理疗课件：功能性电刺激
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功能性电刺激
Functional Electrical Stimulation，FES
前言
机体各种运动和感觉功能，从最简化的意义上说，无 非是神经冲动使相应的肌肉或神经细胞兴奋的结果。
因此，如果肌肉或神经细胞功能正常，只是由于缺乏 使之兴奋的神经冲动而导致运动或感觉丧失的，应该 可以人工地给以电刺激而使之恢复。这就是功能性电 刺激(Funetional Eleetrieal Stimula-tion，FES)。
5名完全性四肢瘫（C5-C7）患者进行电刺 激踏车运动训练8周（7次/周），结果发现 胰岛素刺激的糖摄取能力提高 47%，磷酸 果糖激酶表达和肌纤维类型无显著改变。 146%，己糖磷酸激酶II增加20485%， 糖合成酶增加52613%，与离体肌肉胰岛 素刺激的糖转运增加2.1倍的研究报道一致。 股外侧肌葡萄糖运载蛋白4表达增加37833
是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先 设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌 肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善 或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。
FES是目前国内外康复医学科电疗手段中最 为常见的一种。
发展史
功能性电刺激是Liberson等在1961年发明的。 Liberson用脚踏开关控制电流刺激腓神经支
手臂与FES踏车联合运动比单独手臂运 动的VO2高25%，心率低13%，氧脉搏 高42%，通气量和呼吸商无显著差异
Phillips和Burkett研究8例SCI（C6-T12） 上身训练与腿FES对VO2的作用，FES有增 加VO2max的趋向，但未达到显著差异。
Matsunaga等评估间断性20 Hz和100 Hz电刺激所导致的肌肉疲劳。电刺激为4 秒/次，在开始运动后第60秒，120秒和 240秒期间进行刺激。20 Hz电刺激时肌 肉疲劳明显于100 Hz电刺激，提示：
使一种频率较高的电流的幅度和频率随着一种频率 较低的电流的幅度变化而改变，称为调制。其受控 制（即频率较高）的电流称被调波；控制电流（即 频率较低）则称调制波。
低频调制的中频电流的生理学特点：
幅度恒定的中频电流易为人体所适应；
目前临床上已用低频（0～150Hz）电 流调制中频电流，使中频电流的幅度随低频 电流的频率发生变化。因此，这种电流兼有 低、中频电流的特点，且由于其波形、波幅、 频率、调幅度的不断变化，人体不易适应。
FES概述
采用FES以增加体力活动能力和健适的研究与 日俱增，比较公认的康复效果包括： 有效和安全地提高心脏功能； 刺激代谢； 心血管和肺适应以及骨骼肌训练适应。
许多研究均证明： 脊髓损伤及脑卒中后功能性电刺激对步行能力 的逐步恢复有积累性增长的独立作用。
Wieler等进行多中心FES远期疗效的研究，发 现： 训练近期步行速度平均增加超过20%； 继续训练1年增加达到45%，步行速度最慢 (<0.3 m/sec)者获益最大。
Thomas等发现正常人FES和主动运动时心 率明显高于被动运动，SCI者心率无显著改 变，但FES运动时每搏量明显高于被动运动， 表明：
SCI患者FES运动时主要通过增加静脉 回流来增加心输出量而不是心率。
SCI患者腿部FES运动增加患者VO2max 的作用是研究热点之一。
Raymond等研究7例截瘫(T4-T12)，发现：
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
主要内容
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
定义
功能性电刺激（functional electrical stimulation，FES） 属于神经肌肉电刺激（neuromuscular electrical stimulation，NES）的范畴；
由于人体的每一种功能都是涉及许多细胞的 极其复杂而协调精确的活动，加以技术上的 困难，FES真正应用于临床还只是最近十几 年的事，但它已显示了巨大的价值和诱人的 前景，成为生物医学工程学的重要内容之一。
最突出的例子就是心脏起搏器，它已在全世 界被广泛应用，拯救了千百万心脏病患者的 生命。
主要内容
100 Hz电刺激对FES闭环控制有利。
SCI由于运动受限导致心血管功能减退，因此 心血管训练成为SCI康复的重要组成部分。
Gurney等报道FES踏车与手臂摇车训练12周 后，峰值吸氧量（VO2peak）显著增加。但停 训8周后VO2peak和最大运动负荷显著降低， 提示： SCI训练的外周肌肉适应和中枢适应必须 坚持训练才能保持，这与神经功能正常者的研 究结果一致。
配的肌肉，产生踝关节背屈，以帮助患者行 走。当时称为功能性电疗法。 1962年正式定名为FES。
功能性电刺激踩车系统（台南大学）
功能性电刺激（FES）是SCI康复中发展最迅 速的高科技技术。
美国卫生部曾经评价：FES可以“改善SCI疾 病预防，促进健康，提高功能独立能力”；
美国疾病防治中心建议：“将FES作为SCI预 防和缓解继发性残疾的技术”；
脉冲群宽度：0.8~1.8s； 调幅：用梯形波，上升时间0.5~1.5s，
下降时间0~1.0s可调
注：波升是指达到最大电流所需要的时间，波降是指从最大电流回落到断电时所需的时间。
对运动神经和肌肉:
1～10Hz：可引起肌肉单收缩 25～50Hz：可引起肌肉强直收缩 100Hz ：可引起肌肉收缩减弱或消失
主要内容
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
物理特性
FES的应用范围非常广泛，所用的仪器和电流参数差 异很大。
神经肌肉的FES电流的性能： 波型：双相指数波、方波； 波宽：0.3~0.6ms；
频率：20~100Hz；（理论上FES的频率为1~100Hz ）
FES工作原理：神经细胞的电兴奋性
电刺激特点： ★刺激时间越短，达到阈值所需要的电流强度就越大； ★反之，所需电流强度越小。 ★wk.baidu.com流强度不能低于一个最小值（基强度， rheobase)
Functional Electrical Stimulation，FES
前言
机体各种运动和感觉功能，从最简化的意义上说，无 非是神经冲动使相应的肌肉或神经细胞兴奋的结果。
因此，如果肌肉或神经细胞功能正常，只是由于缺乏 使之兴奋的神经冲动而导致运动或感觉丧失的，应该 可以人工地给以电刺激而使之恢复。这就是功能性电 刺激(Funetional Eleetrieal Stimula-tion，FES)。
5名完全性四肢瘫（C5-C7）患者进行电刺 激踏车运动训练8周（7次/周），结果发现 胰岛素刺激的糖摄取能力提高 47%，磷酸 果糖激酶表达和肌纤维类型无显著改变。 146%，己糖磷酸激酶II增加20485%， 糖合成酶增加52613%，与离体肌肉胰岛 素刺激的糖转运增加2.1倍的研究报道一致。 股外侧肌葡萄糖运载蛋白4表达增加37833
是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先 设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌 肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善 或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。
FES是目前国内外康复医学科电疗手段中最 为常见的一种。
发展史
功能性电刺激是Liberson等在1961年发明的。 Liberson用脚踏开关控制电流刺激腓神经支
手臂与FES踏车联合运动比单独手臂运 动的VO2高25%，心率低13%，氧脉搏 高42%，通气量和呼吸商无显著差异
Phillips和Burkett研究8例SCI（C6-T12） 上身训练与腿FES对VO2的作用，FES有增 加VO2max的趋向，但未达到显著差异。
Matsunaga等评估间断性20 Hz和100 Hz电刺激所导致的肌肉疲劳。电刺激为4 秒/次，在开始运动后第60秒，120秒和 240秒期间进行刺激。20 Hz电刺激时肌 肉疲劳明显于100 Hz电刺激，提示：
使一种频率较高的电流的幅度和频率随着一种频率 较低的电流的幅度变化而改变，称为调制。其受控 制（即频率较高）的电流称被调波；控制电流（即 频率较低）则称调制波。
低频调制的中频电流的生理学特点：
幅度恒定的中频电流易为人体所适应；
目前临床上已用低频（0～150Hz）电 流调制中频电流，使中频电流的幅度随低频 电流的频率发生变化。因此，这种电流兼有 低、中频电流的特点，且由于其波形、波幅、 频率、调幅度的不断变化，人体不易适应。
FES概述
采用FES以增加体力活动能力和健适的研究与 日俱增，比较公认的康复效果包括： 有效和安全地提高心脏功能； 刺激代谢； 心血管和肺适应以及骨骼肌训练适应。
许多研究均证明： 脊髓损伤及脑卒中后功能性电刺激对步行能力 的逐步恢复有积累性增长的独立作用。
Wieler等进行多中心FES远期疗效的研究，发 现： 训练近期步行速度平均增加超过20%； 继续训练1年增加达到45%，步行速度最慢 (<0.3 m/sec)者获益最大。
Thomas等发现正常人FES和主动运动时心 率明显高于被动运动，SCI者心率无显著改 变，但FES运动时每搏量明显高于被动运动， 表明：
SCI患者FES运动时主要通过增加静脉 回流来增加心输出量而不是心率。
SCI患者腿部FES运动增加患者VO2max 的作用是研究热点之一。
Raymond等研究7例截瘫(T4-T12)，发现：
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
主要内容
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
定义
功能性电刺激（functional electrical stimulation，FES） 属于神经肌肉电刺激（neuromuscular electrical stimulation，NES）的范畴；
由于人体的每一种功能都是涉及许多细胞的 极其复杂而协调精确的活动，加以技术上的 困难，FES真正应用于临床还只是最近十几 年的事，但它已显示了巨大的价值和诱人的 前景，成为生物医学工程学的重要内容之一。
最突出的例子就是心脏起搏器，它已在全世 界被广泛应用，拯救了千百万心脏病患者的 生命。
主要内容
100 Hz电刺激对FES闭环控制有利。
SCI由于运动受限导致心血管功能减退，因此 心血管训练成为SCI康复的重要组成部分。
Gurney等报道FES踏车与手臂摇车训练12周 后，峰值吸氧量（VO2peak）显著增加。但停 训8周后VO2peak和最大运动负荷显著降低， 提示： SCI训练的外周肌肉适应和中枢适应必须 坚持训练才能保持，这与神经功能正常者的研 究结果一致。
配的肌肉，产生踝关节背屈，以帮助患者行 走。当时称为功能性电疗法。 1962年正式定名为FES。
功能性电刺激踩车系统（台南大学）
功能性电刺激（FES）是SCI康复中发展最迅 速的高科技技术。
美国卫生部曾经评价：FES可以“改善SCI疾 病预防，促进健康，提高功能独立能力”；
美国疾病防治中心建议：“将FES作为SCI预 防和缓解继发性残疾的技术”；
脉冲群宽度：0.8~1.8s； 调幅：用梯形波，上升时间0.5~1.5s，
下降时间0~1.0s可调
注：波升是指达到最大电流所需要的时间，波降是指从最大电流回落到断电时所需的时间。
对运动神经和肌肉:
1～10Hz：可引起肌肉单收缩 25～50Hz：可引起肌肉强直收缩 100Hz ：可引起肌肉收缩减弱或消失
主要内容
FES的定义及发展史 FES的物理特性及治疗作用 FES的临床应用 FES相关治疗设备的选择 总结
物理特性
FES的应用范围非常广泛，所用的仪器和电流参数差 异很大。
神经肌肉的FES电流的性能： 波型：双相指数波、方波； 波宽：0.3~0.6ms；
频率：20~100Hz；（理论上FES的频率为1~100Hz ）
FES工作原理：神经细胞的电兴奋性
电刺激特点： ★刺激时间越短，达到阈值所需要的电流强度就越大； ★反之，所需电流强度越小。 ★wk.baidu.com流强度不能低于一个最小值（基强度， rheobase)