功能性电刺激

功能性电刺激(functionalelectricalstimulation，FES)功能性电刺激(functionalelectricalstimulation，FES)，亦是一种神经肌肉电刺激(NeuromuscularElectricalStimulation，NMES)，利用电刺激动作神经引起肌肉收缩，以达到增加肢体的功能性活动，例如以电刺激替代支架，当作改善功能之活动支架。学习目的了解FES的原理及参数了解FES在各肌肉的电极刺激点了解FES的临床使用方法内容应用原理肢体肌肉的刺激临床应用应用原理利用电刺激动作神经引起肌肉收缩，以达到增加肢体的功能性活动电极片系统电刺激参数安全准则电极片系统表面电极片(surfaceelectrode)：使用方便、非侵入性。对肌肉刺激的选择性不很好，无法单独选择刺激位於深部的肌肉；主机与电极片间需连接许多管线，因此造成行动不便；会对皮肤造成电化学之反应；会刺激到感觉神经，引起不必要之不良反应；对於每天施用神经肌肉电刺激之病人，得花费时间贴电极、拿下电极及收拾仪器。电极片黏於紧身衣上直接套上，减少每天要寻找置放电极片位置之麻烦。透皮的电极片(percutaneouselectrodes)或是植入式电极片(inplantedelectrode)。电极片种类：导电性金属片碳矽橡胶电极片目前使用上皆以合成性胶片加导电胶片较普通且便利，但仍依临床适用与皮肤敏感性而定。由於FES大部份会引起肌肉之收缩而产生动作，因此电极片以具柔软度会紧贴皮肤较佳。导电性金属片：为增加导电性，金属片与皮肤间加潮湿海棉垫(moistenedsponge)或加潮湿羊毛毡(moistenedfeltpad)。这种电极片适用短期1～2次使用者，在寻找运动点(motorpoint)时尤其方便。碳矽橡胶电极片(carbon-impregnatedsilicon-rubberelectrode)：加於这类电极片上，增加导电性之物质可分以下种：(1)加导电性软胶(conductivegel)：通常似牙膏状，每次使用时挤出适量加在电极片上，再贴在病人皮肤上。阻抗低，电极片使用期限较长，但较不方便。(2)卡拉亚片(Karayapad)：一种天然具导电性之胶状片，较合成性导电胶片不会引起过敏。(3)合成性导电胶片(syntheticcopolymergelpad)：通常与电极片一体成型，属自黏式，但使用几次其导电性或黏性不佳时就需更换电极片选择标准1．低皮肤一电极片阻抗；2．传导之电流其强度均匀分布；3．与皮肤可均匀且完全接触；4．不会使皮肤有过敏反应；5．低成本高效益；6．不会妨碍动作之产生电极片尺寸与放置位置在固定电压下，电流强度与电阻成反比，因此若能减少阻抗(impedance)，则用较低之电量即可引起同样之收缩。应将电极片置放处用酒精或用水清洗乾净，并去除皮肤角质层以增加传导性。电极片不要放在脂肪堆积或骨突处。两个电极片摆放通常平行肌肉纤维方向。理想的电极片尺寸与肌肉大小、电极片放置位置相关。1．电极片愈小，则电流强度密度愈大，较易引起去极化(depolarization)但较痛；2．电极片愈大，则可刺激到之肌肉范围愈大，肌肉收缩反应愈强；3．在可能范围内，电极片愈大，则可以在不痛状况下产生最大肌肉收缩，因此大肌肉通常使用大的电极片；4．主动电极(activepad)使用之电极片小於分散式电极(dispersiveelectrode)，如此可单独刺激到运动点(motorpoint)，较不会有扩散(overflow)到不欲刺激肌肉之现象5．在单相波电刺激状况下，主动电极在运动点(motorpoint)或神经近皮肤表层处，参考电极(referenceelectrode)在远端；在双相波电刺激状况下，两电极片置放在欲刺激之肌肉或肌肉群上，但由於电流密度是愈近电极片愈高，因此仍有一电极片在运动点上较易引发肌肉收缩；6．两电极片间之距离愈接近，则电流在两极间较浅层肌肉组织处流动；若距离较远，电流在较深处流动；7．一般电刺激器会提供两组(channels)电刺激管线，即正负电极片各2组，因此可同时治疗二个肌肉群，可用同步(synchronous)、或交互(reciprocal)模式；即受刺激之两组肌肉同时收缩(co-contraction)或交替收缩(alternatingcontraction)。此外，也可使用引动式(trigger)，配合动作进行，於适当时间压下控制钮引起收缩。电刺激参数极性电极波波型电流强度波长波频刺激周期坡升时间和坡降时间治疗时间与治疗频率极性在双极刺激状况下，若使用不对称双相波，则负极当主动电极可引起较大肌肉收缩。因负极有较高浓度带负电离子，可造成去极化引发动作电位或神经冲动电极波波型单相波双相波单脉波脉波丛双相波，一相产生刺激作用，另一相当平衡波，可降低电刺激导致之化学作用。大肌肉电刺激一般使用对称性双相方波若刺激小肌肉则使用不对称性双相方波较能产生反应。单脉波之电刺激通常在携带型与非携带型电刺激器皆有提供，对於小肌肉之电刺激常用。增强下肢肌肉力量，通常比较适用於不可携带型电刺激器产生出之中频波。如苏联波电流强度一般最高是100毫安培(mA)，一般人於10-20毫安培之电流强度即有反应，会先有痛之感觉，在电流强度增至某种程度才引起肌肉收缩。逐渐增强电流强度，可逐渐增加肌肉收缩强度，治疗时依刺激感觉神经或动作神经之目的而调整电流强度，但应在受刺激者可忍受范围内。波长(PulseDuration)波宽在是否可引起有效的肌肉收缩及病人的舒服度之影响占著非常重要之角色。小于40微秒时，则需要非常高的电流量才能够引起动作神经之冲动，而波宽较长时，则仅需较小的电流强度，就可引起神经电位之变化。300微秒波宽比50微秒或1000微秒造成较好舒服度，因此大部份NMES电刺激器采用此固定波宽。引起肌肉收缩之理想波宽为200至400微秒，因此临床上以200至400微秒最多见。波频(PulseRate)波频之单位为每秒之脉波数(pulsepersecond，简称pps)。波频与肌肉收缩的品质与肌肉疲乏的快慢有关系，要引起持续而稳定之肌肉收缩产生动作，则必须大於30pps。理论上波频愈高，则阻抗愈低、愈能产生较大肌肉收缩力量，但神经肌肉交接处之神经传导物质愈快用完，因此容易造成疲乏。在寻找运动点时，通常使用1～5pps，一般训练时皆使用30～50pps，但另需考量肌肉大小与病况。刺激周期刺激周期为刺激时间除以全部周期之百分比。又可以刺激与休息时间比(ontime：offtimeratio)来表示。在施行电刺激时，若休息时间较长，较不易导致肌肉疲乏，但要达到同样之肌肉收缩次数与运动量耍花较多治疗时间。中枢神经障碍病患通常以1：5开始，而骨科病患以1：3开始，随著病患进步，再逐步调整刺激周期。临床上一般刺激时间为5～20秒，休息时间为5～60秒，刺激周期须与波频同时考虑，较高波频较易引起肌肉疲乏，因此需给予较长休息时间。坡升时间(RampUpTime)与坡降时间(RampDownTime)为使刺激较舒服，电流强度通常采渐升及渐降之方式。坡升时间可由0.1至10秒，坡降时间也由0至数秒钟。治疗时间与治疗频率治疗时间依病患种类、症状严重度与治疗目的而不同，通常一次15分至数小时，由一星期2次至每天数次。安全准则绝对禁忌症：装配有心脏起搏器、出血或有血栓性栓塞危险性病患，病情尚未稳定之病患相对禁忌症：一般心脏病患、感觉缺失病患、癫癇病患或怀孕妇女也要小心使用。电极片应避免放置於颈部前方，电刺激不要横跨或穿越胸廓，伤口或伤疤处与脂肪组织堆积处不要放电极片，电极片也不宜太接近伤口缝合处。对於刚完成骨科手术病患，在使用NMES配合运动治疗时，需与开刀医师讨论肌肉活动之安全限度。对脊髓损伤病患要注意使用电剌激中或後有无反射失常症状。为避免电极片施用对病患产生电学、化学或机械性伤害，需注意不得使用太小之电极片(直径不得小於1．5公分)，电极片与皮肤要完全且均匀接触，当病患对某一类电极片有过敏反应时，应更换电极片；贴电极片时，将贴处皮肤摆在最大张力之位置；电刺激前，剃除贴电极片处之长毛发，或顺毛发生长方向缓慢且小心撕下电极片。对於有周围神经病变患者，要使用功能性电刺激引起中度以上肌肉收缩可能有困难。肢体肌肉之刺激踝背屈肌踝跖屈肌骨科关节炎病人或中枢神经障碍（SCI、CP）患者。刺激腓肠肌：主动电极放在小腿后侧较上方处刺激比目鱼肌：主动电极放在腓肠肌下方股四头肌接受人工关节置换之关节炎病人，手术後或膝关节软骨受伤或韧带受伤的手术後病人，可以藉由功能性电刺激来增加其股四头肌之肌力。对於中枢神经受伤之病人，行走时可用电刺激股四头肌，有取代支架或作为动作再教育。一般将主动电极放在股外侧肌的肌腹上，将分散电极放在髋骨上方。若要同时刺激到四条肌肉可使用双组电极之方式，将两个主动电极放在股内侧肌与股外侧肌，分散电极则使用共同的分散电极放在髌骨的上方，如使用平衡双相波，则分散电极之位置(即远端电极)必须稍接近上方肌腹处效果较好。髋外展肌对於髋外展肌之刺激，主要为臀中肌及阔筋膜张肌，常用在其髋外展肌较晚恢复的不完全的脊髓损伤病患；或是中枢神经病患，有明显的剪刀脚姿势。使用髋外展肌电刺激可协助其行走之稳定与改善走路姿势。主动电极通常放在骨盆嵴之稍下方，视活动为要合并髋屈曲或髋伸直动作，而稍前移或後移；分散电极则放在股骨大转子上方，注意主动电极片与分散电极间，至少有1英寸之距离。髋伸直肌使用电刺激用来增强髋伸直肌，协助维持良好直立的髋伸直姿势非常有效。其电极片摆放位置，主动电极可以放在上后髂嵴之稍下方，分散电极可放在臀部下沿臀大肌的肌肉上，如果使用双相波之电刺激，则分散性电极可以稍为往上移肩关节处肌肉通常用於加强肌力或诱发动作，对於有中枢神经损伤或脊髓损伤之病患，加强其肩部外展、屈曲之动作，同时对於冰冻肩或肩手症候群之病患，也可用电刺激降低其疼痛。为增加病患肩关节上举，其电极片之放置，主动电极放在前三角肌上，分散电极放于中三角肌。对于中风病患，预防或治疗肩关节脱位，主动电极在後三角肌大约1／3之地方，分散电极片则放在冈上肌上。肘伸直肌通常为增强神经科病患其肘伸直之动作控制，或降低肘屈曲肌之挛缩或痉挛。电极摆放位置应避免刺激到引起肘关节屈曲之肱桡肌，因此其主动电极需要较小，放在後三角肌下沿，而其分散电极放在鹰嘴突上方。肘关节屈曲肌肘关节屈曲肌常与肘关节伸直肌一同进行交互性的电刺激，引起肘关节之动作。肱二头肌的肌肉较肱三头肌小，所以电极片也相对较小，主动电极通常放在肱二头肌的肌腹上，分散性电极则在肱二头肌的肌腹远端上。腕/手指伸直肌通常为促进动作控制、增进肌肉力量，以及改善高张力及关节挛缩之现象。若要诱发腕伸直肌，主动电极位在肱骨外髁的下侧方；若要增强手指伸直肌，则主动电极要稍往远端栘，约在手前臂的中央；若要同时达到腕关节伸直与手指伸直动作，则主动电极放在可以引起手指伸直处，使用稍大的电极片，分散式电极在远端靠近腕关节处。腕/指届曲肌通常用来增加肌肉力量或是增加腕指关节屈曲活动度，较常使用中小型的电极片；若欲刺激腕屈曲肌，主动电极放在比较近端的前侧手臂，分散电极则放在手臂前侧远端处，在屈曲肌腱上；若要刺激手指屈曲肌，则需要更小的主动电极片，在前臂比较靠近肘关节内侧，分散电极片放在接近腕关节处。掌内肌肉通常为剌激蚯蚓肌与骨间肌，以加强夹握(lumbricalgrip)的能力。其电极摆放之位置为，将小电极片当主动电极片，放在腕豆骨骨头的近端，将分散电极放置在前臂掌侧，靠近手指屈曲肌的肌腱上，以造成掌指关节弯屈以及指间关节伸直之动作。若要造成整个手指屈曲之抓握(handgrasp)东西之动作，可用两组电极再合并手指屈曲肌之刺激。拇指肌中枢神经障碍，如中风或脑性麻痹病患，手指通常有屈肌痉挛，以至於大拇指常