Функциональная электростимуляция — метод, позволяющий облегчить сокращение мышц с ограниченной функциональностью

Функциональная электростимуляция – это физиотерапевтический метод реабилитации, при котором применяется электрический ток низкого уровня для стимулирования и активизации функций, утерянных в результате каких-либо патологий нервной системы. Для стимуляции выбираются периферические нервные пучки, которые иннервируют одну мышцу или группу мышц со специфическими функциями.

История развития ФЭС

В течении длительного времени электростимуляция применялась только для восстановления одного отдельного органа —  той или иной мышцы

Электростимуляция мышцы в состоянии покоя имела недостатки:

• сама стимуляция происходила в состоянии далеком от реальности  — нефункционирующая мышца;
• пациент находился в пассивном состоянии, то есть нельзя было повлиять ни на координацию движений, ни на устойчивость корпуса, ни на походку больного, ни уж тем более нельзя было выработать у больного какой-либо новый двигательный шаблон.

Особенности ФЭС:

1. Электростимуляция работает в определенном пульсовом режиме, который соответствует фазам возбуждения и сокращения мышц в естественных условиях
2. Электростимуляции сразу подвергается большое число мышц – все, которые задействованы в определенном движении
3. Небольшой по мощности электрический разряд провоцирует освобождение большого количества мышечной энергии
4. В результате укрепления ослабленных мышц и корректирования нарушенных двигательных функций формируется шаблон двигательного акта наиболее приближенный к естественному.

Основные функции ФЭС:

1. Диагностическая функция – диагностирование дефицита функции мышц (ДФМ). Этот показатель определяется только в том случае, если при воздействии электрического импульса возникает дополнительная мышечная сила, которая позволяет устранить имеющийся двигательный дефект. ДМФ может быть относительным, если нарушения движения связаны с выборочной разгрузкой определенных мышц, и абсолютным, если есть в наличии повреждения нервно-мышечных структур.
2. Прогностическая функция – проводится пробный сеанс ФЭС, который дает возможность показать эффективность работы системы. Если есть положительный эффект, то есть произошла коррекция двигательного акта, то это дает надежду на полное восстановление естественного движения после многократных высокоточных повторений движения во время занятий и устранения самого ДМФ.
3. Терапевтическая функция — является наиболее важной и предусматривает полную реабилитацию утерянного или нарушенного двигательного навыка за счет улучшения состояния мышц и выработки правильных двигательных стереотипов.

Составление программы функциональной электростимуляции при поражении нервной системы и двигательных расстройствах включает в себя шесть основных этапов:

1. Выбор нарушенных двигательных актов, которые буду поддаваться коррекции, и мышц, которые обеспечивают этот двигательный акт и будут поддаваться влиянию электрического тока. В первую очередь внимание обращается на мышцы, которые обеспечивают функцию удержания тела в вертикальном положении и функцию ходьбы.
2. Установление параметров электростимуляции: определенная последовательность электроимпульсов (одно/бифазных) с частотой 50-60 Гц, с длительность 50 — 250 мкс, с амплитудой максимум до 60-70 Вт
3. Определение шаблона программы электростимуляции относительно времени: точный пульсовой режим, который максимально естественно имитирует сокращение мышц во время ходьбы. Обычно используются датчики синхронизации, чтобы электроимпульсы максимально согласовывались, например, с шагами
4. Выбор типа электродов и места крепления (или имплантации) на больного
5. Подбор наиболее оптимального режима ФЭС: сила электрического импульса должна провоцировать увеличение мышечной силы на 20-25% по сравнению с обычной силой мышцы (во время ходьбы или в момент сжатия кисти в кулак)
6. Стандартная программа ФЭС включает в себя тренировку длительностью 40-60 минут, количество занятий на курс – максимум 15-20 на протяжении месяца, промежуток между курсами – полгода.

Функциональная электростимуляция не является технологией излечивания тех или иных заболеваний нервной системы, а только механизмом для восстановления отдельных функций, который человек утратил в результате болезни или травмы. И даже если в определенных случаях ФЭС имеет некий лечебный эффект, то ни в коем случае эти процедуры не регенерируют нервные клетки и не восстанавливают спинной мозг. ФЭС абсолютно не дает никакого результата, если необходимые мышцы не имеют иннервации полностью или большей частью (в зависимости от природы повреждения).

Функции, для восстановления которых используется ФЭС:

• Функция стояния;
• Функция ходьбы;
• Езда на велосипеде;
• Хватательная функция кисти;
• Функции органов малого таза – мочеиспускание, дефекация, эрекция у мужчин;
• Контроль дыхания.

На видео функциональная электростимуляция для детей:

Дополнительный (возможный) эффект охватывает:

• Улучшение оттока крови по венозной системе нижних конечностей.
• Профилактика и регрессирование уже имеющихся признаков остеопороза.
• Уменьшение числа инфекций.
• Увеличение общей массы мышечной ткани в организме.
• Улучшение работы сердца и сосудов.
• Улучшение психологического состояния пациента за счет возврата утерянных функций  и увеличения уровня независимости от окружающих.

Составляющие части аппаратуры для проведения электростимуляции:

1. Электростимулятор – он может быть одно- или многоканальный, при этом каналы могут быть работать все вместе одновременно либо включаться в определенной последовательности, в зависимости от того, какие именно движения необходимо восстанавливать
2. Пульт управления – он может быть под контролем физиотерапевта или под контролем пациента. Пульты, которые предназначены для управления врачом, имеют диски или переключатели для контроля процесса стимуляции. Приборы, которые предназначены для управления процессами активизации пациентом, могут быть выполнены в виде:
   • джойстика;
   • ручного переключателя или кнопки;
   • сенсоров месторасположения суставов;
   • переключателя при помощи пятки;
   • электродов электромагнитного действия;
   • механизма для управления курсором мыши без помощи рук;
   • преобразователя для управления при помощи голоса.
3. Электроды  — это элементы, которые «подсоединяют» электростимулятор к нервной системе. Они могут быть в виде наружных накладок либо вживляемых оперативным путем имплантов (это зависит от области применения ФЭС, вида самого аппарата и потребностей больного).

ЛФК при помощи функциональной электростимуляции

У неврологических больных, особенно с травмами спинного мозга, часто ухудшается общее состояние здоровья из-за недостатка  сбалансированной достаточной физической нагрузки. В таких случаях лечебная физкультура с применением ФЭС является весьма уместной.

Для выполнения упражнений ЛФК с применением ФЭС обычно  необходимы тренажеры. Это могут быть:

• механизмы для гребли;
• велотренажеры обычные;
• велотренажеры для тренировки рук.

Состояние пациентов обычно улучшается уже с первых занятий.

Положительные эффекты, возникающие после тренировок:

• Повышение работоспособности сердечной мышцы.
• Улучшение процесса оттекания венозной крови с периферии.
• Повышение окислительных способностей скелетных мышц и увеличение объема тренируемых групп мышц.
• Снижение спастики конечностей и увеличение их объема движений.
• Повышение уровня эндорфинов в крови – гормонов «радости и хорошего настроения», что очень полезно для неврологических пациентов со склонностью к депрессии.
• Увеличивается минеральная плотность костной системы.
• Повышается чувствительность тканей организма к глюкозе, а значит, улучшается её усваиваемость.
• Повышается заживляемость ран за счет улучшения кровообращения.
• Имеется положительный психологический эффект в принятии пациентом самого себя.

Тренажеры ФЭС для лечебной физкультуры обычно оснащены поверхностными электродами в определенной последовательности, что обеспечивает ровную контролируемую тренировку.

Наиболее популярные модели систем ФЭС для занятий лечебной физкультуры:

• аппарат ERGYS 2;
• автоматизированный тренажер с мотором и функцией электростимуляции RT300;
• тренажер — гибрид велосипеда для рук и лежачего велосипеда BerkelByke;
• тренажер для гребли в помещении Concept 2.

Занятия на тренажере Concept 2:

Применение для функций  стояния и передвижения

При применении функциональной электростимуляции для восстановления функций стояния и передвижения достигаются следующие положительные эффекты:

• Улучшение физической формы пациента и возврат утерянных функций – возможность удерживать свое тело в вертикальном положении и ходьба.
• Положительный психологический  эффект.
• Улучшение работы пищеварительной и мочевыделительной систем органов.
• Восстанавливается нормальная минеральная плотность костей.
• Уменьшается спастика конечностей и всего тела.
• Значительно уменьшается риск развития пролежней.
• Происходит тонизация сердечно-сосудистой системы организма.
• Повышается тонус скелетных мышц и тургор и эластичность кожных покровов.
• Возможность пациента передвигаться  в ранее недоступные для него места открывает для него возможность прямого общения с окружающими.

Существуют два типа систем для тренировки стояния и ходьбы:

1. аппарат состоит только из электростимулятора, который комплектуется брусьями, ходунками или костылями с упором на локти для обеспечения опоры и равновесия;
2. электростимулятор дополняется специальными ортезами – это специальные стельки и обувь, ортезы для щиколотки, наколенники, бандажи и т.д.

Условия использования  системы ФЭС могут варьироваться в зависимости от вида системы и целей, которых необходимо достичь:

1. Наличие верхних конечностей для того, чтобы больной мог координировать свои движения и имел возможность опереться. При необходимости использовать ходунки или костыли больной должен иметь достаточно силы в руках.
2. Стабильное туловище для поддержки и контроля.
3. Сохранение целостности спинного мозга в поясничном и крестцовом отделах для обеспечения физической возможности стимуляции необходимых групп мышц.
4. Больной должен достаточно хорошо управлять своим голосом или пальцами рук, чтобы иметь возможность выбирать пункты в меню системы ФЭС.
5. Отсутствие в анамнезе серьезной патологии суставов, остеопороза и спонтанных переломов костей конечностей.
6. Отсутствие в анамнезе патологии сердечно-сосудистой и/или дыхательной систем.
7. Отсутствие деформации позвоночника тяжелой степени.
8. Отсутствие контрактур тяжелой степени.
9. Отсутствие ожирения тяжелой степени.
10. Отсутствие беременности.
11. Отсутствие дерматологических патологий в области проведения стимуляции.
12. Наличие желания заниматься и упорства у больного для преодоления трудностей в тренировках.

Физическая нагрузка во время занятий на передвижение при использовании системы ФЭС превышает обычные усилия при простой ходьбе приблизительно в 5-8 раз. Такую нагрузку нетренированному человеку выдержать достаточно трудно и только 3-5 % пациентов могут при помощи ФЭС пройти полтора км без перерыва. В связи с этим неоспоримым является тот факт, что ходьба с применением электростимуляции ни в коем случае не может быть альтернативой передвижению в кресле-коляске.

Наиболее популярной является система для стояния и ходьбы при помощи ФЭС Parastep. Стимулятор фиксируется на теле больного при помощи ремня и соединяется проводами с накладными приклеивающимися электродами.

Стимуляция происходит сразу в нескольких направлениях:

• стимулирование четырехглавой мышцы бедра для разгибания ног;
• стимулирование мышц голени через малоберцовый нерв для сгибания бедра;
• стимулирование ягодичных мышц для достижения стабилизации корпуса тела.

Управление функцией хватания при помощи метода

Восстанавливая хватательные свойства кистей рук, приборы ФЭС значительно улучшают качество жизни пациентов, у которых в силу той или иной патологии были утеряны функции рук. Эта аппаратура может применяться в качестве системы реабилитации произвольных движений верхних конечностей практически сразу после травмы или инсульта.

Занятия для восстановления функции хватания с использованием электростимуляции позволяет значительно расширить круг деятельности человека, который ранее зависел от ухаживающего персонала, а также улучшить те навыки, которыми пациент уже владеет.

Используемые методики тренировок:

• боковой захват – используется для предметов, требующих большей концентрации сил, — ручка или ложка.
• ладонный захват – для более крупных предметов – книжка, чашка  и т.д.

Необходимые условия  использования систем ФЭС для тренировки верхних конечностей:

• Достаточная иннервация мышц кистей рук и предплечий. Если мышцы значительно денервированы, то это приводит к неэффективной тренировке, так как либо пациент очень быстро устает, либо мышечные сокращения, которые возникают в ответ на электростимуляцию, очень слабые.
• Мышцы плеча (дельтовидные и двуглавые мышцы, поворачивающие плечо) должны иметь достаточную силу, дабы произвольно управлять движениями и контролировать расположение кисти.
• У пациента должно быть хорошее зрение, чтобы иметь возможность направлять движения рук, особенно если чувствительность кистей рук нарушена.
• Корпус тела должен быть стабилен и должен  обеспечивать основу для произвольных движений руками и подъема различных предметов.

Системы ФЭС для стимуляции хватательной функции делятся на два вида:

1. с внешними накладными электродами, направляющими электрический ток через кожу;
2. имплантационные стимуляторы, которые подводятся непосредственно к требуемым нервным стволам оперативным путем.

Системы ФЭС с внешними электродами:

• Handmaster или Ness H200 — выполнен в виде браслета со стимулятором, который крепится на запястье. Электроды, размещенные внутри браслета, стимулируют определенные мышечные точки для совершения определенных движений.
• Бионическая перчатка (The Bionic Glove)  — беспалая перчатка из гибкого материала со встроенными электродами и стимулятором. Прибор легко контролируется определенным положением запястья для выполнения функции разгибания пальцев и сжатия их в кулак.
• Система ФЭС  ETHZ-ParaCare, которая после превратилась  в прибор Compex Motion  — гибкая система, которая настолько хорошо развивает у пациентов функцию хватания и силу рук, что они впоследствии перестают ею пользоваться за ненадобностью.
• Система Belgrade Grasping, превратившаяся в систему ActiGrip  —  восстанавливает не только функцию захвата, но и способность дотянуться до предмета.

Видео обзор мышечного стимулятоора Compex:

Имплантационные стимуляторы:

• Система Freehand – в левое плечо пациента имплантировалась система ФЭС, которая контролировалась движением плеча. Один из наиболее эффективных устройств функционального стимулирования — пациенты могли самостоятельно выполнять свои повседневные дела, такие как,  чистка зубов, бритье, самостоятельный прием пищи и т.д. На данный момент система снята с производства.
• Миоэлектрическая произвольная система ФЭС – аппарат на основе Freehand, однако более легкий и универсальный, стимулирует 12 мышц вместо 8. Работа этого механизма похожа на систему зажигания в автомобиле – человек двигает плечом или шеей и приводит в действие функционирующие мышцы предплечья, которые выполняют сжатие-разжатие пальцев.
• Система STIMuGRIP  — имплант (приемное устройство) вшивается под кожу предплечья, сигнал передается на два также имплантированных  в мышцы электрода, а внешний контроллер закреплен на запястье в виде часов. Проведение импульсов подобно компьютерной игре.

Управление функционированием мочевого пузыря и кишечника

При помощи функциональной электростимуляции можно добиться возврата пациенту функции контроля функционирования мочевого пузыря и кишечника. Для достижения этого результат применяются два прибора: система Brindley Vocare и система InterStim.

Оба аппарата имплантируются под кожу живота и активизируют крестцовые нервы, благодаря чему пациент может произвольно управлять функцией мочеиспускания и дефекации.

Вспомогательное дыхание

Благодаря функциональной электростимуляции можно оказывать поддержку дыхательной функции у пациентов с поражением спинного мозга на высоком уровне из-за чего больной не может качественно дышать.

Механическая искусственная вентиляция легких обеспечивает достаточную дыхательную функцию, однако она негативно влияет на голос (происходит его искажение), ограничивает подвижность грудной клетки и провоцирует развитие респираторных инфекций.

Использование функциональной электростимуляции позволяет активизировать диафрагмальный нерв, что приводит к сокращениям диафрагмы и наиболее естественному восстановлению дыхательной функции у пациента.

Преимущества использования ФЭС для восстановления дыхания:

• Улучшение подвижности грудной клетки  пациента.
• Улучшение речи пациента, отсутствие искажения голоса.
• Снижение риска инфицирования органов дыхания за счет нормализации дыхательных движений и активного отхождения мокроты.
• Значительно уменьшается время использования аппарата ИВЛ и необходимость индивидуального ухода.
• Значительное улучшение качества жизни пациента и снижение уровня летальных исходов в целом.

Отделение ФЭС в клинике нейрореабилитации «Эвексия»

В медицинском центре Эвексия функционирует отделение функциональной электрической стимуляции (FES-отделение).  Здесь в полной мере используется методика стимулирования нервов опосредовано через скелетные мышцы электрическими импульсами с реабилитационными целями – для восстановления функциональности и активизации метаболических процессов в тканях организма.

Эта методика используется для лечения следующих заболеваний:

• Инсульты геморрагические и ишемические.
• Плегии и парезы различного генеза.
• Паралич Гийена-Барре.
• Рассеянный склероз.
• Черепно-мозговые травмы.

В отделении находятся следующие системы ФЭС:

1. Системы для восстановления работы верхних конечностей – целью занятий на этих аппаратах является восстановление основного функционирования руки, то есть вернуть человеку возможность взять стакан воды или завязать шнурки.
2. Системы для восстановления работы нижних конечностей  — эти системы охватывают область от профилактики падений и обучения ходьбе при плегиях и парезах нижних конечностей до увеличения скорости походки и повышения выносливости для преодоления больших расстояний без усталости.

Для верхних конечностей

Системы функциональной электростимуляции для верхних конечностей способствуют обучению мозга методом нейропластики и путем монотонного выполнения одних  и тех же движений многократно и с высокой точностью.

В клинике используются ФЭС-системы, установленные на специальные корсеты, и во время работы с ними позволяют пациенту выполнять те движения руками, которые раньше были недоступны. Дополнительно происходит обучение функции захватывания предметов.

Эти системы имеют одновременно и лечебный, и реабилитационный эффекты.

Для нижних конечностей

При помощи работы с методикой  функциональной электростимуляцией обучение ходьбе у больных происходит наиболее естественным путем. Они занимаются без корсетов, и во время занятий вырабатывается правильный шаблон ходьбы. Эти пациенты благодаря ФЭС получают одновременно и лечебные, и реабилитационные воздействия. Побочных действий и осложнений ФЭС не вызывает.

На каждом аппарате ФЭС можно индивидуально запрограммировать параметры, которые необходимы для каждого отдельного пациента в зависимости от его потребностей. В клинике используются приборы с внешними накладными электродами.

При помощи электростимуляции лечатся различные патологические модификации походки, возникающие при следующих проблемах:

• повисшая стопа;
• изогнутость коленного сустава;
• слабость четырехглавой мышцы бедра;
• слабость ягодичных мышц.

А также эти исследования позволяют оценить эффективность проведенной работы и показывают, что все вышеуказанные проблемы можно решить и добиться естественной походки.

Достоинства использования ФЭС-систем:

1. Формирование правильного стереотипа ходьбы и естественной походки у пациентов, которые до этого часто плохо передвигались самостоятельно, достигается симметричность ходьбы.
2. Во время занятий происходит сокращение, а соответственно развитие мышц самого больного, что выгодно отличает метод от статичных нагрузок в корсете, особенно это преимущество заметно при ходьбе по неровной поверхности.
3. Благодаря электростимуляции можно добиться большого числа повторений одного и того же движения с очень высокой точностью, что позволяет улучшить силу скелетных мышц и походку пациента.
4. Увеличивается устойчивость тела в вертикальном положении, что одновременно является профилактикой падений.
5. Профилактика травмирования голеностопных суставов.
6. Увеличивается скорость ходьбы и выносливость пациента, то есть он проходит более длинные расстояния, чем до лечения.

Функциональная электростимуляция, которая проводится в специализированном медицинском центре нейрореабилитации «Эвексия» с первых дней поступления больного позволяет:

• получить максимальные результаты в короткие сроки;
• снизить инвалидизацию пациента;
• значительно увеличить независимость пациента от ухаживающего персонала.

Наиболее эффективным является комбинирование занятий на системах ФЭС с другими методиками восстановления: снижение веса пациента во время ходьбы (Body Weight Gait Support)  и роботизированные системы реабилитации.

В медицинской клинике нейрореабилитации Эвексия работает команда профессионалов, которая может проинформировать пациента обо всех преимуществах различных методик реабилитации при наличии неврологических заболеваний и составить индивидуальную программу занятий в зависимости от состояния пациента и его потребностей.