La estimulación eléctrica funcional ( FES ) es una técnica que utiliza pulsos eléctricos de baja energía para generar artificialmente movimientos corporales en personas que han quedado paralizadas debido a una lesión en el sistema nervioso central . Más específicamente, FES se puede utilizar para generar contracción muscular en extremidades que de otro modo estarían paralizadas para producir funciones como agarrar, caminar, vaciar la vejiga y ponerse de pie. Esta tecnología se utilizó originalmente para desarrollar neuroprótesis que se implementaron para sustituir permanentemente funciones deterioradas en personas con lesión de la médula espinal (LME), lesión en la cabeza , accidente cerebrovascular y otros trastornos neurológicos.. En otras palabras, una persona usaría el dispositivo cada vez que quisiera generar una función deseada. [1] A la FES a veces también se la conoce como estimulación eléctrica neuromuscular ( NMES ). [2]
La tecnología FES se ha utilizado para ofrecer terapias para reentrenar funciones motoras voluntarias como agarrar, alcanzar y caminar. En esta realización, FES se utiliza como una terapia a corto plazo, cuyo objetivo es la restauración de la función voluntaria y no la dependencia de por vida del dispositivo FES, de ahí el nombre de terapia de estimulación eléctrica funcional, terapia FES ( FET o FEST ) . En otras palabras, el FEST se utiliza como una intervención a corto plazo para ayudar al sistema nervioso central de la persona a volver a aprender a ejecutar funciones deterioradas, en lugar de hacer que la persona dependa de neuroprótesis por el resto de su vida. [3]Los ensayos clínicos iniciales de Fase II realizados con FEST para alcanzar, agarrar y caminar se llevaron a cabo en KITE, el brazo de investigación del Instituto de Rehabilitación de Toronto . [4] [5] [6] [7]
Las neuronas son células eléctricamente activas . [8] En las neuronas, la información se codifica y transmite como una serie de impulsos eléctricos llamados potenciales de acción , que representan un breve cambio en el potencial eléctrico de la célula de aproximadamente 80 a 90 mV. Las señales nerviosas están moduladas en frecuencia; es decir, el número de potenciales de acción que se producen en una unidad de tiempo es proporcional a la intensidad de la señal transmitida. La frecuencia típica del potencial de acción está entre 4 y 12 Hz. Una estimulación eléctrica puede provocar artificialmente este potencial de acción cambiando el potencial eléctrico a través de la membrana de una célula nerviosa (esto también incluye el axón nervioso) induciendo una carga eléctrica en las inmediaciones de la membrana externa de la célula. [9]
Los dispositivos FES aprovechan esta propiedad para activar eléctricamente las células nerviosas, que luego pueden activar músculos u otros nervios. [10] Sin embargo, se debe tener especial cuidado al diseñar dispositivos FES seguros, ya que la corriente eléctrica a través del tejido puede provocar efectos adversos como la disminución de la excitabilidad o la muerte celular. Esto puede deberse a daño térmico, electroporación de la membrana celular, productos tóxicos de reacciones electroquímicas en la superficie del electrodo o sobreexcitación de las neuronas o músculos objetivo. Normalmente, FES se ocupa de la estimulación de neuronas y nervios . En algunas aplicaciones, FES se puede utilizar para estimular directamente los músculos , si sus nervios periféricos han sido cortados o dañados (es decir, músculos denervados).[11] Sin embargo, la mayoría de los sistemas FES utilizados hoy en día estimulan los nervios o los puntos donde se produce la unión entre el nervio y el músculo. El haz de nervios estimulado incluye nervios motores (nervios eferentes, nervios descendentes desde el sistema nervioso central hasta los músculos) y nervios sensoriales (nervios aferentes, nervios ascendentes desde los órganos sensoriales hasta el sistema nervioso central).
La carga eléctrica puede estimular los nervios tanto motores como sensoriales. En algunas aplicaciones, los nervios se estimulan para generar actividad muscular localizada, es decir, la estimulación tiene como objetivo generar una contracción muscular directa. En otras aplicaciones, la estimulación se utiliza para activar reflejos simples o complejos . En otras palabras, los nervios aferentes se estimulan para provocar un reflejo, que normalmente se expresa como una contracción coordinada de uno o más músculos en respuesta a la estimulación del nervio sensorial.