Kích thích cơ bằng dòng điện

 03/10/2019       13:35

Tóm tắt

Kích thích cơ bằng dòng điện là một kỹ thuật điều trị đã có lịch sử từ khá lâu và hiện được áp dụng khá phổ biến trong VLTL - PHCN nhằm mục đích tái rèn luyện cơ, đề phòng và hạn chế các thay đổi bệnh lý khi cơ bị liệt. Kích thích cơ bằng dòng điện được sử dụng tốt cho các trường hợp bệnh nhân sau chấn thương, bệnh nhân nằm liệt giường, bệnh nhân mắc các bệnh lý thần kinh... Sự phối hợp tốt giữa các thầy thuốc lâm sàng và các thầy thuốc Vật lý trị liệu trong ứng dụng kích thích điện sẽ giúp nâng cao hiệu quả điều trị và tạo điều kiện cho người bệnh sớm hồi phục sức khoẻ.

SUMMARY

ELECTRICAL MUSCLE STIMULATION

Electrical Muscle Stimulation is a technique which has a long time history and has been widely applied in physiotherapy departments for muscle re - training, limiting the disorders of the injuried muscles. Electrical Muscle Stimulation has been indicated for the patients with post - traumatic injury, immobilization patients and the patients with neurological disorders... A co- operation between the clinical doctors andphysiotherapeutist will up grade the effectiveness of the electro - stimulation and makes a recovery of the patient soon.

1.Lịch sử kích thích cơ bằng dòng điện

Năm 1786, Luigi Galvani, nhà sinh lý học người Ý đã phát hiện ra hiện tượng “điện sinh học” và sử dụng các xung điện để tạo ra co rút của cơ đùi ếch. Năm 1831, Michael Faraday (Anh) đã thành công trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng (dòng Faradic), một loại dòng điện ngắt quãng. Việc trị liệu được phát triển thông qua nghiên cứu của ông đã có hiệu quả trong việc điều trị chứng liệt cơ. Nghiên cứu của Faraday đã được những người theo sau ông tiếp tục thực hiện, đáng chú ý nhất là Edward Pfluger, một nhà giải phẫu và sinh lý học ở Born (Đức), người đã phát hiện ra quy luật về sự kích thích của các cực điện (polar) từ những năm 1890, mà cho đến tận ngày nay nó vẫn còn được coi là một trong những luật quan trọng về sinh lý học.

Đến nửa cuối Thế kỷ 20, việc nghiên cứu được mở rộng nhanh chóng trong lĩnh vực sinh lý điện đã giúp làm sáng tỏ cơ chế của hiện tượng co cơ. Tại thế vận hội Olympic Munich (1972), một nhóm các vận động viên Nga có cơ bắp rất phát triển đã dẫn một nhà sinh lý học người Canada sang thăm Liên Xô (cũ), nơi ở đó ông đã phát hiện ra rằng kích thích cơ đóng vai trò quan trọng trong việc luyện tập của họ. Từ đó, rất nhiều nước đã thực hiện việc nghiên cứu nhằm làm tăng cường sức cơ thông qua kích thích điện

Ở Việt Nam, kích thích cơ bằng dòng điện cũng đã được ứng dụng từ khá sớm, kể từ khi ngành điều trị vật lý ra đời, khoảng trên 50 năm. Lúc ban đầu, các thiết bị còn khá nghèo nàn với chỉ một số dòng đơn giản, một chiều, tần số thấp như dòng taradic, galvanic nhịp... về sau đã có thêm nhiều loại dòng mới, cả một chiều và xoay chiều, cả tần số thấp và tần số trung bình, các thiết bị điều trị cũng phong phú đa dạng hơn nhiều, nhiều loại còn được lập trình sẵn, làm cho khả năng ứng dụng và hiệu quả điều trị kích thích được nâng lên rõ rệt. Hiện nay, trong tất cả các khoa vật lý trị liệu và phục hồi chức năng tại bệnh viện đều được trang bị và triển khai các thiết bị điều trị kích thích điện do y sinh và kỹ thuật viên chuyên khoa tiến hành. Tỷ lệ điều trị bằng kích thích điện thường chiếm tới 35 - 40% các loại kỹ thuật điều trị vật lý và có thể mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhất là trong chấn thương chỉnh hình hay các bệnh lý thần kinh, được các bác sĩ lâm sàng rất tín nhiệm. Việc điều trị đơn giản, rẻ tiền và đặc biệt là không phải dùng thuốc cũng là những lợi điểm của phương pháp và dễ được người bệnh chấp nhận

2. Nguyên lý điều trị

Kích thích cơ bằng dòng điện (EMS) là dạng trị liệu sử dụng kích thích điện để tác động lên cơ bị bệnh và sợi thần kinh vận động của cơ đó để tạo ra các co cơ chủ động, nhờ đó mà tạo ra lực cơ. Đáp ứng sinh lý đối với EMS được sử dụng để làm tăng cường sức cơ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như y học, khoa học sức khoẻ và khoa học thể thao. Các thông số kích thích điện sẽ được điều chỉnh để kích thích các sợi thần kinh và cơ một cách chọn lọc, trong khi sức mạnh và sức bền của cơ trong quá trình co cơ lại được cải thiện nhờ sự hoạt hoá hệ thần kinh - cơ. EMS còn được sử dụng để làm tăng cường sức mạnh các cơ đã bị giảm sút lực do đau hay do rối loạn chức năng của hệ thần kinh - cơ. Sự kết hợp EMS và co cơ chủ động đặc biệt có hiệu quả trong luyện tập làm tăng cường sức cơ kiểu như trên

2.1 Cơ chế tác dụng

EMS tác động lên hệ cơ - xương theo cơ chế kiểm soát chủ động. Quá trình co cơ chủ động và cơ chế của nó như sau: cử động sẽ được thực hiện ở vùng tiền vận động sau khi nhận được tín hiệu cảm giác từ ngoại vi (qua sợi Ia, Ib và C) được lập trình thành lệnh (tín hiệu điện) truyền từ vùng vận động tới tuỷ sống. Sau đó, tín hiệu điện được truyền qua neuron trung gian ở tuỷ sống tới một neuron vận động (neuron vận động a, g), để sau đó đi tới sợi cơ được neuron vận động chi phối. Mỗi đơn vị vận động bao gồm một sợi thần kinh vận động và các sợi cơ được thần kinh vận động đó chi phối. Khi tín hiệu điện đi tới giao điểm thần kinh - cơ, Acetylcholine sẽ được phóng thích, tạo ra điện thế ở đĩa tận cùng. Điện thế ở đĩa tận cùng gây phóng thích ion Ca++ ở hệ thống lưới cơ tương và cân - cơ, và ion Ca++ sẽ tác động lên các protein vận động là actin và myosin gây co cơ. Với EMS, cơ co rút được là nhờ kích thích các sợi thần kinh vận động, không kể tới các tín hiệu cảm giác từ sợi la và Ib trong các thoi cơ hay các thụ cảm thể của gân. về mối quan hệ giữa cường độ kích thích điện và lực cơ, cường độ cao sẽ tương ứng với số đơn vị vận động tham gia vào hoạt động co cơ càng nhiều, tạo ra lực cơ lớn. Tuy nhiên, cường độ kích thích quá mức sẽ gây ra đau do các sợi thần kinh cảm giác, như sợi Ad và sợi c, cũng bị kích thích. Hình 1 cho thấy mối quan hệ giữa tần số kích thích và các kiểu co cơ. Với kích thích đơn, chỉ tạo ra các co cơ ngắn (giật cơ). Khi tần số kích thích được nâng lên tới tần số kích thích các sợi thần kinh vận động, thời gian co cơ sẽ kéo dài hơn. Tần số kích thích từ 40Hz trở lên gây co cơ liên tục (tetanic). Luyện tập tăng cường sức cơ chủ động bằng EMS có hiệu quả hơn nhiều so với cách tăng cường sức cơ đơn lẻ. về mặt lực cơ liên quan với phương pháp trị liệu bằng EMS đơn, phản ứng thần kinh - cơ đối với các kích thích điện được nâng lên và lực cơ trong quá trình điều trị bằng EMS có thể được nâng lên trong một giai đoạn tương đối ngắn. Nhìn chung, thời gian luyện tập cần thiết là khoảng 4-6 tuần. EMS đặc biệt hiệu quả trong tăng cường sức cơ và phòng tránh teo cơ ở những người khuyết tật, người già, người ít hoạt động 

Hình 1: Mối quan hệ giữa tần số kích thích và các kiểu co cơ

2.2 Cấu trúc và chức năng hệ cơ

Các cơ xương bao gồm rất nhiều sợi cơ, được chia thành ba loại (tip) tuỳ theo thần kinh vận động chi phối: loại co giật nhanh và dễ bị mệt (tip FF: fast - twitch, fatigable), loại co giật nhanh, nhưng ít mệt (tip FR: fast - twitch, fatigue - resitant) và loại co giật chậm (tip S: slow - twitch). Đối với hầu hết các bộ phận, các tip FF, FR và s tương ứng với các loại sợi IIB, IIA và I. Lực được tạo ra bởi một đơn vị vận động khi có một kích thích đơn sẽ biến đổi tuỳ theo ba loại, theo thứ tự mạnh nhất là FF, rồi đến FR và s. Thời gian co cơ kéo dài nhất với tip s, tiếp theo là FR, rồi đến FF. Do thời gian co cơ là dài nhất đối với tip s, nên giai đoạn khó kiểm soát (thời gian khi mà các kích thích tiếp theo chưa có tác dụng) cũng rất dài. Và do thời gian co cơ là ngắn nhất đối với tip FF, nên tip FF sẽ đáp ứng nhiều hơn đối với các kích thích lặp lại. Do các sợi cơ tip FF co rút liên tục khi có các kích thích lặp lại, nên chỉ sau một thời gian ngắn chúng sẽ dễ bị mệt hơn so với tip s. Do đó, sử dụng các kích thích lặp lại trong 10 giây hoặc lâu hơn sẽ làm tăng số lượng tip FF không còn khả năng đáp ứng, làm cho lực cơ nhanh chóng bị giảm sút và trên biểu đồ điện cơ (EMG) ta sẽ quan sát thấy sự giảm biên độ sóng. Do tip FR nằm giữa tip FF và s, dạng co cơ của tip FR là gần với dạng co cơ của tip FF hơn. Các neuron vận động của tip FF khá lớn. Do các sợi trục (axon) của chúng nhỏ hơn, nên tốc độ dẫn truyền của chúng nhanh hơn. Mỗi loại cơ xương đều gồm có ba loại sợi cơ này, sự co rút khác nhau là do tỷ lệ các sợi cơ khác nhau. Trong luyện tập bằng EMS nhằm cải thiện sức bền của cơ, kích thích điện tần số thấp (20 - 60Hz) được duy trì trong 5-15 giây nhằm làm tăng cường sức mạnh các sợi cơ tip s. Trong luyện tập EMS nhằm cải thiện sức mạnh của cơ, các kích thích điện tần số cao hơn (30 - 80Hz) - hoạt hoá neuron vận động a - được duy trì trong 3-10 giây để làm tăng cường sức mạnh các sợi cơ tip FF. Do đó, khi sử dụng kỹ thuật EMS trong luyện tập làm tăng cường sức cơ, cần phải lựa chọn các điều kiện cho đúng với đặc điểm, tính chất của cơ bị tổn thương

3. Chỉ định và kỹ thuật điều trị

    Khi các cơ bị liệt không co được do nguyên nhân thần kinh, bản thân cơ lúc đầu không có thương tổn. Nếu cơ không làm việc trong một thời gian ngắn sẽ xuất hiện nhiều thay đổi:

  • Tuần hoàn máu giảm bớt, dinh dưỡng, chuyển hoá của khối cơ giảm sút, cơ giảm trương lực (nhẽo).
  • Tế bào chất của thớ cơ giảm, mô liên kết tăng sinh, có thể thấy xuất hiện các tế bào mỡ (teo cơ).
  • Nhóm cơ gấp có khuynh hướng ngắn lại, các cơ duỗi (yếu hơn) bị kéo dài ra.

    Vì vậy, mục đích của việc điều trị là dùng dòng điện để thay thế các xung thần kinh kích thích co cơ nhằm phòng chống, hạn chế các thay đổi bệnh lý khi cơ bị liệt.

    Kích thích cơ bằng xung điện hoàn toàn có tính chất sinh lý như bình thường, vì giúp duy trì được tuần hoàn máu bình thường, số lượng và khối lượng các cơ không thay đổi, sức cơ chỉ giảm rất ít; hơn nữa sự co cơ (do kích thích điện) sẽ gây hưng phấn ngược chiều đối với các trung tâm thần kinh, giúp giữ gìn trương lực thần kinh, duy trì dinh dưỡng, chuyển hoá, thúc đẩy sự phục hồi các mối liên hệ bị gián đoạn hoặc thiết lập các mối liên hệ mới.

Kích thích cơ bằng dòng điện được chỉ định rộng rãi cho các trường hợp sau đây:

  • Bại liệt do nguyên nhân thần kinh
  • Trong các bệnh khớp: giúp duy trl trương lực các cơ quanh khớp, duy trì tuần hoàn tại chỗ.
  • Khi phải bất động dài ngày: kích thích cơ trong ống bột để chống teo cơ.
  • Là một phương pháp luyện tập làm tăng cường sức cơ trong thể thao.

về sử dụng điện cực, có 2 phương pháp như sau:

  • Kích thích theo điểm vận động: sử dụng một điện cực điểm (1 - 2cm2) kích thích bằng cực âm. Điện cực dẫn điện dùng cực dương đặt sau lưng.
  • Kích thích bằng điện cực bản rộng: sử dụng điện cực âm nhỏ hơn đặt trên khối cơ liệt. Cực dương lớn hơn đặt ở cơ đối diện. Tỷ lệ về kích thước điện cực âm/dương bằng 2/3 hoặc 1/2.

    Ngoài ra, trong trị liệu bằng kích thích điện, việc lựa chọn các thông số kích thích có vai trò quyết định. Với mục đích làm tăng cường lực cơ, người ta thường sử dụng độ rộng xung 200 - 500 micro giây (ms) và duy trì kích thích trong 3-15 giây. Thời gian nghỉ được thiết kế dài gấp 2 - 5 lần thời gian có xung. Để đạt được co cơ chủ động ở mức tối đa, thì thời gian nghỉ nên đặt bằng 4 - 5 lần thời gian có xung. Tuy nhiên, nếu không đạt được co cơ chủ động ở mức tối đa (vì bị suy giảm lực cơ hoặc bị đau), thì nên giảm bớt thời gian nghỉ để tăng thêm số lần luyện tập. Với trị liệu làm tăng sức bền của cơ, thời gian nghỉ nên đặt gấp từ 1 - 3 lần thời gian có xung. Điều trị hàng ngày, từ 1 - 2 lần, mỗi lần từ 10-20 phút. Một liệu trình điều trị từ 4 - 6 ngàỵ. Để đạt được kết quả khả quan, nhln chung phải cần từ 4-6 liệu trình điều trị

Chúng tôi xin nêu lên một số gợi ý trong việc lựa chọn thông số kích thích điện để tham khảo:

Thông số Tăng sức mạnh cơ Tăng sức bền cơ ức chế Tái rèn luyện
Cơ bình thường Cơ yếu Cơ bình thường Cơ yếu Cơ liệt cứng Cơ mất chi phối thần kinh
Cường độ kích thích 70% mức tối đa có thể chịu được 70% mức tối đa có thể chịu được 70% mức tối đa có thể chịu được 70% mức tối đa có thể chịu được Mức vận động (dễ chịu) 70% mức tối đa có thể chịu được
Lực ra 3 80% MVC1 3 80% MVC1 3 60% MVC1 3 60% MVC1 - -
(MVC1+EMS)
Tần số dòng 60 - 100Hz 30 - 60Hz 40 - 60Hz 20 - 40Hz 40 - 60Hz 20 - 50Hz
Độ rộng xung 200 - 500ms 200 - 500ms 200 - 500ms 200 - 500ms 100 - 300ms 300 - 500ms
Thời gian có xung 5 - 10s 3 - 5s 5 - 15s 5 - 10s 5 - 15s 5 — 10s
Thời gian nghỉ 10-50S 10 - 25s 5 - 15s 10-20S 5 - 15s 10-20S
Thời gian điều trị 10-20 phút 10-20 phút 10-20 phút 10-20 phút 10-30 phút 10-20 phút
Số lần tập 10-20 lần2 20 - 30 lần2 30 - 40 lần3 20 - 30 lần3 30-40 lần3 20 - 30 lần3

1) MVC: co cơ chủ động tối đa;

2) Để tăng cường sức mạnh cơ, bài tập lặp lại 10-20 lần đối với cơ bình thường và 20 - 30 lần đối với cơ yếu;

3) Để tăng cường sức bền cơ, bài tập lặp lại 30 - 40 lần đối với cơ bình thường và 20 - 30 lần đối với cơ yếu

Tuy nhiên, hướng dẫn này không phải là quy luật tuyệt đối, mà còn phải lưu ý tới các triệu chứng và tinh trạng của người bệnh tại thời điểm được điều trị và chỉ được tiến hành điều trị khi đã được bác sĩ Vật lý trị liệu khám xét, chỉ định và nên kiểm tra lại 1 lần/tuần. Việc khám xét kiểm tra lại giúp điều chỉnh chế độ điều trị phù hợp với đáp ứng của người bệnh, đồng thời là cơ sở cho việc quyết định có tiếp tục điều trị nữa hay không.

 

Tài liệu tham khảo:

1. Dương Xuân Đạm (2004). Vật lý trị liệu đại cương - Nguyên lý và thực hành. NXB Văn hoá thông tin.

2. v. den Adel, R.H.J. Luykx (1995). Low and medium frequency electrotherapy. Enraf - Nonius Holland.

3. Hiroshi Karasuno (2003). ES - 420, user’s guide. ITO Co., Ltd. Japan.

4. Sheila Kitchen, Sarah Bazin (1999). Clayton’s electrotherapy. 10th edition, WB Saunder Company Ltd.

5. John Low, Ann Reed (2001). Electrotherapy explained, principles and practice. 3th edition, Butterworth Heinemann.

 

Nguyễn Trọng Lưu

Nguồn: Tạp chí Phục hồi chức năng, Số 6 - 6/2018, Trang 12