Fonksiyonel elektriksel stimülasyon

Fonksiyonel elektriksel stimülasyon (FES), sinir sistemi veya kas fonksiyonlarını kaybetmiş bireylerde kas kasılmalarını tetiklemek ve belirli hareketleri desteklemek amacıyla kullanılan bir elektroterapi yöntemidir. Bu teknik, özellikle merkezi veya periferik sinir sisteminde hasar bulunan hastalarda, hareket kabiliyetinin yeniden kazanılmasına yardımcı olmak için geliştirilmiştir. FES, genellikle yürüme, kavrama, denge ve diğer fonksiyonel hareketleri desteklemek amacıyla rehabilitasyon süreçlerinde kullanılır.

 Tarihçe 
FES’in kökeni, kasların elektrikle uyarılabileceğine dair ilk bilimsel keşiflere dayanır. 18. yüzyılda Luigi Galvani, kurbağa bacakları üzerinde yaptığı deneylerle elektrik akımının kas kasılmalarını tetiklediğini gözlemledi ve bu fenomeni “biyoelektrisite” olarak tanımladı. Ardından Alessandro Volta, Galvani’nin teorilerini sorguladı ve elektrik akımının dışsal bir kaynaktan sağlanabileceğini göstererek Volta Pili’ni geliştirdi. Bu keşif, elektrik akımının kontrollü bir şekilde üretilmesini mümkün kıldı ve gelecekteki elektriksel stimülasyon çalışmalarına temel oluşturdu.

19. yüzyılda Guillaume Duchenne de Boulogne, yüzey elektrotları kullanarak kas stimülasyonu üzerine çalışmalar yaptı. Duchenne, kasların elektrik akımına verdiği yanıtları inceleyerek nöromüsküler hastalıkların teşhisinde elektriksel stimülasyonun kullanılabileceğini gösterdi. Aynı dönemde, diğer bilim insanları da felçli hastalarda elektrik akımı ile kas fonksiyonlarını geri kazandırma olasılığını araştırmaya başladı. 20. yüzyılın başlarında, Vladimir Pravdich-Neminsky beyin ve kas aktivitesini ölçen ilk elektroensefalogram (EEG) kayıtlarını alarak nöroelektrik çalışmalarına katkıda bulundu. Fonksiyonel elektriksel stimülasyonun modern kullanımına yönelik sistematik çalışmalar 1960’lı yıllarda başladı. Vladimir Liberson, felçli hastalarda ayak bileği düşüklüğünü (foot drop) düzeltmek için FES kullanımını araştırdı. Liberson’un geliştirdiği ilk fonksiyonel FES cihazı, hastanın yürüyüş sırasında peroneal sinirine elektriksel uyarım uygulayarak ayak dorsifleksiyonunu sağladı. Bu çalışma, FES’in felçli bireylerde yürüme rehabilitasyonunda kullanılabileceğini gösteren ilk önemli kanıt oldu.
küçükresim|Fonksiyonel elektriksel stimülasyon destekli yer üstü ambulasyonu.
1970’ler ve 1980’lerde, omurilik yaralanmaları, inme ve kas-iskelet sistemi hastalıkları için FES uygulamalarına yönelik araştırmalar hız kazandı. National Institutes of Health (NIH) ve diğer kurumlar, alt ekstremite yürüme sistemleri, el kavrama fonksiyonları ve dengeyi destekleyen FES cihazları geliştirmek için finansman sağladı. 1980’lerde NeuroControl Corporation, felçli bireyler için ilk ticari FES cihazlarını piyasaya sürdü. Bu cihazlar, kas kasılmalarını tetiklemek ve hastaların günlük yaşam aktivitelerini bağımsız şekilde gerçekleştirmelerine yardımcı olmak amacıyla kullanıldı.

1990’lardan itibaren, mikroişlemciler ve taşınabilir batarya teknolojilerinin gelişmesiyle kablosuz ve programlanabilir FES sistemleri geliştirildi. Bu sayede, hastalar günlük hayatlarında daha rahat kullanabilecekleri giyilebilir FES cihazlarına erişmeye başladı. Beyin-makine arayüzleri (BMI) ve nöromodülasyon teknikleri ile birleşen FES sistemleri, nöroplastisiteyi artırarak hastaların motor fonksiyonlarını yeniden öğrenmelerine yardımcı olabilecek yeni bir rehabilitasyon yöntemi olarak kabul edildi.

Günümüzde FES, inme sonrası rehabilitasyon, omurilik yaralanmaları, multipl skleroz, Parkinson hastalığı, serebral palsi ve kas atrofisi gibi durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojik ilerlemeler sayesinde yapay zeka destekli FES sistemleri, bireysel kas aktivitesine gerçek zamanlı uyum sağlayarak daha verimli rehabilitasyon programları oluşturmayı mümkün kılmaktadır. FES’in gelişimi, nörolojik hastalıkların tedavisinde elektriksel stimülasyonun giderek daha etkin bir yöntem haline gelmesini sağlamıştır.

 Çalışma mekanizması 
Elektrot Yerleşimi ve Elektriksel Uyarım: FES sistemlerinde elektriksel uyarılar, elektrotlar aracılığıyla sinirlere ve kaslara iletilir. Elektrotlar, genellikle deri yüzeyine yerleştirilen yüzey elektrotları şeklinde olur, ancak bazı durumlarda daha derin kaslara ulaşmak için invaziv elektrotlar da kullanılabilir. Elektriksel akım, doğru miktarda ve doğru zamanda uygulanarak sinirlerin uyarılmasını sağlar. Elektriksel stimülasyonun etkili olabilmesi için akımın belirli bir frekans ve genlikte olması gerekir.

Sinir Uyarımı: FES’in temel prensibi, kasları hareket ettirmek için sinirleri uyarma üzerine kuruludur. Elektrotlar, periferik sinirleri (örneğin, motor sinirler) doğrudan uyararak kasları kasılmaya zorlar. Elektriksel uyarı, sinir hücresinin depolarizasyonuna neden olarak, aksiyon potansiyelini tetikler. Bu aksiyon potansiyeli, sinir boyunca iletilir ve motor sinir uçlarına ulaşır. Motor sinir uçlarında, nörotransmitterler (örneğin, asetilkolin) salınarak kasların kasılmasını başlatır.
küçükresim|Omurilik yaralanmalı bireylerde yürüme fonksiyonunun yeniden eğitilmesi için fonksiyonel elektriksel stimülasyon tedavisi.
Kas Kasılması ve Hareket: Motor sinir uyarıldığında, kas liflerinde kalsiyum iyonlarının salınımı gerçekleşir ve aktin ile miyozin filamentlerinin kayması sonucu kasılma başlar. Bu kasılma, kasın güç üretmesini ve belirli bir hareketin yapılmasını sağlar. Kasların düzenli olarak uyarılması, hem kasın fiziksel yapısını güçlendirir hem de kasların çevresindeki sinirlerin yeniden bağlantı kurmasına yardımcı olabilir. FES uygulamaları, sinirlerin ve kasların işlevlerini iyileştirmek için kasılmaları sadece güç üretme amacına yönelik değil, aynı zamanda daha doğal hareket paternleri oluşturma hedefiyle de kullanılır. Örneğin, bacak kasları üzerinde yapılan FES uygulaması, yürüme sırasında adım atma hareketlerini koordine etmek için kullanılır.

Nöroplastisite ve Motor Öğrenme: FES’in en önemli özelliklerinden biri, motor öğrenmeyi teşvik etme kapasitesidir. Nöroplastisite, beyin ve omuriliğin, yaşadığı hasarları onarabilme ve yeni bağlantılar oluşturabilme yeteneğidir. Düzenli FES uygulamaları, sinir sisteminin yeniden örgütlenmesini teşvik eder ve hastaların doğal motor hareketleri yeniden öğrenmesini sağlar. Bu süreç, beyin ve omurilikteki sinir hücrelerinin yeniden bağlanmasını sağlayarak fonksiyonel hareketlerin yeniden kazanılmasını mümkün kılar.

Koordinasyon ve Sinir Adaptasyonu: Kasların ve sinirlerin birbirleriyle uyum içinde çalışabilmesi için koordinasyon gereklidir. FES, kasların doğru sırayla uyarılması ve kasılmalarının zamanlamasının ayarlanması açısından sinirsel adaptasyonu sağlar. Kaslar arasındaki sinirsel etkileşim ve kasılmaların sırasıyla yapılması, FES uygulamasının daha doğal ve etkili olmasına olanak tanır. FES cihazları genellikle farklı kas gruplarını aynı anda uyararak bir hareketin daha verimli ve koordine bir şekilde yapılmasını sağlar.
küçükresim|Fonksiyonel elektriksel stimülasyon cihazı.
Uzun Vadeli Etkiler ve Kas Gücü: Uzun süreli FES uygulamaları, kasların atrofisini önlemeye yardımcı olur, çünkü kaslar sürekli olarak uyarıldığı için güç kaybı yaşanmaz. FES ayrıca, kasların büyümesini ve gelişmesini teşvik ederek daha güçlü ve dayanıklı kas yapılarının oluşmasını sağlar. Kas liflerinde hızlı kasılma (tip II kas lifleri) ve yavaş kasılma (tip I kas lifleri) özelliklerinin dengeli bir şekilde geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu tür adaptasyonlar, hastaların günlük yaşam aktivitelerini daha bağımsız bir şekilde gerçekleştirmelerini sağlar.

 Kullanım alanları 
Felç ve İnme Sonrası Rehabilitasyon: FES, felç geçiren ve inme sonrası kas fonksiyonlarını kaybeden bireylerde, kasların yeniden çalışmasını sağlamak için kullanılabilir. Elektriksel uyarı, felçli bölgelerdeki kasları kasılmaya teşvik ederek, motor fonksiyonların yeniden kazanılmasına yardımcı olur. Özellikle bacak ve kol kaslarına yönelik yapılan FES uygulamaları, hastaların yürüyüş ve günlük aktivitelerdeki bağımsızlıklarını artırabilir.

Omurilik Yaralanmaları: Omurilik hasarları sonucu sinir iletimi bozulduğunda, FES, sinirlerin ve kasların yeniden uyarılmasını sağlayarak fonksiyonel iyileşmeye yardımcı olabilir. Omurilik yaralanması sonucu meydana gelen kas zayıflığı ve atrofiyi önlemek için FES kullanımı yaygındır. Bu sayede, kas kuvveti artırılır ve hareket kabiliyeti desteklenir.

Kas Atrofisi ve Güçsüzlük: Kas zayıflığı ve atrofisi, uzun süreli hareketsizlik, yaşlanma veya hastalıklar sonucu gelişebilir. FES, kasların uyarılması yoluyla bu zayıflamayı engeller ve kas kütlesinin korunmasını sağlar. Düzenli FES uygulamaları, kasların güçlenmesine ve daha fazla dayanıklılık kazanmasına yardımcı olabilir.

Spor Rehabilitasyonu: Sporcuların, kas yaralanmalarından sonra daha hızlı bir iyileşme süreci geçirmeleri için FES kullanılabilir. Özellikle kas gerilme, burkulma ve zorlanmalarında, elektriksel stimülasyon, kasların yeniden güç kazanmasına yardımcı olur. Ayrıca, sporcuların performanslarını artırmak amacıyla FES, kasları güçlendirici bir yöntem olarak da kullanılmaktadır.

Yaralanma ve Ameliyat Sonrası Rehabilitasyon: Ameliyat veya travma sonrası kasların yeniden güçlenmesi ve iyileşmesi için FES uygulamaları kullanılır. Özellikle eklem hareket açıklığının artırılması, kas gücünün yeniden kazanılması ve iyileşme sürecinin hızlandırılması amaçlanır. FES, cerrahi müdahaleler sonrasında daha hızlı bir iyileşme süreci sağlayabilir.

Parkinson Hastalığı: Parkinson hastalığının motor semptomlarını yönetmek için FES, kasları uyararak hareket kabiliyetini iyileştirmeye yardımcı olabilir. Parkinson hastalarında, özellikle yürüyüş ve denge sorunları üzerinde olumlu etkiler görülebilir. Elektriksel stimülasyon, kas kasılmalarını uyararak motor kontrolü ve hareketi geliştirebilir.

Yavaş Kasılma Tipi Kas Liflerinin Güçlendirilmesi: FES, özellikle yavaş kasılma tipi kas liflerinin (tip I lifler) güçlendirilmesinde etkilidir. Bu tür kas lifleri, dayanıklılık gerektiren hareketlerde kullanılır. Elektriksel stimülasyon, bu kas liflerinin daha etkin çalışmasını sağlar, böylece uzun süreli aktivitelere dayalı güç artışı elde edilebilir.

Spinal Müsküler Atrofi (SMA) ve Diğer Genetik Kas Hastalıkları: SMA ve diğer kas hastalıklarında, kas kaybını engellemek ve kas fonksiyonlarını desteklemek amacıyla FES kullanılabilir. Bu tür hastalıklar, kasların zayıflamasına ve işlevlerini kaybetmesine neden olur. FES, kasların daha güçlü olmasını sağlayarak yaşam kalitesini artırabilir.

 Endikasyonlar 

 İnme
 Serebral palsi
 Omurilik yaralanmaları
 Merkezi sinir sistemi hastalıkları
 Kas atrofisi ve güçsüzlük
 Spor rehabilitasyonu
 Spinal Müsküler Atrofi (SMA) ve diğer kas hastalıkları
 Parkinson Hastalığı

 Kontrendikasyonları 

 İleri spastisite
 Periferik lezyonlar
 Osteoporoz
 Bası yaraları
 İleri kas atrofileri
 Obezite
 Deri irritasyonu
 Motivasyon azlığı
 Pacemaker (Kalp pili)kullanımı
 Epilepsi
 Damar tıkanıklığı ve tromboz
 Ağır kardiyovasküler hastalıklar
 Kanser
 Gebelik
 Yüksek ateş ve enfeksiyon durumları

 Ayrıca bakınız 

 İndüksiyon tedavisi
 Proton tedavisi
 Kardiyopulmoner rehabilitasyon

 Kaynakça 

Kategori:Elektroterapi