Czym jest elektrostymulacja nerwowo-mięśniowa EMS/NMS ?

Co to jest elektrostymulacja nerwowo-mięśniowa EMS?EMS (Electrical muscle stimulation) itd. Wszystkie te określenia odnoszą się do stosowania elektrostymulacji w:
  • zapobieganiu lub hamowaniu spazmu mięśniowego,
  • reedukacji utraconej funkcji mięśnia,
  • utrzymaniu lub zwiększeniu zakresu ruchu w stawach,
  • zabezpieczeniu przed atrofią,
  • zwiększeniu krążenia lokalnego krwi,
  • jako pozabiegowe zapobieganie zakrzepicy poprzez stymulację mięśni podudzia,
  • w treningu sportowym: podczas rozgrzewki, w ćwiczeniach siłowych, szybkościowych, wytrzymałościowych, oporowych, czy podczas regeneracji w ramach rehabilitacji po kontuzjach.
  • w ćwiczeniach mięśni Kegla, np. w terapii nietrzymania moczu.
Efekt ten może być osiągnięty dzięki odpowiednio szybkiej zmianie natężenia prądu zmiennego o różnej częstotliwości i szerokości impulsu.

Stymulacja nerwowo-mięśniowa (EMS) jest formą elektrostymulacji, która dotyczy zarówno nerwów, jak i mięśni. Dlatego elektrostymulatory tego typu są wykorzystywane przy stymulacji nerwów głównych do wywołania skurczu mięśni. Celem stymulacji podczas zabiegu jest wymuszenie pracy mięśni.

Fizjologia skurczu mięśnia

Wpływ bodźców elektrycznych na mięsień
Komórka ruchowa przedniego rogu rdzenia kręgowego poprzez specyficznie ukształtowane zakończenie neurytu, zwane ruchową płytką końcową, doprowadza bodziec do komórki mięśniowej poprzez uwalnianie acetylocholiny, która depolaryzuje receptory błony komórki mięśniowej. W tym miejscu należy wytłumaczyć termin tego samego neuronu. Liczba miocytów może być różna i jednostka motoryczna jest mała w przypadku mięśni precyzyjnych (np. mięśnie oka – 3 do 5) , zaś w przypadku mięśnia czworogłowego uda może sięgać kilkuset.
Charakterystyczne jest to, że miocyty jednostki motorycznej kurczą się zawsze jednocześnie. Bodziec ośrodkowy doprowadzający do skurczu mięśnia jest zawsze asynchroniczny, czyli prowadzi do skurczu miocytów w różnych jednostkach motorycznych w różnym czasie. Daje to w efekcie skurcz równomierny całego mięśnia i jego równomierną relaksację, gdyż różne jednostki motoryczne mają różną fazę pobudzenia/relaksacji w danym momencie. Nie wszystkie jednostki motoryczne są pobudzane podczas skurczu. Dzięki temu mamy do czynienia z różną siłą, z jaką kurczy się mięsień. Maksymalnie może się kurczyć do 70% miocytów w danym mięśniu.

Istotna jest także częstotliwość pobudzenia danej jednostki motorycznej. Proporcjonalne zwiększenie częstotliwości pobudzenia powoduje zwiększenie siły skurczu mięśnia. Pobudzenia od 10 Hz do 50 Hz są fizjologiczne. Przy około 50 Hz zaczynają się sumować (nakładać na siebie), przez co okres refrakcji mięśnia skraca się do tak krótkiego czasu, że nie dochodzi do pełnego rozluźnienia i mięsień kurczy się maksymalnie. Jest to tzw. skurcz tężcowy, bolesny i pełny skurcz mięśnia.
Siła skurczu mięśni jest więc pochodną ilości pobudzonych jednostek motorycznych w danej chwili oraz częstotliwości pobudzeń ośrodkowych danego mięśnia.

beztlenowy, przez co szybko się męczą. Jednostki motoryczne typu II składają się z włókien fazowych, typu pierwszego z tonicznych. Ma to znaczenie zasadnicze w fizjologii skurczu mięśnia, gdyż w warunkach normalnych pobudzeniu podlegają najpierw jednostki typu I, zaś przy pożądanej sile mięśnia włączają się jednostki typu II w dalszej kolejności.

Sam proces pracy mięśnia, wywołany przez bodziec nerwowy ma korzystny, troficzny wpływ na jego funkcję. Fizjologia promuje pracę mięśnia poprzez stymulację jednostki typu I jako bardziej korzystną dla organizmu, nie męczącą mięśnia. Pobudzenie jednostek typu drugiego następuje wtedy, kiedy mięsień musi pracować długo lub jest pożądana duża siła skurczu.

Stymulacja

W tym momencie należy przedstawić rolę stymulacji zewnętrznej, wykorzystywanej w leczniczej stymulacji nerwowo-mięśniowej. Grube włókna nerwowe, zaopatrujące jednostki motoryczne typu II mają niższy próg pobudzenia od cieńszych włókien nerwowych, zaopatrujących jednostki motoryczne typu I. Jeśli mięsień nie jest uszkodzony w postaci odnerwienia lub utraty jednostek motorycznych, stymulacja zewnętrzna pobudzi więc najpierw jednostki motoryczne typu II a dopiero przy większym bodźcu typu I. Odwrotnie niż fizjologicznie. Zwiększając więc siłę bodźca (elektrycznego) oraz jego częstotliwość można doprowadzić do zaangażowania coraz większej ilości włókien mięśniowych do procesu skurczu.
Warto tu jeszcze dodać, że włókna mięśniowe jednego typu mogą się przekształcać we włókna innego typu w zależności od rodzaju sygnału, jaki odbierają podczas stymulacji.

Stymulacja różną częstotliwością
Zakres stosowanych częstotliwości ma dość istotne znaczenie.
  • Niskie częstotliwości (1-10Hz) w powiązaniu z dłuższą szerokością impulsu dają efekt oczyszczania i relaksacji podczas każdorazowego skurczu mięśnia. Dzięki temu poprawia się cyrkulacja krwi w leczonym mięśniu i zachodzi usuwanie końcowych produktów metabolizmu (drenaż limfatyczny). Polepsza się zasilanie mięśni w tlen.
  • Średnie częstotliwości impulsów (20-50Hz) dają większy poziom napięcia mięśniowego poprawiając w ten sposób strukturę mięśni. Już częstotliwość ok. 20 Hz sprawia, że mięsień rozbudowuje się o włókna wolne, a przy od 50 Hz powoduje ćwiczenia mięśnia, poprawiając jego siłę.
  • Wysokie częstotliwości (60-90Hz) zwiększają masę i objętość mięśni.
Czas trwania (szerokość) impulsu i jego natężenie (amplituda)
Amplituda impulsu musi być wyższa, niż próg pobudzenia. Zwiększając natężenie stopniowo, angażuje się coraz większą ilość miocytów w procesie skurczu. Po około 100 mA mięsień się już bardziej kurczyć nie będzie, gdyż zarówno włókna nerwowe zaopatrujące jednostki motoryczne typu II, jak i typu I są wszystkie zaangażowane. Szerokość impulsu, czyli jego czas także wzmaga siłę skurczu. Modulując te dwa parametry można uzyskać zwiększenie siły skurczu mięśnia poprzez zwiększenie wartości jednego parametru lub obydwu na raz. Zwiększając czas trwania impulsu, uzyska się (przy stałej amplitudzie) większy skurcz przy zaangażowaniu jednostek motorycznych typu II, mających niższy próg pobudliwości.

Czas odpoczynku. Do wywołania skurczu mięśnia stosujemy serię impulsów doprowadzając do maksymalnej eksploatacji mięśnia. Okres skurczu trwa zazwyczaj 5-10 sekund. Taką zewnętrzną stymulację należy prowadzić jednak w taki sposób, aby mięsień mógł się zrelaksować (odpocząć) po każdorazowym skurczu. Dlatego cały zabieg podzielony jest na okresy stymulacji seriami impulsów- czasy pracy (On Time) oraz okresy relaksacji - czasy odpoczynku (Off Time).
Przyjmuje się, że czas relaksacji powinien wynosić około pięciu razy więcej, niż czas skurczu. Przy skracaniu czasu relaksacji w taki sposób, że stosunek odpoczynek/praca jest krótszy niż 5:1, mięsień męczy się i sygnalizuje to bólem.
Dodatkowo, impulsy podczas stymulacji nie osiągają od razu maksymalnej amplitudy, ale stopniowo narastają, a po okresie stymulacji - stopniowo opadają. czas opadania (Ramp Down) są również parametrami, które zazwyczaj można ustawić indywidualnie do danego rodzaju zabiegu.

Kształtowanie masy mięśniowej
Stymulacja mięśnia zdrowego prowadzi do wzrostu jego masy, obwodu i zmniejszenia otaczającej go tkanki tłuszczowej. Wpływ elektrostymulacji polega na zwiększeniu ukrwienia miocytów, zwiększeniu ilości jąder komórkowych oraz poprawie funkcjonowania płytki nerwowo-mięśniowej. Elektrostymulacja ma zdecydowanie większy wpływ na włókna typu II, niż na włókna typu I. Stosując stymulację elektryczną przez dłuższy okres czasu, siłą impulsu 50-100 Hz i o szerokości 150-300 µs w cyklach 10 sekund pracy i 50 sekund relaksacji, można wydatnie zwiększyć siłę i masę mięśnia. Oczywiście parametry te powinny być zmieniane pojedynczo lub razem, w zależności od stanu mięśnia i potrzeby.

Podsumowanie
Współczesne stymulatory nerwowo-mięśniowe wykorzystują technologię cyfrową i mikroprocesor do wykonania prawidłowej elektrostymulacji. Cyfrowy interfejs pozwala na dużą elastyczność podczas ustawiania parametrów. Są łatwe w użyciu i mogą być stosowane jako urządzenia przenośne noszone na pasku lub w kieszeni.

Zobacz również: