Функциональная электрическая стимуляция при помощи велотренажера для лечения травмы спинного мозга

Обзор

Функциональная электрическая стимуляция (ФЭС) использует электрические импульсы для стимуляции моторных нейронов или денервированных мышечных волокон напрямую для вызова сокращения во время функциональной активности.^[1] ФЭС имеет обширную историю своего применения для лечения ортопедических и неврологических состояний.^[2] Например, ФЭС может быть использована для активации передней большеберцовой мышцы для помощи в тыльном сгибании стопы по всему циклу шага у пациентов с падением стопы или для укрепления четырехглавой мышцы после проведения тотального эндопротезирования коленного сустава.

ФЭС-велоспорт применяет электрическую стимуляцию к мышцам и/или нервам для сокращения мышц, связанных с кручением педалей. После полного вращения каждая из мышц будет стимулирована один раз с соответствующим временем и силой, подходящей для велоспорта. Например, велотренажер для нижних конечностей с ФЭС активировал бы подколенные сухожилия, четырехглавую мышцу, ягодичные и икроножные мышцы.^[1] Мышцы, активируемые с помощью велотренажера для верхних конечностей с ФЭС, включают бицепсы и трицепсы в числе прочих. ^[1] Велотренажер с ФЭС будет обнаруживать изменения в мощности выхода мышц и активировать мотор, когда мышцы начинают уставать, чтобы помочь в кручении педалей. Со временем прогресс можно отслеживать, контролируя количество вклада мотора.^[3]

ФЭС-велоспорт может максимизировать количество функций, восстанавливаемых за счет зависимой от активности нейропластичности в результате повторного воздействия и стимуляции нервов и мышц во время активности. ^[2] У людей с травмами спинного мозга, участвующих в ФЭС-велоспорте 2-3 раза в неделю в течение 10 недель, наблюдалось увеличение общей мощности кручения педалей, выносливости, сухой мышечной массы и улучшение баллов по шкале нарушений ASIA как для моторики, так и для сенсорики, что особенно важно для людей, испытывающих последствия хронического паралича.^[4]

Вы можете найти больше информации о ФЭС-велоспорте ниже:

^[5]

Люди с травмами спинного мозга сталкиваются с многими барьерами в участии в физической активности, что увеличивает их риск удариться в хронические заболевания, связанные с седентарным образом жизни.^[6] ФЭС-велоспорт предоставляет доступную форму упражнений для людей, ограниченных в возможности участвовать в других формах упражнений, чтобы вызвать как физические, так и психологические преимущества, которые могут быть у упражнений.

Стоимость и доступность

В настоящее время в США по меньшей мере три компании производят велосипеды с ФЭС.

1. Therapeutic Alliances, Inc., один из старейших производителей, выпускает систему реабилитации ERGYS 3 для велотренажеров нижних конечностей (терапевтические альянсы).
2. Restorative Therapies, Inc. предлагает RT300-S, который можно управлять прямо из инвалидной коляски человека, устраняя необходимость в передвижении. Restorative Therapies поставляет свою продукцию в США, Канаду, Австралию и другие страны мира ^[7].
3. Myolin производит MyoCycle Home и MyoCycle Pro, оба предназначены для домашнего использования. Поскольку это самый доступный и простой в эксплуатации велосипед с ФЭС, он позволяет людям использовать велосипед и заниматься спортом, не сталкиваясь с барьерами, связанными с доступностью ^[8]. Стоимость MyoCycle Home составляет 9 000 долларов США; включает все необходимое для начала занятий дома, включая доставку, 3-месячный запас электродов и еженедельные отчеты о прогрессе по электронной почте. MyoCycle Pro в настоящее время стоит 13 500 долларов США, также доступна аренда ^[8].

Велосипеды с ФЭС, однако, не дешевы и стоят от 9 000 до 30 000 долларов США и не покрываются всеми частными страховыми компаниями.^[9] Общий диапазон стоимости новых велосипедов составляет от 16 000 до 30 000 долларов США.^[9] Учитывая высокую стоимость устройства, многие люди используют велосипеды с ФЭС через общественные места. Физиотерапевты и другие квалифицированные специалисты по упражнениям в специализированных тренажерных залах или реабилитационных центрах могут помочь в нанесении электродов и калибровке машины.^[10] В настоящее время есть немного мест, где имеются велосипеды с ФЭС.

Преимущества

Физические

• Увеличение сердечно-сосудистой формы ^[2]
• Метаболические влияния за счет увеличения количества капилляров и увеличения метаболизма глюкозы ^[2]
• Увеличение размера, силы и общей площади волокон мышц ^[2]
• Увеличение плотности костей и возможности восстановления костной массы ^[2]
• Улучшение и поддержание активного диапазона движения ^[11]
• Увеличение выдачи мощности ^[12]
• Восстановление чувствительности ^[13]
• Уменьшение спазмов ^[11]
• Улучшение гликемического контроля ^[4]

Психологические

• Улучшение здоровья благодаря регулярным занятиям спортом ^[14]
• Люди чувствуют себя довольными, видя сокращения мышц ног и способностью ездить на велосипеде ^[14]
• Люди могут участвовать в социальных играх, катаясь на велосипеде вместе с другими с аналогичными условиями ^[14]
• Улучшение общего качества жизни ^[11]

Риски

• Некоторые люди имеют повышенный риск вегетативной дисрефлексии при использовании велосипеда ^[14]
• Некоторые люди могут испытывать увеличение спазма после использования велосипеда ^[14]
• Травмы кожи или суставов (волдыри, пролежни, разрывы мышц и т.д.) ^[14]
• Велоспорт является более безопасной альтернативой, чем ходьба с ФЭС, так как он снижает риск падения ^[1]

Показания, Предосторожности и Противопоказания

Показания

• Атрофия мышц ^[2][15]
• Сердечно-сосудистая недостаточность ^[2][15]
• Потеря чувствительности и/или двигательной активности нижних конечностей ^[2][4]
• Дегенерация костей ^[2]
• Спастичность ^[2][4]

Противопоказания

• Активный тромбоз глубоких вен или тромбофлебит ^[16]
• Геморрагические состояния ^[16]
• Беременность ^[16]
• Поврежденная или подверженная риску кожа ^[16]
• Сердечная недостаточность (Местная) ^[16]
• Инфекция (Местная) ^[16]
• Злокачественное новообразование (Местное) ^[16]
• Недавно облученные ткани (Местные) ^[16]
• Туберкулез (Местный) ^[16]
• Электронное устройство (Местное) ^[16]
• Нарушенное кровообращение (Местное) ^[16]

Предосторожности

• Активная эпифизарная пластинка ^[16]
• Нарушенная чувствительность ^[16]
• Нарушенное когнитивное восприятие ^[16]
• Нарушенное общение ^[16]
• Кожные заболевания ^[16]
• Регенерация нервов ^[16]
• Утомляемость ^[2]

Протоколы

Частота

Для FES велотренировок обычно требуется частота около 30 Гц для эффективной стимуляции. Однако для оптимизации лечения идеальным является более высокая мощность, генерируемая индивидом. Для достижения более высоких выходных мощностей частота должна быть нацелена на 50 Гц - 60 Гц для 30-минутного упражнения. Усталость не должна быть проблемой, если учитывать каденс.^[17]

Каденс

Плато в тренировках могут быть обычными у людей с травмой спинного мозга, использующих этот вид лечения, что обычно связано с отсутствием прогресса в интенсивности упражнений.^[18] Это происходит потому, что FES вызывает быструю мышечную усталость по сравнению с добровольной мышечной стимуляцией. При более быстром каденсе педалирования (50 об/мин) максимальный крутящий момент, производимый индивидом, быстро уменьшается по сравнению с более медленным каденсом педалирования, который производит более высокие выходные мощности. ^[18] Напротив, когда каденс медленнее (20 об/мин), прилагаемые мышцы генерируют более высокую силу, но производство мощности уменьшается.^[18] Следовательно, выбор правильного каденса (20 об/мин - 50 об/мин) для тренировки должен зависеть от целей индивида - увеличить мощность или увеличить силу.

Длительность импульса

Более длительные импульсы, например, 350 и 500 микросекунд, приводят к большим различиям в затратах энергии (расход энергии в покое - расход энергии при упражнении) по сравнению с более короткой длительностью импульса в 200 микросекунд.^[19] Небольшие вспышки более длительных импульсов не имели значительных различий по сравнению с упомянутыми выше и, казалось, вызывали больше симптомов задержанной мышечной боли (DOMS). ^[19] Важно быть осторожными при назначении высоких длительностей импульса, так как они могут вызвать вегетативную дисрефлексию у человека с травмой спинного мозга выше уровня T6.

Интенсивность лечения

Интенсивность может варьироваться в зависимости от того, сохранен ли двигательный нейрон или нужна ли мышце прямая стимуляция для вызова сокращения. Для денервированных мышц требуется до 100 раз больше электрической энергии для вызова сокращения мышечных волокон.^[1] Токи, используемые для функциональной электрической стимуляции, обычно варьируются от 120 мА до 300 мА, при этом наиболее часто используемым параметром является 150 мА.^[1]

Электроды и их активация

Существуют различные типы электродов, которые могут использоваться для FES велотренировок. Электрическая стимуляция может происходить как через имплантируемые, так и через поверхностные электроды. Существуют поверхностные углеродные электроды, которые прикрепляются к шортам для велосипеда, и другие электроды, которые могут быть имплантированы в тело.^[1] Хотя имплантируемые микростимуляторы требуют хирургического вмешательства и стоят очень дорого, они могут стимулировать нервы более глубоких мышц, таких как подвздошно-поясничная мышца.^[1] Использование электродов большего размера может быть более комфортным для индивидов, особенно когда для стимуляции денервированных мышц требуется больше тока.^[1] Это объясняется тем, что плотность тока меньше, когда площадь применения больше. Основные мышцы, которые стимулируются при FES велотренировке, включают: Квадрицепсы, Подколенные сухожилия, ягодичные мышцы и мышцы голени.^[1] Минимум 6 электродов используются для стимуляции мышц, которые активируются в разное время в зависимости от угла ноги в цикле.^[1] Детектор угла на велосипеде или педали отправляет информацию в устройство стимуляции для определения последовательности сокращений ног. ^[1]

Ресурсы

Функциональный Электростимуляционный Вело-набор с разделами для Поставщиков Медицинских Услуг и Пациентов / Опекунов

Ссылки