerwach okoruchowych obustronnie. Użytkownik steruje neuroprotezą za pomocą dwóch przycisków przymocowanych do lewej i prawej rękojeści balkonika, laski lub kul. Kiedy neuroproteza jest włączona, oba mięśnie czworogłowe są stymulowane w celu zapewnienia postawy stojącej. Elektrody są umieszczone na mięśniach czworogłowych i nerwach okoruchowych obustronnie. Użytkownik steruje neuroprotezą za pomocą dwóch przycisków przymocowanych do lewego i prawego uchwytu balkonika, laski lub kul. Kiedy neuroproteza jest włączona, oba mięśnie czworogłowe są stymulowane w celu zapewnienia postawy stojącej.
Podejście Kralja zostało rozszerzone przez Graupe i wsp. w cyfrowy system FES, który wykorzystuje moc cyfrowego przetwarzania sygnałów, czego wynikiem jest system Parastep FES, oparty na patentach USA 5,014,705 (1991), 5,016,636 (1991), 5,070,873 (1991), 5,081,989 (1992), 5,092,329 (1992) i powiązanych patentach zagranicznych. System Parastep stał się pierwszym systemem FES do chodzenia i stania, który uzyskał aprobatę amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (FDA, PMA P900038, 1994) i stał się komercyjnie dostępny.
Cyfrowa konstrukcja systemu Parastep pozwala na znaczne zmniejszenie stopnia zmęczenia pacjenta poprzez drastyczne zmniejszenie szerokości impulsu stymulacyjnego (100-140 mikrosekund) i częstotliwości impulsu (12-24 na sek.), co skutkuje skróceniem czasu chodzenia.), co skutkuje czasem chodzenia wynoszącym 20-60 minut i średnim dystansem chodzenia wynoszącym 450 metrów na chód, dla odpowiednio przeszkolonych pacjentów z całkowitym paraplegią na poziomie klatki piersiowej, którzy ukończyli trening obejmujący codzienne sesje na bieżni, z niektórymi pacjentami przekraczającymi jedną milę na chód. Zgłaszano również, że chodzenie oparte na Parestepie skutkuje kilkoma korzyściami medycznymi i psychologicznymi, w tym przywróceniem prawie normalnego przepływu krwi do kończyn dolnych i powstrzymaniem spadku gęstości kości.
Wydajność chodu przy użyciu systemu Parastep zależy w dużej mierze od rygorystycznego treningu kondycyjnego górnych partii ciała oraz od ukończenia 3-5 miesięcznego programu treningowego trwającego jedną-dwie godziny dziennie, obejmującego 30 lub więcej minut treningu na bieżni.
Alternatywnym podejściem do powyższych technik jest system FES do chodzenia opracowany przy użyciu neuroprotezy Compex Motion przez Popovic i wsp. Neuroproteza Compex Motion do chodzenia jest ośmio- do szesnastokanałowym powierzchniowym systemem FES stosowanym w celu przywrócenia dobrowolnego chodu u osób po udarze mózgu i urazie rdzenia kręgowego. System ten nie stosuje stymulacji nerwu szyjnego w celu umożliwienia lokomocji. Zamiast tego aktywuje wszystkie istotne mięśnie kończyn dolnych w sekwencji podobnej do tej, którą mózg wykorzystuje do umożliwienia lokomocji. Hybrydowe systemy wspomagające (HAS) i neuroprotezy kroczące RGO są urządzeniami, które również stosują odpowiednio aktywne i pasywne usztywnienia. Aparaty te zostały wprowadzone w celu zapewnienia dodatkowej stabilności podczas stania i chodzenia. Głównym ograniczeniem neuroprotez do chodzenia, które oparte są na stymulacji powierzchniowej, jest brak możliwości bezpośredniej stymulacji zginaczy biodra. Dlatego zgięcie biodra podczas chodzenia musi być wynikiem dobrowolnego wysiłku, którego często brakuje w paraplegii, lub odruchu wycofania zginaczy. Systemy implantowane mają tę zaletę, że mogą stymulować zginacze biodra, a zatem zapewniają lepszą selektywność mięśni i potencjalnie lepsze wzorce chodu. W celu rozwiązania tego problemu zaproponowano również systemy hybrydowe z egzoszkieletem. Technologie te okazały się skuteczne i obiecujące, ale obecnie systemy FES są wykorzystywane głównie do ćwiczeń, a rzadko jako alternatywa dla poruszania się na wózku inwalidzkim.
Udar mózgu i powrót do zdrowia kończyn górnychEdit
W ostrej fazie powrotu do zdrowia po udarze mózgu zaobserwowano, że zastosowanie cyklicznej stymulacji elektrycznej zwiększa siłę izometryczną prostowników nadgarstka. Aby zwiększyć siłę prostowników nadgarstka, musi być zachowany pewien stopień funkcji motorycznej nadgarstka po udarze i musi występować znaczny niedowład połowiczy. Pacjenci, którzy odniosą korzyści z cyklicznej stymulacji elektrycznej prostowników nadgarstka, muszą być silnie zmotywowani do kontynuowania leczenia. Po 8 tygodniach stymulacji elektrycznej może być widoczny wzrost siły chwytu. Wiele skal oceniających stopień niepełnosprawności kończyn górnych po udarze mózgu wykorzystuje siłę chwytu jako wspólną pozycję. Dlatego też zwiększenie siły prostowników nadgarstka zmniejszy poziom niepełnosprawności kończyn górnych.
Pacjenci z niedowładem połowiczym po udarze mózgu często doświadczają bólu i podwichnięcia stawu ramiennego; oba te czynniki zakłócają proces rehabilitacji. Stwierdzono, że funkcjonalna stymulacja elektryczna jest skuteczna w zwalczaniu bólu i redukcji podwichnięcia stawu barkowego, a także przyspiesza stopień i tempo powrotu sprawności ruchowej. Co więcej, korzyści z FES utrzymują się przez dłuższy czas; badania wykazały, że korzyści te utrzymują się przez co najmniej 24 miesiące.
Stopa opadającaEdit
Stopa opadająca jest częstym objawem w hemiplegii, charakteryzującym się brakiem zgięcia grzbietowego podczas fazy wymachu w chodzie, co skutkuje krótkimi, chwiejnymi krokami. Wykazano, że FES może być wykorzystany do skutecznej kompensacji opadającej stopy podczas fazy wymachu w chodzie. W momencie tuż przed wystąpieniem fazy odstawania pięty w chodzie, stymulator dostarcza bodźca do nerwu okoruchowego wspólnego, co powoduje skurcz mięśni odpowiedzialnych za zgięcie grzbietowe. Obecnie istnieje wiele stymulatorów opadającej stopy, które wykorzystują technologie powierzchniowe i implantowane FES. Stymulatory opadającej stopy były z powodzeniem stosowane w różnych populacjach pacjentów, takich jak osoby po udarze mózgu, z uszkodzeniem rdzenia kręgowego i ze stwardnieniem rozsianym.
Termin „efekt ortotyczny” może być użyty do opisania natychmiastowej poprawy funkcji obserwowanej po włączeniu urządzenia FES w porównaniu z chodzeniem bez pomocy. Poprawa ta znika, gdy tylko dana osoba wyłączy urządzenie FES. Z kolei „efekt treningowy” lub „terapeutyczny” jest używany do opisania długotrwałej poprawy lub przywrócenia funkcji po okresie używania urządzenia, która jest nadal obecna nawet po wyłączeniu urządzenia. Kolejnym utrudnieniem w pomiarze efektu ortotycznego oraz wszelkich długotrwałych efektów treningowych lub terapeutycznych jest występowanie tzw. „przejściowego efektu przeniesienia”. Liberson i wsp. w 1961 roku jako pierwsi zaobserwowali, że u niektórych pacjentów po udarze mózgu wystąpiła przejściowa poprawa funkcji i byli oni w stanie zginać grzbietowo stopę nawet przez godzinę po wyłączeniu stymulacji elektrycznej. Postawiono hipotezę, że ta przejściowa poprawa funkcji może być związana z długotrwałym efektem treningowym lub terapeutycznym.
StrokeEdit
Pacjenci po udarze hemiparetycznym, którzy są dotknięci denerwacją, zanikiem mięśni i spastycznością, zazwyczaj doświadczają nieprawidłowego wzorca chodu z powodu osłabienia mięśni i niezdolności do dobrowolnego skurczu niektórych mięśni kostek i bioder w odpowiedniej fazie chodu. Liberson i wsp. (1961) byli pierwszymi pionierami FES u pacjentów po udarze mózgu. W ostatnim czasie przeprowadzono szereg badań w tym zakresie. Przeprowadzony w 2012 roku przegląd systematyczny dotyczący stosowania FES w przewlekłym udarze mózgu obejmował siedem randomizowanych badań kontrolowanych z łączną liczbą 231 uczestników. W przeglądzie stwierdzono niewielki efekt leczniczy w przypadku stosowania FES do testu 6-minutowego chodu.
Stwardnienie rozsianeEdit
FES okazał się również przydatny w leczeniu opadania stopy u osób ze stwardnieniem rozsianym. Pierwsze zastosowanie zostało opisane w 1977 roku przez Carnstama i wsp., którzy stwierdzili, że możliwe jest wygenerowanie wzrostu siły poprzez zastosowanie stymulacji kości ramiennej. W nowszym badaniu przeanalizowano zastosowanie FES w porównaniu z grupą ćwiczeniową i stwierdzono, że chociaż w grupie FES uzyskano efekt ortotyczny, nie stwierdzono efektu treningu w zakresie szybkości chodu. Dalsza analiza jakościowa obejmująca wszystkich uczestników tego samego badania wykazała poprawę w zakresie czynności życia codziennego i zmniejszenie liczby upadków u osób korzystających z FES w porównaniu z grupą ćwiczeniową. W kolejnym niewielkim (n=32) podłużnym badaniu obserwacyjnym znaleziono dowody na znaczący efekt treningowy przy zastosowaniu FES.W przypadku leczenia NMES odnotowano wymierne korzyści w zakresie funkcji ambulatoryjnych.
Jednakże kolejne duże badanie obserwacyjne (n=187) potwierdziło wcześniejsze ustalenia i wykazało znaczącą poprawę efektu ortotycznego w zakresie szybkości chodu.
Mózgowe porażenie dziecięceEdit
FES uznano za przydatne w leczeniu objawów mózgowego porażenia dziecięcego. W niedawno przeprowadzonym randomizowanym badaniu kontrolowanym (n=32) stwierdzono znaczące efekty ortez i treningu u dzieci z jednostronnym spastycznym porażeniem mózgowym. Stwierdzono poprawę w zakresie spastyczności mięśnia brzuchatego łydki, mobilności w społeczności lokalnej i umiejętności utrzymywania równowagi. Niedawny kompleksowy przegląd literatury w dziedzinie stosowania stymulacji elektrycznej i FES w leczeniu dzieci niepełnosprawnych obejmował głównie badania dotyczące dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym. Autorzy przeglądu podsumowali dowody na to, że leczenie może poprawić wiele różnych obszarów, w tym masę i siłę mięśni, spastyczność, bierny zakres ruchu, funkcję kończyn górnych, szybkość chodzenia, ustawienie stopy i kinematykę stawu skokowego. W dalszej części przeglądu stwierdzono, że zdarzenia niepożądane występowały rzadko, a technologia jest bezpieczna i dobrze tolerowana przez tę populację. Zastosowania FES u dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym są podobne jak u dorosłych. Niektóre powszechne zastosowania urządzeń FES obejmują stymulację mięśni podczas mobilizacji w celu wzmocnienia aktywności mięśniowej, zmniejszenia spastyczności mięśni, ułatwienia inicjacji aktywności mięśniowej lub zapewnienia pamięci ruchu.
Wytyczne National Institute for Health and Care Excellence (NICE) (Wielka Brytania)
NICE wydał pełne wytyczne dotyczące leczenia stopy opadającej pochodzenia neurologicznego (IPG278). NICE stwierdził, że „obecne dowody na bezpieczeństwo i skuteczność (w zakresie poprawy chodu) funkcjonalnej stymulacji elektrycznej (FES) w przypadku stopy opadającej o centralnym pochodzeniu neurologicznym wydają się być odpowiednie, aby poprzeć stosowanie tej procedury, pod warunkiem, że istnieją normalne ustalenia dotyczące zarządzania klinicznego, zgody i audytu”.