Контакты: (812) 336-80-84
меднавигатор.рф

Клинико-теоретические аспекты использования функциональной электромиостимуляции в ходьбе у больных с неврологической патологией

В.И. Доценко
ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН,
ООО Научно-медицинская фирма «Статокин», Москва 

ВВЕДЕНИЕ

Функциональная программируемая электростимуляция (ФПЭС) мышц, осуществляемая во время двигательного акта ходьбы или любых других циклических, стереотипных двигательных актов, моделирует выработанную в эволюции пространственно-временную организацию мышечной активности.

Традиционно применяемая в восстановительной медицине электростимуляция покоя протекает в условиях, далёких от реального функционирования мышц, не связана с координацией двигательного акта, а значит, не может влиять ни на коррекцию, ни на выработку нового двигательного стереотипа (А.С. Витензон, 1981; 1982).

При ФПЭС формирование и закрепление физиологичных паттернов движений осуществляется как на уровне спинального генератора локомоций, так и на более высоких уровнях ЦНС – в стволовых и полушарных центрах моторного контроля, что детерминирует стойкость достигнутой функциональной перестройки. 

Нейрофизиологическая сущность метода ФПЭС заключается в точном временнóм соответствии программ искусственного (посредством электростимуляции) и естественного (при попытке произвольного усилия) возбуждения мышцы в двигательных актах человека (А.С. Витензон, 2000). Электростимуляция мышцы во время локомоции происходит в точном соответствии с естественным возбуждением и сокращением мышц на протяжении двигательного акта. Метод ФПЭС удачно совмещает свойства трёх глобальных стратегий клинической реабилитологии – лечебной физкультуры (кинезитерапии), аппаратной физиотерапии и функционального ортезирования (А.С. Витензон, 2003). 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ФПЭС

Приоритеты в разработке методов ФПЭС принадлежат английским исследователям, создавшим устройство для электростимуляции мышц и улучшения ходьбы больных перонеальным параличом (W.T. Liberson et al., 1961). Успехи развития ФПЭС в нашей стране обусловлены глубоким изучением функционального восстановления моторного контроля со стороны ЦНС.

Помимо восстановления нарушенной биомеханики ходьбы, при использовании ФПЭС решается задача нормализации работы локомоторных центров на всех вертикальных уровнях регуляции двигательной активности. В процессе ФПЭС активация мышцы путём приложения к ней электрического раздражения осуществляется именно в тот момент двойного шагового цикла, когда данная мышца и естественным порядком  не раньше и не позже – должна включаться в выполнение движения, чем и достигается максимальная перестройка нейродинамики пациента. Только в фазы естественного (произвольного) возбуждения мышц локомоторные центры всех вертикальных уровней ЦНС восприимчивы к внешним афферентным сигналам и доступны для коррекции своей деятельности (К.В. Баев, 1984; А.С. Витензон и соавт., 1999).

При использовании компьютерных комплексов ФПЭС удаётся осуществить точную и корректную синхронизацию произвольного напряжения той или иной мышцы в двигательном акте и наслаиваемой на неё электрической стимуляции. Во вполне определённый момент двойного шагового цикла конкретным значениям углов в суставах нижних конечностей, а также биомеханическим параметрам контакта стопы с опорой (т.е. фазам переката стопы от пятки к носку) соответствует чёткий паттерн напряжения и расслабления всей совокупности мышц нижних конечностей, таза и спины. Эта «мозаика» мышечной активности во время шага – мышечный профиль однозначно соотносится с текущим значением суставных углов – гониометрическим профилем

С учётом вышесказанного относительное (процентное) распределение мышечной активности в период двойного шага и её соотнесение с гониометрическим профилем можно принять за некую константу, используемую при подстройке фаз мышечной электростимуляции в процессе активного передвижения пациента. Это осуществляется при помощи аппаратно-программного модуля временной синхронизации электромиостимуляции с фазами шага по опорным (подометрическим) или гониометрическим параметрам каждого шагового цикла. 

Таким образом, на современном этапе развития электронных технологий удаётся осуществить точную и корректную синхронизацию произвольного напряжения той или иной мышцы в двигательном акте и наслаиваемой на неё электрической стимуляции, что и явилось залогом высокой клинической эффективности метода ФПЭС.

В процессе ФПЭС предусматривается решение трёх задач: укрепление ослабленных мышц, коррекция неправильно выполняемых движений, выработка и поддержание приближающегося к норме двигательного стереотипа ходьбы. ФПЭС имеет три основные мишени: а) первичное исполнительное звено движения, периферический нейромоторный аппарат, на который оказываются те же позитивные эффекты, как и при электростимуляции покоя; б) текущее, во время сеанса лечения, исправление кинематических и динамических характеристик шага – задействуется истинный биомеханический уровень исполнения движения; в) воздействие на нейродинамику пациента, закрепление правильного двигательного стереотипа ходьбы на уровне локомоторных центров головного и спинного мозга. 

Этим триединством и объясняется качественный скачок клинической эффективности метода ФПЭС по сравнению с некоторыми другими стимуляционными и кинезитерапевтическими технологиями.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ МЕТОДА ФПЭС

Метод ФПЭС реализуется при помощи рекомендуемого нами к клиническому применению Комплекса аппаратно-программного многоканального программируемой электростимуляции мышц низкочастотным импульсным током «АКорД» по ТУ 9444-040-40062169-2001 (разработка и производство ООО Научно-медицинская фирма «Статокин», Москва, Россия). 

Комплекс имеет регистрационное удостоверение на медицинское изделие Росздравнадзора № ФСР 2008/03709 от «28» октября 2013 г. Ведущие отличительные особенности комплекса подкреплены Патентом РФ на изобретение № 2241500 с приоритетом от 01.08.2003 г. «Устройство для лечения поражений опорно-двигательного аппарата» (В.И. Доценко и соавт, 2004).

Комплекс представляет собой источник низкочастотных биполярных импульсов тока. В состав комплекса входят: интерфейсный блок; микропроцессорный переносной восьмиканальный электростимулятор, закрепляемый на поясе пациента; прецизионные датчики синхросигналов – значений углов в суставах (гониометр) и стопный тензодатчик; коммуникационные и соединительные кабели; комплект гидрофильных электродов из современного синтетического материала «оленья кожа» и их эластичных фиксаторов на мышцах пациента. 

Управление комплексом осуществляется от персонального компьютера с использованием оригинального программного обеспечения, созданного в операционной среде Windows.

ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕДУРЫ ФПЭС

Этап 1. Наложение электродов и соединение кабелей (см. рисунок).



Этап 2. Настройка фаз и длительности стимуляции каждой мышцы.
Этап 3. Настройка тока стимуляции.
Этап 4. Проверка датчика суставного угла и синхронизации.
Этап 5. Окончательная проверка.

По окончании настройки электростимулятора коммуникационный кабель отключается и вообще отсоединяется, так как выбранные настройки закрепляются в микропроцессорном модуле электростимулятора («ноу-хау» настоящего схемотехнического решения!), и пациент автономно, без необходимости быть подсоединённым кабелем к ПЭВМ, проводит сеанс лечения. 

Этап 6. Сеанс лечения.

Закреплённый на пациенте электростимулятор автономно (без управления от компьютера) адаптируется под частоту шагов пациента и в нужные моменты времени подаёт на мышцы стимулирующие импульсы запрограммированной длительности (кратной 1/16 двойного шагового цикла). Независимо от темпа ходьбы двойной шаговый цикл всегда принимается за 100%; соответственно, относительные пропорции длительности стимуляции мышц и временные сдвиги стимуляции одних мышц относительно других, также кратные 1/16 двойного шагового цикла (т.н. циклограмма активации мышц в ходьбе), в структуре двойного шага остаются неизменными. Таким образом, в зависимости от темпа ходьбы оперативно изменяется абсолютная продолжительность стимуляции конкретной мышцы.

КЛИНИКО-БИОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА ФПЭС

На фоне курсового лечения методом ФПЭС, при помощи оптических методов компьютерного видеоанализа движений, продемонстрирована положительная динамика ходьбы пациентов, страдающих детским церебральным параличом и другими неврологическими заболеваниями. Оценивались ведущие показатели угловой и линейной кинематики локомоций – скорость, ускорение, текущие значения суставных углов в структуре двойного шагового цикла (В.И. Доценко и соавт., 2005). Исследования проводились с использованием компьютерного комплекса «Видеоанализ движений» (разработка и производство НМФ «Статокин», Россия).

Также после курса лечения с использованием ФПЭС в сторону нормализации изменяются координаторные взаимоотношения мышц, о чём свидетельствует снижение коэффициента реципрокности в мышцах нижних конечностей. Происходит уменьшение ко-контракции антагонистов и контралатеральных синергистов, за счёт чего может адекватнее реализовываться функция агониста, что и подтверждается фактом увеличения амплитуды БЭА мышц-агонистов при выполнении произвольного физиологического движения.


© 2012 Меднавигатор.рф, Санкт-Петербург Обратная связь