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162 Rehabilitación (Madr) 2002;36(3):162-166 46 Resumen.—La espasticidad puede describirse como una condición que asocia parálisis o paresia con hiperrefle- xia. Sus síntomas incluyen un aumento de la resistencia a la manipulación, exageración de los reflejos profundos y clo- nus. Entre los procedimientos útiles para su tratamiento se encuentra la aplicación de estimulación eléctrica cutánea. Se ha realizado una extensa investigación bibliográfica acerca del estado del conocimiento sobre los efectos de la esti- mulación eléctrica de superficie en los músculos con hiper- tonía espástica y se presentan los resultados obtenidos por numerosos investigadores. En estos estudios se han aplica- do gran diversidad de protocolos, por lo que para realizar un análisis global de los resultados obtenidos por los dis- tintos autores se han escogido los artículos que reportan trabajos con pacientes evaluados antes y al menos una vez después de la sesión de estimulación, y en los que el resul- tado de la evaluación se presentó en forma individual para cada paciente. A partir de los trabajos revisados se ha lo- grado contabilizar un total de 86 pacientes. Se encontró que el 80,2% de ellos disminuyó su grado de espasticidad y que sólo el 4,6% la aumentó posteriormente a la aplicación de estimulación eléctrica. Se concluye que existe evidencia su- ficiente para afirmar que la estimulación eléctrica de super- ficie representa una importante herramienta para el trata- miento de la hipertonía espástica en pacientes con lesiones en el sistema nervioso central. Palabras clave: Espasticidad. Estimulación eléctrica. Hipertonía espástica. ELECTRICAL STIMULATION AND SPASTICITY Summary.—Spasticity can be described as a condition that associates paralysis or paresis with hyperreflexia. Its symptoms include an increase in resistance to manipulation, exaggeration of the deep reflexes and clonus. Among the use- ful procedures for its treatment, the application of cutaneous electrical stimulation is found. An extensive bibliographical in- vestigation has been performed on the state of knowledge on the effects of electrical stimulation of the surface in the mus- cles with spastic hypertonia and the results obtained by many investigators are presented. In these studies, a large diversity of protocols has been applied, so that the articles that report on works with patients evaluated before and at least once after the stimulation session and in which the result of the evaluation was presented individually for each patient were chosen in order to perform a global analysis of the results ob- tained by the different authors. Based on the works reviewed, it was possible to count a total of 86 patients. It was found that 80.2% of them decreased their spasticity degree and that only 4.6% increased it after the application of electrical sti- mulation. It is concluded that there is sufficient evidence to state that electrical stimulation of the surface represents an important tool in the treatment of spastic hypertonia in pa- tients with lesions in the central nervous system. Key words: Spasticity. Electrical stimulation. Spastic hypertonia. INTRODUCCIÓN La hipertonía espástica es un desorden del control motor común en las personas que sufren lesiones en el Sistema Nervioso Central (SNC). Esta condición suele producir dificultad para concretar movimientos, aunque en algunos casos el aumento del tono muscu- lar puede resultar beneficioso. Nuestro grupo trabaja desde hace varios años en la aplicación de estimulación eléctrica (EE) para restau- rar la movilidad de los miembros de pacientes con le- siones en el SNC. Si bien durante la práctica clínica se ha observado una reducción del grado de espasticidad de los pacientes que utilizan dispositivos ortésicos o tratamientos terapéuticos basados en EE, hemos de- tectado una tendencia de algunos profesionales de la salud a suponer que el efecto de la estimulación eléc- trica es perjudicial. En consecuencia a muchos pacien- tes no se les ofrece la electroestimulación como una herramienta para su rehabilitación. Decidimos realizar REVISIÓN Estimulación eléctrica y espasticidad: una revisión E. G. SPAICH y C. B. TABERNIG Laboratorio de Ingeniería de Rehabilitación e Investigaciones Neuromusculares y Sensoriales (LIRINS). Facultad de Ingeniería. Bioingeniería. Universidad Nacional de Entre Ríos. Argentina. Trabajo recibido el 23-VIII-99. Aceptado el 12-XII-01.

Estimulación eléctrica y espasticidad: una revisión

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162 Rehabilitación (Madr) 2002;36(3):162-166 46

Resumen.—La espasticidad puede describirse comouna condición que asocia parálisis o paresia con hiperrefle-xia. Sus síntomas incluyen un aumento de la resistencia a lamanipulación, exageración de los reflejos profundos y clo-nus. Entre los procedimientos útiles para su tratamiento seencuentra la aplicación de estimulación eléctrica cutánea. Seha realizado una extensa investigación bibliográfica acercadel estado del conocimiento sobre los efectos de la esti-mulación eléctrica de superficie en los músculos con hiper-tonía espástica y se presentan los resultados obtenidos pornumerosos investigadores. En estos estudios se han aplica-do gran diversidad de protocolos, por lo que para realizarun análisis global de los resultados obtenidos por los dis-tintos autores se han escogido los artículos que reportantrabajos con pacientes evaluados antes y al menos una vezdespués de la sesión de estimulación, y en los que el resul-tado de la evaluación se presentó en forma individual paracada paciente. A partir de los trabajos revisados se ha lo-grado contabilizar un total de 86 pacientes. Se encontró queel 80,2% de ellos disminuyó su grado de espasticidad y quesólo el 4,6% la aumentó posteriormente a la aplicación deestimulación eléctrica. Se concluye que existe evidencia su-ficiente para afirmar que la estimulación eléctrica de super-ficie representa una importante herramienta para el trata-miento de la hipertonía espástica en pacientes con lesionesen el sistema nervioso central.

Palabras clave: Espasticidad. Estimulación eléctrica.Hipertonía espástica.

ELECTRICAL STIMULATION AND SPASTICITY

Summary.—Spasticity can be described as a conditionthat associates paralysis or paresis with hyperreflexia. Itssymptoms include an increase in resistance to manipulation,exaggeration of the deep reflexes and clonus. Among the use-ful procedures for its treatment, the application of cutaneouselectrical stimulation is found. An extensive bibliographical in-vestigation has been performed on the state of knowledge on

the effects of electrical stimulation of the surface in the mus-cles with spastic hypertonia and the results obtained by manyinvestigators are presented. In these studies, a large diversityof protocols has been applied, so that the articles that reporton works with patients evaluated before and at least onceafter the stimulation session and in which the result of theevaluation was presented individually for each patient werechosen in order to perform a global analysis of the results ob-tained by the different authors. Based on the works reviewed,it was possible to count a total of 86 patients. It was foundthat 80.2% of them decreased their spasticity degree and thatonly 4.6% increased it after the application of electrical sti-mulation. It is concluded that there is sufficient evidence tostate that electrical stimulation of the surface represents animportant tool in the treatment of spastic hypertonia in pa-tients with lesions in the central nervous system.

Key words: Spasticity. Electrical stimulation. Spastichypertonia.

INTRODUCCIÓN

La hipertonía espástica es un desorden del controlmotor común en las personas que sufren lesiones enel Sistema Nervioso Central (SNC). Esta condiciónsuele producir dificultad para concretar movimientos,aunque en algunos casos el aumento del tono muscu-lar puede resultar beneficioso.

Nuestro grupo trabaja desde hace varios años en laaplicación de estimulación eléctrica (EE) para restau-rar la movilidad de los miembros de pacientes con le-siones en el SNC. Si bien durante la práctica clínica seha observado una reducción del grado de espasticidadde los pacientes que utilizan dispositivos ortésicos otratamientos terapéuticos basados en EE, hemos de-tectado una tendencia de algunos profesionales de lasalud a suponer que el efecto de la estimulación eléc-trica es perjudicial. En consecuencia a muchos pacien-tes no se les ofrece la electroestimulación como unaherramienta para su rehabilitación. Decidimos realizar

REVISIÓN

Estimulación eléctrica y espasticidad: una revisión

E. G. SPAICH y C. B. TABERNIG

Laboratorio de Ingeniería de Rehabilitación e Investigaciones Neuromusculares y Sensoriales (LIRINS). Facultad de Ingeniería.Bioingeniería. Universidad Nacional de Entre Ríos. Argentina.

Trabajo recibido el 23-VIII-99. Aceptado el 12-XII-01.

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una investigación bibliográfica para averiguar cuál es elestado del conocimiento de este tema. Se efectuó unabúsqueda en la base de datos Medline usando las pa-labras claves incluidas en este artículo y una búsque-da manual en distintas publicaciones relacionadas. Eneste trabajo presentamos el resultado de dicha revi-sión bibliográfica. Primero introducimos algunos con-ceptos como el reflejo miotático, diversas definicionesde espasticidad y modos de evaluarla, y los posiblesmecanismos de acción de la estimulación eléctricasobre los músculos espásticos. Luego presentamos lasexperiencias realizadas por distintos grupos de traba-jo, haciendo especial énfasis en la diversidad de pro-tocolos empleados y en los resultados obtenidos enestas condiciones. Finalmente, discutimos los resulta-dos y presentamos nuestras conclusiones.

CONCEPTOS BÁSICOS

El mecanismo básico de control del tono muscular esel reflejo miotático que es originado por la activación delas terminaciones aferentes primarias del huso neuro-muscular y mediado por la médula espinal. La descargade las terminaciones primarias posee tanto componen-tes estáticas como dinámicas que originan las compo-nentes tónicas y fásicas del reflejo de estiramiento1.

La espasticidad se desarrolla cuando debido a unalesión, el arco reflejo de estiramiento es aislado de susistema modulador supraespinal produciendo una ex-citación anormal de las motoneuronas alfa y gamma.

Este desorden del control motor ha suscitado nume-rosas definiciones. En el artículo de Levine et al2 se trans-cribe la definición de espasticidad dada por Pollock comouna condición demostrable por un incremento sosteni-do de la tensión cuando el músculo es estirado pasiva-mente; el incremento se siente desde el principio del mo-vimiento y es proporcional al grado de estiramiento. Losautores están en desacuerdo con parte de esta definiciónpuesto que observaron que la espasticidad puede mani-festarse en una porción limitada del rango de movimien-to y la describen como una condición de parálisis o pa-resia muscular asociada con hiperreflexia, cuyos síntomasincluyen un aumento de la resistencia a la manipulación,exageración de los reflejos profundos y clonus.

Stefanovska et al3 introducen una nueva variable: lavelocidad de estiramiento del músculo. Al analizar losregistros de actividad eléctrica muscular (EMG) y demomento torsor (MT) efectuados a más de 100 pa-cientes hemipléjicos mientras se les movilizaba pasiva-mente el tobillo en el plano sagital, pudieron distinguirdos patrones de espasticidad. Uno con actividad re-fleja tónica aumentada y el otro con hiperactividad re-fleja fásica. En la espasticidad fásica los valores pico apico del EMG y del MT tuvieron un incremento lineal-

mente dependiente de la velocidad del estiramiento,cosa que no sucedió en la espasticidad tónica, que semantuvo durante todo el tiempo que el músculo per-maneció estirado. Estos autores sugieren definir la es-pasticidad como una actividad exagerada del arco re-flejo de estiramiento con un aumento de los reflejostónicos dependiente de la longitud y de los reflejos fá-sicos dependiente de la velocidad del estiramiento.

Debido a la complejidad y diversidad de los fenó-menos mediante los cuales se manifiesta la espasticidades imposible obtener un índice que la describa total-mente. Los diferentes métodos de evaluación abordandistintos aspectos de esta patología por lo que paracaracterizarla totalmente habría que utilizar diversosexámenes, lo que a su vez sería de poca aplicación enla práctica clínica.

Los métodos de evaluación más usados pueden cla-sificarse en clínicos, neurofisiológicos y biomecánicos4.Los primeros se basan en la observación cualitativa delestado del paciente y su clasificación según distintas es-calas, tales como las de Ashworth, Penn, etc. Los prin-cipales inconvenientes son que, debido a su naturalezasubjetiva, la clasificación puede variar según el evalua-dor y que, al no ser muy precisas, no son de utilidadpara reflejar pequeños cambios en la espasticidad. Laprincipal ventaja es que no requieren ningún tipo deequipamiento, sólo una persona entrenada. Los méto-dos neurofisiológicos, por ejemplo la evaluación del re-flejo de Hoffman, están bien estandarizados pero tie-nen una correlación pobre con el estado clínico de laespasticidad. Las evaluaciones biomecánicas están ba-sadas en la aplicación de un desplazamiento o fuerza auna articulación y el registro de las fuerzas de reacción,momentos y desplazamientos que se correlacionancon la actividad refleja del músculo3, 5-14.

Entre los procedimientos terapéuticos para tratarla espasticidad pueden mencionarse ejercitación acti-va, estiramiento pasivo, agentes farmacológicos y físi-cos. Los agentes farmacológicos más utilizados son elBaclofen, el Diazepam, el Dantraleno, la Tizanidina yla Clonidina15. Entre los agentes físicos se encuentranel frío, el calor y las corrientes eléctricas16.

ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA Y ESPASTICIDAD

Mecanismos de acción

Se han desarrollado diversas hipótesis para tratar deexplicar los mecanismos mediante los cuales la elec-troestimulación afecta el grado de hipertonía espástica.

Larsson17 propone una influencia en la inhibiciónpresináptica. La espasticidad se debería, en cierto

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grado, a una reducción de dicha inhibición, por lo queel efecto de la estimulación eléctrica podría deberse auna restauración parcial de la misma. La inhibición pre-sináptica es mediada por una interneurona que es ac-tivada tanto por vías descendentes como por fuentessegmentales. La influencia periférica proviene de dife-rentes fuentes tales como aferentes propioceptivos,cutáneos y de los reflejos flexores. De acuerdo a estahipótesis un fuerte incremento de los impulsos afe-rentes a la interneurona común, podría compensarparcialmente la pérdida sufrida desde la fuente central.

Según Dewald et al13 con la estimulación eléctrica po-dría también producirse un efecto sobre la excitabilidadde las motoneuronas puesto que se ha demostrado queel sistema propioespinal deprime la excitabilidad de lasmotoneuronas después de aplicar estimulación cutánea.

Rebersek et al18 proponen considerar una «hipóte-sis de balance». En el sistema neuromuscular sano lassinapsis excitatorias e inhibitorias están en equilibrio yoperando cerca de su nivel de máxima actividad. En laespasticidad espinal, y tal vez en otras patologías, la ac-tividad de las sinapsis inhibitorias se reduce mientrasque las otras permanecen iguales. Al aplicar estímuloseléctricos la información aferente activaría ambas si-napsis, pero puesto que las excitatorias están cerca desu nivel de saturación casi no modificarían su actividad,en cambio las sinapsis inhibitorias serían activadas pro-duciendo un estado tendente al balance original.

Dentro de la hipótesis de inhibición recíproca, que esuno de los principios básicos de la organización medu-lar, Apkarian y Naumann11 demostraron experimental-mente que la estimulación eléctrica del músculo tibialanterior puede inhibir el reflejo miotático del músculoantagónico en individuos sanos y el clonus en sujetoscon espasticidad. Pero Hines et al19 encontraron que laestimulación de los músculos extensores de los dedosno produjo una inhibición recíproca significativa en losflexores de los dedos de pacientes hemipléjicos.

Protocolos de investigación

En los estudios acerca de los efectos de la estimula-ción eléctrica en la espasticidad se han aplicado gran di-versidad de protocolos. Entre las variables que difierenentre uno y otro protocolo se encuentran el ancho, laamplitud y la frecuencia de los pulsos de estimulación,la ubicación de los electrodos, la duración de la sesióny el método de medición de la espasticidad.

Respecto al sitio de estimulación algunos autoresaplicaron estimulación eléctrica a los músculos espás-ticos13, 14, 20, otros estimularon los antagonistas11, 12,mientras que otros lo hicieron con ambos grupos mus-culares2, 8, 9, 21.

La frecuencia, la amplitud y el ancho de los pulsos deestimulación determinan el tipo de actividad muscularevocada. En los distintos estudios se han utilizado di-versas combinaciones de estos tres parámetros. Porejemplo, Vodovnik et al8, 9 emplearon un estimuladorsuperficial con pulsos de estimulación de 0,3 ms, 30 Hzy 100 mA de amplitud; Levine et al2 usaron corrientesfarádicas de 100 Hz de frecuencia; Solomonow et al21

utilizaron pulsos rectangulares de 0,5 ms y 20 Hz y De-wald et al13 emplearon pulsos de 0,1 ms y 20 Hz. En unestudio realizado por Vodovnik et al20 se aplicaron tre-nes de pulsos rectangulares monofásicos cuya frecuen-cia y ancho de pulso fueron adoptados a partir de la ma-yoría de los parámetros presentados por otros autores.Se realizaron combinaciones en las que la frecuenciatomó un valor entre 10, 100 y 1.000 Hz y el ancho delos pulsos entre 0,01, 0,1 y 1 ms. La amplitud se ajustópara que la contracción producida no fuera dolorosa. Elresultado obtenido fue que la frecuencia de 100 Hz pa-reció ser óptima para disminuir la espasticidad para an-chos de pulsos que variaban entre 0,01 y 1 ms, siendola combinación 100 Hz/0,1 ms la más efectiva.

La amplitud de los pulsos de estimulación general-mente se fijó por debajo del umbral motor si se esti-muló el músculo espástico13, 14, 20 y por encima delmismo si se actuó sobre su antagonista8, 12, 21. En elprimer caso, por ejemplo en la estimulación del cuá-driceps espástico, no se buscó sobre-estimular unmúsculo de por sí hiperactivo sino enviar informaciónsensitiva a la médula espinal. En el segundo caso, porejemplo en la estimulación del músculo tibial anteriorpara obtener la dorsiflexión del pie, la amplitud de lospulsos produjo una contracción que contrarrestó elefecto mecánico de la espasticidad del antagonista.

Para aplicar las corrientes eléctricas se han emplea-do estimuladores superficiales8, 9, 11-14, 20-22, transcu-táneos23 e implantados. Entre los últimos se puedendiferenciar dos categorías. Los dispositivos intrame-dulares24 y los utilizados para la corrección de la mar-cha10, 18 y movilización de los dedos de la mano19.

Las características de los programas de estimulaciónen general dependen de si el paciente participaba deun programa de rehabilitación funcional y en forma pa-ralela se evaluó la espasticidad o si fue incorporado aun estudio exclusivamente para investigar los efectosde la estimulación eléctrica en la espasticidad.

Vodovnik et al9 estimularon en una única sesión du-rante 30 minutos el músculo isquiotibial y en los 30minutos siguientes el mismo músculo más el cuádri-ceps. En otro trabajo estimularon los cuádriceps e is-quiotibiales de ambas piernas, en forma cíclica, a lolargo de cinco días8. Mientras que en otro estimula-ron cíclicamente sólo los cuádriceps de ambas pier-nas, durante cuatro segundos cada uno20. Seib et al12

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aplicaron una sesión de estimulación cíclica durante20 minutos, con un período de 35 segundos, en el ti-bial anterior. Solomonow et al21 estudiaron pacientesque usan, un mínimo de 1 hora por día, tres días a lasemana, un promedio de 16 semanas, una ortesis eléc-trica para asistir la marcha. Rebersek et al6 trabajaroncon pacientes que usaron estimuladores peronealesimplantados diariamente durante un año.

Para estimar la espasticidad la mayoría de los auto-res emplearon métodos biomecánicos. Algunos em-plearon el test del péndulo, combinado con el regis-tro del electrogoniograma y electromiogramas8, 9, 20.Otros aplicaron desplazamientos controlados a losmiembros afectados y registraron el momento torsory electromiogramas11, 13, 14, mientras que otros auto-res eligieron las evaluaciones clínicas cualitativas2, 21.

Resultados de los tratamientos basados enestimulación eléctrica

Para realizar un análisis global de los resultados obte-nidos por distintos autores empleando diversos protoco-los hemos escogido un grupo de artículos que tienen lassiguientes características comunes: a los pacientes se lesaplicó estimulación eléctrica superficial; todos los pacien-tes fueron evaluados antes y al menos una vez despuésde la sesión de estimulación; y el resultado de la evalua-ción se presentó en forma individual para cada paciente,lo que nos permitió analizar cada caso en particular.

A partir de los trabajos revisados hemos logradocontabilizar un total de 86 pacientes con lesiones cere-brales o medulares a los que se les aplicó estimulaciónsuperficial y se les evaluó la espasticidad2, 8, 9, 11-13, 20, 21.Aproximadamente el 23% de ellos recibió estimula-ción en el músculo espástico (cuádriceps, bíceps) y el25% fue estimulado en el músculo antagonista al es-pástico (tibial anterior, extensores de la muñeca). Elresto de los pacientes fue estimulado cíclicamente enambos grupos musculares.

Después de estudiar cada caso en particular hemosclasificado a los pacientes de acuerdo a si tuvieronmejoría, permanecieron igual o empeoraron tras laaplicación de estimulación superficial. El 80,23% de lospacientes, obtuvo una mejoría de duración temporalvariable. El 15,12% de ellos no modificó su grado deespasticidad y sólo el 4,65% lo aumentó.

La duración de los efectos producidos por la esti-mulación eléctrica fue muy variable. Vodovnik et al8, 20

reportaron que dichos efectos no permanecieron másde 24 horas. Seib et al12 encontraron decrementos dela espasticidad estadísticamente significativos aún des-pués de 24 horas, aunque subjetivamente los pacien-tes percibieron la reducción no más de seis horas des-

pués de finalizada la sesión de estimulación. Dewald etal13 documentaron una disminución que duró al menos30 minutos; mientras que el 61% de los 33 pacientesque participaron en el estudio de Solomonow et al21

reportaron una reducción de los espasmos que duróentre uno y tres días.

De los pacientes que mejoraron, aproximadamente el56% recibió estimulación tanto en los músculos agonistascomo en los antagonistas, mientras que el resto fue esti-mulado en forma casi equitativa en un grupo o en el otro.La mejoría consistió en una reducción de los espas-mos8,21, incremento de la relajación muscular2,20 y delrango de movimiento de la articulación afectada2,8, 9, 20.

Según los estudios realizados por Rebersek et al18

sobre el EMG de pacientes antes y después de ser es-timulados, la estimulación eléctrica disminuyó sólo laactividad tónica, mientras que la fásica no se modificóo incluso aumentó. El momento torsor producido porla espasticidad fásica fue mucho menor que el produ-cido por la tónica por lo que es probable que la ideageneralizada de que la estimulación eléctrica produz-ca un aumento de la espasticidad resulte del hecho deque algunos pacientes sufren un incremento en la es-pasticidad fásica, que posee una importancia clínicamenor que la espasticidad tónica10.

DISCUSIÓN

Existe evidencia suficiente como para afirmar quela estimulación eléctrica de superficie representauna importante herramienta para la rehabilitación depacientes con lesiones en el SNC. Además, se ha ob-servado que produce un efecto inicialmente inespe-rado en la regulación de la hiperexcitabilidad del re-flejo miotático. El estado actual del conocimiento enneurofisiología no permite explicar con certeza elproceso mediante el cual se produjo este efecto, locual no invalida los resultados obtenidos por los di-versos autores.

Se ha evidenciado una gran diversidad de protoco-los empleados para estudiar los efectos de la estimu-lación eléctrica cutánea sobre los músculos con hiper-tonía espástica. Ello dificulta la comparación estrictaentre uno y otro estudio. No obstante, si se conside-ran los resultados de las evaluaciones de los pacientessometidos a estos distintos tratamientos, y no los pro-tocolos usados, se puede observar que un gran por-centaje logró mejorar su condición. Esto indicaría queindependientemente del protocolo empleado, la apli-cación de estimulación eléctrica cutánea produjo unamejoría en la espasticidad. Teniendo en cuenta esteporcentaje mayoritario de pacientes (80,23%) reporta-dos con mejorías después de la aplicación de electro-

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estimulación y que sólo el 4,65% del total aumentó sugrado de espasticidad, podemos concluir que la esti-mulación eléctrica superficial es un procedimiento te-rapéutico cuya aplicación es de utilidad para disminuirla espasticidad muscular y que resulta necesaria la rea-lización de un estudio multicéntrico a los efectos deestandarizar los protocolos de investigación utilizadosen esta línea temática y de generalizar un tratamiento.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos especialmente la colaboración del Dr.Fernando Sotelano quien revisó este trabajo en pri-mera instancia.

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Correspondencia:

Carolina TabernigFacultad de IngenieríaBioingenieríaUniversidad Nacional de Entre Ríoscc 47 suc. 3 (3100) ParanáEntre Ríos. Argentina E-mail: [email protected]