Fonksiyonel elektriksel stimülasyon
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.
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.
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.