L’elettromiostimolazione, uno strumento terapeutico classico ed efficace ancora poco utilizzato perché poco conosciuto
Informazioni sull’autore : Dottor P.Jenoure, Ars Ortopedica, Gravesano
Introduzione
Se molti sono probabilmente consapevoli del ruolo primordiale del muscolo nel generare il movimento nei vari segmenti del corpo, molti meno sono consapevoli delle formidabili capacità di stabilizzazione, contenimento e ammortizzazione di questo stesso tessuto muscolare. Ma si scopre che queste facoltà, per quanto notevoli, sono messe a dura prova da sollecitazioni ad alta intensità o ripetitive, come quelle che si incontrano nella vita professionale e nelle attività del tempo libero, in particolare nello sport. È quindi opportuno prendersi cura dei propri muscoli e, se necessario, utilizzare tecniche di manutenzione ausiliarie di provata efficacia.
Muscolatura
Contrariamente agli umoristi che si dilettano su questo tema, troviamo incongruo voler stabilire una gerarchia tra gli organi del corpo umano, tanto è notevole l’interdipendenza funzionale tra le sue diverse parti. Resta il fatto che il tessuto muscolare striato, con i suoi oltre 600 muscoli che rappresentano tra il 45% e il 55% della massa corporea totale, che contengono circa il 50% di tutte le proteine dell’organismo e che soprattutto svolgono ruoli essenziali e vitali, è un tessuto estremamente importante. Oltre alla sua funzione meccanica, la muscolatura produce calore ed energia per mantenere costante la temperatura corporea, funge da sito di immagazzinamento di aminoacidi, lipidi e carboidrati, contribuisce al mantenimento del metabolismo di base e svolge un ruolo quasi endocrino nella regolazione degli zuccheri nel sangue.
Un muscolo scheletrico striato è costituito da fibre muscolari, cellule giganti molto allungate, di aspetto striato ed elettricamente eccitabili. Ogni fibra muscolare ha la capacità di accorciarsi in seguito alla contrazione innescata da uno stimolo nervoso che arriva a una placca motoria. Questo accorciamento avviene all’interno di un’unità ancora più piccola, la miofibrilla, costituita da actina e miosina, filamenti proteici disposti in sarcomeri, che si incastrano e scorrono l’uno nell’altro. In questo modo forma un elemento di azionamento lineare in grado di fornire movimento e forza. Tuttavia, questa descrizione è troppo generica e il tessuto muscolare non è una struttura omogenea. È costituito da diversi tipi di fibre muscolari con diverse proprietà istologiche, metaboliche e contrattili, adattate alla loro specifica area di attività funzionale. Ne esistono 3 tipi principali: fibre di tipo I, fibre di tipo IIa e fibre di tipo IIb. Le fibre I sono chiamate anche fibre lente o toniche e producono contrazioni di bassa ampiezza, ma possono farlo per un periodo di tempo prolungato. Le fibre IIa, rapide o tonico-fasiche, producono contrazioni forti, ma di durata più breve rispetto alle fibre I. Infine, le fibre IIb, anch’esse rapide o esplosive, producono contrazioni molto potenti ma di breve durata. La distribuzione di ciascun tipo nella muscolatura è fissata geneticamente e nella popolazione normale la proporzione di fibre I e II è più o meno uguale. Tuttavia, la ricerca in medicina dello sport ha dimostrato che, a seconda della specializzazione sportiva, questa distribuzione può cambiare in modo significativo; ad esempio, alcuni velocisti hanno una percentuale di fibre veloci di tipo II del 70%. Un’altra proprietà sorprendente è la capacità delle fibre di trasformarsi a seconda del tipo di formazione (I→II, o II→I).
Un altro punto cruciale in relazione all’elettrostimolazione è la nozione di unità motoria. È l’entità formata da un motoneurone alfa di origine midollare di un determinato tipo e da tutte le fibre muscolari dello stesso tipo che innerva. Una complicazione è data dal fatto che ogni tipo di fibra ha una gamma diversa di frequenze di stimolazione: da 8 a 30 Hz per il tipo I, da 20 a 50 Hz per il tipo IIa e da 30 a circa 65 Hz per il tipo IIb.
È quindi facile capire che un allenamento efficace di un muscolo nel suo complesso richiede assolutamente l’utilizzo di tutte le frequenze di stimolazione specifiche per ogni tipo di fibra. Durante una contrazione volontaria massima, tutte le unità motorie dei diversi tipi di fibre presenti nel muscolo vengono richiamate alla loro frequenza ottimale, consentendo di sviluppare la massima forza. D’altra parte, durante una contrazione submassimale, la stimolazione volontaria è “asincrona”, il che significa che alcune unità motorie sono reclutate, altre sono lasciate a riposo, e si stabilisce una sorta di rotazione tra le unità per proteggersi dall’affaticamento, che si verifica più rapidamente quando la contrazione deve essere massimale e tutte le unità funzionano “sincronicamente”.
Formazione
Da un punto di vista biologico, l’allenamento, così come lo conosciamo dalle attività sportive, è un insieme di stimoli a un organo o a un sistema di organi, stimoli che rispondono a criteri abbastanza ben definiti e che provocano disturbi non dannosi ma sufficientemente significativi a livello cellulare di questi bersagli per indurre meccanismi di adattamento. Questo adattamento può essere visto come una reazione protettiva. Un esempio semplicistico ma suggestivo è dato dalle reazioni della pelle quando viene stimolata dalle radiazioni ultraviolette; se queste sono insufficienti, non si verifica alcun cambiamento di carnagione, se sono troppo forti (per durata o per intensità, o per entrambe), si verificano scottature, mentre con un’esposizione adeguata compare l’abbronzatura desiderata. Un gran numero di organi reagisce in questo modo, la maggior parte, si potrebbe dire, anche quelli che hanno fama di bradirofia: tendini, ossa, cartilagini, tra gli altri. Gli adattamenti del cuore sono abbastanza noti e altri sistemi “allenabili” vengono regolarmente scoperti. Ma ancora una volta, il muscolo ha caratteristiche impressionanti in questo settore. Basti pensare ai cambiamenti visibili a occhio nudo nella morfologia esterna dei body-builders.
Come detto nell’introduzione, il tessuto muscolare disomogeneo reagisce in modo disomogeneo agli stimoli. L’allenamento di resistenza (capacità aerobica) genera risposte che favoriscono l’uso dell’ossigeno (mitocondri), mentre l’allenamento di resistenza (capacità anaerobica) favorisce altri adattamenti. Nella rieducazione si cercherà in particolare l’ipertrofia del muscolo, principale garante di un aumento della forza in grado di svolgere l’importante ruolo meccanico per la “solidità” del sistema muscolo-scheletrico. Per ottenere questo risultato, utilizziamo sforzi intensi vicini alla forza massima del muscolo (forza massima = peso più pesante che può essere mobilitato durante una singola ripetizione dalla contrazione muscolare). Ma tutte queste forme di stimolazione sono utili, perché contribuiscono in misura maggiore o minore a migliorare la vascolarizzazione, a ottimizzare il metabolismo e a migliorare la coordinazione inter- e intramuscolare.
L’allenamento della forza massima, che contribuisce all’ispessimento delle fibre (ipertrofia) mobilitando le cellule satelliti, richiede un lavoro estenuante, difficile da svolgere in caso di infortunio o malattia.
Malfunzionamenti
Quest’organo, di cui stiamo sottolineando l’importanza, non è ovviamente immune da disturbi di vario tipo, che possono manifestarsi come carenze momentanee o durature dell’attività volontaria. È ormai relativamente noto che tali carenze si accompagnano abbastanza rapidamente a tutta una serie di effetti negativi: atrofia muscolare, degenerazione articolare, disturbi del controllo neurale, disturbi della circolazione sanguigna e della troficità, perdita di sostanza ossea, solo per citare i principali. È l’immagine di una vera e propria sindrome di disadattamento.
Atrofia muscolare (amiotrofia) (1)
L’atrofia muscolare, o amiotrofia, è definita come una riduzione della massa di un muscolo o di un gruppo muscolare, di varia origine. In primo luogo, l’atrofia è dovuta a un utilizzo insufficiente, che può essere la conseguenza di un problema neurologico o osseo, o del muscolo stesso, o anche di una malattia metabolica. Probabilmente la causa più comune di atrofia è un trauma all’apparato muscolo-scheletrico (articolazione o muscolo stesso) e non è escluso che in queste situazioni la perdita di sostanza muscolare sia una sorta di reazione protettiva, poiché la perdita di forza che ne deriva impedisce inevitabilmente movimenti estremi che potrebbero aggravare la lesione.
Questa inevitabile perdita di forza con l’insorgere dell’atrofia non è tuttavia un criterio clinico affidabile e, per una determinazione seria, solo la misurazione della massa muscolare mediante DPX o la misurazione dell’area trasversale mediante TAC, ecografia o risonanza magnetica sono metodi scientificamente rigorosi.
Oggi il fenomeno dell’atrofia è parzialmente compreso grazie alle sottili conoscenze di biologia molecolare, ma saranno necessarie conoscenze più approfondite per sviluppare trattamenti riabilitativi o interventi farmacologici più efficaci.
Sarcopenia (2,3,4,5,6,7,8)
Considerando tutte le variazioni individuali, la massa muscolare raggiunge un picco intorno ai 30 anni e poi diminuisce di circa il 5% all’anno dai 40 anni in poi, con un tasso di declino accelerato dopo i 60 anni. Questa perdita involontaria e quasi fisiologica di massa muscolare con l’età è la definizione di sarcopenia, almeno in termini generali. La prevalenza della sarcopenia è di circa il 30% negli ultrasessantacinquenni e sale al 50% dopo gli 80 anni. La riduzione della massa muscolare con l’età è più frequente e tende a essere più grave nelle donne.
La sarcopenia è ovviamente associata a un declino funzionale (tra l’altro, della forza), legato a un maggior rischio di cadute e a una maggiore vulnerabilità ai traumi, tutti fattori che possono portare alla dipendenza.
La fisiopatologia di questa condizione è oggi abbastanza nota.
Sono stati studiati diversi programmi di prevenzione e trattamento della sarcopenia e, sebbene nessuno di questi approcci risulti superiore agli altri, viene regolarmente evidenziato il ruolo positivo dell’allenamento della forza.
Elettromiostimolazione (9)
L’elettrostimolazione è una tecnica che trasmette, attraverso il nervo motore, un impulso elettrico variabile (durata e intensità) da uno stimolatore elettrico a muscoli selezionati utilizzando due o più elettrodi. L’impulso elettrico provoca la contrazione del muscolo o dei muscoli selezionati senza coinvolgere il sistema nervoso centrale (cervello).
L’elettrostimolazione viene utilizzata da molti anni dai fisioterapisti durante la riabilitazione post-operatoria o durante i trattamenti che mirano a combattere il rischio di atrofia o a riportare la muscolatura a uno stato funzionale. Si usa anche per la preparazione e il recupero degli sportivi.
L’elettrostimolazione, nota anche come elettromiostimolazione, è una tecnica antica che tuttavia ha subito un notevole sviluppo grazie all’avvento di nuove tecnologie.
Il suo scopo essenziale è quello di integrare o addirittura sostituire una carenza momentanea o duratura di attività volontaria. Ma per ottenere questo risultato, deve imitare il più possibile il funzionamento naturale della contrazione muscolare. Alla luce di questa sottile modalità di funzionamento, l’allenamento complessivo richiesto dovrà assolutamente fare appello a tutte le frequenze di stimolazione fisiologica, poiché una sola frequenza, anche se scelta all’interno della gamma delle frequenze naturali, non può raggiungere questo obiettivo generale. Ma la stimolazione elettrica transcutanea non può discriminare in alcun modo e provoca sempre una risposta “sincrona” o simultanea da parte di tutte le fibre muscolari reclutate. Impone sistematicamente la stessa frequenza a tutte le fibre senza tener conto delle loro caratteristiche specifiche. Di conseguenza, per ottenere un allenamento globale efficace dei vari tipi di fibre che compongono un determinato muscolo, sarà necessaria una sequenza armoniosa di stimolazioni diverse con le frequenze appropriate, corrispondenti ai diversi tipi di fibre. E considerate le fasi di recupero essenziali. L’allenamento con l’elettromiostimolazione, che oggi è tecnicamente molto facile, secondo il concetto definito, richiede quindi un periodo di tempo abbastanza lungo e una ripetizione regolare. Sono finiti i tempi delle tradizionali sedute di 30 minuti, di solito bisettimanali, con parametri di stimolazione empirici. Oggi si parla di elettromiostimolazione a lungo termine, con sequenze progressive automatiche di diverse e specifiche fasi di attività, che hanno dimostrato scientificamente la loro efficacia. Questa forma di rieducazione presenta molti vantaggi: è possibile anche quando lo stato generale o una situazione particolare non consentono un’attivazione efficace dei muscoli, ad esempio per motivi di dolore o di disturbo del controllo motorio. Inoltre, è quasi indipendente da una forte motivazione, a differenza dell’allenamento tradizionale, che richiede una grande disciplina. In questo contesto, va notato che la combinazione di elettromiostimolazione e allenamento fisico è particolarmente favorevole. (10, 11). La combinazione di stimolazione elettrica e lavoro volontario può essere interessante durante il percorso del paziente, in particolare per facilitare il ripristino di un buon controllo motorio.
Campi di applicazione dell’elettromiostimolazione
Sembra quindi logico utilizzare l’elettromiostimolazione descritta in tutte le situazioni in cui la perdita di massa muscolare rappresenta un handicap per la funzione interessata. Detto questo, il campo di applicazione è molto ampio e praticamente qualsiasi muscolo atrofizzato può trarre beneficio da questa tecnica riabilitativa comprovata ma poco conosciuta (12,13).
La tecnica dell’elettrostimolazione muscolare è ben nota negli ambienti specialistici e sono state descritte molte applicazioni.
La più nota è certamente la lotta contro l’atrofia quadricipitale dopo un intervento chirurgico al ginocchio, in particolare la plastica legamentosa del legamento crociato anteriore. Tuttavia, con l’avvento del trattamento conservativo del legamento crociato anteriore danneggiato, incentrato sull’ottimizzazione dell’involucro muscolare della coscia, un’eccellente indicazione per l’elettrostimolazione è quasi evidente. (14,15, 16, 17, 18, 19, 20,21)
Un’altra condizione comune e difficile da trattare è il dolore anteriore del ginocchio. Il miglioramento del vasto mediale, e in particolare della sua componente obliqua, è un classico, e l’EMS si è dimostrato efficace anche in questa situazione perché consente una stimolazione analitica di questo capo muscolare. Va notato che alcuni autori stanno attualmente sostenendo l’allenamento dei rotatori dell’anca in questa condizione molto fastidiosa, al fine di migliorare il frequente malallineamento osservato in questo quadro clinico. Anche in questo caso l’elettrostimolazione può essere d’aiuto.
In traumatologia generale, ma in particolare nello sport, la distorsione in supinazione dell’articolazione tibio-tarsica è di gran lunga l’infortunio più frequente (1 incidente di questo tipo al giorno ogni 10.000 abitanti nel nostro tipo di società, vale a dire 800 distorsioni al giorno per la piccola Svizzera, 290.000 all’anno!) La siderosi dei muscoli peronei quando vengono improvvisamente stirati e la loro concomitante disfunzione (disattivazione temporale) possono essere un importante fattore di disturbo durante la riabilitazione. È stato dimostrato che un’adeguata elettrostimolazione ha un effetto positivo.
La frequenza del mal di schiena è quantitativamente di un ordine di grandezza simile e la stimolazione dei muscoli del cingolo pelvico è uno dei trattamenti standard, attraverso la fisioterapia attiva. Anche l’elettromiostimolazione si è dimostrata efficace in questa situazione (22).
L’importanza dei muscoli della cuffia dei rotatori per il corretto funzionamento della spalla è ben nota. L’elettromiostimolazione può essere applicata con successo in caso di lesioni da sovraccarico, di squilibrio o dopo lesioni a queste strutture (23, 24).
Per analogia, l’elettrostimolazione è stata applicata in modo molto soddisfacente nella riabilitazione dopo interventi di protesizzazione dell’anca (25) e del ginocchio (26), dopo osteotomie, nel trattamento dei postumi di fratture e dopo interventi di chirurgia tendinea, ad esempio dopo la sutura del tendine d’Achille, che di solito è accompagnata da una significativa atrofia del polpaccio.
L’EMS si è dimostrato utile per varie contratture muscolari (colonna vertebrale, arti).
Siamo anche a conoscenza di applicazioni soddisfacenti per contrastare gli effetti dell’ictus, come la paresi e la spasticità.
Infine, per completezza, occorre menzionare l’uso della stimolazione muscolare elettrica per l’incontinenza urinaria o anale, per le malattie croniche cachettiche (BPCO, insufficienza cardiaca, cancro) (27, 28, 29, 30) e, più recentemente, in combinazione con le cybertesi che contribuiscono alla riabilitazione dei pazienti paraplegici (31).
Aspetti pratici
L’uso dell’elettromiostimolazione dovrebbe essere legato a una prescrizione medica, eventualmente “ispirata” da un fisioterapista. In queste condizioni, il costo dell’assunzione dell’unità di stimolazione sarà coperto dall’assicurazione (assicurazione contro gli infortuni, assicurazione sanitaria). Per ottenere un’efficacia soddisfacente, è essenziale che il paziente abbia sempre a disposizione il dispositivo, che verrà utilizzato regolarmente, ogni giorno, per almeno alcune settimane. Con alcuni fornitori, il dispositivo viene fornito programmato in base alle esigenze specifiche del paziente. Il fisioterapista determinerà la posizione ottimale per gli elettrodi e segnerà il punto con un dermografo. È lui che istruirà il paziente sull’uso corretto. Va notato che alcuni dispositivi registrano tutto il “lavoro” svolto, il che è un buon modo per migliorare la conformità. È anche un ottimo strumento di controllo per il prescrittore e, se necessario, per l’assicuratore. Per non parlare dell’aspetto scientifico.
Alcuni dispositivi sono in grado di erogare correnti analgesiche, come la TENS, un’aggiunta utile in molte situazioni.
Conclusioni
Il tessuto muscolare, che in ultima analisi può essere paragonato a un organo, è un’entità piuttosto speciale con numerose caratteristiche: importanza quantitativa unica nel corpo umano, versatilità funzionale anch’essa senza pari, notevole plasticità, purtroppo sia in senso ana che catabolico. Infine, nel nostro contesto, esiste un alto grado di sensibilità all’assenza di normali stimoli neurologici, che si manifesta con un’atrofia rapida e spesso significativa, con conseguenze deleterie, che riteniamo non siano sempre prese in considerazione dalla medicina e dai medici. L’elettromiostimolazione è un metodo efficace e in definitiva semplice per combattere questa condizione.
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Nonostante gli oltre 30 anni di contatti personali con vari rappresentanti di uno dei primi sistemi di stimolazione neuro-muscolare, l’autore dichiara di non avere alcun conflitto di interessi.
Dr. med. P.Jenoure
ARS Ortopedica
Clinica ARS Medica
6929 Gravesano / Lugano
