Themabijeenkomst: elektrostimulatie

Naast coaches, trainers en embedded scientists namen ook veel fysiotherapeuten deel aan de bijeenkomst. Eerst gaf Thomas Janssen een theoretische onderbouwing van de (veelal) gunstige fysiologische effecten van elektrostimulatie. Daarna volgde een praktische uitleg over de beschikbare apparatuur door Suzanne Romviel. Inclusief een workshop door Janssen, Romviel en Boas Wijker, waarbij de deelnemers aan den lijve konden ervaren hoe elektrostimulatie werkt en voelt. 

‘Use it, not lose it’

We weten al een tijd dat je met behulp van elektrische stroompjes op de buitenkant van het lichaam, het onderliggende spierweefsel onwillekeurig kunt laten samentrekken. Prof. dr. Thomas Janssen (hoogleraar Bewegingswetenschappen aan de VU en werkzaam bij Reade) kwam er in 1994 voor het eerst mee in aanraking tijdens een verblijf in de Verenigde Staten aan de Wright State University. Hij zag daar dat elektrische stimulatie van de bovenbeenspieren, patiënten met een dwarslaesie in staat stelt om met hun benen een gewicht te tillen: krachttraining dus, ondanks hun verlamming. Een ander voorbeeld is acteur Christopher ‘Superman’ Reeve die – ondanks zijn dwarslaesie – de trappers van een ‘functionele elektrostimulatie’ (FES)-fiets met beide benen wist rond te draaien. 

“Het is geen wondermiddel, maar je kunt met elektrostimulatie méér spiervezels activeren dan normaal gebeurt bij iemand met een dwarslaesie of andere beperking in het spiergebruik”, houdt Janssen de zaal voor. “En dat is winst vanuit het principe van ‘use it or lose it’.” Dat principe geldt niet alleen voor spierweefsel dat bij onvoldoende gebruik wordt ingeruild voor vet, maar ook voor bloedvaten. Tijdens structurele inactiviteit wordt de femorale arterie kleiner in omvang en neemt ook het aantal capillairen af. En wat te denken van botten – waar minder aan getrokken of op geduwd wordt – waardoor het risico op breuken toeneemt, zonder dat dit gevoeld wordt door de zenuwbeschadiging? Tal van andere complicaties liggen op de loer door deze gevolgen van inactiviteit: doorzitplekken, slechte wondgenezing, darmproblemen, luchtweginfecties en overgewicht. En – zo benadrukt Janssen – dit betreft niet alleen mensen met een dwarslaesie, maar geldt ook voor andere bewegingsstoornissen en zelfs bij langdurige blessures.

Spieractiviteit bewerkstelligen

Dé remedie hiertegen is spieractiviteit. En dat kan elektrostimulatie bewerkstelligen. De eenvoudigste en meest toegankelijke manier is via het bevestigen van oppervlakte elektroden op de huid. Bij voldoende stroom worden actiepotentialen in de dichtstbijzijnde zenuwuiteinden opgewekt, die op hun beurt de motor units van spiervezels activeren. Krik je de stroomsterkte op, dan worden steeds meer motor units ‘aangezet’. Dit patroon is overigens wel anders dan de fysiologische manier waarop motor units worden gerekruteerd wanneer een toename in spierkracht nodig is (zie kader). 

Elektrostimulatie kent dan ook beperkingen als het gaat om het opwekken van een functionele beweging waarbij een goede coördinatie vereist is. Maar eenvoudige, grove, bewegingen – zoals bij bepaalde vormen van krachttraining en fietsen – zijn prima mogelijk. Janssen benadrukt wel, dat het uit het oogpunt van overbelasting van spiervezels en botten belangrijk is dat dit concentrische bewegingen zijn.

Hoe kan elektrostimulatie paralympiërs helpen?

Onderzoek bij mensen met een dwarslaesie heeft aangetoond dat elektrostimulatie tal van gunstige fysiologische effecten heeft. Daar kunnen ook paralympische atleten van profiteren, aldus Janssen. 

• Trainen en sterker maken van inactieve spieren en botten. Studies laten een toename in spiermassa en -kracht zien, een betere organisatie van de myofibrillen en dikkere spiervezels. Maar ook minder spasticiteit, een afname van de hoeveelheid vet rondom de spieren en versterking van het botweefsel. 
• Verbeteren van de cardiovasculaire gezondheid en (fysieke en mentale) fitheid. Door een toename van de doorbloeding in het spierweefsel dat gestimuleerd wordt, treedt minder stuwing en oedeemvorming op. Maar ook op centraal niveau worden positieve effecten gerapporteerd: door de spierpomp die door contracties wordt ‘aangezet’, verbetert acuut de veneuze toevoer naar het hart met een toename in slagvolume als gevolg. Hierdoor stijgt ook de bloeddruk. Perifere elektrostimulatie bij een dwarslaesie kan op deze manier de nadelige effecten tegengaan van een lage bloeddruk op aandacht, geheugen en de uitvoering van executieve taken.
• Het terugdringen van complicaties. De verbeteringen in spierweefsel en circulatie die elektrostimulatie teweegbrengt, kunnen helpen bij het tegengaan en voorkomen van complicaties ten gevolge van immobiliteit. Denk hierbij aan afname van doorzit- en doorligplekken, betere wondgenezing, verbetering van de zenuwfunctie, afname van overgewicht door verhoging van het energieverbruik, een sterker immuunsysteem, vergroting van de schouderstabiliteit en tegengaan van subluxatie.
• Onderhoud tijdens een blessure waarbij er niet of minder bewogen wordt. Elektrostimulatie met een lage intensiteit (activatie) kan in deze periode de doorbloeding stimuleren en het verlies van spiermassa tegengaan. 

Bepaal je doel

Hoe je elektrostimulatie toepast, hangt vooral samen met het doel wat je wil bereiken. Sommige gunstige effecten vinden acuut plaats (zoals de stijging van de bloeddruk), andere effecten (zoals verbetering in spierkracht) nemen net als bij een ‘normaal’ trainingsprogramma al gauw 2 tot 3 maanden in beslag. Ook de duur van een elektrostimulatie sessie en hoeveel spiergroepen daarbij gestimuleerd dienen te worden, is afhankelijk van het doel. Gaat het om échte training? Dan ga je voor een veel hogere intensiteit en inzet van spiervezels dan als het alleen om een rustige activatie gaat. Dat laatste kun je ook prima op de bank voor de tv of in bed in doen, aldus Janssen. 

Langlopende studies naar de effecten van elektrostimulatie bij paralympische sporters ontbreken echter nog. Janssen en collega’s testten recent kortdurende elektrostimulatie van de rompspieren bij een groep rolstoelrugbyers met tetraplegie uit. Ze zagen dat de bloeddruk steeg en ook dat de rugbyers stabieler zaten en met hun armen verder wisten te reiken. Keken ze echter naar verschillende aspecten van de sportprestatie, vonden ze nog geen directe verbetering. 

In de praktijk

De positieve wetenschappelijke bevindingen van elektrostimulatie nodigen uit tot het toepassen ervan bij paralympische sporters. Bewegingswetenschapper Suzanne Romviel gebruikt bij Reade elektrostimulatie in de revalidatie van dwarslaesiepatiënten. Ze laat zien dat de bestaande apparatuur over het algemeen heel veilig en laagdrempelig is.  

Terwijl in wetenschappelijk onderzoek inmiddels speciale elektrostimulatie kleding (sportbroek of heel ‘skinsuit’ met elektroden erin verwerkt) getest wordt, werkt Romviel met een aantal commercieel beschikbare apparaten. In de basis werken ze allemaal hetzelfde: ze geven elektrische stroompulsjes af die via elektroden op de huid (transcutaan) het onderliggende spierweefsel activeren. Drie parameters zijn van belang bij de stimulatie en kunnen elk apart gemoduleerd worden. Dat zijn de frequentie van de pulsen (van 1 tot 100 Hz), de pulsbreedte (van 50 µs tot 200 ms) en de intensiteit van de stroom. Deze laatste hangt af van de locatie op het lichaam en wordt voor iedere sessie opnieuw ingesteld. 

De exacte instellingen hangen af van het doel van de toepassing (training spieren of tegengaan complicaties), lichaamssamenstelling en beperking van de patiënt of sporter. Ook kun je de instellingen tijdens de sessie bijstellen, bijvoorbeeld als vermoeidheid optreedt en je extra spiervezels wilt activeren. Deze individuele benadering maakt het opstellen van vaste protocollen lastig.

Eenvoudig in het gebruik 

Dat elektrostimulatie makkelijk in gebruik is, werd direct duidelijk in de workshop. De moderne apparaten zijn handzaam, intuïtief en soms volledig voorgeprogrammeerd. Er kan eigenlijk niks mis gaan. De kosten variëren tussen de paar honderd euro (zoals Compex) tot richting de tienduizend euro (Rise, waarmee directe spierstimulatie bij mensen met een slappe verlamming mogelijk is). Bij sommige apparatuur (Stiwell Profes) moet de patiënt zelf de beweging initiëren (op geleide van een aanwijzing op het scherm van de bijgeleverde tablet) waarna via feedback van het EMG signaal elektrostimulatie de contractie verder versterkt. Op deze manier kunnen spieren in een functioneel patroon worden aangespannen. 

Terwijl deze apparaten zorgen voor de activatie van vaak maar één spiergroep, zet je met fietsen met elektrostimulatie van beide benen ook het cardiovasculaire systeem aan het werk. De gebruiker van de Berkelbike kan zo ook zijn (intacte) armen gebruiken en trainen: de actieve armen en gestimuleerde benen zijn gekoppeld, waardoor ze samen bewegen. Omdat de sterke kant van het lichaam de zwakke zijde ondersteunt, is de Berkelbike uitermate geschikt voor een langere fietsrit in de buitenlucht. Hier hangt wel een prijskaartje van tienduizend euro aan. 

Praktische tips voor coaches, trainers, fysiotherapeuten:

• Elektrostimulatie is geen wondermiddel maar tot dusver zijn de resultaten overwegend positief.  
• Elektrostimulatie is niet alleen van nut bij sporters met een dwarslaesie, maar kan ook helpen bij een amputatie, cerebrale parese, spierziekte of langdurige blessure.
• Voordat je elektrostimulatie overweegt: denk na over het doel dat je wil bereiken. Gaat het om het vergroten van spiermassa, pijnstilling, wondgenezing, verbeteren van de bloeddruk of het verminderen van spasticiteit? Dit bepaalt de keuze voor apparatuur, de instellingen ervan, hoe vaak en wanneer je het inzet, enzovoorts. 
• Terwijl zelf aangestuurde bewegingen de voorkeur hebben bij training, kan elektrostimulatie die wel ondersteunen.
• Wil je met elektrostimulatie spieren sterker maken (krachttraining): hanteer algemene trainingsprincipes en maak gebruik van concentrische bewegingen. Vanwege het risico op spierschade, botbreuken en overbelasting moet je eccentrische en isometrische contracties vermijden. 
• Gaat het om het verbeteren van hartfunctie, bloeddruk en energieverbruik (cardiotraining): probeer zoveel mogelijk spiergroepen te stimuleren.
• Wil je de doorbloeding van immobiel weefsel stimuleren en wondgenezing verbeteren: kies voor activatie met een relatief lage intensiteit.
• Is het voor sporters lastig om een goede warming-up te doen? Ook hierbij kan elektrostimulatie een goede optie zijn.

Voor meer informatie over apparatuur en stimulatieprotocollen: neem contact op met Suzanne Romviel van Reade (s.romviel@reade.nl).

Wanneer uitkijken met elektrostimulatie?
In een aantal gevallen kun je elektrostimulatie beter vermijden. Dit geldt voor autonome dysreflexie waarbij een plotselinge, extreme bloeddrukstijging wordt uitgelokt bij prikkeling,  omdat dit de bloeddruk nog verder kan opstuwen. Ook is voorzichtigheid geboden bij een verhoogd risico op epilepsie, in het geval dat er ook andere elektronische apparaten geïmplanteerd zijn (zoals een pacemaker), bij zwangerschap en bij een niet-intacte huid met aanwezige wondjes.