Ruská stimulace a střídavý proud v burst módu (BMAC)

Ruská stimulace a střídavý proud v burst módu (BMAC)

Ruská stimulace – historie
Souhrn

Přehled

V souvislosti s tímto zákrokem panuje určitý zmatek, který je většinou způsoben tím, že existuje několik „názvů“ nebo popisů stejného zákroku.

V podstatě tento typ elektrické stimulace využívá tzv. střídavý proud o střední frekvenci (v rozsahu nízkých kHz – tisíce cyklů za sekundu), který je dodáván v pulzním (nebo pulzním či přerušovaném) výstupu. Pulzování nebo přerušování má „nízkou“ frekvenci, a proto na něj nervy reagují. Používá se především jako prostředek k vyvolání motorické odezvy, i když, jak uvidíme (níže), byla zkoumána také jako zásah typu elektroanalgezie.

Ruská stimulace byl pravděpodobně nejstarší název pro tento typ stimulace. Několik multimodálních stimulačních zařízení ji zahrnuje jako jednu z možností. Burst Mode Alternating Current (BMAC) je obecnější a nověji používaný termín, který je pravděpodobně vhodnější. Aussie Stimulation (viz níže) je hříčka s původní ruskou stimulací a jako deskriptor není nijak zvlášť pronikavý. BMAC je pravděpodobně termín, který by se mohl používat a měl by přetrvávat.

Ruská stimulace – historie

Zásluhy za první práce v této oblasti se připisují Kotzovi, který sídlí v Rusku. Přístup k těmto pracím je poněkud obtížný a několik klíčových výsledků výzkumu nebylo do publikovaných prací zahrnuto. Ward a Shkuratova (2002) odvedli určitou práci na překladu raných ruskojazyčných publikací a shrnuli nastolené otázky. Toto shrnutí je z velké části odvozeno z jejich práce, jimž patří dík. Pokud máte zájem o původní práci, důrazně vám doporučujeme, abyste se seznámili s článkem Ward a Shkuratova (2002). Velmi užitečný přehled základního výzkumu poskytl také Selkowitz (1989).

Práce Ward a Shkuratova (2002) i Selkowitz (1989) podporují základní koncepci a obecně se shodují v tom, že tato intervence má podpůrné důkazy. V Selkowitzově přehledu se naznačuje, že ačkoli existují důkazy o tom, že při ruské stimulaci (dále jen RStim) se vytváří zvýšená svalová síla, existuje jen málo důkazů o tom, že je účinnější než samotné cvičení, ani nebylo prokázáno, že by byla lepší než jiné formy stimulace. To neznamená, že by byla považována za neúčinnou – jen v době vzniku přehledu „nepřevyšovala“ jiné intervence.

Ward a Shkuratova ve svém přehledu uvádějí dvě rané práce (ruské) a několik prací, které byly od té doby publikovány v angličtině.

Ruský experiment z roku 1971 si kladl za cíl stanovit základní princip této stimulační metody. Byly zvažovány protokoly o načasování (stimulace/odpočinek/opakování) a také otázka frekvence léčby. To, co se stalo známým jako protokol 10/50/10, bylo identifikováno jako účinné (v podstatě to znamená stimulaci po dobu 10 sekund, ponechání 50sekundového odpočinku a opakování této sekvence po dobu 10 minut (tj. 10 cyklů stimulace/odpočinku), bylo skutečně účinné.

Bylo zjištěno, že stimulace vyvolává únavu, pokud je prováděna déle než 10 sekund (při maximální únosné intenzitě). Byly testovány různé fáze odpočinku mezi impulzy v rozmezí od 10 do 50 sekund. Jak 40, tak 50sekundový odpočinek byly označeny za účinné, ačkoli se zdálo, že některé subjekty začaly vykazovat únavu při 40sekundovém odpočinku, proto byla následně přijata 50sekundová perioda.

Byly také zvažovány doby stimulace (9 nebo 19 dní) a stimulace denně nebo střídavě. se závěrem, že denní stimulace byla účinnější. Ukázalo se, že RStim je účinnější než samotná dobrovolná kontrakce (tj. bez podpůrné stimulace).

Mechanismus zvýšené schopnosti stimulovaného svalu vytvářet sílu byl přisuzován jednak krátkodobé adaptaci CNS a také zvýšení objemu svalové tkáně (to by odpovídalo většině prací NMES provedených v poslední době).

Druhá ze dvou prací (Andrianova et al, 1971) – Kots je spoluautorem – se zabývala kilohertzovou sinusovou stimulací o různých frekvencích, v kontinuálním a burst módu nad svalovým bříškem a jako prostředkem stimulace nervového kmene.

Stimulace byla aplikována v rozsahu „středních“ frekvencí (100-500-1000-2500-3000-5000 Hz) a bylo zjištěno, že se zvyšující se stimulační frekvencí dochází k většímu komfortu pro příjemce, a proto bylo (předvídatelně) zjištěno, že se zvyšující se (vyšší) frekvencí lze do svalu dodat větší proud.

Výzkumníci dospěli k závěru, že 2500 Hz (2,5 kHz) je nejúčinnější frekvence, při které lze stimulovat svalovou tkáň (1000 Hz nebo 1 kHz je účinnější pro stimulaci nervového kmene), přičemž stimulace trvá 10 sekund. Použití stimulace 2500Hz po dobu 10 milisekund znamená, že účinná stimulace svalů je při frekvenci 50Hz.

Byly hodnoceny kontinuální vs. burst protokoly (tj. kontinuální 2500Hz nebo 2500Hz burst v 10ms intervalech). Nebyl zjištěn významný rozdíl v maximální generované síle, ale režim burst generoval stejný výsledek s tím, že byl aplikován menší proud (o 50 % méně). Doporučení tedy zní, že stimulace by měla být aplikována s nosným sinusovým střídavým proudem o střední frekvenci 2500Hz, burst o frekvenci 50Hz (10ms ON : 10ms OFF) na maximálně únosné úrovni.

Výsledný stimulační vzorec z této práce (a lze předpokládat nějaký náhodný výzkum, který nebyl v těchto 2 publikacích uveden!) je :

Základní frekvence : 2500Hz (2. část).5kHz)

Burst @ 50Hz

10ms ON : 10 ms OFF (50% pracovní cyklus)

Stimulace takto dodávaná po dobu 10 sekund

Odpočinková doba 50 sekund

Pak opakování 10 cyklů

Denně

Maximální únosná intenzita

K této práci bylo vzneseno mnoho kritických připomínek. Je zřejmé, že mnoho lidí mělo potíže s přístupem k původním článkům, ačkoli recenze Ward a Shkuratova (2002)by měla pomoci. V práci nebylo zařazeno žádné placebo. Všichni dobrovolníci byli mladí (15-17 let) velmi zdatní a zdraví sportovci (olympijské naděje). Nelze to tedy automaticky přenášet do klinické sféry se zárukou, že to bude stejně účinné i u pacientů. Ward dále uvádí dobře promyšlenou diskusi, která by měla být nezbytnou četbou pro ty, kteří se o tuto oblast zajímají delší dobu.

Nakonec lze k této rané práci říci, že je rozumné dojít k závěru, že tento typ elektrické stimulace skutečně vede ke zvýšení svalové síly (točivého momentu, síly), zejména v kombinaci s dobrovolným cvičením. Tvrdí se, že přinejmenším jedinec, který provádí jak stimulaci, tak dobrovolný cvičební program, se bude podílet na větším množství práce, a proto lze důvodně očekávat, že výsledky budou lepší. Rovněž se předpokládá, že zatímco složka RStim má pravděpodobně větší účinek na vlákna typu II (rychlá), složka dobrovolného cvičení může mít dominantní účinek na pomalejší vlákna (typ I), čímž se zlepší celkový výsledek.

z Ward (2009)

z Ward et al (2006)

Obrázky nahoře a vlevo (připsáno Ward, 2009 a Ward et al, 2006) znázorňují aplikovanou stimulaci. Při klasické ruské stimulaci je frekvence 2500 Hz modulována (nebo burstována) na frekvenci 50 Hz s použitím period 10 ms ON a 10 ms OFF (ilustrace C na horním obrázku).

V přehledu Ward a Shkuratova (2002) je uvedeno také několik dalších poměrně raných prací (mj.tj. před rokem 2002), které RStim hodnotily.

Delitto et al (1989) uvádějí případovou studii, v níž byl touto stimulací léčen elitní vzpěrač, který dosáhl významného zlepšení síly nad rámec zlepšení dosaženého samotným tréninkem. Ve studiích Delitto et al (1988); Snyder-Mackler et al (1994 a 1995) byla RStim použita po operaci ACL. RStim byl srovnáván s dobrovolnými cvičebními programy a při protokolu RStim bylo dosaženo významně vyššího přírůstku síly. V práci z roku 1994 byl RStim porovnáván s protokolem typu NMES (domácí použití). Byly zjištěny významné výhody klinického programu RStim. Snyder-Mackler et al (1989) srovnávali RStim s interferenční terapií (IFT) a protokolem NMES (svalová stimulace). Výsledkem IFT bylo výrazně menší vytváření svalové síly v reakci na stimulaci. Nejvyšších průměrných silových výsledků bylo dosaženo při RStim, které se však významně nelišily od výsledků získaných při stimulaci NMES. Konečně v této skupině studie z roku 1988 od Snydera-Macklera a kol. srovnávala protokol elektrické stimulace s protokolem dobrovolného cvičení po operaci ACL. Stimulace probíhala při frekvenci 2500 Hz burst 50 Hz (tj. RStim). Byly prováděny ko-kontrakce kvadricepsů a hamstringů (skupiny cvičení a stimulace) s 15sekundovou výdrží/stimulací a následným 50sekundovým odpočinkem. Výsledky (nárůst síly) dosažené u skupiny RStim byly výrazně lepší než u osob provádějících cvičení.

Laufer et al (2001) porovnávali tři režimy stimulace : 50Hz, modulovanou od 2,5 kHz : 50Hz monofázickou NMES : 50Hz bifázickou NMES. Všechny subjekty (zdraví dobrovolníci, nikoli pacienti) byly náhodně léčeny všemi režimy stimulace. Oba typy stimulace NMES generovaly výhodu oproti 2,5kHz stimulaci Zajímavé je, že bifázická NMES poskytla v tomto případě nejsilnější výsledek. Střídavý proud o frekvenci 2,5 kHz (účinně RStim) nejenže generoval nejslabší svalový silový výkon, ale také vyvolal rychlejší únavovou reakci. Jednalo se o pečlivě kontrolovaný experiment, který dal vzniknout náročným výsledkům.

Selkowitzův výzkum zahrnuje práci z roku 1985 srovnávající protokol RStim (pouze) s dobrovolným cvičením (pouze) pro kvadricepsy. Stimulace byla prováděna 3 x týdně po dobu 4 týdnů a vedla k významnému zvýšení izometrické síly ve srovnání se skupinou pouze cvičící. Nedávná práce Selkowitze et al (2009) srovnávající stimulaci s nosnou frekvencí 2500 a 5000 Hz prokázala jasnou a významnou výhodu použití stimulace s nosnou frekvencí 2500 Hz.

Kromě významné přehledové a experimentální práce, kterou provedl Selkowitz (odkazy na konci tohoto článku), Ward a jeho tým v Austrálii provedli pravděpodobně nejrozsáhlejší sérii publikovaných výzkumů v této oblasti. Seznam příslušných prací je uveden v referencích na konci tohoto materiálu. To, co je zde uvedeno, je velmi stručné shrnutí rozsáhlého výzkumného programu a přehledového literárního materiálu, k němuž se čtenáři důrazně doporučuje, aby se dostal a přečetl si originály.

Ward a spol. nejenže provedli užitečnou sérii experimentálních a přehledových prací, ale také modifikovali přístup a pro popis této stimulace použili obecnější termín BMAC – Burst Mode Alternating Current (střídavý proud v burzovním módu) a nověji vytvořili výraz „Aussie Stimulation“. Práce pokrývají období od roku 1998 do současnosti, a abychom byli spravedliví k objemu provedených prací, upozorňujeme zde pouze na klíčové otázky. Je uveden úplný seznam literatury, který čtenáři doporučujeme prostudovat, aby se seznámil s podrobnostmi výzkumu a s pronikavými a rozsáhlými diskusemi, které jsou v něm obsaženy.

V jedné z prvních prací (Ward a Robertson, 1998) byl hodnocen účinek nosné frekvence stimulace z hlediska senzorických, motorických a bolestivých prahů. Hlavním smyslem práce bylo stanovit nosnou frekvenci (mezi 1 a 35 kHz), která byla schopna vyvolat nejúčinnější motorickou odpověď při nejmenším senzorickém diskomfortu. Výsledky ukazují, že všechny tři prahové hodnoty klesaly od 1 do 10 kHz, nad nimiž opět stoupaly. Nejúčinnější nosná frekvence motorické stimulace s nejmenší senzorickou stimulací a nejmenší bolestivostí byla při frekvenci 10 kHz, která byla proto navržena jako vhodnější, pokud je prioritou svalová aktivita s minimálním diskomfortem. Veškerá stimulace byla „burstována“ při 50 Hz (stejně jako u stimulace založené na RStim).

Ve zprávě je uvedeno rozšíření této práce (Ward a Robertson, 1998), ve kterém byla zvažována nosná frekvence, která generovala největší točivý moment (rozsah od 1 do 15 kHz, vše burstováno při 50 Hz). Zatímco bylo zjištěno, že nosná frekvence 10 kHz generovala svalovou kontrakci doprovázenou nejmenším nepohodlím, tato práce ukázala, že použití nosné frekvence 1 kHz vedlo k největšímu točivému momentu a že nosné frekvence 2 – 4 kHz byly pravděpodobně nejlepším kompromisem mezi vysokým točivým momentem a nepohodlím. Tato práce byla dále upřesněna (Ward a Robertson, 2001), když byly porovnávány různé stimulace, a mimo jiné potvrdila, že nosné frekvence vyšší než 10 kHz nejsou v klinické rehabilitaci užitečné.

Práce Ward et al (2006) porovnávala točivý moment a diskomfort při 4 různých typech stimulace – 2 z nich byly kHz burst na 50 Hz (RStim: 2500hz a Aussie Stim na 1000 Hz). Další dva proudy byly stimulace typu NMES (jeden s délkou impulzu 200 mikrosekund a intervalem mezi impulzy 20 ms a druhý s impulzem 500 mikrosekund a intervalem mezi impulzy 20 ms). Stručně řečeno, RStim generoval nižší točivý moment než ostatní tři režimy stimulace. RStim a Aussie Stim generovaly méně nepříjemných pocitů než pulzní režimy NMES (monofázické). Bylo naznačeno, že Aussie Stim je nejúčinnější, pokud se vezme v úvahu jak produkce točivého momentu, tak nepohodlí.

Nejnovější práce z této stáje tyto koncepty a důkazy dále rozšířily. V článku Ward a Oliver (2007) se uvažuje o hypoalgetických účincích (práh studené bolesti), přičemž se porovnává stimulace typu NMES při 50 Hz a 1kHz střídavý proud při 50 Hz (Aussie Stim – nyní správněji BMAC). Bylo zjištěno, že obě stimulace jsou účinné při zvyšování prahu chladové bolesti, ačkoli mezi nimi nebyl zjištěn žádný významný rozdíl. Ward a Lucas (2007) hodnotili varianty trvání výbuchu při stimulaci typu BMAC o frekvenci 1 a 4 kHz. Kratší trvání výbojů (2-4 msec) se jevilo jako účinnější a autoři se domnívají, že jsou v klinické praxi pravděpodobně účinnější než interferenční terapie nebo ruská stimulace, ačkoli to bylo třeba potvrdit klinickými studiemi. Tento scénář je vyhodnocen ve velkém shrnujícím a přehledovém článku (Ward, 2009).

Nakonec Ward et al (2009) porovnávali účinnost BMAC a TENS u experimentálních účinků chladové bolesti. Obě generovaly významné změny, i když se od sebe navzájem významně nelišily. Autoři však naznačují, že vzhledem k tomu, že stimulace BMAC vytváří menší nepohodlí než TENS, může mít její použití klinickou výhodu. Práce Ward a Chuen (2009) provádí další hodnocení účinků délky trvání výbojů pomocí BMAC a potvrzuje, že nejúčinnější se jeví výboj s krátkou dobou trvání (1-4 msec). Znovu se poukazuje na to, že toto trvání je kratší než trvání výbojů používaných při interferenční terapii nebo RStim, a proto by BMAC měl být zvažován jako klinická možnost.

Shrnutí

Různé formy „středněfrekvenční“ (rozsah kHz) elektrické stimulace byly obhajovány pro účinky motorické stimulace a nověji pro hypoalgezii. Ruská stimulace (o frekvenci 2500 Hz nebo 2,5 kHz) se ukázala jako účinná při zvyšování svalové síly a tvorby točivého momentu. Modifikace pro použití různých nosných frekvencí vyústila ve variantu – BMAC, která se může stát užitečnější v klinickém prostředí, protože se zdá být účinnější a zároveň vytváří méně nepohodlí.

Základní a přehledové práce

Ward, A. R. a N. Shkuratova (2002). „Ruská elektrická stimulace: první experimenty“. Physical Therapy 82(10): 1019-1030.

Ward, A. R. (2009). „Elektrostimulace pomocí střídavého proudu o kilohertzové frekvenci“. Phys Ther 89(2): 181-190.

Selkowitz, D. M. (1989). „Vysokofrekvenční elektrická stimulace při posilování svalů: přehled a diskuse… čtyřhlavého svalu stehenního“. American Journal of Sports Medicine 17(1): 103-111.

Experimental Papers

Delitto, A. (2002). „“Ruská elektrická stimulace“: uvedení tohoto pohledu do perspektivy“. Phys Ther 82(10): 1017-1018.

Delitto, A., M. Brown, M. J. Strube, S. J. Rose a R. C. Lehman (1989). „Electrical stimulation of quadriceps femoris in an elite weight lifter: a single subject experiment“. Int J Sports Med 10(3): 187-191.

Delitto, A., S. J. Rose, J. M. McKowen, R. C. Lehman, J. A. Thomas a R. A. Shively (1988). „Elektrostimulace versus dobrovolné cvičení při posilování stehenního svalstva po operaci předního zkříženého vazu .“ Phys Ther 68(5): 660-663.

Delitto, A., M. J. Strube, A. D. Shulman a S. D. Minor (1992). „Studie nepohodlí při elektrické stimulaci“. Phys Ther 72(6): 410-421.

Frei, T., R. Stauffer a další (1998). „Ruská stimulace .“ Krankengymnastik: Zeitschrift fur Physiotherapeuten 50(2): 272-88.

Gauthier, J. M., R. Theriault a další (1992). „Elektrostimulací vyvolané změny enzymů kosterního svalstva mužů a žen. Effect of variation in burst and carrier frequency modes of neuromuscular electrical stimulation on pain perception of healthy subjects

Gultekin, Z., A. K. Isler, et al. (2006). „Vliv elektrické stimulace vysokonapěťovým pulzním galvanickým proudem a ruskými proudy na akumulaci kyseliny mléčné: předběžná studie“. Fizyoterapie a rehabilitace. 17(2): 89-94.

Holcomb, W. R., S. Golestani a další (2000). „A comparison of knee-extension torque production with biphasic versus Russian current“ (Srovnání tvorby kroutícího momentu při extenzi kolene pomocí bifázického a ruského proudu). J-Sport-Rehabil. 9(3): 229-39.

Laufer, Y., J. D. Ries, P. M. Leininger a G. Alon (2001). „Kroutící momenty a únava čtyřhlavého svalu stehenního vyvolané neuromuskulární elektrickou stimulací se třemi různými průběhy“. Physical Therapy 81(7): 1307-1316.

Linares, M., K. Escalante a další (2004). „Bibliografický přehled proudů a parametrů účinnějších při elektroestimulaci kvadricepsu“. Fisioterapia 26(4): 235-44. (Španělština)

St Pierre, D., A. W. Taylor, M. Lavoie, W. Sellers a Y. M. Kots (1986). „Vliv sinusového proudu o frekvenci 2500 Hz na plochu vláken a sílu čtyřhlavého svalu stehenního“. J Sports Med Phys Fitness 26(1): 60-66.

Selkowitz, D. M. (1985). „Zlepšení izometrické síly čtyřhlavého svalu stehenního po tréninku s elektrickou stimulací“. Phys-Ther. 65(2): 186-186.

Selkowitz, D. M., E. G. Rossman a S. Fitzpatrick (2009). „Effect of burst-modulated alternating current carrier frequency on current amplitude required to produce maximum tolerated electrically stimulated quadriceps femoris knee extension torque.“ Am J Phys Med Rehabil 88(12): 973-978.

Snyder Mackler, L., A. Delitto, S. W. Stralka a S. L. Bailey (1994). „Využití elektrické stimulace ke zvýšení obnovy produkce síly čtyřhlavého svalu stehenního u pacientů po rekonstrukci předního zkříženého vazu“. Physical Therapy 74(10): 901-907.

Snyder-Mackler, L., A. Delitto, S. L. Bailey a S. W. Stralka (1995). „Strength of the quadriceps femoris muscle and functional recovery after reconstruction of anterior cruciate ligament“ (Síla čtyřhlavého svalu stehenního a funkční zotavení po rekonstrukci předního zkříženého vazu). Prospektivní, randomizovaná klinická studie elektrické stimulace“. J Bone Joint Surg Am 77(8): 1166-1173.

Snyder-Mackler, L., M. Garrett a M. Roberts (1989). „A comparison of torque generating capabilities of three different electrical stimulation currents“ (Srovnání schopností tří různých elektrických stimulačních proudů vytvářet točivý moment). J Orthop Sports Phys Ther 10(8): 297-301.

Stefanovska, A. a L. Vodovnik (1985). „Změna svalové síly po elektrické stimulaci. Závislost na tvaru stimulační vlny a frekvenci“. Scand J Rehabil Med 17(3): 141-146.

Stone, J. A. (1997). „Prevence a rehabilitace. „Ruská“ elektrická stimulace.“ Athletic Therapy Today 2(3): 27.

Ward, A. R. a W. L. Chuen (2009). „Snižování senzorických, motorických prahů a prahů tolerance bolesti s délkou trvání burstů pomocí elektrické stimulace střídavým proudem o kilohertzové frekvenci: část II.“ Arch Phys Med Rehabil 90(9): 1619-1627.

Ward, A. R., S. Lucas-Toumbourou a B. McCarthy (2009). „Srovnání analgetické účinnosti středněfrekvenčního střídavého proudu a TENS“. Physiotherapy 95(4): 280-288.

Ward, A. R. a W. G. Oliver (2007). „Comparison of the hypoalgesic efficacy of low-frequency and burst-modulated kilohertz frequency currents“ (Srovnání hypoalgetické účinnosti nízkofrekvenčních a burstově modulovaných kilohertzových proudů). Phys Ther 87(8): 1056-1063.

Ward, A. R., W. G. Oliver a D. Buccella (2006). „Produkce točivého momentu extenzorů zápěstí a nepohodlí spojené s nízkofrekvenčními a burstově modulovanými kilohertzovými frekvenčními proudy.“ Physical Therapy 86(10): 1360-1367.

Ward, A. R. a V. J. Robertson (1998). „Senzorické, motorické a bolestivé prahy pro stimulaci střídavým proudem o střední frekvenci“. Arch Phys Med Rehabil 79(3): 273-278.

Ward, A. R. a V. J. Robertson (1998). „Variation in torque production with frequency using medium frequency alternating current“ (Změny v produkci točivého momentu v závislosti na frekvenci při použití střídavého proudu o střední frekvenci). Arch Phys Med Rehabil 79(11): 1399-1404.

Ward, A. R. a V. J. Robertson (2000). „The variation in fatigue rate with frequency using kHz frequency alternating current“ (Změna míry únavy s frekvencí při použití střídavého proudu o frekvenci kHz). Med Eng Phys 22(9): 637-646.

Ward, A. R., V. J. Robertson a H. Ioannou (2004). „The effect of duty cycle and frequency on muscle torque production using kilohertz frequency range alternating current“ (Vliv pracovního cyklu a frekvence na produkci svalového momentu při použití střídavého proudu v kilohertzovém frekvenčním rozsahu). Med Eng Phys 26(7): 569-579.

Ward, A. R., V. J. Robertson a R. J. Makowski (2002). „Optimální frekvence pro elektrickou stimulaci pomocí středněfrekvenčního střídavého proudu“. Arch Phys Med Rehabil 83(7): 1024-1027.

.