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FUNCTIONAL ELECTRICAL STIMULATION

功能性电刺激

Translated by Li Quan, Changhai Hospital, Shanghai, China

Sponsor: Institute of Spinal Cord Injury, Iceland

 
 

1) Introduction

2)Therapeutic Exercise

3) Standing/Ambulation

4) Manual Grasping Control

5) Bladder/Bowel Management

6) Respiratory Support

功能性电刺激

1) 介绍:v功能性电刺激 (FES) 使用相对微弱的电流来来刺激机体因为神经系统损伤而丧失的功能。FES作用于控制特定肌肉或肌群的周围神经系统。

由于 FES 的使用历史相当深广, 因此下面仅仅作一简述。曾经有多种 FES 方法出现、发展, 之后又逐渐被放弃。这种新旧更替的现象在将来也无疑会继续出现。因此, 对这方面有兴趣的读者可以参考引用的材料。

FES 不是一种治疗, 而是重新获得特定功能的一种工具。FES尽管对于某些病例可以产生治疗效果, 但并不修复或再生损伤的脊髓。FES 对于失神经支配的肌肉是无效的, 失神经的肌肉可以是少数的或广泛的, 这依赖于损伤的情况。

FES 方法包括站立、行走、圆周运动、抓握、大小便控制、帮助男性勃起和呼吸控制。疗效包括增加下肢静脉回流、避免和改善骨质疏松、减少尿路感染、维持肌肉体积以及心血管健康。功能的增强和独立性的增加可以使心理状态获得的改善。

FES 的组成包括电刺激器、反馈或控制器、导线和电极。电刺激器可以有一个或多个通路(输出), 这些通路可以一致或按顺序激活从而产生所需要的运动。

需要治疗师来操作的 FES 系统利用开关或刻度盘来控制这种激活作用。练习者控制的 FES系统的控制方法包括操纵杆、按钮、开关、关节位置感应器、踏板、呼吸设备、EMG (肌电图) 电极和语音激活。

练习者控制的 FES 可以是开放式的也可以是闭合式的。在开放式的 FES 中, 电刺激器控制输出。闭合式的 FES 利用关节或肌肉位置感受器来促进更多针对肌肉疲劳或环境中不规则的情况的反应。

2) 医疗体操: SCI患者由于长期缺乏身体平衡锻炼从而出现进一步的功能减退。FES 辅助的医疗体操 (TE) 可能会对此有所帮助。

FES TE 常规使用某些器械 (例如,固定的自行车、手摇柄、划桨器) 来锻炼上下肢。身体的改善包括心输出量、周围小静脉(血管) 回心血量和肌肉氧含量的增加。FES TE 可以缓解痉挛状态, 同时增加血浆内啡肽、肌肉体积、活动范围和骨密度。此外还可以增加葡萄糖耐量和胰岛素敏感度、提高激素水平、促进伤口愈合以及增强自信。

FES 器械利用表面电极按照设定好的顺序来来激活肌肉, 从而促进平稳的圆周运动。ERGYS 2 系统和 RT300 动力化 FES 器械便是两种广泛使用的机器。前者供使用者坐着锻炼, 而后者则被设计作为轮椅来使用。

 

 

 

3) 站立/行走: 除了锻炼的物理效果外, FES 对于站立、移动和行走也能够给予功能上和心理上的帮助。包括改善肠道、大小便功能, 减缓骨密度丢失, 缓解痉挛, 降低褥疮风险, 增强心血管功能, 以及改善皮肤和肌肉紧张。FES 辅助的行动训练可以达到过去难不到的地点, 同时可以促进面对面的交流。

针对站立和行走的系统可以是单纯的 FES, 或将FES和各种支具联合使用, 包括足踝、膝和长腿支具, FES站立或行走系统使用助行器、双杠或肘杖来维持平衡。针对不同的系统及其用法, 身体条件上的要求和禁忌症可以有些差别:

 

bullet 一定的上肢功能来维持平衡和获得支持。
bullet 完整的腰髓和骶髓, 以便于刺激能够达到效应肌肉。
bullet 稳定的躯干以便于支持和控制。
bullet 一定的前臂力量以能够使用助行器。
bullet 能够保证坚持训练和使用。
bullet 足够的手指或语音控制, 从而能够从软件菜单列表中进行选择。
bullet 无心肺功能的问题。
bullet 无长骨干应力性骨折、骨质疏松或严重的髋关节疾病的病史。
bullet 由于 FES 的作用, 妊娠患者禁用。
bullet 无严重的脊柱侧弯。
bullet 无病态肥胖。
bullet 无不可逆的挛缩。
bullet 在刺激部位无影响实施刺激的皮肤问题。

FES 辅助行走对身体的作用是正常行走的 6 到 8 倍。因此，只有不到 5% 的 FES 行走训练者能够不间断行走超过 1500 米, 所以 FES 行走系统并不能成为轮椅的替代品。

著名的 FES 站立/行走系统 Parastep® 通过刺激股四头肌来伸腿、刺激腓神经 (译者: 应该是股神经) 来屈髋、刺激棘旁肌 (或者臀大肌) 来维持躯干的稳定。附带背带的刺激器通过导线与自粘电极相连。新手一个循序渐进的训练计划。

 

4) 人工抓握控制: 通过增强抓握的能力, FES 可以帮助上肢功能损伤的患者改善生活质量。人工抓握设备包括 Freehand™系统和外部的 Ness H200。使用 FES 帮助抓握的完全性四肢瘫痪患者显示可以降低辅助设备的使用、减少护理人员的工作并增进自信。FES 抓握辅助设备可以增加活动项目或者增进已有的能力。

作为一种康复的手段, FES 抓握可以帮助部分四肢瘫痪的患者改善有意识的控制能力。不管当作康复训练还是日常使用, FES 有助于三种抓握方式: 1) 横握, 也被称为钥匙夹――有助于把持小物品, 例如汤勺或者钢笔; 2) 掌握――用来握住眼镜或者书本; 3)手指伸直夹握――这样可以把持住手中的卡片。

进行上肢 FES 所需要的身体条件包括:

bullet 手和前臂肌肉必须有足够的神经支配。过度的去神经支配会导致肌肉过于薄弱或者在一般使用时太容易疲劳。
bullet 肱二头肌、三角肌和肩袖肌肉必须有足够的主动力量来控制手的位置。
bullet 受试者的视力必须足以看清并指挥动作, 尤其是当手部缺乏感觉的时候。
bullet 躯干必须能够提供足够的稳定来控制手臂的活动和提起物体。

5) 大小便管理: FES 可以帮助 SCI 患者建立大小便的控制机制。设备包括Brindley/VocareTM 和 InterStimTM 系统。这两种经手术植入的设备都可以刺激骶神经产生所期望的作用。

Interstim 系统并非专门用于 SCI 患者使用。与 Brindley/Vocare 设备不同, Interstim的植入不需要切开神经。因此 Interstim 可以用来治疗完全或不完全 SCI 患者的尿失禁。临床使用 Interstim 的结果表明 5 例中有 2 例获得了可靠的控制能力。另外 34% 的使用者声称尿失禁缓解了 50% 以上。

85% 的使用 Brindley/Vocare 的 SCI 患者获得了控制膀胱的能力。另外，还分别有 50% 和 60% 的使用者声称其对肠道管理和勃起功能也有所帮助。

Brindley/Vocare 的理想使用者是合并有尿失禁和反复的尿路感染的完全性 SCI 患者。这一系统可以使膀胱容量缩小到不到 50 ml, 这样就不需要导尿管, 也就减少了感染。由于需要切开骶部的感觉神经和膀胱的神经根, 所以 Brindley/Vocare 仅限于完全性 SCI 的患者使用, 否则可能会影响勃起反射并破坏膀胱原本的自主控制能力。

Brindley/Vocare 的组成包括一个电刺激器、导线和C形电极。刺激器被植入到腹部的皮下, 通常在肋下。硅包裹的电极被植入到手术暴露出的骶神经根周围。然后再放置导线连接二者。

使用不同的频率和脉冲持续时间, 利用一个外部的射频控制设备可以指挥 Brindley/Vocare 系统刺激肠道末段收缩或勃起反射。要使用 Brindley/Vocare 系统, 患者必须:

bullet 在生理上已经成熟 (植入后骨骼的生长可能会移动组件)
bullet 是完全性脊髓损伤
bullet 有稳定的精神状态 (为了操作设备和制定合适的使用时间)
bullet 拥有完整的支配膀胱和括约肌的周围神经以供刺激
bullet 有反射性膀胱收缩, 以产生足够的膀胱压力

6) 呼吸支持

FES 辅助呼吸: FES 可以为那些高水平损伤的呼吸障碍的患者提供辅助呼吸。虽然机械通气可以为呼吸提供支持, 但是它会影响发音、限制活动并增加感染的风险。使用 FES 刺激横膈收缩, 又叫膈神经起搏, 可以最大程度减少机械通气的使用。这可以加强使用者的活动和语言能力, 同时减少气道分泌、气道感染和人工护理的需要。

C3-5 的脊髓损伤会损伤脊髓前角细胞, 这会导致控制双侧横膈的膈神经失用。因此在进行膈神经起搏之前必须要确认双侧膈神经的功能。

那些膈神经失用的患者必须接受肋间神经转位的手术以消除这一障碍。10 名接受手术的患者中有 8 名获得了成功的膈神经起搏。转位后的神经平均需要 9 个月才能够支配横膈并对刺激做出响应。

对于仅有一侧膈神经正常的患者, 通过单侧膈神经起搏联合肋间肌刺激的方法也许能够部分或完全的脱离机械通气。横膈内起搏是对常规膈神经起搏的手术改进, 这一操作不需要切断膈神经。

FES 辅助咳嗽: SCI 相关的腹部肌肉损害会影响咳嗽的能力, 从而无法清除气道内的分泌物和刺激物。除了会阻塞气道外, 无法咳嗽还会增加气道感染的风险和导致肺不张 (肺的塌陷或无气状态)。FES 辅助咳嗽是一种可以增强咳嗽能力的机制。首先做一次深吸气, 然后进行 FES 刺激腹部肌肉收缩用力呼气。

 

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