Các dòng điện gây co cơ

Co cơ trong cơ còn phân bố thần kinh

Khi dây thần kinh vận động bị kích thích, xung thần kinh truyền qua tất cả những cơ do dây thần kinh chi phối và làm cơ co. Đáp ứng tối đa khi kích thích đặt ở điểm vận động. Điểm vận động là điểm trên da hoặc cơ, tại đó cường độ dòng cần thiết để hoạt hóa cơ là nhỏ nhất, thường nằm ngay tại hoặc gần điểm dây thần kinh đi vào cơ.
Khi có một kích thích đơn độc, xung thần kinh lan truyền đồng thời qua một số đơn vị vận động làm cơ co đột ngột rồi thư giãn ngay (twitch). Nếu kích thích liên tiếp với khoảng cách rời rạc, cứ mỗi kích thích điện sẽ tạo một co cơ đơn độc và có thời gian thư giãn hoàn toàn giữa hai xung. Nếu gia tăng tần số kích thích, thời gian thư giãn sẽ ngắn dần và đến một lúc, khi tần số tăng cao, cơ co rút dạng uốn ván (tetanizing) (hình).

Co cơ tạo ra do kích thích điện ở cơ còn phân bố thần kinh (kích thích điện thần kinh cơ, NMES) cũng tương tự như co cơ sinh lý và có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng lâm sàng, tuy vậy có một số điểm khác biệt.
Khác biệt chính giữa hai loại co cơ là trình tự huy động các đơn vị vận động. Trong co cơ sinh lý, các sợi thần kinh nhỏ hơn, và do đó các sợi cơ nhỏ hơn (sợi co chậm type I) được hoạt hóa trước sợi thần sinh và sợi cơ lớn hơn. Ngược lại, trong co cơ được kích thích bằng điện, các sợi thần kinh đường kính lớn nhất, phân bố cho các sợi cơ co nhanh type II, được hoạt hóa đầu tiên, và các sợi đường kính nhỏ hơn được hoạt hóa sau. Những sợi cơ lớn, co nhanh này tạo nên co cơ mạnh và nhanh nhất, nhưng chóng mệt và mau bị teo do bất động. Các sợi cơ nhỏ hơn co chậm với lực tạo ra nhỏ hơn, nhưng kháng mệt và ít teo. Như vậy, co cơ kích thích bằng điện có thể rất hiệu quả để làm mạnh những cơ bị yếu do không sử dụng. Tuy nhiên, bệnh nhân nên thực hiện co cơ cả bằng điện và co cơ sinh lý nếu được, để tối ưu sức mạnh có được vào chức năng. Ngoài ra, co cơ kích thích bằng điện nên có thời gian nghỉ dài hơn giữa các co cơ vì mau mệt hơn.

Hình: Tác dụng của thay đổi tỷ lệ on:off lên lực co cơ. Chú ý rằng co cơ mạnh hơn khi sử dụng thời gian off dài hơn.

Một khác biệt nữa là co cơ sinh lý thường có khởi đầu tạo lực tăng dần một cách trơn tru do có sự kiểm soát sinh lý sự huy động các đơn vị vận động và tốc độ hoạt hóa đơn vị vận động. Ngược lại, co cơ bằng điện thường khởi phát nhanh, giật cục bởi vì tất cả các đơn vị vận động cùng kích thước hoạt hóa đồng thời khi kích thích đạt đến ngưỡng vận động.
Kích thích điện làm mạnh cơ qua hai cơ chế, quá tải và chuyên biệt. Quá tải nghĩa là lực tải lên cơ càng lớn và co cơ càng tạo nhiều lực thì cơ sẽ càng tăng sức mạnh. Chuyên biệt là co cơ sẽ làm mạnh các sợi cơ co (trong trường hợp kích thích điện sẽ tác động lên các sợi cơ lớn type II nhiều hơn). Để tăng sức mạnh, kích thích cần tạo co cơ với lực lớn (ít nhất trên 50% lực co cơ đẳng trường tối đa với người bình thường). để gia tăng sức bền, nên sử dụng kích thích tạo lực co thấp hơn với thời gian dài hơn.

Co cơ trong cơ mất phân bố thần kinh

Khi một cơ bị mất phân bố do bệnh hoặc tổn thương dây thần kinh, nó không còn co sinh lý và cũng không co khi sử dụng NMES. Tuy nhiên, nếu dòng điện dài hơn 10 ms, cơ mất phân bố sẽ co, và gọi là kích thích cơ bằng điện (electrical muscle stimulation EMS). Thường thì dòng điện một chiều (DC) liên tục được đặt lên cơ một vài giây để tạo co cơ. Thời gian kích thích được điều khiển trực tiếp bằng dùng tay ấn một công tắc của máy kích thích một chiều.
Cơ bị mất phân bố teo và xơ hóa. Toàn bộ cơ và từng sợi cơ trở nên nhỏ hơn, và mô xơ hình thành giữa các sợi cơ. Kích thích cơ bằng điện lên các cơ bị mất phân bố có thể làm chậm hoặc thậm chí đảo nghịch quá trình teo và xơ hóa này. Các nghiên cứu hiện tại sử dụng dòng xung dạng hai pha với thời gian xung 120-150 mili giây để gây co cơ mất phân bố với kết quả khả quan.
Tác dụng của kích thích điện lên sự tái tạo dây thần kinh vận động vẫn còn đang được nghiên cứu với các kết quả trái ngược nhau. Sử dụng kích thích điện bằng dòng một chiều trước đây thường được sử dụng trong điều trị liệt mặt Bell hiện có bằng chứng cho thấy không hiệu quả hơn nhóm chứng.

Các ứng dụng lâm sàng của co cơ bằng dòng điện

3.1. Các bệnh lý cơ xương khớp/chỉnh hình:
Kích thích điện được chứng tỏ đẩy nhanh quá trình phục hồi ở các bệnh nhân sau phẫu thuật chỉnh hình cần phải nghỉ ngơi và bất động (ví dụ sau mổ tái tạo dây chằng chéo trước hoặc phẫu thuật thay khớp gối toàn phần), và hỗ trợ trong điều trị các bệnh cơ xương khớp khác (như thoái hóa khớp, viêm khớp) thông qua giảm đau, làm mạnh cơ quanh khớp, cải thiện chức năng.
3.2. Các bệnh lý thần kinh:
Kích thích điện có thể gia tăng sức mạnh và cải thiện kiểm soát vận động ở những bệnh nhân tổn thương thần kinh trung ương, như đột quỵ, tổn thương tủy sống, chấn thương sọ não, bại não và những bệnh lý thần kinh khác miễn là dây thần kinh ngoại biên còn nguyên vẹn. Các hiệu quả này có thể là kết quả trực tiếp của làm mạnh cơ nhưng cũng có thể một phần do gia tăng tính kích thích chung của neurron vận động do kích thích cảm giác hướng lên làm tăng kiểm soát vận động truyền xuống. Kích thích cảm giác dưới mức kích thích vận động cũng có thể gia tăng tính mềm dẻo của não và xung động vận động ở vỏ não. Kích thích điện thần kinh cơ (NMES) có thể được tích hợp với các hoạt động chức năng bằng cách kích thích co cơ vào thời điểm cơ đó cần co trong một hoạt động. Phương pháp này được gọi là kích thích điện chức năng (functional electrical stimulation: FES), ví dụ kích thích cơ chày trước gây gập mu bàn chân trong thì đu đưa của dáng đi, kích thích hỗ trợ cầm nắm bàn ngón tay.

Hình: Kích thích điện chức năng (FES) gây gập mu bàn chân trong thì đong đưa, khởi phát khi nâng gót chân khỏi nền.
https://www.youtube.com/watch?v=FpVanhifxUE

Hình : Hệ thống bàn tay giả chức năng

3.3. Y học thể thao
Kích thích điện có thể hỗ trợ làm tăng cường sức mạnh, nhưng không thể thay thế được chương trình tập luyện đầy đủ (đòi hỏi sự điều hợp các nhóm cơ chủ vận/đối vận, tốc độ, mềm dẻo, kiểm soát vận động và thăng bằng).
3.4. Các tình trạng khác:
– Các tình trạng khó nuốt
– Rối loạn tiểu do rối loạn chức năng cơ đáy chậu
– Gia tăng tuần hoàn ở các bệnh nhân có lưu lượng tuần hoàn kém, giảm nguy cơ hình thành tắc tĩnh mạch sâu chi dưới (DVT).
– phòng teo cơ ở các phi hành gia

Chống chỉ định và cẩn trọng của sử dụng các dòng điện kích thích để co cơ

4.1. Chống chỉ định
– Đặt máy tạo nhịp hoặc loạn nhịp tim không ổn định
– Lên vùng cổ (xoang cảnh)
– Viêm tắc động mạch hoặc huyết khối động, tĩnh mạch
– Vùng bụng, lưng, chậu ở phụ nữ có thai
4.2. Cẩn trọng
– Bệnh tim
– Rối loạn cảm giác hoặc tâm thần kinh
– Khối u ác tính
– Da kích thích hoặc vết thương hở

Các thông số của kích thích điện cho co cơ còn phân bố thần kinh

Bảng: Các thiết lập thông số khuyến cáo cho kích thích co cơ bằng điện

	Tần số xung (Hz)	Thời gian xung	Cường độ	Thời gian on:off	Thời gian dốc	Thời gian điều trị	Số lần mỗi ngày
Làm mạnh cơ	35-80	150-200 micro giây với cơ nhỏ, 200-350 micro giây với cơ lớn	Đến >10% lực tối đa ở bệnh nhân, >50% lực tối đa ở người không tổn thương	Ban đầu 6-10 giây on, 50-120 giây off, tỷ lệ 1:5. Với những lần sau có thể giảm thời gian off.	Ít nhất 2 giây	10-20 phút	Mỗi 2-3 giờ khi tỉnh
Tái giáo dục cơ	35-50	150-200 micro giây với cơ nhỏ, 200-350 micro giây với cơ lớn	Đủ cho hoạt động chức năng	Phụ thuộc vào hoạt động chức năng	Ít nhất 2 giây	Phụ thuộc vào chức năng
Giảm co thắt cơ	35-50	150-200 micro giây với cơ nhỏ, 200-350 micro giây với cơ lớn	Co cơ thấy được	2-5 giây on, 2-5 giây off. Tỷ lệ on: off = 1:1	Ít nhất 1 giây	10-30 phút	Mỗi 2-3 giờ khi giảm co thắt cơ
Giảm phù nề sử dụng bơm cơ	35-50	150-200 micro giây với cơ nhỏ, 200-350 micro giây với cơ lớn	Co cơ thấy được	2-5 giây on, 2-5 giây off. Tỷ lệ on: off = 1:1	Ít nhất 1 giây	30 phút	2 lần mỗi ngày

Dạng sóng: dạng sóng xung hai pha, hoặc chương trình kích thích kiểu Nga (Kots).
Cách đặt điện cực: phụ thuộc vào cơ hoặc nhóm cơ đích cần kích thích. Có nhiều cách đặt điện cực: một cực (kích thích điểm vận động), hai cực (gần hai đầu của cơ). Trong kích thích điểm vận động, một điện cực phải được đặt lên điểm vận động của cơ (thường nằm giữa bụng cơ), và điện cực kia được đặt lên cơ cần kích thích để hai điện cực song song với hướng của sợi cơ. Hai điện cực cách nhau ít nhất 5 cm.
Tư thế bệnh nhân: Với kích thích điện tạo co cơ đẳng trường, có thể cố định chi thể bằng trọng lượng hoặc vật cản, khớp nằm giữa cơ được kích thích ở vị trí giữa tầm. Khi không có chống chỉ định vận động, cơ có thể được kích thích để tạo nên vận động suốt tầm. Co cơ gần giống với mẫu vận động bình thường và có thể sử dụng các dụng cụ tập chức năng, như một cái cốc để cầm nắm hoặc tạ để tăng kháng trở.