The application of electrical myostimulation for the purpose of neuro-rehabilitation

Full Text

В современном мире инсульт стал серьезной проблемой, приводящей к нарушению работоспособности, инвалидизации и смерти. Согласно последним данным, в экономически развитых странах смертность от инсульта занимает 2-3-е место в структуре общей смертности и составляет 60-80 человек на 100 тыс. населения в год [1]. По данным Национального регистра, 31% пациентов, перенесших инсульт, нуждаются в постоянном уходе, а 20% не могут самостоятельно ходить. Лишь около 20% выживших больных способны вернуться к прежней работе [2, 3]. Разработка инновационных немедикаментозных технологий реабилитации больных с наиболее важными в социальном плане заболеваниями является одной из приоритетных задач медицинской науки и практического здравоохранения, значимой составляющей Федерального закона № 323-ФЭ от 21.11.2011 «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» и Государственной программы «Развитие здравоохранения России до 2025 года», утвержденной Правительством РФ 24.12.2012 [1]. В связи с этим все большую актуальность приобретает изучение различных комплексов реабилитационных программ, помогающих вернуть человеку утраченные функции. Метод функциональной электромиостимуляции (ФЭС) (мионейростимуляции, миостимуляции) является одним из ведущих в реабилитации пациентов с двигательными нарушениями, появившимися после мозговой катастрофы [4-6]. В основе ФЭС лежит электрическая стимуляция нервов и мышц, осуществляемая посредством передачи тока с заданными характеристиками от миостимулятора к телу человека через электроды [7]. Данный физический метод запускает механизмы саногенеза, за счет чего становится возможным восстановление утраченной функции. Как отмечают С. А. Афошин и М. Ю. Герасименко, электромио- стимуляция “частично восстанавливает реципрокные отношения и сократительную способность мышц-антагонистов, формирует новый двигательный стереотип, активирует функционально недеятельные нейроны вокруг очага поражения, способствует снижению спастичности, увеличению объема движения и улучшению координации” [8]. Современные данные об эффективности данного метода представлены в статье В. И. Доценко и соавт. [9]. В ней указано, что роль сенсорного притока в обеспечении двигательно-координаторных функций организма, формировании новых или утраченных вследствие болезни навыков весьма значима. Авторы пишут, что «разработанные на протяжении двух последних десятилетий аппаратнопрограммные комплексы для нейрореабилитации позволили оптимизировать предъявление сенсорным входам пациента направленных афферентных потоков. В этом отношении функциональная программируемая электростимуляция мышц, осуществляемая во время двигательного акта ходьбы или любых других циклических, стереотипных двигательных актов (бега, занятий на велотренажере или беговой дорожке, при имитирующих греблю движениях верхних конечностей и других), наглядно представляет обширный класс методов так называемой «сенсорной терапии»». В данный момент не существует четких критериев применения стимуляции у пациентов, из-за этого большинство ученых применяют ее эмпирически, подбирая основные показатели (продолжительность сеанса, сила тока и группа мышц, на которую производится воздействие) конкретно для данного пациента. При этом воздействие проводится с различными целями: формирования нового двигательного стереотипа, снижения спа- стичности, уменьшения болевого синдрома, улучшения мозгового кровообращения, что в результате приводит к улучшению функций и качества жизни пациентов [10]. На сегодняшний день проведено несколько исследований результативности классической миостимуляции в условиях стационара. С. А. Афошин и М. Ю. Герасименко предлагают примененную ими в исследовании методику проведения процедуры [8]. В исследовании принимали участие 38 человек в возрасте от 41 года до 72 лет, из которых 26 вошли в основную группу, в которой в дополнение к основному курсу лечения применялась ФЭС на аппарате МИОМОДЕЛЬ-10. При этом воздействие проводилось биполярно-импульсными токами на мышцы верхних и нижних конечностей, туловища, имитируя акт ходьбы. Курс лечения составил 10-12 сеансов продолжительностью 20 мин, при этом силу тока подбирали эмпирически по ощущениям пациента. Использовали токи подпороговой величины, чтобы не вызвать болевых реакций и негативной реакции пациента на процедуру. В контрольную группу вошло 12 пациентов, которым проводилась базовая лекарственная и физиотерапевтическая терапия. Уровень неврологического дефицита и независимости пациентов в повседневной жизни оценивали с использованием Американской шкалы степени тяжести инсульта, индекса Барте- ла и шкалы Рэнкин. Для оценки выраженности болевого синдрома и нарушений общего самочувствия больных использовали визуально-аналоговую шкалу оценки боли. Оценка интенсивности болевого синдрома пациентами осуществлялась по визуальному и вербальному критериям в баллах от 0 до 10. Спастичность определяли по шкале Ашворта (Modified Ashworth Scale for Grading Spasticity). После курса лечения значения Американской шкалы у пациентов основной группы были значительно ниже, чем у пациентов контрольной группы (4,5 ± 0,3 и 8,9 ± 0,9 балла соответственно; р < 0,001), что отражает уменьшение очагового дефицита. В основной группе значения шкалы Бартела после лечения равнялись 89,3 ± 1,4 балла, а в контрольной группе - 76,6 ± 4,9 балла (различия статистически значимы; р < 0,002). Анализ результатов по шкале Рэнкин показал, что более значительные положительные изменения после лечения произошли в основной группе (1,7 ± 0,1 против 2,6 ± 0,2 балла; различия статистически достоверны; р < 0,01). Уменьшение болевого синдрома и спастичности более значимо происходило у пациентов основной группы [8]. Возвращение пациента к привычной деятельности и профессии является важнейшим пунктом реабилитации, при этом двигательное восстановление верхней конечности играет ключевую роль [11]. Проведено исследование Обзор эффективности электромиостимуляции мышц верхних конечностей с биологической обратной связью в сочетании с лечением положением, онтогенетически обусловленной кинезитерапией, массажем и физиотерапией [12]. Для исследования было отобрано 20 пациентов, перенесших ишемический инсульт, реабилитация проводилась в острый период на 4 - 5-й день после инсульта при нормализации показателей малонагрузочных функциональных тестов. В основную группу вошло 15 пациентов в остром периоде ишемического инсульта, каждый из которых получил в среднем 12 ежедневно проводимых сеансов миостимуля- ции с биологической обратной связью (m. biceps brachii, m. triceps brachii, m. brachioradialis, m. opponens pollicis) в сочетании с онтогенетически обусловленной кинезитера- пией. Продолжительность одного сеанса электростимуляции составляла 10/20/30 мин с чередованием периодов сознательно управляемого мышечного сокращения продолжительностью не более 1,5 мин с периодами глубокого расслабления в виде двух игр на выбор. Общая продолжительность занятия ежедневно постепенно возрастала. В группу контроля вошло 5 пациентов, получавших лечение по вышеописанному плану. По окончании лечения в группе, получавшей электромиостимуляцию с биологической обратной связью, наблюдались лучшие результаты при тестировании активного и пассивного объема движения суставов, мышечной силы (по шкале Ловетта), мышечного тонуса (по шкале Ашворта); также в этой группе были продемонстрированы лучшие результаты восстановления поверхностной и глубокой чувствительности, точности и координации при выполнении симметричных движений в тестах на координацию и уменьшение патологических рефлексов (Бабинского, Бехтерева) [12]. Электромиостимуляцию можно выполнять не только для уменьшения парезов конечностей, но и с целью улучшения мозгового кровообращения [13]. В работа С.Р. Байбуриной и соавт. [3] «Электростимуляция в системе мигательного рефлекса в остром периоде церебрального инсульта» описано лечение 12 пациентов в возрасте от 58 до 79 лет, перенесших первичный ишемический церебральный инсульт в остром периоде заболевания (5-7 дней после мозговой катастрофы). Процедура электростимуляции по системе мигательного рефлекса выполнялась на аппарате АМПЛИПУЛЬС-5 в выпрямленном режиме, II родом работы, с частотой начиная с 10 Гц и постепенно увеличивая ее до 150 Гц, при 100% глубине модуляций, времени воздействия 1 мин на каждую точку, силе тока по ощущениям больного до получения сокращения круговой мышцы глаза. Воздействие осуществляли катодом в кожной проекции точек выхода лицевого нерва, ветвей тройничного нерва и точкек Эрба с двух сторон точечным электродом, при этом второй электрод (анод) площадью 50-75 см2 располагали в области шейного отдела позвоночника. Курс лечения составил 10 процедур, проводимых ежедневно. Основными критериями оценки стали насыщение крови кислородом, частота сердечных сокращений, систолическое, диастолическое артериальное давление, величина скорости кровотока в артериях виллизиева круга и индексы периферического сопротивления. В результате лечения на стороне ишемического инсульта показатели систолической, диастолической и усредненной по времени максимальной скорости кровотока мозговых артерий имели тенденцию к повышению, индексы периферического сопротивления приближались к нормативным значениям [14]. Наблюдалось повышение насыщения крови кислородом (SpO2: до воздействия - 93,7 ± 1,65, после - 95,1 ± 1,1). Клинически динамика нейрофизиологических показателей сопровождалась нормализацией артериального давления, уменьшением жалоб на головную боль, бессонницу, слабость артикуляции. Таким образом, следует отметить, что данный метод стимуляции приводил к улучшению основных показателей, что ускоряло саногенез и способствовало более эффективному восстановлению жизненных функций [3]. Клинически ФЭС способствует улучшению произвольных движений, увеличению силы мышц на 1 - 2 балла, уменьшению симптома Тренделенбурга на 3 - !°, увеличению скорости передвижения. Инструментально определялось увеличение силы мышц и электромиографической активности в 1,3 раза. Наряду с этим происходило улучшение магистрального кровообращения и тканевого кровотока в области стимуляции, о чем свидетельствуют результаты сфигмографии и смещение кривой поглощения натрия, введенного в мышцу при различных видах мышечной работы, в сторону увеличения поглощения [15, 16]. Эффективность электромиостимуляции также изучали при прозопалгии (боли в области лица различного генеза) [7] . В исследовании принимали участие 32 пациента, из них 15 получали классическую консервативную терапию, а 17 пациентам, помимо консервативной терапии, выполнялось по 10 процедур электромиостимуляции. Лечение проводилось под контролем электромиографии. Для проведения курса стимуляции использовали аппарат МИСТ, при этом было задействовано несколько программ для расслабления и активации мышц. Импульсы подавались с силой тока от 10 до 40 мА, частотой от 3 до 20 Гц. При выявлении гиперфункции мышц использовали программу релакс-стимуляции, которая предусматривала подачу импульсов с частотой 3 Гц и средней амплитудой 15 мА, длительностью 30 с по 15 повторений. После сеансов стимуляции отмечалось значительное уменьшение или полное исчезновение болей (у 15 из 17), увеличение открывания рта на 0,5 см - у 12 из 17, на 1 см - у 3 из 17. Во время контрольной электромиографии жевательных и височных мышц у данной группы пациентов отмечены нормализация активности этих мышц, исчезновение патологической спонтанной активности. В контрольной группе выраженное снижение болевой чувствительности отмечено у 10 из 15 пациентов (полного исчезновения болей не удалось добиться ни у одного человека). У 12 человек увеличилось открывание рта на 0,5 см. Во время контрольной электромиографии жевательных и височных мышц у пациентов данной группы отмечено частичное выравнивание амплитуд жевательных мышц справа и слева. Кроме того, при восстановлении мышечного баланса и устранении гиперфункции и патологической спонтанной активности жевательных и височных мышц пациенты отмечали значительное или полное исчезновение болей, увеличение открывания рта, нормализацию жевательной функции [7, 17]. Большим преимуществом метода электромиостимуля- ции является возможность его использования как отдельно, так и совместно с другими методами реабилитации. При этом эффект проведения комбинированной программы восстановительного лечения более выражен, чем при традиционных способах [2, 18]. Ведущей школой, изучающей взаимодействие стимуляции и роботизированной терапии, в нашей стране является школа В.Д. Даминова, работы которого посвящены сочетанию метода миостиму- ляции с роботизированной терапией [1, 4, 19]. Исследование возможности использования методов роботизированной механотерапии, вызванных потенциалов и транскраниальной магнитной стимуляции восстановления нарушенных функций было проведено у больных с ишемическим инсультом [1]. До проведения реабилитации необходимо оценить перспективы восстановления нарушенных функций у больных с ишемическим инсультом под влиянием роботизированной механотерапии. Для этого изучали возможности использования вызванных потенциалов и транскраниальной магнитной стимуляции. В исследование было включено 628 пациентов (346 мужчин и 282 женщины), средний возраст которых составил 51,4 ± 1,23 года. Критерием отбора служил перенесенный ишемический инсульт в бассейне среднемозговой артерии. В процессе реабилитации применяли локомоторные роботы Эриго и Локомат. Комплексное клиническое и нейрофизиологическое обследование с транскраниальной магнитной стимуляцией и вызванными потенциалами проводили на 6, 21 и 42-й день инсульта, в отдаленном периоде - через 6 мес. В ходе исследования было установлено, что основными предикторами эффективности роботизированной механотерапии при инсульте являются тяжесть инсульта, выраженность пареза и активность моторной коры при транскраниальной магнитной стимуляции с точностью прогноза от 68 до 96%. Предложенный комплексный кпинико-нейрофизиологический подход может быть использован для определения реабилитационного потенциала пациентов с ишемическим инсультом [1]. Сочетание электромиостимуляции и роботизированной реконструкции ходьбы у пациентов, перенесших ишемический инсульт и находящихся в раннем восстановительном периоде, было изучено А. Н. Кузнецовым и О. А. Уваровой [19]. Они провели оценку безопасности и эффективности метода функциональной стимуляции при занятиях на аппаратном комплексе Эриго у пациентов с гемипарезом. Для этого было отобрано 58 пациентов. В основную группу вошло 38 человек, получающих курс реабилитационной терапии с включением в него занятий на роботизированной системе Эриго и ФЭС от модуля М0TЮNSTIM 8 (Medel). Контрольную группу составили 20 человек, получающих комплексное лечение без включения в него функциональной стимуляции. Для оценки реабилитационных мероприятий использовали 6-балльную шкалу парезов и электрофизиологическое обследование (импедансная кардиография, ультразвуковая допплерография пораженной средней мозговой артерии, вызванные потенциалы) до, во время и после сеанса роботизированной механотерапии. В результате исследования было доказано, что применение ФЭС безопасно в остром периоде инсульта и эффект сочетания ФЭС с роботизированной механотерапией выше, чем при традиционной кинезитерапии [20]. Зарубежные исследователи, как показывает анализ литературы, также уделяют большое внимание использованию метода электромиостимуляции. Начало изучению метода положило исследование J. Greener и соавт., в котором он использовался при постинсультной боли в плече [21]. Результаты рандомизированного клинического исследования не подтверждали, но и не опровергали влияние электростимуляции на боль, при этом демонстрировали положительное влияние на пассивную латеральную ротацию плеча. Возможный механизм эффекта стимуляции заключался в снижении плечевого подвывиха. Особенностью следующего эксперимента стало исследование миостимуляции на здоровой мышце с целью изучения производительности нервно-мышечной системы и клинического укрепления мышц. Была разработана система для недобровольного эксцентричного сжатия бицепса плеча мышцы с помощью непрерывного пассивного движения [22]. В исследовании приняли участие 7 мужчин в возрасте от 24 до 29 лет, упражнения проводились в течение 30 мин без перерывов на отдых, 2 раза в неделю в течение 12 нед. В качестве критериев оценки эффективности были выбраны изменения показателей изометрического сгибания в локтевом суставе и толщины мышцы плеча. После 12-недельного обучения изометрическое И сгибание в локтевом суставе увеличилось на 23% по сравнению с начальной производительностью (р < 0,01). В ходе 12-недельного обучения толщина бицепса стороны обучения увеличилась примерно на 8% в состоянии покоя и на 16% при максимальном произвольном сокращении (р < 0,01). Таким образом, разработанная методика дает многообещающий результат. Предполагается, что она имеет потенциал для увеличения мышечной силы у пациентов с нервно-мышечными заболеваниями и должна быть реализована в конструкции протоколов реабилитации [23]. В связи с высказанным возникает вопрос: может ли низкочастотная электромиостимуляция быть эффективной альтернативой обычной тренировке? [24]. Для ответа было проведено предварительное исследование с целью изучения влияния 6-недельного низкочастотного стиму- ляционного курса силой 10 Гц на сердечно-сосудистую, дыхательную и мышечную системы [25]. Для оценки эффективности были измерены аэробная активность, сила разгибателей колена, мышечная симпатическая нервная активность, артериальное давление и частота сердечных сокращений у здорового 33-летнего мужчины с параметрами: рост 1,73 м, масса тела 73 кг. Результаты показали улучшение аэробных возможностей (+ 4,5 и + 11,5% для максимального потребления кислорода и дыхания порога) и мышечной силы (+ 11 и + 16% для произвольного мышечного сокращения и вызванного с помощью силы). Кроме того, сердечно-сосудистые параметры изменились на -22, -18 и -21% для мышц, частоты сердечных сокращений и показателей артериального давления. Эти результаты демонстрируют благотворное влияние данного метода на все системы организма. Пятинедельный курс низкочастотной электростимуляции оказывает благотворное воздействие на аэробную способность и силу мышц. В ходе исследования была выдвинута гипотеза о возможности применения стимуляции при реабилитации пациентов, в том числе не способных выполнять упражнения на выносливость, с целью улучшения общего состояния и работы мышц. Вопросы использования чрескожной электромиости- муляции также привлекают ученых. А. Filipovic и соавт. провели исследование, участниками которого стали здоровые люди в возрасте от 35 лет, которым на протяжении 7 дней проводили чрескожное воздействие [26]. Чтобы оценить эффект метода, в первую очередь определяли соответствующие категории в зависимости от типа электроми- остимуляции (местный или всего тела) и типа мышечного сокращения (изометрический, динамический, изокинети- ческий). Важно отметить, что участники были разделены на группы в зависимости от степени натренированности: нетренированных, тренированных людей и спортсменов. Использовали 3 типа методов электростимуляции: местный, всего тела и сочетанный. Особое внимание было уделено подготовленным и элитным спортсменам, нетренированные составили контрольную группу. Основная цель исследования - установить величину стимуляции, которая активирует прочность приспособления, чтобы дать рекомендации по реализации электромиостимуляции для профессиональной подготовки, особенно в большом спорте. Анализ результатов показал значительную взаимосвязь (р < 0,05) между интенсивностью стимуляции 50% и более максимальной произвольного сокращения (MVC; 63,2 ± 19,8%) и значительное повышение прочности. Чтобы создать этот уровень MVC, можно было определить руководящие принципы для эффективного сочетании курсов обучения (4,4 ± 1,5 нед, 3,2 ± 0,9 занятия в неделю, 17,7 ± 10,9 мин за сеанс, 6,0 ± 2,4 с в сокращении с 20,3 ± 9,0% цикла) с соответствующими параметрами стимуляции (ширина импульса 306,9 ± 105,1 мкс, частота импульсов 76,4 ± 20,9 Гц, интенсивность 63,7 ± 15,9 мА). В результате было доказано, что данная программа тренировки позволяет увели- Обзор чить уровень подготовки спортсменов и это благоприятно сказывается на общем уровне тренированности. ФЭС рекомендована для улучшения скорости ходьбы и/или ее результативности [27, 28]. Стимуляция малоберцового нерва во время ходьбы улучшает общую двигательную способность, но не скорость ходьбы. Вероятно, она влияет на симметрию ходьбы и риск падений. S. Ferrante и соавт. проводили клиническое исследование, посвященное вопросу эффективности сочетания ФЭС с тренингом на велотренажере. Было показано, что пациенты, к которым применяли данное воздействие, в 70% случаев научились вставать и садиться. При этом в контрольной группе, в которой данный метод не был применен, такого результата не добился ни один пациент. Это позволяет заключить, что ФЭС в сочетании с велотренажером значительно улучшает результаты реабилитации пациентов со спастическими парезами. При этом авторы заявляют, что для подтверждения этого нужно проводить более масштабные исследования с большим числом пациентов [28]. Pamela W. Duncan и соавт. в своем исследовании пришли к выводу, что ФЭС улучшает силу мышц, способствует восстановлению движений в плечевом, локтевом суставах, восстановлению навыков ходьбы [22], но при этом снова делается акцент на недостаточном количестве исследованных пациентов для окончательных выводов. К другим выводам приходят Tiebin Yan и соавт., проводившие клиническое исследование, посвященное влиянию ФЭС на реабилитацию больных, перенесших острый инсульт [29]. В результате в исследуемой группе 84,6% пациентов после курса реабилитации смогли ходить. Для сравнения в контрольной группе, в которой применялись лишь стандартные методы реабилитации, смогли ходить лишь 46,2% больных. Shu Shyuan Hsu и соавт. утверждают, что ФЭС положительно влияет на динамику у больных со спастическим синдромом, но все же подчеркивают, что на практике в связи с неправильным выбором дозы возможны негативные результаты [30]. Авторы указывают на необходимость дальнейших исследований, которые, возможно, определят оптимальные методы дозирования ФЭС [30, 31]. В настоящее время метод электромиостимуляции, являясь достаточно новым, уже доказал свою эффективность. Использование многоканальной электромиостимуляции в комплексном лечении инсульта позволяет успешно формировать новый двигательный стереотип, снижать спа- стичность, болевой синдром, улучшать качество жизни у пациентов с этой тяжелой патологией. Кроме того, за счет стимуляции удается улучшить общее состояние пациента, нормализовать работу дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Данный метод можно применять и для снятия болевого синдрома в восстановительном периоде. Разработка методов электромиостимуляции является серьезной задачей, для решения которой необходимы дальнейшие исследования. Также важно уделить внимание эффективности сочетания стимуляции с другими методами реабилитации. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

About the authors

E. A Baklushina

State budgetary educational institution of higher professional education “Ivanovo State Medical Academy”, Russian Ministry of Health

153000, Ivanovo, Russia

I. P Yastrebtseva

State budgetary educational institution of higher professional education “Ivanovo State Medical Academy”, Russian Ministry of Health

Email: ip.2007@mail.ru
153000, Ivanovo, Russia

References

Supplementary files