1

CONTROLUL

MISCARII

BIOMECANICE

Marian Poboroniuc

C2

Salisbury Cathedral

2

Functional Electrical Stimulation (FES) – generarea si

controlul miscarii muschilor paralizati prin aplicarea unor

impulsuri electrice

Efect mai pronuntat

sub electrodul activ

(negru)

Muscu-

latura

stimula-

ta

3

4

The Odstock Dropped Foot Stimulator

ODFSIII

Functionare

Stimul

electric

Calcai pe sol Ridicare calcaiMAX

0

Calcai pe sol

6

boo

Anvelopa stimulului electric

Rising edge ramp to

reduce calf stretch reflexExtension provides eccentric

contraction at heel strike

Anvelopa stimulului electric

Timp crestere Timp descrestere

Timp

Pante ajustabile intre 0 si 2 secunde

Ridicare calcii

Intensitate

(curent)

Mecanismul de actiune al

stimularii electrice

• Stimularea electrica functionala nu stimuleaza direct muschiul ci prin intermediul nervului periferic.

• Frecventele ridicate (peste 70 Hz) determina epuizarea sinapsei si induc oboseala musculara.

• Frecventele optime sunt intre 20-50 Hz

• Sub aceasta frecventa stimularea devine ineficienta

• Unul din efectele secundare este durerea.

Efectele FES

• Efect trofic – prin mobilizarea zonelor cu

mobilitate redusa;

• Cresterea autonomiei bolnavului;

• Imbunatatirea calitatii vietii;

• Remodelarea corticala.

Conducerea nervoasa

FES – plasticitatea cerebrala

• In afara de efectele obtinute prin stimularea

directa neuromusculara FES induce prin

cresterea input-ului proprioceptiv din zona

afectata o remodelare a structurilor centrale.

Fusurile neuromusculare• Sunt dispuse in paralel cu

fibrele musculare striate.

• Reprezinta structuri

receptoare capabile sa

prelucreze informatiile in

legatura cu starea de

intindere a muschiului.

• Informatiile proprioceptive

sunt transmise ascendent

prin cordoanele posterioare

catre trunchiul cerebral,

talamus si aria

somatosenzoriala.

Plasticitatea cerebrala

• Multi ani plasticitatea a fost considerata ca o

caracteristica a perioadei de maturare cerebrala.

• Ultimii ani prin tehnicile de neurofiziologie si

imagerie functionala au pus in evidenta ca si la

nivelul creierului adult exista fenomenul de

plasticitate.

• Aceasta intervine atat la subiectii sanatosi in

procesul de invatare cit si in cazul recuperarii

dupa leziuni cerebrale.

– Recrutarea de căi diferite anatomic dar similare

funcţional (de ex. căi corticospinale non-piramidale)

– Crearea unor căi noi : sinaptogeneza, arborizarea

dendritică, înmugurirea neuronilor restanţi.

– Întărirea unor căi sinaptice preexistente dar

“mute” funcţional (mai ales la periferia leziunii).

Potenţarea sinaptică.

– Proliferare astrocitică

Factori care contribuie la

reorganizarea cerebrală

16

ODFS III

Stimularea nervului sciatic popliteu extern (SPE), sincronizata

cu mersul, prin intermediul unui comutator de picior

– Produce flexie dorsala & eversie

– Reduce efortul in mers

– Reduce incidenta impiedecarilor si cazaturilor

– Creste stabilitatea in faza de suport

– Inhiba spasticitatea extensorilor

– Creste viteza de mers

– Creste distantele parcurse si gradul de independenta

– Efect de antrenament - neuroplasticitate

17

Stabilitate in faza de suport

• FES produce:

– Revenire pe calcai cu eversie la contactul initial

– Eversia este mentinuta pe durata preluarii

greutatii pe piciorul de sprijin

• Reduce sansa unei reveniri pe sol cu

inversie pronuntata la nivelul piciorului

20

Diagrama unei unitati motoare

Nervi din cornul anterior

al coloanei vertebrale

Neuron motor

Punct motor

Fibre musculare

21

COLOANA VERTEBRALA SI CAUDA EQUINA

Coloana vertebrala

Cauda equinaT12

Axoni

Leziune neuroni

sistem nervos central

Leziune neuron

periferic

Stimulare

posibila

Stimularea

nu este posibila

22

Cine poate utiliza FES?

• Flexiune dorsala deficitara ca urmare a unei

leziuni la nivelul sistemului nervos central

– AVC

– SM

– Paralizii incomplete datorate leziunilor

medulare

– Lovituri la nivelul capului

– Paralizii cerebrale

– Parkinson

23

Cine nu poate utiliza FES?

• Flexiune dorsala deficitara ca urmare a unei

leziuni a neuronului motor periferic

– Poliomielita

– Boli ale neuronului motor

– Leziuni ale nervilor periferici

– Sindrom Guillain-Barre

• Contracturi fixe

24

Contraindicatii

• Persoane cu stimulator cardiac – se cere

consultarea unui medic cardiolog

• Femei insarcinate - efect necunoscut

• Epileptici cu un slab control in momentul

manifestarii bolii

• Conditie precara a pielii

25

Stimularea nervului sciatic popliteu extern

Flexia genunchiului

Flexia şoldului cu

abducţie şi rotaţie externă

Dorsiflexia şi eversia piciorului

Căi aferente

Răspuns reflex

Calea de stimulare

Stimularea nervului motor

Electrozi

Reflex de

rezistenta la

miscarea initiata

(Flexion

Withdrawal

Reflex)

26

Reflex de rezistenta la miscarea

initiata (Flexion Withdrawal Reflex)

• O extensie rapida produsa muschiului antagonist cauzeaza o activare pronuntata a fusurilor neuromusculare. Aceasta conduce la contractia muschiului antagonist opunandu-se miscarii initiate de muschiul agonist.

• Solutie: rampa lina a intensitatii stimularii.

• Conduce la un confort sporit (rampa lina).

27

Parametrii formei de unda a

stimulului electric aici

Durata puls FrecventaAmplitudine

puls

Panta ascendenta

Panta descendenta

Pante ajustabile intre 0 si 2 secunde

Timp

Ridicare calcai

de pe sol

28

Inhibare Reciproca

• Activarea fibrelor aferente 1a din fusurile

neuromusculare ale muschiului stimulat electric poate

cauza inhibarea reciproca a muschiului antagonist.

• Utilizati un stimulator pentru exercitii, cu o panta lina,

pentru a reduce tonusul in muschii gemeni, inainte de a

utiliza ODFS.

• Dupa exercitii se va remarca o reducere a tonusului

muschiului antagonist dar pe o perioada de timp

redusa.

• Repetarea exercitiilor poate conduce la beneficii pe

durate mai mari de timp.

29

Efectul Duratei Pulsului si a

Amplitudinii in stimularea

neuromusculara

Amplitudine puls

(V sau mA)

50 V 50 mA

Durata Puls

(µs)

30

Tipuri de Fibre Musculare

• Albe/ tip 2/ rapide

• eg. Gastrocnemius

• Glycolytic

• Neuron motor cu diametru mare

• Timp de activare scurt

• Activate ultimele princontractie fiziologica

• Activate primele prinstimulare electrica

• Dezvolta forte mari, obosesc usor

• Rosii /tip 1/ lente

• eg Soleus

• Myoglobulin

• Neuron motor cu diametrumic

• Timp de activare mai lung

• Activate primele princontractie fiziologica

• Activate ultimele prinstimulare electrica

• Dezvolta forte mici, rezistente la oboseala

31

Recrutarea fibrelor nervului motor

Efectul Amplitudinii asupra Fortei

Generate

33

Activarea fiziologica a unitatilor motoare

EMG de la o unitate motorie - frecventa 10Hz

EMG de la un numar de unitati motoare activate asincron

- frecventa medie 300Hz

100ms

10ms

34

Activarea tetanica a muschilor

35

Efectul frecventei asupra fortei

produse de un muschi

Frecventa redusa Frecventa ridicata

Forta

Timp

50Hz

25Hz

10Hz

Frecventa se

masoara in

Hz = pulsuri

pe secunda

36

Parametrii Stimularii

Amplitudine

• Uzual, curenti pana la 100 mA

Durata Puls

• Cea mai eficienta durata a pulsului este de 300 µs

• Durate reduse ale pulsului pot fi inconfortabile daca

se utilizeaza curenti de amplitudini mari

Frecventa

• Frecvente ridicate pentru un raspuns rapid, 40-60 Hz

• Frecvente reduse pentru exercitii, 20 - 40 Hz

37

Parametrii stimularii pentru ODFS III

• Durata puls 0 360 µs

• Frecventa 40 Hz

• Amplitudine curent 20 100mA

• Forma de unda asimetrica bifazica sau

simetrica bifazica

38

Fara FES

Cu FES