Elektrostimulacija

Elektrostimulacija

Električna stimulacija uporabljena na koži je bila v rabi od 18. stoletja kot rehabilitacijsko sredstvo. Šele od približno leta 1970 pa je bila uporabljena pri nepoškodovanih, aktivnih športnikih, kot zamenjava za običajno vadbo. Električni tok, ki teče skozi mišico, da sproži mišično kontrakcijo, ustvari mišični potencial v živčnih poteh in ne vzburi direktno mišičnih vlaken. Ker tehnika vključuje umetno aktivacijo tako živcev kot mišic, je znano kot živčno-mišična električna stimulacija. Živčno-mišična električna stimulacija je lahko uporabljena z mnogo različnimi protokoli. Parametri vključujejo: frekvenco dražljaja, amplitudo dražljaja, intenziteto dražljaja, velikost elektrod in vrsto elektrod [2].
 
Če želimo doseči največjo korist, mora biti elektrostimulacija uporabljena skozi program, ki poveča določen tip mišične zmogljivosti. Napredek, ki je bil narejen pri fiziologiji mišične kontrakcije, je pomagal razumeti, kako nastaviti parametre elektrostimulacije, da le-ti predstavljajo različen delovni razpon, ki ustreza vrsti moči, ki jo potrebujemo razviti (vzdržljivostna moč, maksimalna moč, eksplozivnost). Elektrostimulacija pa se lahko v športu koristno uporabi tudi za aktivno obnovitev, kar dosežemo z nižjimi frekvencami. V tem primeru elektrostimulacija deluje kot neke vrste masaža (pospeši pretok krvi, hitreje odpravlja mlečno kislino iz tkiv, zmanjšuje možnost mišičnih krčev, pospeši sproščanje endorfinov…)
 
Poglejmo si kaj pravijo nekatere raziskave:
 
Vadbeni program z živčno-mišično električno stimulacijo lahko poveča mišično moč pri zdravih posameznikih [3][4][1][5]. Na primer Duchateau in Hainaut [6] sta raziskovala prilagoditev v mišici roke, ki jo je povzročil šest-tedenski program z živčno-mišično električno stimulacijo pri 100 Hz. Dnevni vadbeni program je bil sestavljen iz 10 serij z 20 kontrakcijami, vsaka pa je trajala 1 sekundo. Subjektu je vaja nudila približno 65% njegovega maksimalnega upora. Povečanje maksimalne prostovoljne kontrakcije (MPK) po vadbi z elektrostimulacijo (15,5%) je bilo manjše, v primerjavi z isto količino vadbe in uporabo prostovoljnih kontrakcij (22,2 %) [2]. 
S popolnoma drugačnim programom so Banerjee idr. [7], vadili starejše posameznike petkrat na teden, 6 tednov, s 60 minutnimi živčno-mišičnimi električnimi stimulacijami. Dražljaj (4 Hz) je bil uporabljen skozi velike elektrode, ki so bile nanešene na nožnih mišicah (quadriceps, gluteus, hamstring, mišice meč). Preizkušancem se je izboljšala MPK mišic iztegovalk nog (iz 361 N na 448 N). Poleg tega pa so preizkušanci izboljšali svoj čas hoje na tekočem traku (6 min) in maksimalno količino porabljenega zraka [2]. 
V raziskavi primera so Delitto idr. [8] ugotavljali povečanje zmogljivosti, ko je bila običajna vadba zamenjana z visoko intenzivno elektrostimulacijo (200 mA). Preizkušanec je bil visoko motiviran in izkušen dvigovalec uteži. Raziskava je trajala 140 dni in je bila razdeljena v 4 faze (vsaka s trajajoča približno en mesec). Odvisna spremenljivka je bila maksimalno breme, ki bi ga bilo mogoče dvigniti z nalogom in sunkom, potegom in počepom. V 2. in 4. fazi je bil običajni vadbeni režim (tri ure na dan) zamenjan z živčno-mišično električno stimulacijo stegenske mišice (quadriceps femoris). Rezultati kažejo, da se je zmogljivost v vseh treh dvigih znatno povečala. Miller in Thepaut-Mathieu [9] menita, da je izid rezultatov oz. raziskave močno odvisen od intenzivnosti stimulacije, ki je uporabljena v protokolu [2]. 
Živčno-mišična električna stimulacija pa je uporabna tudi v rehabilitaciji, še posebno pri slabi mišični aktivaciji. Primeri so rehabilitacija po kirurškem posegu v sklepu, kot npr. rekonstrukcija sprednje križne vezi; in vzdrževanje funkcije posameznikov po poškodbi hrbtenjače [10][11][12]. Po popolni zamenjavi kolenskega sklepa pacienti doživijo zmanjšanje prostovoljne aktivacije in vidno atrofijo mišice quadriceps femoris, ki lahko traja mesece, da se obnovi [13]. Pokazalo se je, da zmanjšanje prostovoljne kontrakcije (-17%) in zmanjšanje prečnega preseka mišice (-10%) povzroči 85% manjšo moč sprednje stegenske mišice [14]. Obstaja močna povezava med obnovo moči sprednje stegenske mišice in njeno funkcionalno zmogljivostjo. Živčno-mišična električna stimulacija je učinkovita pri zmanjšanju deficita  v prostovoljni aktivaciji in povečanju hitrosti, pri kateri se moč sprednje stegenske mišice obnovi [15][5], [2].
 
Viri:
1. Paillard, T. (2008). Combined application of neuromuscular electrical stimulation and voluntary muscular contractions. Sports Medicine, 38, 161-177.
2. Enoka, M.R. (2008). Neuromechanics of human movement. USA: Sheridan Books.3. Fitzgerald, G.K., in Delitto, A. (2006). Neuromuscular electrical stimulation for muscle strength training. In A. Rainoldi, M. A. Minetto, in R. Merletti (Eds.), Biomedical Engineering in Exercise and Sport (str. 199-207). Torino, Italy: Edizioni Minerva Medica.
4. Gondon, J., Guette, M., Ballay, Y., in Martin, A. (2006). Neural and muscular changes to detraining after electrostimulation training. European Journal of Applied Physiology, 97, 165-173.
5. Stevens, J. E., Mizner, R. L. in Snyder-Mackler, L. (2004). Neuromuscular electrical stimulation for quadriceps muscle strengthening after bilateral total knee arthroplasty: A case series. Journal of Orthopedic Sports Physical Therapy, 34, 21-29.
6. Duchateau, J., in Hainaut, K. (1992). Neuromuscular electrical stimulation and voluntary exercise.Sports Medicine, 14, 100-113.
7. Banerjee, P., Caulfield, B., Crowe, L., in Clark, A. (2005). Prolonged electrical muscle stimulation exercise improves strength and aerobic capacity in healthy sedentary adults. Journal od Applied Physiology, 99, 2307-2311.
8. Delitto, A., Brown, M., Strube, M. J., Rose, S. J., in Lehman, R. C.(1989). Electrical stimulation of quadriceps femoris in a elite weight lifter: A single subject experiment. International Journal of Sports Medicine, 10, 187-191.
9. Miller, C., in Thepaut-Mathieu, C. (1993). Strength training by electrostimulation conditions for effacacy. International Journal of Sports Medicine, 14, 20-28.
10. Fitzgerald, G. K., Piva, S. R., in Irrgang, J. J. (2003). A modified neuromuscular electrical stimulation protocol for quadriceps strength training following anterior cruciate ligament reconstruction. Journal of Orthopedic Sports Physical Therapy, 33, 492-501.
11. Jacobs, P. L., in Nash, M. S. (2004). Exercise recommendations for individuals with spinal cord injury. Sports Medicine, 34, 727-751.
12. Trasher, T. A., Flett, H. M., in Popovic, M. R. (2006). Gait training regimen for incomplete spinal cord injury using functional electrical stimulation. Spinal Cord, 44, 357-361.
13. Mizner, R. L., Petterson, S. C., in Snyder-Mackler, L. (2005a). Quadriceps strength and the time course of functional recovery after total knee arthroplasty. Journal of Orthopedic Sports Physical Therapy, 35, 424-436.
14. Mizner, R. L., Petterson, S. C., Stevens, J. E., Vandenborne, K., in Snyder-Mackler, L. (2005b). Early quadriceps strength loss after total knee arthroplasty. The contributions of muscle athrophy and failure of voluntary muscle activation. Journal of Bone and Joint Surgery, 87, 1047-1053.
15. Petterson, S., in Snyder-Mackler, L. (2006). The use of neuromuscular electrical stimulation to improve activation in a patient with chronic quadriceps strength impairments following total knee arthroplasty. Journal of Orthopedic Sports Physical Therapy, 36, 678-685.