Multichannel Functional Electrical Stimulation Method in Post-Stroke Rehabilitation

Full Text

Введение

В настоящее время одной из основных целей ранней реабилитации пациентов после острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) является восстановление независимой функции ходьбы [1, 2].

Известно, что уже на ранней стадии после ОНМК развивается нарушение ходьбы в виде появления изменений, характеризующихся асимметрией как пространственных, так и временных параметров цикла шага, которые существенно ограничивают возможность самостоятельного передвижения, а также оказывают отрицательное влияние на контроль равновесия, приводя к повышенному риску падений [3, 4].

По данным исследования биомеханики ходьбы, параметры походки у пациентов, перенесших инсульт, имеются типичные нарушения этой функции [5, 6, 7, 8]. Больные после перенесенного церебрального инсульта имеют меньшую скорость ходьбы. Их ходьба асимметрична по многим параметрам. Период опоры паретичной стороны существенно меньше такового на контрлатеральной. Значительно меньше и амплитуды движений в суставах паретичной стороны [5, 6, 7]. Электромиографические исследования мышц нижних конечностей у пациентов с гемипарезом показывают изменения электрической активности мышц, проявляющиеся в виде отсутствующих или сниженных амплитуд и преждевременных или задержанных пиков мышечной активности [8].

Одним из вариантов восстановления функции ходьбы в целом и достижения симметричности параметров шага в частности является методика повторного обучения двигательным навыкам, для чего необходимы высокоинтенсивные, повторяющиеся и специфичные тренировки в раннем периоде реабилитации после ОНМК [9].

Одним из многообещающих методов восстановления функции ходьбы является метод функциональной электростимуляции мышц (ФЭС). Данный метод достаточно широко представлен в приказе МЗ РФ 788н в самых различных вариантах. Именно контекст выполнения определенной функциональной задачи, как и было, описано первоначально ее авторами Moe и Post [10], делает данное направление актуальным в современной реабилитации. В частности, ФЭС используется для воспроизведения образца автоматической активации мышц нижних конечностей в процессе восстановления функции ходьбы [11]. Именно с этой целью используется искусственное внешнее возбуждение мышц электрическим током.

Однако механизм эффективности ФЭС остается неясным. К примеру, в работе Santos G.F., et al 2021 [12] отмечено, что ФЭС улучшает ходьбу больных с синдромом отвисающей стопы. При этом основа данного эффекта не является очевидной.

С учетом описанных выше позиций перспективным представляется использование многоканальной функциональной электростимуляции (МФЭС), синхронизированной с циклом ходьбы, начиная с раннего восстановительного периода церебрального инсульта. В этом периоде, когда патологическая походка находится в стадии формирования, активация процессов нейропластичности потенциально позволяет избежать ряда распространенных осложнений.

 

Цель исследования

Изучить имеющуюся литературу по МФЭС с точки зрения методики применения у пациентов, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения в ранний восстановительный период.

 

Методология поиска источников

Для поиска источников литературы использованы базы данных PubMed, E-library, Google scholar.

Поиск производился по ключевым словам и комбинациям: инсульт, ОНМК, реабилитация, ходьба, многоканальная функциональная электростимуляция, stroke, rehabilitation, gait, multichannel functional electrical stimulation.

Критерии включения в анализ: аналитические обзоры, клинические и экспериментальные исследования, рекомендации научных сообществ, полные тексты статей на русском или английском языках.

Критерии исключения: дублирующие публикации, клинические случаи.

При прочих равных условиях предпочтение отдавалось источникам глубиной до 10 лет.

 

Количество каналов и стимулируемые мышцы

Согласно литературным данным, ФЭС была впервые применена в реабилитации после инсульта Liberson V.T. и его коллегами [13] в 1961 году. Авторы получили положительные результаты коррекции симптома «отвисшей» стопы у лиц после ОНМК. В дальнейшем многочисленные исследования показали, что ФЭС является эффективным методом улучшения двигательной функции [14], увеличения скорости ходьбы [15] и снижения степени выраженности спастичности после инсульта.

При этом известно, что, хотя одно- или двухканальная ФЭС достаточно эффективно стимулирует тыльное сгибание голеностопного сустава, которое сопровождается уменьшением амплитуды сгибания коленного сустава и подошвенного сгибания голеностопного во второй половине периода опоры, начале периода переноса [11]. Это снижает импульс отталкивания, генерируемый в конце периода опоры. Использование многоканальной ФЭС может скомпенсировать и дать недостающую движущую силу. В частности, в ряде исследований были отмечены положительные результаты использования МФЭС в ранней реабилитации лиц после ОНМК в контексте влияния на контроль равновесия и подвижность. В исследованиях Tan Z., а также Yan T. и соавторов [16, 17] было продемонстрировано, что использование четырехканальной ФЭС для основных сгибателей-разгибателей бедра и голени может улучшить двигательную функцию, равновесие, способность ходить и выполнение повседневных действий у пациентов после ОНМК в ранний восстановительный период.

В исследовании влияния ФЭС передней большеберцовой мышцы описан эффект увеличения скорости и частоты шага [14]. При этом ФЭС передней большеберцовой мышцы, длинной малоберцовой мышцы, квадрицепса и группы мышц hamstring в значительной степени увеличила эффективность и скорость ходьбы [18], а вовлечение в процесс стимуляции абдуктора бедра стабилизировало положение самого тазобедренного сустава и увеличивало необходимый контроль самостоятельной ходьбы, способствовало восстановлению равновесия [19].

Если вынести за скобки отдельную тему стимуляции при синдроме отвисающей стопы, которая является локальной, в рассматриваемой тематике, то в остальных случаях мышцы, используемые для ФЭС, это основные сгибатели-разгибатели голени и бедра. Во время тренировки ходьбы с помощью ФЭС основными мышцами-мишенями, являются следующие группы (табл. 1).

 

Какое время проводить ФЭС?

Сами параметры проведения МФЭС и критерии их назначения представляют несколько вариантов применения. К основным параметрам процедуры можно отнести: длительность одной процедуры, частоту их проведения, общую продолжительность курса.

В проведенных исследованиях описываются различные временные параметры проведения. Например, рассматривалась возможность использования стимуляции от 15 - 30 минут [26] и до 30–45 минут [27, 17]. В целом следует отметить, что оптимальное время использования ФЭС, например, в случае коррекции симптома «отвисающей стопы» у пациентов с ОНМК может сильно варьироваться. В частности, авторы [15] сообщают о положительных результатах при ежедневном использовании устройства в течение 20-30 минут. В некоторых исследованиях описано постепенное увеличение продолжительности сеансов с 15 минут в первую неделю до 30-45 минут в последующие [14], что может способствовать лучшей адаптации пациентов к электрической стимуляции и снижать риск мышечной усталости на начальных этапах реабилитации. При этом само устройство стимуляции позиционируется, как средство протезирования функции.

Что касается частоты тренировок, то в большинстве протоколов использования ФЭС рекомендуется проведение занятий не менее 5 раз в неделю [28, 17]. Ни это соображение, ни какое-либо другое авторами не обосновывается. В другом исследовании [29] тренировки с ФЭС больным в хронической стадии инсульта проводились по 20 минут 3 раза в неделю длительностью 7 недель с хорошим клиническим эффектом. В систематическом обзоре 2024 года авторы пришли к выводу, что менее продолжительные тренировки являются более эффективными, чем длительные [30].

Таким образом, практика использования ФЭС чаще всего включает в себя так называемые «стандартные протоколы», которые применяются независимо от периода инсульта - от 3 до 5 тренировок в неделю продолжительностью от 30 до 60 минут в зависимости от состояния пациента в течение 3-12 недель для улучшения параметров ходьбы, таких как скорость, равновесие и для коррекции спастичности [31, 14].

В случае необходимости длительного использования ФЭС продолжительность тренировок может достигать до 6 месяцев для получения стойкого эффекта, а затем – продолжение использования методики ежедневно или несколько раз в неделю [25]. При этом раннее начало использования метода и его длительное применение имеют решающее значение для достижения оптимальных результатов. Также в настоящее время наблюдается тенденция к объединению собственно МФЭС с другими технологиями тренировки походки (тренировка на беговой дорожке, тренировка на моторизированном велотренажере и т.д.) для повышения функциональности процесса [32, 33].

 

Какие режимы ФЭС применять?

В настоящее время модели стимуляции, известные как последовательности переменной частоты (variable-frequency trains - VFT), имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными последовательностями постоянной частоты (constant-frequency trains - CFT). В частности, отмечено, что VFT усиливает изометрические [34] и неизометрические [35] параметры мышц в здоровых четырехглавых мышцах бедра человека по сравнению с CFT аналогичной частоты, особенно когда мышцы утомлены. Помимо обеспечения улучшенной производительности скелетных мышц, VFT считаются более физиологически обоснованным паттерном стимуляции по сравнению с CFT [36].

К полученным в обзоре 2024 года [30] выводам следует относиться с осторожностью из-за очевидных недостатков существующих исследований. Авторы отмечают, что имеется острая необходимость в изучении того, как работает ФЭС с различными настройками по частоте стимулирующих импульсов и других параметров. При этом применение в качестве объективного инструмента биомеханического анализа ходьбы может привести к неожиданным результатам.

Сложность прогнозирования эффекта ФЭС имеет множество факторов, которые трудно учитывать в реальных условиях. Может существенно меняться режим работы мышцы в различные фазы движения. Реакция на ФЭС также может быть различной. Для более точного воздействия разрабатываются математические модели, оперирующие возможным на сегодня набором данных [12]. Однако имеющейся информации недостаточно, и исследования нужно продолжать.

Основные параметры ФЭС в опубликованных статьях представлены в таблице 2.

Анализ параметров стимуляции выявляет широкую вариативность протоколов ФЭС, применяемых различными исследователями. Частота стимуляции варьируется от 30 до 100 Гц с преобладанием диапазона 30-40 Гц в большинстве исследований. Важно отметить, что только 8 из 22 исследований указывают силу тока. Эта величина имеет зависимость от многих факторов даже у одного и того же человека в разное время. Средняя длительность процедуры составляет около 30 минут с крайними значениями от 15 до 60 минут. Примечательно, что интенсивность процедур (количество сеансов в неделю) колеблется от 2 до 7 с средним значением 5 сеансов, а общая продолжительность курса — от 3 до 30 недель, чаще всего 4-6 недель.

Синхронизация ФЭС с циклом ходьбы представляет собой критически важный аспект эффективного применения ФЭС. Анализ литературы показывает разнообразие методов синхронизации, применяемых в различных исследованиях. Наиболее распространенным является использование контактных выключателей, размещаемых в обуви пациента [14, 18, 22, 21, 37]. Контактные датчики определяют цикл шага, а далее алгоритм предполагает наличие необходимой задержки для включения того или иного канала. Однако, контактные датчики капризны, имеют порог срабатывания, дребезг и другие технические недостатки. Более современные системы используют данные акселерометров [27, 38] или более сложных инерционных систем [11], что позволяет повысить точность определения цикла шага. В некоторых исследованиях применяется синхронизация на основе электромиографической активности контралатеральной конечности [16] или собственной паретической конечности [32], а также ручная активация [17, 10]. Современные разработки включают интеграцию инерциальных сенсоров (inertial measurement unit - IMU) с алгоритмами машинного обучения [39], что потенциально может обеспечить более адаптивную и персонализированную синхронизацию стимуляции с индивидуальными особенностями патологической походки пациента.

Внешние приспособления для организации движения

Полная коррекция имеющихся двигательных нарушений при ходьбе с помощью ФЭС невозможна для большинства пациентов. Поэтому во время проведения стимуляции и в остальной жизни продолжает оказываться помощь для имеющихся изменений моторики. Это требует применения специальных технических средств, не просто помогающих движению, но и его организующих. К простым техническим средствам относятся ортезы для удержания нормального положения голеностопного сустава [40]. А также различного рода тренажеры и имитаторы ходьбы, робототехнические устройства и нейропротезы [41]. На сегодняшний день гибридный комплекс, включающий в себя экзоскелет в сочетании с ФЭС, оценивается как перспективная технология для восстановления функции ходьбы. В ряде исследований было отмечено, что использование ФЭС вызывает быстрое наступление мышечной усталости [42], что, в свою очередь, снижает способность мышц поддерживать или производить силу сокращения и значительно уменьшает время тренировки. Исходя из этого производились попытки комбинировать ФЭС с пассивным ортезом [43], который использовался для смягчения последствий мышечной усталости, но данные устройства не смогли обеспечить дополнительный крутящий момент, который, в частности, был необходим для коленных суставов. Автономные экзоскелеты [44, 45] могут компенсировать этот и другие моменты. В данной комбинации поддерживаемая роботизированная помощь снижает общий рабочий цикл мышечных сокращений, вызванных ФЭС, и задерживает наступление мышечной усталости во время выполнения физических упражнений с высоким крутящим моментом, таких как «сесть-встать». Кроме того, активные мышечные сокращения, вызванные ФЭС, способствуют нейропластичности, восстанавливающей утраченную функцию конечности, в отличие от экзоскелетов с электроприводом, которые осуществляют лишь пассивное движение [46].

Экзоскелеты с интегрированной ФЭС на российском медицинском рынке появились в начале 2020-х годов. Тема интеграции обсуждалась ранее [47], что привело к увеличению предложения такого рода изделий на отечественном медицинском рынке. Это позволило провести исследование сочетания ФЭС во время движения в экзоскелете для больных после церебрального инсульта [48, 49]. Авторами обнаружен положительный эффект для острого и раннего восстановительного периода. Однако пока опыт применения таких устройств существенно ограничен.

Поскольку основной функцией экзоскелета является снижение избыточной монотонной нагрузки и тяжелой работы со среднего медицинского персонала [50], применение дополнительных методов повышения эффективности тренировки представляется оправданным. В более поздней работе 2022 года авторы отмечают, что ФЭС несомненно вносит положительный вклад при тренировке постинсультного пациента в экзоскелете и предлагают адаптивный алгоритм стимуляции с учетом развиваемой амплитуды движений [38].

Этапность обучения двигательным навыкам

Обращает на себя внимание, что процесс обучения двигательным навыкам можно рассматривать поэтапно [51]. И хотя на практике переходы от стадии к стадии освоения моторного навыка носят плавный характер и не всегда четко ясно, на какой именно стадии находится пациент, можно выделить три фазы:

На начальной стадии обучения двигательным навыкам, или так называемой когнитивной стадии, для освоения определенной двигательной задачи применяются различные стратегии для подбора оптимального варианта движения. Поддержка медицинского специалиста крайне важна и осуществляется либо физически, либо в форме устной обратной связи [52].

Ассоциативная стадия: пациент демонстрирует более отточенный навык в конце данной стадии обучения. Двигательная задача выполняется с меньшей вариабельностью, пока не будет окончательно найдена оптимальная стратегия [53]. С этого момента специалист должен воздержаться от ручной поддержки, но целевая обратная связь по-прежнему актуальна. Данная обратная связь должна быть предоставлена с задержкой по отношению к задаче, чтобы избежать перекрытия с внутренней обратной связью для контроля движения [54]. После того как стратегия движения установлена, упражнения можно немного варьировать.

Автономная стадия: двигательный навык становится в основном автоматическим. Задание следует варьировать до тех пор, пока его можно будет выполнить в любых условиях окружающей среды. На автономной стадии двигательного обучения программа уже автоматизирована. Это означает, что движение может быть выполнено почти оптимально, не требуя большого внимания или концентрации [53]. На этой стадии можно более точно сосредоточиться на отдельных компонентах движения, чтобы сохранить их. Вариация упражнений, а также включение усложнений теперь необходимы для поддержания мотивации пациента [52].

Эффективность ФЭС и технические аспекты

По данным работы Tan Z и соавт. [16] реабилитационный цикл обычно продолжается в течение 3 недель, а улучшения могут сохраняться в течение как минимум 3 месяцев после окончания курса. Обращает на себя внимание время наступления возможного положительного эффекта при использовании ФЭС, например, увеличения скорости ходьбы. Отмечается, что происходит постепенное увеличение данного параметра при использовании ФЭС в течение первых 18 недель, но в дальнейшем изменений может не быть [40].

В доступной литературе исследователи не делают какого-либо акцента на клинической форме инсульта и в каком именно периоде после ОНМК лучше всего начинать тренировки. В работе [11] авторы отмечают, что ФЭС применяется для восстановления утраченных или измененных движений. Тем не менее наиболее эффективной считается ФЭС, которая была начата в подострой стадии, обычно в течение нескольких недель или месяцев после инсульта, поскольку этот период имеет решающее значение для максимального восстановления двигательной активности и функциональных улучшений [31]. Проведение ФЭС после 6 месяцев с момента дебюта заболевания также рассматривается как эффективное, так как занятия позволяют сохранить или улучшить функцию ходьбы и мобильность, хотя скорость функциональных изменений уже не такая высокая [21]. Тем не менее, по данным обзора Hong Z. и соавторов [29], ФЭС остается эффективной и у больных в хронической стадии инсульта. Исследование [29] также показало, что можно улучшить качество ходьбы и ее симметричность, применяя стимуляцию передней большеберцовой мышцы и трехглавой мышцы голени у больных с недостаточным контролем движений голеностопного сустава. В одном из последних систематических обзоров авторы делают осторожный вывод о том, что ФЭС может быть более эффективной для больных именно в хронической фазе [30]. Аналогичный вывод сделан и в исследовании [37]. На основании собственных данных авторы рекомендуют ФЭС для больных с хронической стадией инсульта.

Технические аспекты проведения ФЭС — отмечается важность правильного расположения электродов на стимулируемых мышцах, и для осуществления этой задачи необходимы не только знания функциональной анатомии, но и возможность индивидуального подхода в конкретном случае. На данный момент времени существует общее правило для определения расположения электродов: электроды сначала помещаются над нервом(ами), иннервирующим(ими) стимулируемую мышцу, после чего проводится стимуляция. Если полученное в результате движение является желаемым, то оно сохраняется. При наличии отрицательного результата электроды переставляются (обычно не более нескольких сантиметров), и проба повторяется, пока не будет получено желаемое движение [55]. При этом необходимо соблюдение следующих компонентов [55]: пациент должен иметь мотивацию для проведения ФЭС; система ФЭС генерирует необходимое движение; медицинский работник корректирует систему стимуляции в соответствии с происходящими изменениями. Однако, большинство производителей данного оборудования приводят стереотипные схемы расположения электродов без учета места входа нерва, но с тем, чтобы основное брюшко мышцы оказывалось между электродами. В данном случае, используется свойство применяемой стимуляции возбуждать прямым образом мышечные волокна.

Обсуждение

Основное количество исследований ФЭС остается в области одноканальной стимуляции для компенсации синдрома отвисающей стопы [20, 21, 22]. При этом многоканальная стимуляция в различных вариантах признается более эффективной, однако применяется куда реже. Варианты ее различны, но основные включают четыре группы сгибателей-разгибателей нижней конечности: четырехглавую мышцу бедра (или ее головки), заднюю группу мышц бедра (или отдельные мышцы), переднюю большеберцовую и одну или обе икроножные.

Длительность проведения ФЭС существенно варьирует от 15 до 60 минут. При этом критерии той или иной длительности авторами не приводятся. Собственно, разброс параметра, где минимум в четыре раза меньше максимума, говорит сам за себя. Они также не сопоставляются с физической выносливостью пациентов. Очевидно, что та или иная длительность должна быть посильной для всей исследуемой группы, но это все, что можно предположить. С учетом того, что больные с одной клинической формой и степенью гемипареза могут обладать разной толерантностью к нагрузке и, возможно, требуют разного времени проведения ФЭС. Но данный вопрос пока не нашел места в обсуждении времени проведения ФЭС у разных пациентов. Наше предположение, что специалисты, занимающиеся проведением ФЭС в этом вопросе, остаются, по традиции, в плену схем лечения, где время проведения процедуры есть константа, не предполагающая индивидуального подхода.

Количество процедур в неделю также подвержено вариабельности, в основном в пределах от 3 до 5 процедур. Данный аспект также приводится как данность без обсуждения, почему применяется то или иное количество. Очевидно, что это связано с организационными аспектами реабилитационного процесса, а не с физиологическим обоснованием. Тенденция к проведению 5 сеансов в неделю, как в работах Cheng J.S. [28] и Yan T. [17], может быть обусловлена привязкой к количеству рабочих дней, а не оптимальным режимом стимуляции. Для первого случая они идут через день (понедельник, среда, пятница), а для второго — все рабочие дни. Собственно, максимальное количество в неделю — это не более чем привязка к рабочим дням. Таким образом, и этот параметр фактически не связан с клинической формой или состоянием пациента.

Длительность проведения курса ФЭС варьирует от 3 до 24 недель. Это очень существенный восьмикратный разброс значения параметра. При этом ряд авторов отмечают, что чем более длительный курс, тем больше его эффективность [23]. Объективные критерии длительности того или иного курса авторы также не приводят. С ними можно согласиться, что изменения функции ходьбы в результате церебрального инсульта далеко не во всех случаях могут быть восстановлены. Остающиеся стойкие изменения требуют поддерживающих мероприятий пожизненно. И в этом контексте длительные курсы вполне могут быть оправданы. Но, похоже, что разумный баланс здесь будет зависеть от очень многих факторов, включая систему организации восстановительного лечения, и пока находится в стадии поиска.

В отношении режимов применяемой ФЭС большинство исследований используют постоянную частоту. Данный момент также никак не объясняется, авторы просто приводят название прибора, который используется. И здесь наибольшую роль играют два обстоятельства. Первое — устройства стимуляции с постоянной частотой на порядок технически проще и лучше разработаны, доступны к применению [56]. Этих причин уже достаточно, чтобы они имели подавляющий перевес в исследованиях. Второе — методики с изменяющейся частотой не просто на несколько порядков сложнее. Опыт их применения крайне ограничен, а критерии управления новой переменной (частотой) еще менее понятны. При этом эффект снижения спастичности, один из существенных, отмечается при стимуляции током постоянной частоты [57]. Кроме этого, известно, что разные мышцы даже в нормальном состоянии имеют разную чувствительность и реакцию к изменению частоты в разные фазы активности [58]. Еще менее эти вопросы имеют ответы для различных состояний мышц у больных, перенесших церебральный инсульт. Кроме этого, необходимо отметить, что транслировать данные для здоровых мышц на мышцы, имеющие патологические изменения нервно-мышечной регуляции, пока не представляется возможным. Еще один существенный момент — патологическая локомоция сама по себе приводит к изменению функции мышц [56]. Причина и следствие не всегда могут быть точно дифференцированы.

Анализ опубликованных исследований демонстрирует значительную вариабельность в параметрах электрической стимуляции. Частота стимуляции в большинстве работ варьируется от 30 до 50 Гц [16; 17, 22, 27], хотя в отдельных исследованиях применяются как более низкие 20-45 Гц - Purohit R, et al [24]), так и значительно более высокие частоты 80 Гц у Min-Ju Nam et al [37]). Частота 30-50 Гц имеет определенное физиологическое обоснование [58]. Однако для больных после инсульта, имеющих гемипарез, состояние мышц изменяется от острого к резидуальному периоду. Какая частота для какого поражения мышцы и в какой период будет наилучшей, остается открытым.

Длительность импульса также существенно различается — от 50 мкс [32] до 450 мс Purohit R, et al [24], при этом наиболее часто используемый диапазон составляет 200-350 мкс. Длительность импульса имеет ряд обоснованных критериев [58], но чем нужно руководствоваться, определяя этот параметр для конкретной мышцы данного пациента, остается неясным. При прочих равных условиях более длительный импульс несет большую энергию, но это, пожалуй, пока единственный очевидный критерий для того, чтобы можно было получить необходимый ответ от мышцы.

Амплитуда тока, где она указана, обычно варьируется от 10-12 мА до 60-70 мА с индивидуальной настройкой для каждого пациента. Зачастую амплитуда вообще не указывается в исследовании. И это не ошибка авторов. Дело в том, что данный параметр слишком сильно связан с многими другими факторами. Среди них: площадь используемых электродов, сама стимулируемая мышца и ее состояние, толщина подкожно-жировой клетчатки, некоторые технические особенности стимулирующего канала и др. Таким образом, даже там, где амплитуда тока приводится, это может служить лишь ориентиром.

Важно отметить отсутствие единых критериев выбора параметров стимуляции для конкретных групп пациентов. Большинство протоколов разрабатывается эмпирически, без четкого обоснования выбора тех или иных параметров. Chen S. et al. [30] в своей работе отмечают острую необходимость в изучении особенностей работы ФЭС с различными настройками частоты стимуляции и других параметров.

Вопрос синхронизации ФЭС с ходьбой является технически сложным. Метод контактных выключателей, который применяется в большинстве случаев, — это результат допустимого упрощения. Сами контактные датчики применяются для различных типов и конструкций. Но они работают в жестких условиях воздействия веса тела. При этом они должны обладать низким порогом включения и коротким (миллисекунды) гистерезисом (возвращением в прежнее состояние при снятии нагрузки). Данные вопросы выходят за рамки чисто медицинской темы. Однако в текущем веке были предложены новые способы определения цикла шага. В частности, инерционные сенсоры. На данный момент они почти полностью заменили контактные датчики в автономных системах для коррекции отвисающей стопы. Синхропривод возможно использовать только в роботизированных устройствах с имитацией ходьбы, что ограничивает их применение. Способы инициализации на основе детектирования ЭМГ активности — еще один новый метод. С методической точки зрения его можно признать адекватным только для мышц, которые не имеют нарушений фазовой активности. В остальных случаях данный метод будет неприменим. Насколько точно ЭМГ сигнал может определять временные параметры синхронизации, тоже остается открытым. В одной из работ [16] этот метод применяется в варианте использования на здоровой стороне для запуска ФЭС на паретичной. Такой вариант нельзя признать хорошим и применимым по причине того, что ЭМГ активность на здоровой стороне не просто компенсаторно изменяется, но и сами циклы шага имеют существенные смещения реципрокности Skvortsov D., et al [7], т.е. смещение циклов шага относительно друг друга, которые могут достигать значений 10-30% цикла шага. Таким образом, ошибка «определения» цикла шага становится неприемлемой. Тем не менее синхронизация от ЭМГ активности может быть очень неплохим выбором для произвольных движений. Но это уже выходит за пределы функции ходьбы. Ручной вариант включения ФЭС, пожалуй, имеет сейчас только исторический аспект в силу чрезвычайной неточности.

Несомненно, что при существенном нарушении биомеханики ходьбы может требоваться ее посильная коррекция. Возможно ли таким образом добиться снижения степени двигательных расстройств, остается невыясненным и требует дальнейшего изучения. Насколько и для каких клинических случаев может быть полезен экзоскелет или другие устройства с интегрированной системой стимуляции, покажут результаты будущих исследований.

Этапность восстановления может служить для индивидуальной оценки текущего состояния пациента и его динамики. При этом при прочих равных условиях дает основания для применения метода МФЭС с первых дней начала обучения пациента самостоятельным движениям.

Можно констатировать, что не существует универсального протокола МФЭС, подходящего для всех пациентов после инсульта. Необходим дифференцированный подход, учитывающий несколько ключевых факторов. Из них наиболее существенные факторы.

Тип двигательного нарушения. Для пациентов с преимущественно снижением силы мышц без выраженной спастичности может быть эффективна стимуляция с параметрами, направленными на укрепление мышц и улучшение их выносливости (низкая частота 20-30 Гц, более продолжительные сеансы). У пациентов с выраженной спастичностью может быть более эффективен режим с высокой частотой стимуляции (более 50 Гц) Sabut SK, et al [15]; Bakhtiary AH, et al [57].

Восстановительный период после инсульта. В остром и раннем периодах восстановления МФЭС может способствовать предотвращению развития патологических двигательных стереотипов и быть ценным дополнением к традиционным методам реабилитации. В хронической стадии МФЭС может быть особенно полезна для преодоления «плато» восстановления и улучшения функциональных возможностей [30].

Когнитивные возможности пациента. Для пациентов с когнитивными нарушениями могут быть более предпочтительны системы с автоматической синхронизацией, не требующие активного участия пациента в процессе стимуляции. Для пациентов с сохранными когнитивными функциями могут быть эффективнее системы с биологической обратной связью, требующие активного участия пациента [52].

Заключение

Проведенный анализ литературы показал, что многоканальная функциональная электростимуляция считается эффективным методом восстановления функции ходьбы у больных после инсульта, однако существующие протоколы применения характеризуются значительной вариабельностью параметров без четкого физиологического обоснования. Установлено, что рекомендуемая длительность процедур варьирует от 15 до 60 минут, частота стимуляции — от 20 до 80 Гц, а продолжительность курса — от 3 до 24 недель, при этом выбор конкретных параметров носит преимущественно эмпирический характер и зависит от организационных факторов, а не от клинического состояния пациента. Выявлена необходимость разработки дифференцированного подхода к применению МФЭС с учетом типа двигательного нарушения, периода восстановления после инсульта и когнитивных возможностей пациента. Определены оптимальные технические параметры стимуляции: частота 30-50 Гц, длительность импульса 200-300 мкс с индивидуальной настройкой амплитуды и обязательной синхронизацией с циклом шага паретичной конечности. Современные тенденции развития метода включают интеграцию МФЭС с робототехническими устройствами и системами биологической обратной связи, что открывает новые возможности для персонализированной реабилитации. Полученные результаты обосновывают необходимость проведения масштабных клинических исследований для стандартизации протоколов МФЭС и создания научно обоснованных рекомендаций по ее применению в различных клинических ситуациях.

 

 

About the authors

Dmitry Skvortsov

Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow;
Federal Research and Clinical Center, Federal Medical and Biological Agency, Moscow

Author for correspondence.
Email: dskvorts63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2794-4912

MD, PhD, Associate Professor, Head of the department sport medicine and rehabilitation 

Russian Federation

Leonid V. Klimov

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies

Email: dr.klimov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1314-3388
SPIN-code: 5618-0734

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 1/10 Ostrovityanova street, 117513 Moscow

Danila A. Lobunko

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies

Email: doctorlobunko@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-7741-2904
SPIN-code: 6226-5283
Russian Federation, Moscow

Galina E. Ivanova

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

Email: reabilivanova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3180-5525
SPIN-code: 4049-4581

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files