Vliv funkční elektrické stimulace na motoriku ruky u pacientů po cévní mozkové příhodě - preklinická studie

Souhrn

Úvod:
Spastická paréza je častý příznak nejen cévní mozkové příhody, ale i dalších získaných poškození mozku. Jde o senzomotorickou komplikaci, která je na poli neurorehabilitace stále diskutovanějším tématem. Ve spojitosti s touto problematikou a současnými trendy moderní doby přichází na trh rehabilitační techniky stále novější robotické systémy, které jsou součástí ergoterapeutické intervence. Funkční elektrická stimulace využívá hlubokého prostupu elektrického signálu k příslušným nervovým vláknům, pomocí kterého je vyvolána kontrakce požadovaných svalových skupin horní končetiny, včetně prstů a zápěstí. Díky vysoké amplitudě elektrického signálu, kterého využívá funkční elektrická stimulace, dochází k mnohonásobně se opakujícím, repetitivním pohybům ruky, což přispívá k senzomotorické obnově paretické končetiny. Funkční nervosvalová elektrostimulace může usnadnit návrat k původním funkčním schopnostem pacienta a vykonávat tak samostatně běžné denní činnosti.

Metodologie:
Cílem studie je zhodnocení účinků systému Ness H200, který využívá funkční elektrostimulace na motorické a funkční schopnosti paretické horní končetiny u pacientů po cévní mozkové příhodě (8 – 36 měsíců od vzniku). Preklinická studie monitoruje na 6 případech po dobu 3 týdnů okamžitý efekt funkční elektrostimulace (FES) na zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí pomocí goniometrického měření vždy před a po terapii (celkem 60 pozorování u 6 pacientů) a zlepšení funkčního výkonu paretické končetiny ve výstupním vyšetření oproti vstupnímu pomocí objektivní standardizované metody Modifikované Frenchayské škály. Ergoterapeutická intervence pomocí Ness H200 probíhala 5 dnů v týdnu, 3 týdny po dobu 30 minut s využitím programu neuromodulace vyvolávající repetitivně pasivní pohyby a funkční program stimulující úchopovou funkci ruky.

Hypotézy:
„Funkční elektrická stimulace má okamžitý vliv na zvýšení aktivního rozsahu pohybu dosální flexe zápěstí u paretické horní končetiny pacientů po cévní mozkové příhodě.“

„U pacientů po 3týdenní aplikaci funkční elektrické stimulace paretické horní končetiny dojde ke zlepšení Modifikované Frenchay scale ve výstupním vyšetření oproti vstupnímu.“

Výsledky:
Dle goniometrického měření má FES na 5% hladině významnosti signifikantní vliv na okamžité zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí (p - hodnota 0,043). Průměrné zlepšení činí 9,64°, což je na 95% intervalovém odhadu zlepšení 0,08. Výsledky Modifikované Frenchay scale nejsou na 5% hladině významnosti statisticky významné (p - hodnota 0,06).

Závěr:
Funkční elektrostimulace je nový terapeutický prostředek, který má významný vliv na úchopovou funkci akra paretické horní končetiny u pacientů po cévní mozkové příhodě. Jak ukazuje tato studie, jde o vhodný terapeutický prostředek, který mohou využívat ergoterapeuti ve své praxi.

Klíčová slova:
funkční elektrická stimulace, ergoterapie, cévní mozková příhoda, horní končetina, aktivní hybnost, paréza

ÚVOD

Cévní mozková příhoda se díky své vysoké incidenci řadí mezi nejčastější kardiovaskulární onemocnění způsobující dlouhodobou či trvalou disabilitu (9, 10). Cévní mozková příhoda je komplexní onemocnění s celým spektrem projevů: od motorických, kognitivních, gnostických, fatických, až po psychické a emotivní disfunkce (4). Manifestující se motorické poruchy na horní končetině významně ovlivňují kvalitu života nemocného. Knutson (5) tvrdí, že vlivem parézy dochází ke koaktivaci svalstva horní končetiny, čímž je ovlivněna hybnost v proximálních i distálních segmentech. Následkem motorické disfunkce ruky dochází k poruše funkčního úchopu a nemocný tak není schopen adekvátně vykonávat běžné denní činnosti, ani pracovní a volnočasové aktivity.

Funkční elektrická stimulace pomocí ortézového systému vyvolá pomocí elektrického impulzu kontrakci příslušných svalů, čímž posiluje deaktivované paretické svaly, aktivuje aferentní i eferentní senzomotorický systém, který informuje příslušné orgány o výkonu funkční aktivity. Senzorický systém organismu prostřednictvím přímé nervové stimulace ovlivňuje nervové sítě centrální nervové soustavy, čímž dochází k aktivaci plasticity mozku a obnově motorické dráhy (9). Studie sledující magnetickou rezonanci hovoří, že díky vysoké amplitudě opakujících se repetitivních pohybů se vytváří nové aferentní spojení s kortexem, a dochází tak k obnově motorické aktivity u pacientů v subakutní a chronické fázi cévní mozkové příhody. Během 60minutové terapeutické jednotky musí dojít na horní končetině alespoň k 400x zopakovaným pohybům, aby byla terapie účinná (7). Pomocí nerobotických ergoterapeutických přístupů nejsme schopni vykonat tolik mechanických pohybů, aniž by došlo k demotivovaci pacienta či terapeuta.

Doménou ergoterapeutů je specializace na funkci horní končetiny. Motorická dysfunkce ruky vede ke snížení soběstačnosti, neschopnosti vykonávat zájmové a pracovní činnosti a neschopnosti dosáhnout odpovídající kvality života (6). Funkční elektrická stimulace by mohla být dobrým prostředkem pro navození aktivního pohybu, a s tím spojeným zlepšením funkčního úchopu ruky.

METODOLOGIE

Preklinická kvantitativní studie, terapeuticky – empirického charakteru

Intervenční část studie probíhala celkem 3 týdny, 5 dnů v týdnu. Terapeutická jednotka byla indikována na 30 minut, kde se střídala neuromodulační jednotka s funkčním výkonem s postupným stupňováním aktivit pomocí ortézy Ness H200 s FES (tab. 1).

Výzkumný vzorek

Studii absolvovalo celkem 6 pacientů (2 ženy, 4 muži) ve věku 44 až 65 let, 8 až 36 měsíců od vzniku cévní mozkové příhody s parézou horní končetiny. Z celkového přijatého počtu 4 pacienti dokončili celou studii a 2 pacienti absolvovali nižší počet terapeutického cvičení, avšak i jejich data byla ve studii použita. Jeden z šesti pacientů se ze zdravotních důvodů neúčastnil závěrečného hodnocení, z tohoto důvodů nejsou získána veškerá výstupní data. Výzkumný vzorek byl homogenní, pokud se jedná o rozložení tíže parézy (tab. 2).

Kritéria k přijetí do výzkumu

• 1. ataka cévní mozkové příhody v povodí arteria cerebri media.
• Věk 18 až 80 let.
• Pacienti v subakutním a chronickém stadiu - minimálně 3 měsíce od ataky, do 3 let.
• Paretické akrum horní končetiny se spasticitou, centrální pareza svalů m. extenzor digitorum, m. pollicis brevis, m. flexor digitorum superficialis, m. flexor pollicis longus a další svalové skupiny thenaru (12).
• Pacient bude schopný docházet na terapii 5 dnů v týdnu, celkem 3 týdny.

Kritéria pro vyloučení z výzkumu

• Porucha povrchového čití (anestezie nebo hyperestezie bránící absolvování terapie).
• Zachovaná menší hybnost než 30° v ramenním kloubu do flexe a abdukce a u loketního kloubu méně než 30° do flexe.
• Kognitivní deficit bránící porozumění zadanému úkolu a aktivní spolupráci s terapeutem.
• Další onemocnění postihující horní končetiny, které významně ovlivňují funkci (revmatoidní artritida, bolestivé stavy, silné neprotažitelné kontraktury a další).
• Kardiostimulátor nebo jiné elektronické implantáty.
• Kožní léze v místě navrhovaného umístění elektrod.
• Infekce nebo zhoubný nádor na horní končetině.
• Aplikace botulotoxinu do paretické horní končetiny méně než 3 měsíce před aplikací funkční elektrické stimulace.
• Terapeutická intervence soustředěná na akrum horní končetiny probíhající současně po dobu aplikace funkční elektrické stimulace.
• Těhotenství (1).

Terapeutická jednotka

U každého pacienta byla přizpůsobena terapeutická jednotka tíži parézy horní končetiny a stanovenému cíli, kterého chtěl pacient dosáhnout. Tendencí bylo dávkovat všem pacientům stejnou elektro stimulační jednotku s různými funkčními činnostmi zaměřené na úchop. Funkční elektrická stimulace tedy v konečné fázi trvala u všech pacientů 30 minut se střídáním neuromodulační a funkční jednotky. Ideálně nastavené stupňování obou jednotek je uvedené v tabulce 1. (Příklad stupňování terapeutické jednotky se systémem Ness H200.)

VÝSLEDKY

Data jsou prezentována na 6 subjektech. Výsledky z goniometrického měření pro aktivní rozsah pohybu dorzální flexe zápěstí má rozdílný počet pozorování pro dva subjekty, které absolvovaly nižší počet terapií. Výsledky z Modifikované Frenchayské škály jsou prezentovány na 5 subjektech z důvodu nedokončení studie jedním subjektem.

Výsledky goniometrického měření aktivního rozsahu pohybu DF zápěstí

Proběhlo celkem 60 pozorování (v tabulce 3 je možné vidět rozložení pozorování jednotlivých pa­cientů). Měření pomocí goniometru probíhalo vždy před terapií a i hned po terapii, na základě kterého došlo k potvrzení hypotézy: „Funkční elektrická stimulace má okamžitý vliv na zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí u paretické horní končetiny pacientů po cévní mozkové příhodě.“

Funkční elektrická stimulace má na základě smíšeného lineárního modelu na 5% hladině významnosti signifikantní vliv na okamžité zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí (p - hodnota 0,043). Průměrné zlepšení činní 9,64°, což je na 95% intervalovém odhadu zlepšení 0,08. V tabulce 4 je možné sledovat průměrné zlepšení každého pacienta a standardní odchylku při měření aktivního pohybu dorzální flexe zápěstí. I z dalších dat je možné usuzovat, že pacienti s nižší hodnotou výkonu před terapií dosahovali po terapii vyššího zlepšení. Naopak pacienti s vyšší hodnotou výkonu před terapií dosahovali nižšího zlepšení po terapii (graf 1).

Výsledky Modifikované Frenchay scale

Na 5 subjektech došlo k porovnání výsledků výstupního hodnocení Modifikované Frenchay scale oproti vstupnímu. Nebyla zde potvrzena hypotéza: „U pacientů po 3týdenní aplikaci funkční elektrické stimulace paretické horní končetiny dojde ke zlepšení Modifikované Frenchay scale ve výstupním vyšetření oproti vstupnímu.“

Funkční elektrostimulace nemá na základě T- testu signifikantní vliv na funkční výkon paretické horní končetiny (p- hodnota 0,06). I přes to, že však i v tomto funkčním hodnocení došlo u většiny pacientů ke zlepšení, které bylo ovšem statisticky nevýznamné. Nejvíce pacientů se zlepšilo při manipulaci s pravítkem, uchopení a zvedání malé a velké lahve a při manipulaci s příborem (tab. 5).

DISKUSE

Ve studii nebyla potvrzena hypotéza, která zkoumala vstupní výsledky oproti těm výstupním pomocí Modifikované Frenchay scale, tedy dlouhodobý efekt FES. Domníváme se, že by bylo vhodné kombinovat FES s klasickou ergoterapií a znovu opakovat po určité době znovu aplikaci FES tak, aby se krátkodobý efekt mohl změnit na dlouhodobý. Naproti tomu hypotéza monitorující okamžitý efekt na zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí byla potvrzena. Klinicky můžeme u pacientů pozorovat zlepšení jak v aktivním rozsahu pohybu, tak ve funkčním hodnocení výkonu horní končetiny, avšak statisticky jsou tyto rozdíly významné pouze u goniometrického měření.

Bylo by potřeba provést klinickou studii s větším množstvím pacientů, abychom mohli výsledky obecně aplikovat na účinnost FES. Můžeme však konstatovat, že terapii pomocí FES je adjuvantní ke klasické ergoterapii. Ve studii, kterou provedli Ring and Rosenthal (11), také nedospěli ke statisticky významným pozitivním výsledkům i přes to, že u většiny testovaných došlo ke zlepšení ve sledovaných položkách. Ani zde nebyl proveden dostačující počet pozorování, které by potvrdily signifikantní efekt FES.

Při hodnocení Modifikované Frenchay scale je potřeba brát při výsledcích zřetel, že test nemonitoruje jen funkční výkon ruky, ale celé horní končetiny. Proto změny zaznamenané na akrální části horní končetiny může přinést jen malý bodový rozdíl, pokud dále vázne pohyb i v ostatních segmentech. V tomto případě by bylo potřeba zvolit jiný test monitorující jen úchopovou funkci ruky.

Ve výsledcích výzkumu pozorování rozložení zlepšení výkonu po terapii došly autorky článku k závěru: „Pacienti s nižší hodnotou výkonu před terapií, dosahovali po terapii lepších funkčních hodnot než pacienti s vyššími hodnotami výkonu před terapii.“ Tento jev může být způsoben tím, že pacienti s již vysokým výkonem před terapií dosahovali téměř svého fyziologického maxima, a proto u nich nemohlo dojít k výraznému zlepšení oproti pacientům s celkově nižším výkonem (8).

Nabízí se zde i otázka, zda funkční elektrostimulaci volit jako primární terapeutickou metodu, nebo zda ji spíše kombinovat s jinými ergoterapeutickými přístupy. Baygutalp a Senel (3) tvrdí, že funkční elektrická stimulace je vhodná adjuvantní metoda doplňující rehabilitační přístupy. K tomuto názoru došli na základě výsledků výzkumu, který provedli. Sledované parametry nebyly statisticky významné i přes to, že došlo ke zlepšení funkčního stavu pacientů. Někteří autoři provedli výzkum, ve kterém kombinovali funkční elektrostimulaci s další terapeutickou metodou nebo léčebným prostředkem. Tsuchiya, Morita a Hara (13) provedli výzkum, kde zkombinovali funkční elektrickou stimulaci s Botulotoxinem typu A a statisticky potvrdili, že kombinovaná terapie s repetitivním opakováním pohybů u spastické parézy aktivuje paretické svalové skupiny, kdežto ty spastické jsou inhibovány Botulotoxinem. I já se přikláním k názoru na základě provedeného kvaziexperimentu, že funkční elektrostimulace je vhodná metoda podporující funkční zlepšení spastické parézy, která by mohla být ještě účinnější při kombinaci s další ergoterapeutickou technikou. Kromě samotné parézy horní končetiny se pacienti, a tedy i terapeuti, potýkají s tzv. naučeným nepoužíváním ruky (např. i s neglect syndromem nebo apraxií), a to také u pacientů, kteří mají zachovanou poměrně dobrou úchopovou funkci. Dobrý terapeutický efekt není tedy jen otázkou neuromuskulární, ale také behaviorální. Funkční elektrická stimulace zprostředkovaná ortézou, která umožní provádět stimulaci při aktivitě, je v tomto ohledu výhodná. Funkci ruky však nemůžeme omezit pouze na extenzi či flexi zápěstí a prstů. Ergoterapeut tedy musí vhodně využívat více metod tak, aby podpořil všechny složky potřebné pro zapojení horní končetiny do rozmanitých lidských činností.

ZÁVĚR

Na základě výsledků studie se domníváme, že funkční elektrická stimulace pomocí systému Ness H200 je vhodný terapeutický prostředek doplňující ergoterapeutickou intervenci při práci s pacienty po cévní mozkové příhodě, u kterých se vyskytuje paréza akra horní končetiny. Systém by mohl sloužit díky své neuromodulační jednotce jako prostředek pro nastimulování paretických či plegických svalových skupin. Neuromodulační jednotka plní koncepci profesora Jean - Michel Graciese (2), který tvrdí, stejně jako další odborníci a autoři, že mnohonásobně se opakující repetitivní pohyby vedou k objektivnímu zlepšení spastické parézy. Funkční elektrostimulace napomáhá pacientům vykonávat úkoly běžných denních aktivit.

Mimo signifikantních výsledků okamžitého efektu na zvýšení aktivního rozsahu pohybu dorzální flexe zápěstí vede funkční elektrostimulace i k motivovanosti pacientů. Pacienti díky objektivní úchopové aktivitě, které nejsou bez systému schopni vykonat, najednou vidí výrazný pokrok v podobě vykonání požadované funkční aktivity.

Adresa ke korespondenci:

Mgr. Zuzana Pilsová

Třída ČSA 391

391 81 Veselí nad Lužnicí

e-mail: zpilsova@seznam.cz