Functional electrical stimulation for foot drop syndrome in patients with cerebral stroke

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: The deterioration of walking function as a result of acute cerebrovascular accident manifested by the foot drop syndrome, leading to difficulties in maintaining balance in the standing position and increased substitution strategies, is the most important limiting factor that affects autonomy and independence. The results of short time training with functional electrical stimulation in patients with cerebral stroke in the early and late recovery periods remain unknown.

AIM: to study the functional and clinical results of a short course of functional electrical stimulation in patients with cerebral stroke and foot drop syndrome.

MATERIALS AND METHODS: The study involved 20 patients with early and late hemispheric acute cerebrovascular accident who received a course of single-channel 30-minute functional electrical stimulation training of the m. tibialis anterior in conjunction with the main program of motor rehabilitation (60 minutes), consisting of 12 sessions. The biomechanics of walking at a random pace before and after training was investigated. Spatial and temporal parameters of walking, movements in hip, knee and ankle joints and maximum amplitudes of electromyography of the main muscle groups responsible for walking were recorded. Classical clinical scales were also used.

RESULTS: No negative reaction to training with functional electrical stimulation was obtained. After treatment, there was a significant improvement in the following scales was observed: "Dynamic Gait Index", "Hauser Ambulation Index", "Timed Up and Go Test" test, muscle strength assessment, "Activity and Participation" domains. Spatial and temporal parameters demonstrate a complex syndrome characteristic of post-stroke walking. Walking speed and step cycle length increased significantly after training. The kinematics of movements in the hip and knee joints do not reveal significant dynamics. The difference from the control group of contralateral side indices in knee and hip joints, indicating bilateral functional involvement in the pathologic process, draws attention. Goniograms of the ankle joints of the paretic limb revealed the following parameters characteristic of the sagging foot: increase in the circumduction parameter on the paresis side, total amplitude of hip joint movements, knee joint flexion in the transfer period (Ka3), and ankle joint flexion amplitude in the transfer period (A3). Following functional electrical stimulation training, no changes were observed in these parameters.

CONCLUSION: All clinical parameters have improved. Objective diagnostic results of the functional electrical stimulation training showed no significant effect on ankle joint function. Taking into account the limitations of this study, a follow-up study is planned.

作者简介

Sergey Kaurkin

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies; The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

编辑信件的主要联系方式.
Email: kaurkins@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5232-7740
SPIN 代码: 4986-3575

MD, Cand. Sci. (Med.)

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

Dmitry Skvortsov

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies; The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov; Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies

Email: skvortsov.biom@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2794-4912
SPIN 代码: 6274-4448

MD, Dr. Sci. (Med.)

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow; Moscow

Danila Lobunko

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies

Email: lobunko.92@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-7741-2904
俄罗斯联邦, Moscow

Galina Ivanova

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies; The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

Email: reabilivanova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3180-5525

M.D., Ph.D., Professor

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

Anna Baranova

Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies

Email: anika_baranova@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Mohan DM, Khandoker AH, Wasti SA, et al. Assessment methods of post-stroke gait: A scoping review of technology-driven approaches to gait characterization and analysis. Front Neurol. 2021;(12):650024. doi: 10.3389/fneur.2021.650024
  2. De Bartolo D, Morone G, Lupo A, et al. From paper to informatics: The post soft care-app, an easy-to-use and fast tool to help therapists identify unmet needs in stroke patients. Funct Neurol. 2018;33(4):200–205.
  3. Kollen B, van De Port I, Lindeman E, et al. Predicting improvement in gait after stroke: A longitudinal prospective study. Stroke. 2005;36(12):2676–2680. doi: 10.1161/01.STR.0000190839.29234.50
  4. Weerdesteyn V, Niet MD, van Duijnhoven HJ, et al. Falls in individuals with stroke. J Rehabil Res Dev. 2008;45(8):1195–1213.
  5. Verbeek JM, van Wegen E, van Peppen RP, et al. KNGF Clinical Practice Guideline for Physical Therapy in patients with stroke. Royal Dutch Society for Physical Therapy (Koninklijk Nederlands Genootschap voor Fysiotherapie, KNGF); 2014. Available from: https://www.dsnr.nl/wp-content/uploads/2012/03/stroke_practice_guidelin. Accessed: 25.04.2023.
  6. Soares-Miranda L, Siscovick DS, Psaty BM, et al. Physical activity and risk of coronary heart disease and stroke in older adults: the cardiovascular health study. Circulation. 2016;133(2):147–155. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.018323
  7. Watanabe M, Suzuki M, Sugimura Y, et al. The relationship between bilateral knee muscle strength and gait performance after stroke: The predictive value for gait performance. J Phys Ther Sci. 2015;27(10):3227–3232. doi: 10.1589/jpts.27.3227
  8. Gandhi DB, Sebastian IA, Bhanot K. Rehabilitation of post stroke sensory dysfunction: A scoping review. J Stroke Med. 2021;4(1): 25–33. doi: 10.1177/2516608520984296
  9. Cho JE, Kim H. Ankle proprioception deficit is the strongest factor predicting balance impairment in patients with chronic stroke. Arch Rehabil Res Clin Transl. 2021;3(4):100165. doi: 10.1016/j.arrct.2021.100165
  10. Skvortsov DV, Prokopenko SV, Abroskin MV, et al. Clinical recommendations: Objective assessment of walking function. Moscow; 2016. 30 р. (In Russ).
  11. Gil-Castillo J, Alnajjar F, Koutsou A, et al. Advances in neuroprosthetic management of foot drop: A review. J Neuroeng Rehabil. 2020;17(1):46. doi: 10.1186/s12984-020-00668-4
  12. Wada Y, Otaka Y, Mukaino M, et al. The effect of ankle-foot orthosis on ankle kinematics in individuals after stroke: A systematic review and meta-analysis. PMR. 2022;14(7):828–836. doi: 10.1002/pmrj.12687
  13. Koseoglu BF, Dogan A, Tatli HU, et al. Can kinesio tape be used as an ankle training method in the rehabilitation of the stroke patients? Complement Ther Clin Pract. 2017;(27):46–51. doi: 10.1016/j.ctcp.2017.03.002
  14. İkizler May H, Özdolap Ş, Mengi A, Sarıkaya S. The effect of mirror therapy on lower extremity motor function and ambulation in post-stroke patients: A prospective, randomized-controlled study. Turk J Phys Med Rehabil. 2020;66(2):154–160. doi: 10.5606/tftrd.2020.2719
  15. Swaminathan K, Porciuncula F, Park S, et al. Ankle-targeted exosuit resistance increases paretic propulsion in people post-stroke. J Neuroeng Rehabil. 2023;20(1):85. doi: 10.1186/s12984-023-01204-w
  16. Johnston TE, Keller S, Denzer-Weiler C, Brown L. A Clinical practice guideline for the use of ankle-foot orthoses and functional electrical stimulation post-stroke. J Neurol Phys Ther. 2021;45(2):112–196. doi: 10.1097/NPT.0000000000000347
  17. Hara YJ. Brain plasticity and rehabilitation in stroke patients. Nippon Med Sch. 2015;82(1):4–13. doi: 10.1272/jnms.82.4
  18. Melo PL, Silva MT, Martins JM, Newman DJ. Technical developments of functional electrical stimulation to correct drop foot: Sensing, actuation and control strategies. Clin Biomech. 2015;30(2):101–113. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2014.11.007
  19. Gil-Castillo J, Alnajjar F, Koutsou A, et al. Advances in neuroprosthetic management of foot drop: A review. J Neuroeng Rehabil. 2020;17(1):46. doi: 10.1186/s12984-020-00668-4
  20. Schifino G, Cimolin V, Pau M, et al. Functional electrical stimulation for foot drop in post-stroke people: Quantitative effects on step-to-step symmetry of gait using a wearable inertial sensor. Sensors. 2021;21(3):921. doi: 10.3390/s21030921
  21. Peishun C, Haiwang Z, Taotao L, et al. Changes in gait characteristics of stroke patients with foot drop after the combination treatment of foot drop stimulator and moving treadmill training. Neural Plast. 2021;2021:9480957. doi: 10.1155/2021/9480957
  22. David R, Billot M, Ojardias E, et al. 6-Month home-based functional electrical stimulation program for foot drop in a post-stroke patient: Considerations on a time course analysis of walking performance. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(15):9204. doi: 10.3390/ijerph19159204
  23. Wang J, Zhao L, Gao Y, et al. The difference between the effectiveness of body-weight-supported treadmill training combined with functional electrical stimulation and sole body-weight-supported treadmill training for improving gait parameters in stroke patients: A systematic review and meta-analysis. Front Neurol. 2022;(13):1003723. doi: 10.3389/fneur.2022.1003723
  24. Fang Y, Li J, Liu S, et al. Optimization of electrical stimulation for the treatment of lower limb dysfunction after stroke: A systematic review and Bayesian network meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS One. 2023;18(5):e0285523. doi: 10.1371/journal.pone.0285523
  25. Balandina IN, Balashova IN, Bakhtina IS, et al. Practical application of evaluation scales in medical rehabilitation. Saint-Petersburg: Polytechnic; 2020. 184 р. (In Russ).
  26. Alghadir AH, Al-Eisa ES, Anwer S, Sarkar B. Reliability, validity, and responsiveness of three scales for measuring balance in patients with chronic stroke. BMC Neurol. 2018;18(1):141. doi: 10.1186/s12883-018-1146-9
  27. Ivanova GE, Melnikova EV, Shmonin AA, et al. Application of the international classification of functioning in the process of medical rehabilitation. Bulletin Res Med. 2018;(6):2–77. (In Russ).
  28. Skvortsov DV, Kaurkin SN, Ivanova GE. A study of biofeedback gait training in cerebral stroke patients in the early recovery phase with stance phase as target parameter. Sensors (Basel). 2021;21(21):7217. doi: 10.3390/s21217217
  29. Schick T. Functional electrical stimulation in neurorehabilitation. Synergy efects of technology and therapy. Springer Nature; 2022. doi: 10.1007/978-3-030-90123-3
  30. Kaurkin SN, Skvortsov DV, Ivanova GE. Dynamics of recovery of shoulder joint function in patients with acute cerebral stroke. Consilium Medicum. 2016;18(9):60–67. (In Russ).
  31. McKeon JM, Hoch MC. The Ankle-Joint complex: A kinesiologic approach to lateral ankle sprains. J Athl Train. 2019;54(6):589–602. doi: 10.4085/1062-6050-472-17
  32. Mijic M, Schoser B, Young PR. Efficacy of functional electrical stimulation in rehabilitating patients with foot drop symptoms after stroke and its correlation with somatosensory evoked potentials: A crossover randomised controlled trial. Neurol Sci. 2023;44(4): 1301–1310. doi: 10.1007/s10072-022-06561-3
  33. Mao YR, Zhao JL, Bian MJ, et al. Spatiotemporal, kinematic and kinetic assessment of the effects of a foot drop stimulator for home-based rehabilitation of patients with chronic stroke: A randomized clinical trial. J Neuroeng Rehabil. 2022;19(1):56. doi: 10.1186/s12984-022-01036-0
  34. Dantas MT, Fernani DC, Silva TD, et al. Gait training with functional electrical stimulation improves mobility in people post-stroke. Int J Environ Res Public Health. 2023;20(9):5728. doi: 10.3390/ijerph20095728

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Biomechanical diagnostics of walking function.

下载 (789KB)
3. Fig. 2. Training with functional electromyostimulation.

下载 (709KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».