Ovlivnění spasticity pomocí elektrické stimulace podle Jantsche – pilotní studie

Souhrn

Cíl: Cílem pilotní studie bylo zjistit efekt elektrické stimulace dle Jantsche na spasticitu a chůzi u pacientů s RS. Soubor a metodika: Studie se zúčastnilo celkem 15 pacientů (13 žen a 2 muži) se spastickou paraparézou dolních končetin v důsledku RS ve věku od 35 do 72 (51,2 ± 10,32) let. Pacienti byli randomizovaně rozděleni do dvou skupin: 8 pacientů bylo zařazeno do skupiny experimentální s elektrostimulací dle Jantsche, 7 do skupiny kontrolní bez elektrostimulace. Obě skupiny měly během hospitalizace na lůžkovém rehabilitačním oddělení stejný rehabilitační program, u experimentální skupiny byla navíc jedenkrát denně aplikovaná elektrostimulace na obě spastické dolní končetiny. Pro vyšetření spasticity bylo použito hodnocení dle Graciese a pro hodnocení chůze 10 Meter Walk Test a Timed Up and Go Test. Výsledky: Byl potvrzen okamžitý efekt elektrostimulace dle Jantsche na snížení spasticity m. triceps surae a zvýšení aktivního pohybu m. tibialis anterior. Byl zjištěn pozitivní trend ke snížení spasticity při opakované elektrostimulaci, meziskupinový rozdíl ale nebyl signifikantní. Ani u jedné skupiny nebyl potvrzen signifikantní vliv rehabilitace na rychlost chůze. Závěr: Elektrostimulace dle Jantsche bezprostředně po stimulaci signifikantně snižuje spasticitu m. triceps surae a zvyšuje rozsah dorzální flexe nohy u pacientů s roztroušenou sklerózou.

Klíčová slova:

roztroušená skleróza – rehabilitace – spasticita – elektrická stimulace

Úvod

Spasticita je jedním z hlavních příznaků poruchy centrálního motoneuronu, který se často vyskytuje u CMP, RS, traumatického poškození mozku, dětské mozkové obrny a dalších neurologických onemocnění postihujících mozek nebo míchu. Spasticita je popisována jako odpor vznikající při rychlém, pasivním protažení svalu. Čím rychlejší nebo prudší protažení svalu je, tím je větší spastická odpověď. Při léčbě spasticity se využívá zejména farmakologická léčba. Velmi důležitou součástí léčby je také cílená rehabilitace, která zahrnuje fyzioterapii, ergoterapii, protetiku a další postupy. V rámci moderních neurorehabilitačních postupů lze využít také fyzikální terapii, do které se řadí elektrická stimulace (ES) [1].

V české literatuře je pojem „elektrická stimulace“ definován jako dráždění denervovaných svalů pomocí šikmých impulzů s pomalým náběhem intenzity a větší délkou impulzu [2]. V anglosaské literatuře je ES definována jako dráždění nepoškozeného periferního motoneuronu pomocí stimulace svalů či periferních nervů nízkofrekvenčními proudy [3] a v tomto smyslu je pojem ES definován i pro potřeby této práce.

V ČR je ES při léčbě spasticity indikována omezeně, ačkoli řada klinických studií dokumentuje pozitivní efekt různých typů elektroterapie na snížení spasticity, např. transkutánní elektrické nervové stimulace (TENS) [4–6], funkční elektrické stimulace (FES) [7,8] či neuromuskulární stimulace (NMES) [9–11]. Dostupné studie potvrzují pozitivní vliv ES (TENS, FES či NMES) jak na vlastní spasticitu (hodnocenou pomocí modifikované Ashworthovy nebo modifikované Tardieovy škály), tak i na příznaky spojené se spasticitou, jako jsou bolest, rychlost chůze, rozsah pohybu, svalová síla, sebeobsluha a nezávislost či kvalita života [12–16].

Mezi tzv. antispastickou ES patří elektroterapie spřaženými impulzy, mezi které se řadí i dvoukanálová ES dle Jantsche [2,17]. Při této ES rytmicky dochází ke střídavé stimulaci spastických svalů a s krátkým časovým odstupem ke stimulaci svalů paretických. Využívá se bipolární aplikace deskovými elektrodami na jednotlivé dvojice svalů, tzn. dva proudové okruhy (čtyři elektrody), kdy spastický sval je drážděn šikmým, resp. trojúhelníkovým impulzem, a paretický sval tetanizujícími skupinami impulzů [2,17]. V současné době mají tento typ ES k dispozici přístroje využívané běžně při aplikaci fyzikální terapie v rámci rehabilitace.

Cílem předkládané studie bylo zjistit, zda ES dle Jantsche snižuje spasticitu a zda má vliv na aktivní rozsah pohybu a na rychlost chůze u pacientů s RS.

Soubor a metodika

Studie se zúčastnilo 15 pacientů s RS hospitalizovaných na lůžkovém rehabilitačním oddělení. Pro zařazení pacientů do studie bylo nutné, aby byly splněny tyto podmínky: diagnostikovaná RS, přítomnost spasticity m. triceps surae bilat. (mm. gastrocnemii i m. soleus bilat.), zvládnutí chůzových testů, tj. 10 Meter Walk Test (10MWT) a Timed Up and Go Test (TUG), neporušené čití, nepřítomnost kožního onemocnění či poškození kožního krytu v oblasti aplikace ES a nepřítomnost kognitivního deficitu. Do souboru bylo zařazeno 13 žen a 2 muži ve věkovém rozmezí 35–72 (51,2 ± 10,32) let. Výrazně větší zastoupení žen ve sledovaném vzorku je zřejmě důsledkem toho, že dg. RS je častější u žen než u mužů [18,19]. Všichni pacienti byli schopni samostatné chůze bez opory. Pacienti byli randomizovaně rozděleni do dvou skupin (STIM a NOSTIM), kdy u obou skupin probíhala v rámci hospitalizace standardní rehabilitace ve stejném rozsahu a složení (fyzioterapie, ergoterapie, vodoléčba). U první skupiny nazvané STIM byla navíc přidána aplikace ES dle Jantsche. Stimulace byla aplikována na spastický m. triceps surae a jeho antagonistu, tj. m. tibialis anterior (jednotlivě na každou dolní končetinu [DK] (obr. 1), 1x denně kromě víkendu. U skupiny STIM (8 pacientů) i NOSTIM (7 pacientů) byly pro vyšetření spasticity použity prvky vyšetření pětistupňového konceptu vyšetření spastické parézy dle Jeana-Michela Graciese [20] vycházející z Tardieovy škály [21], zahrnující vyšetření pasivního rozsahu pohybu při rychlém protažení (parametr Xv3) a aktivního rozsahu pohybu (parametr XA) [20] a dále byla testována chůze pomocí 10MWT a TUG. U obou skupin probíhalo vyšetření první den před začátkem rehabilitace (s ES nebo bez ES), čtvrtý den po rehabilitaci a osmý den hospitalizace po ukončení rehabilitace. K ES byl využíván přístroj BTL 4625 Premium (BTL Medical Technologies, Praha, ČR), program E-5819 spastické stimulace Jantsch s přednastavenými parametry – režim CC, délka impulzů 1. kanálu 0,2 ms (T1), 2. kanálu 5 000 ms (T2), frekvence impulzů 0,16 Hz, pauza mezi T1 a T2 200 ms, uložení bipolárně pomocí středně velkých deskových elektrod na spastický m. triceps surae (T1) a jeho antagonisty, tzn. svalové bříško m. tibialis anterior (T2) (katoda proximálně, anoda distálně), intenzita nadprahově motorická v T1 i T2, doba aplikace 7 min, frekvence 1x denně (obr. 1). Všechna vyšetření prováděla jedna osoba a při hodnocení parametru Xv3 [20] byla použita stejná síla a rychlost. Po ES vždy bezprostředně následovala individuální fyzioterapie.

Pro potřeby statistické analýzy byly pro parametry Xv3 a XA hodnoceny výsledky všech končetin (tj. 16 končetin ve skupině STIM a 14 končetin ve skupině NOSTIM). Ke statistickému zpracování dat byl použit program Statistica 13.3 (TIBCO Software Inc., Palo Alto, CA, USA). Normálně distribuované veličiny jsou uvedeny jako průměr ± směrodatná odchylka (SD) a meziskupinový rozdíl byl hodnocen nepárovým t-testem, případně s Bonferroniho korekcí, nebo ANOVOU pro opakovaná měření s Fisherovým post-hoc testem. Neparametrické hodnoty jsou uvedeny jako medián (mezikvartilové rozpětí [interquartile range; IQR]) a hodnoceny pomocí Mann-Whitneyova testu. Normalita byla hodnocena graficky. Hladina statistické významnosti byla stanovena p < 0,05.

Výsledky

Popisná statistika, porovnání skupin a porovnání vstupního měření s měřením čtvrtý den a osmý den po rehabilitaci (resp. po rehabilitaci a stimulaci) jsou uvedeny souhrnně v tab. 1. U obou skupin došlo ke statisticky významnému nárůstu parametrů Xv3 i XA mezi vstupním měřením a čtvrtým dnem po rehabilitaci (se stimulací i bez). Výsledky 10MWT i TUG byly bez signifikantních změn v čase po celé sledované období. Ani v jednom z měřených parametrů nebyl zaznamenán statisticky signifikantní meziskupinový rozdíl. Parametr Xv3 nepřímo vykázal trend ke statisticky významnému meziskupinovému rozdílu mezi vstupním vyšetřením a vyšetřením čtvrtý den ve prospěch skupiny STIM (obr. 2). Ve skupině STIM byla zjištěna hodnota p = 0,00015, ve skupině NOSTIM p = 0,18239, nicméně bez signifikantního meziskupinového rozdílu.

U skupiny STIM bylo navíc provedeno porovnání parametrů Xv3 a XA před první stimulací a ihned po první stimulaci. Úhel Xv3 před první stimulací měl průměrnou hodnotu 71,7 ± 7,0 bezprostředně po první stimulaci 77,9 ± 5,4 (p = 0,005). Úhel XA před první stimulací měl průměrnou hodnotu 78,2 ± 14,4 a bezprostředně po první stimulaci 85,9 ± 12,9 (p < 0,001).

Diskuze

Rehabilitace v kombinaci s farmakologickou léčbou hraje důležitou úlohu v terapii spasticity [22]. Mezi účinné postupy fyzioterapie, které zvyšují efekt aplikace botulotoxinu, patří používání ortéz [22,23] a prolongovaného statického strečinku [24] kombinovaného s následnými opakovanými rychlými pohyby antagonistů [25], aplikace postupů fyzioterapie založených na neurofyziologických principech, např. konceptu vynuceného používání (constraint-induced movement therapy; CIMT) [22,26] a ES [22,27]. Pro ovlivnění poruch chůze u spastické parézy můžeme použít různé druhy ES [28]. Aplikovat lze nízkofrekvenční proudy v podobě TENS, které mají signifikantní vliv na redukci spasticity, rychlost chůze a stabilitu [29], a to zejména při použití v kombinaci s aktivním cvičením [30]. V poslední době je populární využívání FES, s cílem ovlivnit peroneální parézu (tzv. drop foot) pomocí stimulace peroneálního nervu, ať už pacientů po CMP [31], s RS [32,33], nebo i u dalších poruch centrálního motoneuronu [34], a zvýšit pomocí FES efekt tradiční fyzioterapie [35]. K tomuto účelu slouží např. přístroj WalkAide, který ovlivňuje nejen vlastní spasticitu, ale hlavně funkci DK ve smyslu zlepšení stereotypu chůze, zvýšení rychlosti chůze a snížení energetického výdeje [36–38].

Výsledky naší studie poukazují na pozitivní efekt dalšího typu elektrostimulace, a to tzv. spřaženými impulzy dle Jantsche. Signifikantní zlepšení parametrů Xv3 a XA [20] bylo zjištěno bezprostředně po stimulaci i po opakované stimulaci 4 dny za sebou. Ke zlepšení parametrů spasticity došlo v rámci sledovaného období u obou skupin, tj. u skupiny stimulované i u skupiny bez stimulace. Ačkoli meziskupinový rozdíl nebyl signifikantní, parametr Xv3, který vypovídá o takzvaném „catch fenoménu“, tedy o úhlu, kdy „naskočí“ hypertonus, který zabrání dalšímu protažení a plynulosti pohybu, naznačuje trend zlepšení u stimulované skupiny (obr. 2). U obou skupin nebyl zjištěn signifikantní rozdíl mezi vstupním a výstupním vyšetřením, tj. po osmi terapiích nejen v parametrech spasticity, ale ani v parametrech hodnotících hybnost globálně, tj. v testech 10MWT a TUG. To přičítáme tomu, že mezi čtvrtou a pátou intervencí proběhl víkend, kdy u obou skupin proběhla rehabilitace pouze v omezeném rozsahu (u STIM bez ES) a celkový počet intervencí byl pouze 8. Pro signifikantní a přetrvávající efekt terapie, ať už se stimulací, nebo bez, je potřebné pravidelné opakování terapie alespoň po dobu 4 týdnů [39]. Výsledky pravděpodobně ovlivnil také velký vnitroskupinový rozdíl probandů v obou skupinách z hlediska stádia a formy RS, spasticity, mobility, kognice i dalších faktorů.

Ačkoli výsledky předložené studie pouze nepřímo naznačují, že ES dle Jantsche snižuje spasticitu m. triceps surae a zvyšuje aktivní rozsah dorzální flexe nohy, toto zjištění může být důležité pro klinickou praxi. Elektroterapie spřaženými impulzy je totiž rutinním programem dostupným ve většině moderních přístrojů pro aplikaci fyzikální terapie, které jsou k dispozici téměř na všech pracovištích rehabilitace. Už v publikaci Edela z roku 1975 [17] byla popsána elektroterapie tzv. spřaženými impulzy s cílem redukovat spasticitu, přesto se nám nepodařilo v rámci literární rešerše najít studii, která by účinky této elektroterapie zkoumala. Díky tomu nejspíše není tento typ ES v praxi příliš znám a využíván. Aplikace ES dle Jantsche je časově a technicky nenáročná, je indikována čistě za účelem antispastického účinku a lze využít přesně dané parametry, které jsou předprogramované v nabídce v běžně dostupných přístrojích v rehabilitačních zařízeních. Měnit lze čas aplikace či počet procedur podle časových možností pracoviště. Podle obecných doporučení [2] by měla být doba aplikace 3–7 min, frekvence 2–3× denně a počet procedur podle efektu terapie, v podstatě bez omezení. My jsme v rámci této studie stimulovali jednu DK po maximální doporučenou dobu 7 min v intenzitě nadprahově motorické. Z časových a kapacitních důvodů pracoviště byla volena aplikace pouze 1x denně celkem 8x na každou DK, což pravděpodobně nebyla dostatečná frekvence. Důležité ale je, že tato studie může být využita jako studie pilotní, neboť neměnnost parametrů vlastní stimulace (frekvence a doba impulzu, intenzita) umožňuje realizaci dalších, mezi sebou porovnatelných studií s větším počtem probandů, větší frekvencí a počtem stimulací po delší dobu.

V předložené studii byly parametry spasticity vyšetřeny vždy bezprostředně po aplikaci ES, lze tedy předpokládat, že byl zjištěn hlavně okamžitý efekt. To potvrzuje i porovnání výsledků před první ES a bezprostředně po ES, kdy bylo potvrzeno signifikantní zlepšení jak parametru Xv3, tak XA. Podstatou ES spřaženými impulzy je velmi krátká aktivace spastického svalu (0,2 ms) a následná delší aktivace oslabeného antagonisty (5 000 ms). Tím dochází k postfacilitační inhibici svalu spastického a ke stimulaci svalu oslabeného. Jedná se tedy o zlepšování koordinace mezi svalem spastickým (m. triceps surae v této studii) a jeho oslabeným antagonistou (m. tibialis anterior) a lze předpokládat, že při současné aplikaci fyzioterapeutických postupů na neurofyziologickém podkladě, popř. v kombinaci s dalšími indikovanými postupy, jako jsou aplikace botulotoxinu, progresivní strečink zkrácených svalů, robotická terapie s nácvikem funkčních pohybů atp. se může ES dle Jantsche uplatnit nejen na úrovni lokální, ale napomoci ke zlepšení pohybu na centrální úrovni řízení motoriky, což by mohlo zajistit dlouhodobější efekt. Pozitivní efekt kombinace běžněji užívaných typů ES (TENS, FES) s aplikací botulotoxinu, postupy fyzioterapie a neurorehabilitace oproti kontrolní skupině bez ES dokládají studie řady autorů [27,29–31,34,35]. Variabilita ve způsobu aplikace TENS a FES v kombinaci s dalšími terapeutickými postupy je ale značná a přesné parametry a způsoby aplikace TENS a FES zatím nejsou jednoznačně stanoveny [40]. Oproti tomu parametry ES dle Jantsche jsou v rámci přístrojů fyzikální terapie rigidně nastaveny. Ačkoli od samotné ES dle Jantsche zřejmě nelze očekávat ovlivnění spasticity v dlouhodobém horizontu, potvrzený okamžitý efekt, i když krátkodobý, může sloužit jako bezprostřední příprava pacienta na další rehabilitační postupy, které mohou v kombinaci s ES následně vykazovat významnější a trvalejší efekt. ES bezprostředně redukuje spasticitu, rehabilitace zaměřená na funkci paretických končetin pak může být lépe uplatněna. Při pravidelně opakované kombinované terapii může dojít k významnějšímu ovlivnění neuroplasticity a fixaci kvalitnějších pohybových vzorů [28,41], proto lze tento kombinovaný postup doporučit pro rutinní rehabilitační praxi.

Při rozhovoru s pacienty v den dimise jsme se ptali na subjektivní zkušenosti a pocity pacientů. Nikdo z pacientů se s ES dle Jantsche zatím nesetkal, a to ani chroničtí pacienti, kteří se se spasticitou léčí dlouhodobě. Pět z osmi pacientů ze skupiny STIM uvedlo pozitivní subjektivní změnu ve vnímání spasticity ve smyslu, že je méně obtěžovala, čtyři probandi po aplikaci subjektivně pociťovali zvětšení rozsahu pohybu v hlezenním kloubu a zlepšení chůze. Všichni probandi by stimulaci podstoupili znovu a šest z nich by chtělo stimulaci zařadit jako rutinní složku rehabilitace z dlouhodobého hlediska a doporučili by ji dalším pacientům.

Mezi limity této pilotní studie patří malý počet probandů v obou skupinách a jejich vysoká heterogenita z hlediska klinického obrazu, stupně spasticity i trvání a průběhu základního onemocnění RS. Dalšími limity jsou nízká frekvence a počet aplikací ES s víkendovým přerušením mezi 4. a 5. aplikací. Mezi diskutované parametry spasticity byly zařazeny pouze parametry Xv3 a XA. Neuvádíme výsledky parametru Xv1, který představuje pasivní pomalé protažení, tj. hodnotí přítomnost vazivové kontraktury. Cílem studie bylo zjistit, zda má ES vliv na snížení svalového hypertonu, a tedy na zlepšení aktivního pohybu v segmentu. Efekt limitovaného počtu ES na kontrakturu, resp. vazivovou složku jsme neočekávali. V dlouhodobém horizontu při pravidelných a četných aplikacích tohoto typu ES a v kombinaci s dalšími postupy rehabilitace a farmakoterapie lze ale hypoteticky očekávat i pozitivní vliv na morfologickou strukturu spastického svalu (i oslabeného antagonisty). Zajímavým cílem budoucí studie by též mohlo být zkoumání efektu kombinace stimulace WalkAide používané pacientem při chůzi a pravidelné aplikace ES dle Jantsche v rámci fyzioterapie. Součástí metodiky budoucích studií by mělo být též subjektivní hodnocení efektu rehabilitace zahrnující ES dle Jantsche pacientem, např. pomocí Goal Attainment Scaling [42], Numeric Rating Scale for Spasticity (NRS-S) [43] či Multiple Sclerosis Spasticity Scale-88 (MSSS) [43,44]. Tyto škály hodnotící subjektivní zkušenost pacienta nejsou v současné praxi příliš používány, měly by se ale stát součástí metodiky navazujících studií, protože subjektivní vnímání efektu terapie je důležitý parametr vypovídající o kvalitě poskytnuté péče. Dalším doporučením pro budoucí výzkum je zařazení pacientů se spastickou parézou v důsledku jiných diagnóz, jako jsou např. stav po CMP, kraniocerebrálním poranění či dětská mozková obrna. Větší počet sledovaných pacientů umožní spolehlivější hodnocení efektu terapie i případné porovnání efektu ES dle etiologie spastické parézy. Pokud bude budoucími studiemi potvrzen významný efekt, mohla by se ES dle Jantsche stát standardní součástí komplexní terapie v centrech spasticity.

Závěr

Elektrická stimulace dle Jantsche bezprostředně snižuje spasticitu m. triceps surae a zvyšuje aktivní rozsah pohybu dorzální flexe nohy u pacientů s RS a v kombinaci s dalšími postupy rehabilitace a farmakoterapie může zvyšovat terapeutický efekt. Pacienti hodnotili ES pozitivně. Pro potvrzení účinku tohoto typu ES je třeba provést kontrolní zaslepenou studii s větším počtem probandů, s častější frekvencí stimulace a větším počtem opakování, a to u pacientů s RS i s jinými příčinami spasticity jak na dolních, tak na horních končetinách. Pokud bude pozitivní efekt potvrzen, ES dle Jantsche by se mohla stát rutinní součástí rehabilitace u pacientů se spastickou parézou, neboť se jedná o program dostupný u většiny běžně používaných přístrojů fyzikální terapie, procedura je neinvazivní, časově i technicky nenáročná a pacienty pozitivně hodnocená.

Finanční podpora

Studie vznikla za podpory nadace Pohyb bez pomoci a programu Cooperatio: Sport Sciences – Biomedical & Rehabilitation Medicine .

Etické aspekty

Studie nepodléhá schválení etickou komisí, pacienti podepsali souhlas s diagnostickým a léčebným procesem.

Konflikt zájmů

Autoři deklarují , že v souvislosti s předmětem studie nemají žádný konflikt zájmů.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers.

Přijato k recenzi: 11. 4. 2022

Přijato do tisku: 15. 6. 2022

prof. MUDr. Alena Kobesová, Ph.D.

Klinika rehabilitace

a tělovýchovného lékařství

2. LF UK a FN Motol

V Úvalu 84

150 06 Praha

e-mail: alenamudr@me.com