Stimolazione russa e Burst Mode Alternating Current (BMAC)

Stimolazione russa e Burst Mode Alternating Current (BMAC)

Stimolazione russa – Storia
Sommario

Panoramica

C’è una certa confusione riguardo a questo intervento, causata principalmente dall’esistenza di diversi “nomi” o descrizioni per lo stesso intervento.

In sostanza, questo tipo di stimolazione elettrica impiega quella che viene definita una corrente alternata a media frequenza (nella gamma dei kHz bassi – migliaia di cicli al secondo), che viene erogata in un’uscita pulsata (o a scoppio o interrotta). La pulsazione o lo scoppio è ad una frequenza “bassa”, e come risultato, i nervi risponderanno. Viene impiegato principalmente come mezzo per generare una risposta motoria, anche se, come si vedrà (sotto), è stato anche studiato come un intervento di tipo elettro-analgesico.

La stimolazione russa fu probabilmente il primo nome per questo tipo di stimolazione. Diversi dispositivi di stimolazione multimodale la includono come una delle loro opzioni. Burst Mode Alternating Current (BMAC) è un termine più generico e più recentemente impiegato, che è probabilmente preferibile. Aussie Stimulation (vedi sotto) è un gioco sull’originale Russian Stimulation, e non è particolarmente penetrante come descrittore. BMAC è probabilmente il termine che potrebbe essere usato e dovrebbe persistere.

Stimolazione russa – Storia

Il merito dei primi lavori in questo campo è attribuito a Kotz, con sede in Russia. C’è qualche difficoltà nell’accedere ai documenti, e molti dei risultati chiave della ricerca non sono stati inclusi nel lavoro pubblicato. Ward e Shkuratova (2002) hanno fatto un lavoro di traduzione delle prime pubblicazioni in lingua russa e hanno riassunto le questioni sollevate. Questo riassunto è derivato in gran parte dal loro lavoro, a cui viene dato credito. Se siete interessati al lavoro originale, siete fortemente incoraggiati ad accedere al documento di Ward e Shkuratova (2002). Selkowitz (1989) ha anche fornito una revisione molto utile della ricerca di base.

Entrambi gli articoli di Ward e Shkuratova (2002) e Selkowitz (1989) sono favorevoli al concetto di base e concordano ampiamente sul fatto che questo intervento ha prove a sostegno. Nella revisione di Selkowitz si suggerisce che, sebbene ci siano prove di un aumento della forza muscolare generata con la stimolazione russa (di seguito RStim), ci sono poche prove che sia più efficace del solo esercizio fisico, né è stato dimostrato che sia migliore di altre forme di stimolazione. Questo non vuol dire che è stato considerato inefficace – solo che al momento della revisione non ha ‘superato’ altri interventi.

Ward e Shkuratova includono nella loro revisione, due primi documenti (russi) e diversi documenti da allora che sono stati pubblicati in inglese.

La sperimentazione russa del 1971 ha stabilito il principio fondamentale di questo metodo di stimolazione. I protocolli di tempistica (stimolazione/riposo/ripetizioni) sono stati considerati così come la questione della frequenza del trattamento. Quello che è diventato noto come il protocollo 10/50/10 è stato identificato come efficace (ciò significa essenzialmente stimolare per 10 secondi, lasciare un periodo di riposo di 50 secondi e ripetere questa sequenza per 10 minuti (cioè 10 cicli di stimolazione/riposo) è stato effettivamente efficace.

La stimolazione è stata trovata per generare fatica se erogata per più di 10 secondi (alla massima intensità tollerabile). Sono state testate varie fasi di riposo tra gli impulsi, da 10 a 50 secondi. Sia il riposo di 40 che quello di 50 secondi sono stati identificati come efficaci, anche se alcuni soggetti sembravano iniziare a dimostrare affaticamento con il riposo di 40 secondi, quindi il periodo di 50 secondi è stato successivamente adottato.

Sono stati considerati anche periodi di stimolazione (9 o 19 giorni) e la stimolazione quotidiana o a giorni alterni, concludendo che la stimolazione quotidiana era più efficace. La RStim ha dimostrato di essere più efficace della sola contrazione volontaria (cioè senza stimolazione di supporto).

Il meccanismo dell’aumento della capacità di generare forza del muscolo stimolato è stato attribuito sia ad un adattamento a breve termine del SNC che ad un aumento del volume del tessuto muscolare (questo sarebbe coerente con gran parte del lavoro NMES svolto più recentemente).

Il secondo dei due lavori (Andrianova et al, 1971) – Kots è un coautore – ha esaminato la stimolazione sinusoidale a kilohertz a varie frequenze, in modalità continua e burst sul ventre muscolare e come mezzo per stimolare il tronco nervoso.

La stimolazione è stata applicata a una gamma di frequenze “medie” (100-500-1000-2500-3000-5000Hz) e si è scoperto che all’aumentare della frequenza di stimolazione, c’era un maggiore comfort per il ricevente, ed è stato quindi (prevedibilmente) identificato che una maggiore corrente potrebbe essere consegnata al muscolo con frequenze aumentate (superiori).

I ricercatori hanno concluso che 2500Hz (2,5kHz) era la frequenza più efficace per stimolare il tessuto muscolare (1000Hz o 1kHz era più efficace per la stimolazione del tronco nervoso), stimolando per una durata di 10 secondi. Usare una stimolazione di 2500Hz a 10millisecondi significa che la stimolazione muscolare efficace è a 50Hz.

Sono stati valutati i protocolli continui vs burst (cioè 2500Hz continui o 2500Hz burst a intervalli di 10ms). Non c’è stata una differenza significativa nella forza massima generata, ma la modalità burst ha generato lo stesso risultato con meno corrente applicata (50% in meno). La raccomandazione è quindi che la stimolazione dovrebbe essere applicata con una corrente alternata sinusoidale a media frequenza portante di 2500Hz, burst a 50 Hz (10ms ON : 10ms OFF) ad un livello massimo tollerabile.

Il modello di stimolazione risultante da questo lavoro (e si presume qualche ricerca incidentale che non è stata riportata in queste 2 pubblicazioni!) è :

Frequenza di base : 2500Hz (2.5kHz)

Burst @ 50Hz

10ms ON : 10 ms OFF (50% duty cycle)

Stimolazione erogata così per 10 secondi

Periodo di riposo di 50 secondi

Ripetuto 10 cicli

Giornalmente

Massima intensità tollerabile

Sono stati fatti molti commenti critici su questo lavoro. Chiaramente, molte persone hanno avuto difficoltà ad accedere ai documenti originali, anche se la revisione di Ward e Shkuratova (2002) dovrebbe aiutare. Non c’erano inclusioni placebo nel lavoro. I volontari erano tutti giovani (15-17 anni) molto in forma e atleti sani (speranze olimpiche). Questo non può quindi essere automaticamente trasferito al regno clinico con alcuna garanzia che sarà altrettanto efficace sui pazienti. Ward continua a fornire una discussione ben ponderata che dovrebbe essere una lettura essenziale per coloro che hanno un interesse esteso in questo settore.

Come commento finale sul lavoro iniziale, è ragionevole concludere che questo tipo di stimolazione elettrica si traduce in un aumento della forza muscolare (coppia, forza) soprattutto quando combinato con l’esercizio volontario. Si sostiene che, come minimo, un individuo che intraprende sia la stimolazione che un programma di esercizio volontario parteciperà a una maggiore quantità di lavoro, quindi ci si può ragionevolmente aspettare che i risultati siano migliori. Si suggerisce inoltre che mentre la componente RStim ha probabilmente un effetto maggiore sulle fibre di tipo II (veloce), la componente di esercizio volontario può avere il suo effetto dominante sulle fibre più lente (tipo I), quindi un risultato complessivo migliore.

da Ward (2009)

da Ward et al (2006)

Le figure sopra e a sinistra (accreditate a Ward, 2009 e Ward et al, 2006) illustrano la stimolazione applicata. Nella classica stimolazione russa, la 2500Hz è modulata (o burst) a 50Hz utilizzando periodi di 10ms ON e 10ms OFF (illustrazione C nella figura superiore).

La revisione di Ward e Shkuratova (2002) cita anche diversi altri articoli ragionevolmente primi (cioè prima del 2002) che hanno valutato il livello di stimolazione.Cioè prima del 2002) che hanno valutato RStim.

Delitto et al (1989) riportano un caso di studio in cui un sollevatore di pesi d’elite è stato trattato con questa stimolazione e che ha fatto miglioramenti significativi della forza oltre a quelli ottenuti dal solo allenamento. Gli studi di Delitto et al (1988); Snyder-Mackler et al (1994 e 1995) hanno impiegato la RStim dopo un intervento chirurgico al legamento crociato anteriore. L’RStim è stato confrontato con programmi di esercizi volontari, e con il protocollo RStim sono stati ottenuti guadagni di forza significativamente maggiori. Nell’articolo del 1994, l’RStim è stato confrontato con un protocollo di tipo NMES (uso domestico). C’erano vantaggi significativi per il programma RStim basato sulla clinica. Snyder-Mackler et al (1989) hanno confrontato RStim con la terapia interferenziale (IFT) e un protocollo NMES (stimolazione muscolare). L’IFT ha portato a una generazione di forza muscolare significativamente inferiore in risposta alla stimolazione. I più alti risultati di forza media sono stati ottenuti con RStim, ma questi non erano significativamente diversi da quelli ottenuti dalla stimolazione NMES. Infine, in questo gruppo, lo studio del 1988 di Snyder-Mackler et al ha confrontato un protocollo di stimolazione elettrica con un protocollo di esercizio volontario dopo la chirurgia ACL. La stimolazione era a 2500Hz burst a 50Hz (cioè RStim). Le co-contrazioni dei quadricipiti e degli hamstring sono state intraprese (gruppi di esercizio e di stimolazione) con una tenuta/stim di 15 secondi seguita da 50 secondi di riposo. I risultati (guadagno di forza) ottenuti con il gruppo RStim erano significativamente migliori di quelli ottenuti con l’esercizio.

Laufer et al (2001) hanno confrontato tre modalità di stimolazione: 50Hz, modulato da 2.5kHz : 50Hz NMES monofasico : 50Hz NMES bifasico. Tutti i soggetti (volontari sani, non pazienti) sono stati trattati in modo casuale con tutte le modalità di stimolazione. Entrambe le stimolazioni di tipo NMES hanno generato un vantaggio rispetto alla stimolazione a 2,5kHz È interessante notare che la NMES bifasica ha dato il risultato più forte in questo caso. L’AC a 2,5kHz (efficacemente RStim) non solo ha generato l’output di forza muscolare più debole, ma ha anche dato luogo a una risposta più rapida alla fatica. Questo è stato un esperimento accuratamente controllato che ha dato risultati impegnativi.

La ricerca Selkowitz include il documento del 1985 che confronta un protocollo RStim (solo) con l’esercizio volontario (solo) per i quadricipiti. La stim è stata somministrata 3 volte alla settimana per 4 settimane e ha portato a un aumento significativo della forza isometrica rispetto al gruppo di solo esercizio. Il recente articolo di Selkowitz et al (2009) che confronta una stimolazione a 2500 e una a 5000Hz ha dimostrato un chiaro e significativo vantaggio nell’uso della stimolazione a 2500Hz.

Oltre alla significativa revisione e al lavoro sperimentale intrapreso da Selkowitz (riferimenti alla fine di questo articolo), Ward e il suo team in Australia hanno probabilmente intrapreso la serie più ampiamente pubblicata di indagini in questo settore. C’è una lista di articoli rilevanti nei riferimenti alla fine di questo materiale. Ciò che è incluso qui è un riassunto molto breve di un ampio programma di ricerca e di materiale di revisione della letteratura che il lettore è fortemente incoraggiato ad accedere e leggere gli originali.

Ward et al non solo hanno condotto una serie utile di lavori sperimentali e di revisione, ma hanno modificato l’approccio, utilizzando un termine più generale BMAC – Burst Mode Alternating Current per descrivere questa stimolazione, e più recentemente coniando la frase ‘Aussie Stimulation’. Il documento abbraccia gli anni 1998 ad oggi, e per correttezza verso il volume di lavoro intrapreso, solo le questioni chiave sono evidenziate qui. Viene fornito un elenco completo dei riferimenti che il lettore è fortemente incoraggiato a consultare per i dettagli della ricerca e per le discussioni approfondite ed estese che sono incluse.

In uno dei primi articoli (Ward e Robertson, 1998) l’effetto della frequenza del vettore di stimolazione è stato valutato in termini di soglie sensoriali, motorie e di dolore. Il punto principale del lavoro era quello di stabilire la frequenza portante (tra 1 e 35kHz) che era in grado di generare la risposta motoria più efficace con il minor disagio sensoriale. I risultati indicano che tutte e tre le soglie sono diminuite da 1 a 10kHz, oltre i quali aumentano di nuovo. La frequenza portante della stimolazione motoria più efficace con la minore stimolazione sensoriale e il minore dolore era a 10kHz, che è stata quindi suggerita come preferibile se l’attività muscolare era la priorità con il minimo disagio. Tutta la stimolazione è stata ‘burst’ a 50Hz (come con la stimolazione basata su RStim).

Si riporta un’estensione di questo lavoro (Ward e Robertson, 1998) in cui è stata considerata la frequenza portante che ha generato la maggiore coppia (gamma da 1 a 15kHz, tutti burst a 50Hz). Mentre è stato stabilito che la portante di 10kHz ha generato la contrazione muscolare accompagnata dal minor disagio, questo lavoro ha dimostrato che l’utilizzo di una portante di 1 kHz ha generato la coppia maggiore e che le portanti di 2 – 4 kHz erano probabilmente il miglior compromesso tra coppia elevata e disagio. Questo lavoro è stato ulteriormente perfezionato (Ward e Robertson, 2001) quando sono state confrontate diverse stimolazioni e, tra l’altro, ha confermato che le frequenze di portanti maggiori di 10kHz non sono utili nella riabilitazione clinica.

Il documento di Ward et al (2006) ha confrontato la coppia e il disagio con 4 diversi tipi di stimolazione – 2 dei quali erano burst di kHz a 50Hz (RStim: 2500hz e Aussie Stim a 1000Hz). Le altre due correnti erano stimolazioni di tipo NMES (una con una durata dell’impulso di 200 microsec e un intervallo di 20ms, e l’altra con un impulso di 500 microsec e un intervallo di 20ms). In breve, l’RStim ha generato una coppia inferiore rispetto alle altre tre modalità di stimolazione. La RStim e l’Aussie Stim hanno generato meno disagio rispetto alle modalità di pulsazione NMES (monofasica). È stato suggerito che l’Aussie Stim era il più efficace quando sia la produzione di coppia che il disagio sono stati presi in considerazione.

Più recenti documenti da questo stabile hanno esteso ulteriormente questi concetti e prove. L’articolo di Ward e Oliver (2007) considera gli effetti ipoalgesici (soglia del dolore freddo), confrontando una stimolazione di tipo NMES a 50Hz e la 1kHz AC a 50Hz (Aussie Stim – ora più propriamente chiamata BMAC). Entrambi sono risultati efficaci nell’innalzare la soglia del dolore freddo, anche se non c’era una differenza significativa tra di loro. Ward e Lucas (2007) hanno valutato le variazioni della durata dei burst con una stimolazione di tipo BMAC a 1 e 4 kHz. I burst di durata più breve (2-4 msec) sembravano essere più efficaci e gli autori suggeriscono che questi sono probabilmente più efficaci sia della terapia interferenziale che della stimolazione russa nella pratica clinica, anche se questo doveva essere confermato da studi clinici. Questo scenario è valutato in un grande riassunto e documento di revisione (Ward, 2009).

Infine, Ward et al (2009) hanno confrontato l’efficacia di BMAC e TENS per gli effetti sperimentali del dolore da freddo. Entrambi hanno generato cambiamenti significativi, anche se non erano significativamente diversi l’uno dall’altro. Gli autori suggeriscono tuttavia che, poiché la stimolazione BMAC genera meno disagio rispetto alla TENS, potrebbe esserci un vantaggio clinico nel suo utilizzo. L’articolo di Ward e Chuen (2009) effettua un’ulteriore valutazione degli effetti della durata dei burst con BMAC, confermando che i burst di breve durata (1-4msec) sembrano più efficaci. Il punto è ancora una volta che questo è più breve delle durate dei burst impiegati con la terapia interferenziale o la RStim, e quindi la BMAC dovrebbe essere considerata come un’opzione clinica.

Riassunto

Varie forme di stimolazione elettrica a ‘media frequenza’ (gamma kHz) sono state sostenute per gli effetti di stimolazione motoria, e più recentemente, per l’ipoalgesia. La stimolazione russa (a 2500Hz o 2,5 kHz) ha dimostrato di essere efficace nell’aumentare la forza muscolare e la generazione di coppia. La modifica per usare diverse frequenze portanti ha portato ad una variante – BMAC che può diventare più utile nell’ambiente clinico in quanto sembra essere più efficace e genera meno disagio.

Background and Review Papers

Ward, A. R. and N. Shkuratova (2002). “Stimolazione elettrica russa: i primi esperimenti”. Terapia fisica 82(10): 1019-1030.

Ward, A. R. (2009). “Stimolazione elettrica con corrente alternata a frequenza kilohertz”. Phys Ther 89(2): 181-190.

Selkowitz, D. M. (1989). “Stimolazione elettrica ad alta frequenza nel rafforzamento muscolare: una revisione e discussione … il quadricipite femorale”. American Journal of Sports Medicine 17(1): 103-111.

Carte sperimentali

Delitto, A. (2002). “Stimolazione elettrica russa”: mettere in prospettiva questa prospettiva”. Phys Ther 82(10): 1017-1018.

Delitto, A., M. Brown, M. J. Strube, S. J. Rose e R. C. Lehman (1989). “Stimolazione elettrica del quadricipite femorale in un sollevatore di pesi d’élite: un esperimento su un singolo soggetto”. Int J Sports Med 10(3): 187-191.

Delitto, A., S. J. Rose, J. M. McKowen, R. C. Lehman, J. A. Thomas e R. A. Shively (1988). “Stimolazione elettrica rispetto all’esercizio volontario nel rafforzamento della muscolatura della coscia dopo la chirurgia del legamento crociato anteriore”. Phys Ther 68(5): 660-663.

Delitto, A., M. J. Strube, A. D. Shulman e S. D. Minor (1992). “Uno studio del disagio con la stimolazione elettrica”. Phys Ther 72(6): 410-421.

Frei, T., R. Stauffer, et al. (1998). “Stimolazione russa .” Krankengymnastik: Zeitschrift fur Physiotherapeuten 50(2): 272-88.

Gauthier, J. M., R. Theriault, et al. (1992). “Cambiamenti indotti dalla stimolazione elettrica negli enzimi del muscolo scheletrico di uomini e donne. Effetto della variazione delle modalità di frequenza di burst e carrier della stimolazione elettrica neuromuscolare sulla percezione del dolore di soggetti sani

Gultekin, Z., A. K. Isler, et al. (2006). “Effetto della stimolazione elettrica con corrente galvanica pulsata ad alta tensione e correnti russe sull’accumulo di acido lattico: uno studio preliminare”. Fizyoterapi-Rehabil. 17(2): 89-94.

Holcomb, W. R., S. Golestani, et al. (2000). “Un confronto della produzione di coppia in estensione del ginocchio con la corrente bifasica rispetto a quella russa”. J-Sport-Rehabil. 9(3): 229-39.

Laufer, Y., J. D. Ries, P. M. Leininger e G. Alon (2001). “Coppia e fatica del muscolo quadricipite femorale generate dalla stimolazione elettrica neuromuscolare con tre diverse forme d’onda”. Terapia fisica 81(7): 1307-1316.

Linares, M., K. Escalante, et al. (2004). “Rassegna bibliografica delle correnti e dei parametri più efficaci nell’elettrostimolazione del quadricipite”. Fisioterapia 26(4): 235-44. (Spagnolo)

St Pierre, D., A. W. Taylor, M. Lavoie, W. Sellers e Y. M. Kots (1986). “Effetti della corrente sinusoidale di 2500 Hz sull’area delle fibre e sulla forza del quadricipite femorale”. J Sports Med Phys Fitness 26(1): 60-66.

Selkowitz, D. M. (1985). “Miglioramento della forza isometrica del muscolo quadricipite femorale dopo l’allenamento con stimolazione elettrica”. Phys-Ther. 65(2): 186-186.

Selkowitz, D. M., E. G. Rossman e S. Fitzpatrick (2009). “Effetto del burst-modulato frequenza portante di corrente alternata su ampiezza corrente necessaria per produrre massimamente tollerato elettricamente stimolato quadricipite femorale ginocchio coppia di estensione”. Am J Phys Med Rehabil 88(12): 973-978.

Snyder Mackler, L., A. Delitto, S. W. Stralka e S. L. Bailey (1994). “Uso della stimolazione elettrica per migliorare il recupero della produzione di forza del muscolo quadricipite femorale in pazienti dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore”. Physical Therapy 74(10): 901-907.

Snyder-Mackler, L., A. Delitto, S. L. Bailey e S. W. Stralka (1995). “Forza del muscolo quadricipite femorale e recupero funzionale dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore. Uno studio clinico prospettico e randomizzato di stimolazione elettrica”. J Bone Joint Surg Am 77(8): 1166-1173.

Snyder-Mackler, L., M. Garrett e M. Roberts (1989). “Un confronto delle capacità di generare coppia di tre diverse correnti di stimolazione elettrica”. J Orthop Sports Phys Ther 10(8): 297-301.

Stefanovska, A. e L. Vodovnik (1985). “Cambiamento della forza muscolare dopo la stimolazione elettrica. Dipendenza dalla forma d’onda e dalla frequenza della stimolazione”. Scand J Rehabil Med 17(3): 141-146.

Stone, J. A. (1997). “Prevenzione e riabilitazione. Stimolazione elettrica “russa””. Athletic Therapy Today 2(3): 27.

Ward, A. R. e W. L. Chuen (2009). “Abbassamento delle soglie sensoriali, motorie e di tolleranza al dolore con la durata del burst utilizzando la stimolazione elettrica a corrente alternata a frequenza kilohertz: parte II”. Arch Phys Med Rehabil 90(9): 1619-1627.

Ward, A. R., S. Lucas-Toumbourou e B. McCarthy (2009). “Un confronto dell’efficacia analgesica della corrente alternata a media frequenza e della TENS”. Fisioterapia 95(4): 280-288.

Ward, A. R. e W. G. Oliver (2007). “Confronto dell’efficacia ipoalgesica di correnti a bassa frequenza e a frequenza kilohertz modulata a raffica”. Phys Ther 87(8): 1056-1063.

Ward, A. R., W. G. Oliver e D. Buccella (2006). “La produzione di coppia degli estensori del polso e il disagio associato a correnti a bassa frequenza e a frequenza kilohertz modulata a raffica”. Physical Therapy 86(10): 1360-1367.

Ward, A. R. and V. J. Robertson (1998). “Soglie sensoriali, motorie e di dolore per la stimolazione con corrente alternata a media frequenza”. Arch Phys Med Rehabil 79(3): 273-278.

Ward, A. R. e V. J. Robertson (1998). “Variazione della produzione di coppia con la frequenza utilizzando la corrente alternata a media frequenza”. Arch Phys Med Rehabil 79(11): 1399-1404.

Ward, A. R. e V. J. Robertson (2000). “La variazione del tasso di fatica con la frequenza utilizzando la corrente alternata a frequenza kHz”. Med Eng Phys 22(9): 637-646.

Ward, A. R., V. J. Robertson e H. Ioannou (2004). “L’effetto del duty cycle e della frequenza sulla produzione di coppia muscolare utilizzando la corrente alternata della gamma di frequenza di kilohertz”. Med Eng Phys 26(7): 569-579.

Ward, A. R., V. J. Robertson e R. J. Makowski (2002). “Frequenze ottimali per la stimolazione elettrica con corrente alternata a media frequenza”. Arch Phys Med Rehabil 83(7): 1024-1027.