التنبيه الكهربائي 

مقدمة :

إن التنبيه الكهربائي كوسيلة مساعدة للطب التقليدي تعود جذوره إلى الفلسفة الإغريقية. بالرغم من التطبيقات الباكرة عبر استخدام عدد من الوسائل المولدة للكهرباء في علاج حالات طبية مختلفة فإن ترابطها الأولي مع الشعوذة قد حدد قبولها العام ثم تنامى قبولها تدريجياً ما إن ساعد تجميع المبادئ وتحليل المعلومات العلمية والسريرية على إظهار تأثيرها المفيد.

تجاوزت تطبيقات العلاج بالتنبيه الكهربائي حدود كثير من الاختصاصات بما فيها طب التأهيل وعلوم الأمراض العصبية والبولية والنسائية والجلدية والعظمية إضافةً لتدبير الألم .

يعود التطبيق الهام الأول للتنبيه الكهربائي لتحسين وظيفة العضلات إلى 1950 مع اختراع ناظم الخطا القلبي .  إن التطبيق الفعال للتنبيه الكهربائي الوظيفي FES في التأهيل يعزى عموماً لليبرسون الذي طبق التنبيه الكهربائي على العصب الشظوي لإحداث عطف ظهري في المصابين بالشلل الشقي أثناء طور الأرجحة و أُتبِع هذا مع تقارير عن إستخدام التنبيه الكهربائي لمربعة الرؤوس للمساعدة على الوقوف الثابت عند مرضى ال SCI وهذان التقريران هما الأولان عن التنبيه الكهربائي بإستخدام FES كمقومات عصبية أو كمنظِمات خارجية للوظيفة الحركية . 

منذ الستينات جاءت التطورات سريعة ، فنظرية البوابة عن الألم الموضوعة من قبل ميلزاك و وول والموصوفة في 1965 أعطت الأساس المنطقي لتطور تقنيات التنبيه مثل التنبيه العصبي الكهربائي عبر الجلد   TENS ( Transcutaeous Electrical Nervous Stimulation ) و كاستخدام منبهات العمود الظهري المزروعة و جذور المخروط النخاعي لعلاج ألم الاعتلال العصبي و تدبير المثانة العصبية . 

و حديثاً عاد التنبيه الكهربائي بجذوره الوظيفية في الأمراض القلبية و طُبق لتطوير وسائل مساعدة للعضلة القلبية العريضة الظهرية لمعالجة إعتلال العضلة القلبية.

على مدى العقود العديدة الماضية عملت التحسينات في التقنية الإلكترونية و الفهم الأفضل للفيزيولوجيا العصبية العضلية معاً في تحسين إستخدام التنبيه الكهربائي لأهداف وظيفية علاجية . واليوم هناك مجموعة فعلية من البيانات التجريبية تدعم تطبيقها في علاج عدد من الحالات الطبية إعتماداً على خواصها الفريدة في تعديل مظاهر كيميائية و حيوية معينة للنسج الحيوية في الجسم الحي وفي زيادة الخواص القلوصية للعضلة .

التأثيرات الوظيفية للتنبيه الكهربائي العصبي العضلي NMES :

فيزيولوجية العضلات الطبيعية :

تتألف الوحدة الحركية المشمولة في التقلص مما يلي :

1- عصبون محرك ألفا 

2- محوره الاسطواني 

3- الوصل العضلي العصبي 

4- الالياف العضلية التي تعصب بالعصبون

يختلف العصبون المحرك ألفا في الحجم والوظيفة بحيث تعصب العصبونات الحركية الاصغر ( التي لها تواتر تنبيه أخفض ) تعصب الالياف العضلية البطيئة ، فيما تعصب العصبونات الحركية الكبيرة الالياف السريعة .

يمكن أن تصنف الالياف العضلية داخل الوحدة الحركية الى ثلاث مجموعات رئيسية اعتمادا على الصفات الوظيفية و الاستقلابية والكيمياوية والنسيجية (الجدول رقم 1) داخل كل وحدة حركية تتماثل كل الالياف العضلية نسيجيا بالرغم أنه في عضلة واحدة يمكن وجود كل أنماط الالياف بكميات متنوعة محدثة خواص قلوصية فريدة .

خلال التقلص العضلي الطبيعي ، تفعل الوحدات الحركية ذات سرعة النقل المحورية المنخفضة ( تواتر التفعيل المنخفض ) قبل الوحدات ذات سرعة النقل الاعلى . يظهر مبدأ الحجم هذا أن النقل المحوري للوحدة الحركية يرتبط بمواصفات الليف العضلي لدرجة أن وحدة سرعة نقل منخفضة لديها قوة تقلص بطيئة و زمن تقلص طويل و مقاومة أعلى للتعب.

تشرح هذه النظرية الترقي المنظم لتفعيل الالياف بعد بدء التقلص الإرادي إسوي الطول . إن الوحدات الحركية المقاومة للتعب ذات الناقلية البطيئة و الضعيفة والتي تحوي الالياف من النمط 1 تفعل أولا للسماح بزيادات بطيئة في معدل التفعيل و في زيادة التوتر في العضلات . يتبع هذا بتفعيل الالياف من النمط 2b ذات سرعة النقل العالية والتي تسبب زيادة الكسب gain .

حينما تنبه الوحدة الحركية بتقلص اصطناعي لا إرادي فإن هذا الترقي المنتظم لتفعيل الألياف لا يحدث دائماُ : فمع التنبيه العضلي الوظيفي يعكس ترتيب التفعيل لأن تفعيل الوحدات الحركية يعتمد على عتبة الإستثارة للتيار والذي يختلف بشكل عكسي مع قطر الليف العصبي مما يؤدي إلى تنبيه الألياف من النمط 2 أولا ثم تفعيل الألياف البطيئة من النمط 1 مع استمرار التنبيه .

استجابة الالياف العضلية للتنبيه الكهربائي :

بعد تنبيه كهربائي منخفض التواتر ( 10 هرتز ) مستمر متواصل لعضلات هيكلية طبيعية سريعة التقلص فإن سلسلة مكررة من الحوادث تحدث ، حيث يحدث تحول من الألياف العضلية من النمط   2B سريع التقلص إلى بنية تحوي صفات النمط واحد بطيء التقلص (جدول 2 ) .

بالرغم من أن معظم البيانات تأتي من دراسات على حيوانات ثديية والتي إستخدمت فيها برامج مختلفة من التنبيه المستمر منخفض التواتر ، فإن تساوق ( انسجام ) التغيرات المذكورة تدعم تعميم النتائج إلى حيوانات كثيرة بما فيها البشر .

خلال 2-4 أيام من بدء التنبيه تلاحظ تغيرات مبدئية في الشبكة الهيولية العضلية :

ففي البدء هناك نقص في معدل و سعة قبط الكالسيوم الشاردي يترافق مع نقص في فعالية الأتيباز المعتمد على الكالسيوم وفي وسيطه المفسفر .

يحدث أيضاً نقص مرافق في الوشيظ ( كالسيكي سترين ) و هو البروتين الرئيسي الرابط للكالسيوم في الشبكة الهيولية العضلية ، كما يحدث زيادة في بروتينات الغشاء النوعية والتي هي نموذجية للشبكة الهيولية العضلية للألياف من النمط 1 بطيئة التقلص . وهناك إعادة ترتيب للحمة الفوسفولبيدات الغشائية .

يترافق تحول الشبكة الهيولية العضلية مع نقص في البارألبومين ( البروتين الإنقباضي الرابط للكالسيوم ) و الذي يختفي بشكل تام تقريباً خلال 3 أسابيع من التنبيه .

و هذه التغيرات الكيمياوية النسيجية تؤدي إلى نقص في تشظي الكالسيوم في الشبكة الهيولية العضلية وإلى نقص في السعة الدارئة للكالسيوم ، و الذي يؤثر وظيفياً على الخواص القلوصية للوصول للسرعة القصوى للإسبوع الأول .

فيما لا يتغير أثناء المرحلة الباكرة للتحول كل من خواص التقلص السوي التوتر Isotonic ووظيفة السلاسل الميوزين الثقيلة والخفيفة والبروتينات القلوصية الأخرى .

أما من حيث البنية الدقيقة فهناك نقص باكر في الأنيبيبات T وفي الصهاريج الإنتهائية و في الشبكة الهيولية العضلية وفي الأغشية الناقلة للكالسيوم .

هناك أيضاً نقص في الجزيئات بين الغشائية عالية الكثافة للشبكة الهيولية العضلية و يُعتَقَد أن هذه الجزيئات هي أوليكوميرز لاتياز مضخة الكالسيوم ويترافق تناقصها مع نقص في معدل وسعة قبط الكالسيوم في الشبكة الهيولية العضلية .     

بالرغم من تركز إستجابات التحول الأسرع للتنبيه الكهربائي في الشبكة الهيولية العضلية فإن التنبيه المستمر منخفض التواتر يمكن أن يؤثر أخيراً على بروتينات الميوزين القلوصية لتؤدي في النهاية إلى التحول لنمط الألياف البطيئة.

يبدأ نشاط الميوزين المفعّل بالكالسيوم بالتناقص بعد ثلاثة أسابيع ويصل بالنهاية إلى مستويات منخفضة مماثلة لتلك الموجودة في الألياف للنمط 1.

هناك بشكل ملازم زيادة في التغير القلوي لأتيباز الميوزين مشابه للتغيرات في سلاسل الميوزين الخفيفة LC .

تحدث تغيرات السلاسل الخفيفة في مستوى الإنتساخ والنقل أثناء التحول من الألياف البطيئة إلى الألياف السريعة . بتسلسل منتظم، تُستبدل السلاسل الخفيفة السريعة DTNP – LC ( LC-f2 ) بنظائرها البطيئة (S2-CL ) يتلوها نقص في ( LC-F3) ثم LC-F1) مع استبدال للسلاسل الخفيفة البطيئة المشابهة . تحدث التغيرات في السلاسل الخفيفةDTNPفي آن واحد مع التغيرات الأولية في سلاسل الميوزين الثقيلة ( MHC ) .إن الرنا الرسول mRNA الخاص ب MHC الموجود في كل ليف عضلي يرمّز لجسور معترضة فريدة للميوزين وذلك للأنماط ( 1, 2a, 2b ) والتي هي المسؤولة عن سرعة التقلص الداخلية المميزة وعن تنظيم القوة لكل نمط ليفي .

خلال 4 أيام من بدء التنبيه الكهربائي هناك نقص في RNA الرسول بسلاسل الميوزين الثقيلة للألياف من النمط 2B (MHC-FB) مع تثبيط نهائي لمستويات RNA الرسول هذه بمعدل 90%بعد21يوماً (الشكل واحد ). يتبع هذا بنقص في بروتين MHC-Fb خلال 12يوماً ويستبدل هذا الأخير مبدئياً بسلاسل ميوزين ثقيلة تعكس النمط  (MHC-Fa)، وفقط بعد تنبيه طويل ينتهي تحول النمط الظاهري مع إستبدال (MHC-Fa) ب (MHC-s) سلاسل ميوزين الثقيلة للألياف البطيئة  .

على كل فإذا أشرك التنبيه الكهربائي مع التمطيط فسيحدث تأثير تآزري للقوى المكانيكية والكهربائية مؤدية إلى تنبيه سريع (خلال أربعة أيام ) للرنا الرسول الخاص ب  MHC-s (الشكل 2 )  .

هذا التحول اللامتزامن من النمط السريع للنمط البطيء في تحت وحدات الميوزين المختلفة يمكن أن يؤدي إلى وجود مشترك لنظائر الميوزين السريعة والبطيئة في ليف عضلي مفرد   ( ألياف من النمط 2c ) .

بعد 3 أسابيع من بدء  التنبيه يتغير تروبوميوزين ألفا وبيتا من النمط السريع إلى النمط البطيء و تصبح الخطوط Z واضحة مع تطور متشابه في بنية الشريط M . ينتهي تحول النمط الليفي خلال 8 أسابيع من بدء التنبيه المستمر منخفض التواتر . يترافق تشكل هذا الليف الجديد من النمط 1 وظيفياً مع زيادة في المقاومة للتعب ومع نقص في سرعة التقاصر الأعظمية .

إن التغيرات في كل من البنية الدقيقة والخواص القلوصية من الألياف العضلية سريعة التقلص إلى الألياف البطيئة يترافق أيضاً مع تغيرات هامة في النشاط الإستقلابي و ذلك من إستخدام الطريق الحالّة للغليكوجين اللاهوائي المستخدم في الألياف من النمط 2B إلى الطريق الهوائي المرافق لحلقة كريبس الموجدة في الألياف من النمط 1 

هناك تعزيز للإنظيمات المسؤولة عن فسفرة و أكسدة الغلوكوز مع إستخدام التنبيه الكهربائي المستمر المنخفض التواتر فخلال 10 أيام من بدء التنبيه هناك ارتفاع سريع في GLUT-4 نظير ناقل الغلوكوز الميسر الموجود في العضلات الهيكلية يكون التأثير التحريضي لكلا الأنسولين والتمارين مع نقل غلوكوز أعلى في الألياف من 2a الأكثر أكسدة منه في الألياف في النمط 2b على الغليكوجين وعلى أية حال يزيد التنبيه ضبط الغلوكوز بشكل مماثل في كلا الألياف من النمطين 1، 2a في كل من الألياف التأكسدية من النمطين1، 2a وفي الألياف من النمط 2B الحالّة للغليكوجين ومن المفترض أن هذا بسبب أن التنبيه الكهربائي يزيد بشكل متماثل الغشاء البلازمي من GLUT4 في كلا نمطي الألياف بالقارنة فإن فعالية سترات سنتاز ( الحمضين حلقة كريبس ) ببطئ أكثر بعد بدء التنبيه مع إرتفاع في مستويات البروتين على مدى 30-40 يوماً إستواء تأثير الأقصى لاروينج لاتو بعد 60-90 يوماً عاكساً التحول الإستقلابي إلى جهاز الإبطي الهوائي إن ال RNA الرسول في كاربونيك أن هيدراز 2 الإنظيم الذي يسهل حركة كربون ديوكسايد CO2 في العضلات ينبه أيضاً بسرعة ليصل إلى المستويات المشابهة للألياف من النمط 1 على مدى 10-20 يوماً ( الشكل 1 ) .

هناك زيادة واضحة في كثير من الإنظيمات الأخرى الموجودة (الداخلة ) في أكسدة الركيزة النهائية وفي أكسدة الجسم الخلونية و الحموض الدسمة .

تترافق هذه التغيرات الإستقلابية أيضاً مع زيادات واضحة في كثافة الأوعية الشعرية و في إستهلاك الأكسجين والذي يمكن أن يكونا معاً مسؤولين عن ظهور المقاومة المتزايدة للتعب 

والمعلومات الحديثة إن الإستجابة التكييفية للتنبيه الكهربائي يمكن أن تُنظّم جزئياً عبر البروتين الفاصل ( الفاك للتقارن UCP3 ) وهو بروتين ناقل عبر --------موجود على الوجه الداخلي لغلاف المتقترات لذلك أُفترض أنه يساهم بمعدل إستقلاب النسج الأساس عبرفك ---- شوارد الهيدروجين بفك إقتران ممال H+ فال الكيمياوي الكهربائي للمتقترات للفسفرة ADP يزداد وبروتين UCP3 كإستجابة للتنبيه قصير الأمد حين أنه مع التنبيه طويل الأمد فإن كلا البروتين و RNA الرسول UCP3 ينخفض------ مع بدء ظهور الألياف المؤكسجة من النمط A ------ التأكسدية هناك تثبيط الإنظيمات الداخلة في حال غليكوجين لاهوائي فهناك تناقصات مترقية في مستوى الفسفوريلاز كيناز ( منظم الإستقلاب غليكوجين والذي يعزز حل الغليكوجين عبر فسفرة و تفعيل إنظيم فسفوريلاز ) يمكن أن تعكس هذه التغيرات الباكرة جداً في النشاط الإستقلابي للشبكة الهيولية العضلية كإستجابة للتنبيه لأن هذا الإنظيم يفعّل للأستيريكاليبواسطة الكالسيوم دلتا ( كالمودين ) و هكذا يعطي رابطة محتملة بين تغيرات الكالسيوم المثارة كهربائياً وبين إنحلال الغليكوجين هناك أيضاً تغيرات مثيرة في مستويات RNA الرسول GAPDH ( غليسير ألديهيد 3 فوسفات دي هيدروجيناز وهو الإنظيم الحال للغليكوجين الوافر للألياف سريعة التقلص ) هناك تناقصات ثابتة في RNA الرسول الخاص GAPDH إلى المستويات الألياف البطيئة بعد 21 يوماً من التنبيه .مما يؤدي أن جزءاً من تنظيم التحول للألياف السريعة نحو الألياف البطيئة أنه يدث إنتساخ المورثة ---  وقت تفعيل إنظيم GAPDH مع زمن RNA الرسول الخاص به فإنه يبدو أن التناقصات في تركيز ال RNA الرسول يسبق تغيرات البروتين الملاحظة وهذا مشابه للحوادث الموصوفة مع الألدولاز ( الإنظيم المجاور ل GAPDH في الطريق الحال للغليكوجين وتعبرها تأخر نبسياً في تحول البروتينات الحالة للغليكوجين والتي من المحتمل أنها تؤخر معدل التغيير الملاحظ في النشاط الإستقلابي كإستجابة للتنبيه الكهربائي .

ساعدت دراسات كثيرة في إثبات إمكانية التطبيق بعض وجوه المعلومات المستمدة من الحيوانات التجربة على عضلات الجسم البشري الحي بعد 21 يوماً من التنبيه الكهربائي ( تيار متناوب بتواتر 50 هرتز ) في عضلات طبيعية هناك زيادة هامة في طول الأوعية الشعرية الكلي نسبتاً لحجم النسيج و هناك نقص في الفاصل بين الأوعية الشعرية ونقص في إسطوانات كروك مما يحسن التروية الشعرية للعضلة وهذه الموجودات مشابهة لتلك الملاحظة في حيوانات التجربة

استخدام تيار متقطع موجة مربعة 20-30 هرتز 3 بالألف ثانية و طور عمل بنسبة 33% إلكترودات سطحية مدة 30 دقيقة مرتين يومياً ولمدة 90 يوماً عند أشخاص مصابين بأذيات نخاع شوكي مزمنة أدى التنبيه الكهربائي للطرف السفلي إلى زيادة في عدد الألياف 2A ( الشكل 3 ) 

أظهر مونسات ومساعدوه تغيرات أكثر إثارة في نمط الألياف كإستجابة للتنبيه الكهربائي في الألياف من النمط 1 زيادة من 4%-48% بعد تطبيق ال FES لمربعة الرؤوس عندمرضى مصابين بالضمور ( عدم الإستخدام ) ( Disuse) 

أما الدراسات لتطبيق التنبيه الكهربائي لمثلثة الرؤوس الربلية مدة 20 يوماً بتواتر متوسط 50 هرتز و عالي 2500 هرتز أبدى زيادةً في حجم الألياف المتقدرات و في محتوى الألياف من ال DNA أخيراً لوحظت تغيرات مشابهة في العضلات الطبيعية لأشخاص مصابين بالجنف والذي أدى عندهم تطبيق تيار مستمر منخفض الشدة لزيادة في الألياف العضلية من النمطين 1-2C بعد 6 أشهر من التنبيه المستمر كما لوحظت إضافة للتغيرات في أنماط الألياف العضلية زيادة في فعالية سترات سنتاز وهو ما يقترح تحولاً نحو الإستقلاب المؤكسج ونحو الألياف المقاومة للتعب .

بعد قطع التنبيه الكهربائي تبدأ الألياف بالتحول إلى خواصها قبل التنبيه في مسار زمني يعكس علاقة أول ما يحدث هو آخر ماينتهي خلال 6 أسابيع تستعيد الألياف السريعة السابقة سلوكها القلوصي السابق مع تغير في السرعة القصوى للتقلص وهذا يترافق مع تغيرات في محتوى N ميتيل هيستيدين وفي أتيباز الميوزين .

وفي السلاسل الخفيفة تتأخر التغيرات في الإنظيمات المؤكسجة والحالّة للغليكوجين عن تغيرات البروتين القلوصية مع عودة للسبيل الإستقلابي اللاهوائي بعد 12 إسبوعاً وتكون التغيرات في الكثافة الوعائية الشعرية واحدة من آخر ما يعدل من التغيرات ويمكن أن تبقى موجودة حتى أشهر كثيرة وإذا قُطعت المعالجة بالتنبيه الكهربائي فإن سلسلة من التغيرات تحدث في الألياف العضلية معتمدة على فترة قطع المعالجة .

وهذا يمكن أن يؤثر على إستجابة العضلة لإستئناف التنبيه الكهربائي ( تأثير إعادة التدريب ) . يتم التنبيه للتحول الليفي كان هدفاً للدراسات الكثيرة

إن تطبيق التنبيه بتواتر منخفض ( 10 هرتز ) مدة 8 ساعات باليوم أدى لتأخر في إكتساب تحول من الألياف السريعة للبطيئة مع تنبيه منخفض التواتر ------------ هرتز مستمر خلال 24 يومياً. وبالرغم من هذا التأخر فإن تغيرات مشابهة في الخواص القلوصية حدثت مع كلا برنامجي التنبيه الكهربائي.

عدد متساوٍ من التنبيهات بدقيقة بشكل قافلة من التنبيهات عالية التواتر ( 40 هرتز ) مقابل تنبيه منخفض التواتر( 10 هرتز ) مستمر فإنه يُلاحظ تغيرات كيمياوية نسيجية متشابهة في كلا المجموعتين عاكسة  تحول الألياف من النمط السريع للنمط البطيء ولاحظوا أيضاً زيادةً في فعالية سيكسينات دي هيدروجيناز كإستجابة لكلا نوعي التنبيه الكهربائي بالرغم من أن الزيادة في السيكسنات دي هيدروجيناز يحدث بمعدل أبطأ مع تواتر 40 هرتز بإستخدام تواترات أعلى قوافل بتواتر 40 هرتز قوافل بتواتر 60 هرتز على مدى 2,5 ثانية كل 10 ثواني مع عدد من التنبيهات مساوٍ للتنبيه منخفض التواتر 10 هرتز المستمروعلى مدى 5 أسابيع أديا تقريباً إلى تغيرات متماثلة في كلٍ من أتيباز والنمط الليفي وقبط الكالسيوم والخواص القلوصية في كلا البرنامجين .

يختلف تأثير تغيير التواتر بشكل مثير إن كان هناك زيادة بالتواتر وعدد التنبيهات .

فقد أدى التنبيه العضلي النعلية منزوعة التعصيب عند الجرذان بتواتر ٍ عالٍ (100 هرتز متقطع ) إلى تحول الألياف من النمط البطيء إلى النمط السريع.

بالمقارنة فإن التنبيه منخفض التواتر مستمر ( 10 هرتز ) لهذه العضلة حافظ على الخواص القلوصية البطيئة للعضلة النعلية منزوعة التعصيب ويبدو أن كلاً من تواترات محدّدة وعدد محدد من التنبيهات بالدقيقة يمكن أن يؤثر بشكل مثير على التعبير الظاهري لليف العضلي كإستجابة للعضلة وهذا التحول من الألياف البطيئة للألياف السريعة في هذه النقطة يقتصر على العضلات منزوعة التعصيب ولم يُذكر في العضلات المعصبة.

ولإستبعاد تأثير تحرر عوامل موجة عصبية موضعية على تحول النمط الليفي كإستجابة للتنبيه ركّزت الإستقصاءات على إستجابة العضلات منزوعة التعصيب للتنبيه الكهربائي .

إستُخدمت قوافل لمدة ثانية لنبضات منخفضة التواتر (10 هرتز ) كل ثانيتين وذلك بعد 24 ساعة من نزع التعصيب و أدى إلى نقص في الضمور و المحافظة على مستويات الإنظيم المؤكسج بالمستويات الطبيعية أو فوق هذه المستويات في 95% من العينات وقد يكون من المدهش أن بدء متأخر للتنبيه ( 28 يوماً ) بعد نزع التعصيب بإستخدام تواتر متوسط ( 25 هرتز ) مع موجات ثنائية الإتجاه ( 200 مل ثانية )أخّرت بشكل ملاحظ الضمور وأحدثت أليافاً هجينةً مع تغيرات بالمتقدرات ما يقترح مماثلاً للألياف من النمط 1 مع تغيرات بالمتقدرات تقترح تعبيراً لأتيباز الليف العضلي من النمطين 1 و 2 B توري هذه الدراسات والمعلومات النسيجية و الكيميائية الأخرى  أن عضلات منزوعة التعصيب تُبدي بعض الخواص بعض المطاوعة البلاستيسيتسي بشكل مستقل عن الوارد العصبي .

الأمواج Waves :

يتصف التيار العلاجي بكلٍ مما يلي :

شكل الموجة 

سعة الموجة 

زمن الموجة 

تواتر الموجة 

هناك ثلاثة نماذج رئيسية ( أساسية ) من أشكال الموجة هي :

التيار المستمر 

التيار المتناوب 

التيار النبضي

يتضمن التيار المباشر جرياناً أحادي الاتجاه من الشحنات دون تغيير في صفات الموجة بمرور الوقت . هذا النوع من التيار المستمر غير المتقطع غير قابل للتطبيق في أنظمةال FES ( أجهزة التنبيه الكهربائي الوظيفي ) 

يشير التيار المتناوب إلى جريان ثنائي الإتجاه غير متقطع للجزيئات المشحونة والتي يمكن أن تكون متناظرة أو غير متناظرة ( الشكل 4 ) .

الأمواج النبضية هي الأكثر تطبيقاً لأهداف علاجية ويمكن أن تصنف إلى أُحادية الطور أو ثنائية الطور . يمكن أن تكون الأمواج ثنائية الطور متناظرة أو غير متناظرة وهذا فيما يتعلق بالخط القاعدي .

و ينطبق معنى التناظر على أيٍّ من مواصفات الموجة كشدة التيار وزمنه وزمن الارتفاع أو التزايد أو الصعود ( rise time ) أو تضاؤل و تلاشي وتناقص الموجة .

يمكن أن يُغيَّر أو يُعدَّل التيار المتناوب أو النبضي فيما يتعلق بسعته أو زمنه أو تواتره ، و يمكن أن تكون هذه التعديلات متسلسلة ( متتالية أو متعاقبة ) أو متقطعة أو متنوعة .

Ramping يشير إلى شكل من التعديل و الذي فيه إما أن تزداد سعة الموجة أو زمنها ( ramped up ) أو تتناقص ( ramped down ) بمرور الوقت .

يشير مصطلح القافلة burst إلى نوع من التعديل والذي فيه تُحمَل سلسلة محدودة من النبضات أو غطاء من التيار المتناوب بتواتر معين ( تواتر الحامل carrier frequency ) خلال زمن محدد ( زمن القافلة  burst duration ) .

تُدعى الفترة بين القوافل interburst interval  ( الشكل 4 ) 

يُعرَّف طور العمل ( duty cycle ) بأنه النسبة بين زمن القافلة و بين زمن الطور الكلي بحيث تساوي فترة الطور بكامله مجموع زمن القافلة مع زمن الفترة بين القوافل .

يُعبَّر غالباً عن طور العمل بنسبة ، فلذلك نسبة طور العمل 1:4 يعني طور عمل 20% .

أُجريت عدد من الدراسات للبحث في تأثير مواصفات مختلفة للتنبيه والأمواج على كل من راحة المريض و قوة التقلص و تأثير التقوية والتعب . أُجريت معظم هذه الدراسات في الحالات الطبيعية و من المفترض أن تكون البيانات قابلة للتطبيق في حالات العصبون الحركي العلوي و في الاعتلالات العضلية . 

يبدو أن كلا التيارين المتناوب المعدل للقوافل و النبضي ثنائي الطور غير المتناظر يبدو أنهما يحدثان قوة التقلص الأقوى ، لكن لا يوجد الإجماع فيما يتعلق  بالموجة الأريح للمريض فقد أيدت دراسات متعددة كلاً من التيارات المتناوبة المعدلة بالقوافل والنبضية ثنائية الطور المتناظرة والنبضية أُحادية الطور ثنائية الشوكة . 

هناك علاقة طردية بين سعة التيار بالميلي أمبير mA وبين قوة التقلص العضلي . من المحتمل أن فترة تنبيه تزيد عن 200 ميلي أمبير تُحدث التقلص العضلي الأقوى لكن الأمواج التي تزيد أزمانها عن 60 ميلي ثانية تترافق أيضاً مع ألم أكبر .

إن التواترات 60 - 100 هرتز ضرورية للحصول على التقلص العضلي الأقوى لكنها تؤدي إلى تعب عضلي أسرع . وينقص التعب العضلي بشكل كبير بإستخدام تواترات 20 هرتز تقريباً ولكن بالمقابل يؤدي هذا إلى نقصان 35% تقريباً من القوة الحاصلة في تواترات أعلى .

تُحاول الدراسات الحالية الوصول على التأثير الأعظمي لفعالية التنبيه من خلال تعديل أطوار العمل وتطوير نماذج حسابية معتمدة على الفيزياء الحيوية لاستجابة العضلة للتنبيه الكهربائي على أمل أن هذه النماذج سوف تصل بالحركة المولدة بال FES إلى الشكل المثالي .

بالخلاصة تبدي البيانات أنه يمكن تعديل كل من سعة الموجة وأمدها وتواترها للسيطرة على كلٍ من قوة وتحمل التقلص العضلي ، لكن الإشراك المثالي لمعايير ( مواصفات ) التنبيه لأهداف علاجية أو وظيفية ليست مماثلة ، وهذه هي مساحة للأبحاث الفعّالة المستمرة .

المساري Electrodes :

بقي تطوير مساري التنبيه العصبي العضلي مشكلاً يصعب حله .

يتوفر عدد مختلف من أنماط المساري ( السطحية - فوق العضلية epimysial - داخل العضلية - المجاورة للعصب - المطوقة له nerve cuff - فوق العصب - داخل العصب و داخل الحزمة الليفية العصبية - داخل النخاع الشوكي ) .

يعتمد اختيار نمط المسرى على هدف التنبيه الكهربائي وسهولة إستخدامه كما تتضمن معايير الانتقاء أيضاً :

الانسجام العام بين المساري و الرقائق المعدنية leads ، الكيمياء الكهربائية للسطوح البينية لبنية المسرى ، إمكانية الأذية النسيجية المحدثة بشكل فاعل أو منفعل من قبل المساري أو الرقائق المعدنية ، أذية المساري invasiveness ، سهولة الوضع الجراحي ، سهولة استرداد المسرى و \ أو استبداله ، التعويل على المسرى reliability   ونسب الفشل ، اختيار التقلصات المرغوبة ، احتمال التأثيرات الجانبية ، إمكانية تكرار وإعادة إنتاج الاستجابات العضلية بمرور الوقت ، علاقة الاستجابات التقلصية بالزمن ، وبطول العضلة وزاوية المفصل ، والناحية الإقتصادية.

تبقى المساري السطحية الأشيع استخداماً لمعظم أجهزة FES الوظيفية والعلاجية . تتاثر قوة التقلص المحدثة بهذه المساري بحجمها وطريقة وضعها ، فالوضع الطولي للمساري يحدث زيادة في القوة المتحملة القصوى بمقدار 64% مقارنة مع الوضع العرضي ، كما أن المساري السطحية الأكبر تعطي تقلصاً أقوى وتحدث إزعاجاً أقل مقارنة مع المساري الأصغر.

إن برامج التنبيه الكهربائي التي تتطلب مساري سطحية متعددة تعتبر غير عملية غالباً في حالة توقع الإستخدام الطويل الأمد ل FES . ولتحسين الناحية العملية للتنبيه السطحي فقط طُوّر عدد من أغلفة المساري ( الشكل5 ) . وهذه الأغلفة مفيدة بشكل خاص لدراجة مقياس الجهد باستخدام FES ( الشكل9 ) ومن أجل برامج الوقوف والمشي ، وذلك لأنها تنقص وقت التحضير لFES وتزيد استقلالية المريض وتجعل وضع المسرى أكثر انسجاماً وتساوقاً .

يمكن التغلب جزئياً على إزعاج المريض المرافق للتنبيه السطحي وعلى نقص الدقة الحاصلة مع استخدام التنبيه السطحي باستخدام المساري المغروسة ( المزدرعة ) . والأمثلة الأشيع لذلك هي المساري فوق العضلة وداخل العضلة والمطوقة للعصب .

ولا بد من حل عدد من المسائل المتعلقة بالمواد المركبة حتى نحصل على مسار تسبب أذية نسيجية أقل مع المحافظة في الوقت ذاته على موثوقية المسرى أو معوليته reliability . فعلى سبيل المثال، نقصت معدلات الفشل للمساري داخل العضلة المغروسة عبر الجلد بشكل واضح من نسبة 20% إلى معدلات تقارب 1% في السنة . وعلى أية حال أدت المساري داخل العضلية عبر الجلد إلى أذية نسيجية موضعية حين استخدام الفولتاجات التي تؤدي للتقلص الأعظمي . ويمكن تجاوز هذه المشكلة نوعاً ما عبر وضع مسارٍ على نقاط حركية متعددة مع تنبيه متتال أو في آن واحد لكافة النقاط بفولتاج أخفض ، وهذا أنقص التعب ومن المفترض من أنه ينقص الأذية النسيجية.   

تقدم المساري المطوقة cuff electrode ( والتي توضع حول أعصاب محيطية تعصب عضلات عديدة ) تقدم الفرصة لتفعيل عضلات عديدة باستخدام مسرىً وحيد ، وبالتالي إنقاص مدى الأدوات المستخدمة .

تتوفر المساري المطوقة محكمة التفصيل snug-fitting إذ يمكنها أن تحسن الانتقائية عبر تنبيه أجزاء من العصب المحيطي . 

إن زرع المساري المطوقة باستخدام التنظير أدى إلى تجاوز النقص بالدقة باستخدام المساري السطحية والمغروسة عبر الجلد مع تجنب الحاجة للتعريض الجراحي للأعصاب المستهدفة .

إن حركة المساري يمكن أن تسبب إختلافاً في خواص الدخل و الخرج input-output للمساري المطوقة .

وإن زرع المساري المطوقة للعصب يؤدي أيضاً إلى نقص في المحاور أثناء الأسابيع الأولى لكن المتابعة أظهرت إعادة توليد واضحة .

إن تقنيات التنبيه كإنقاص فترة التنبيه واستخدام التوترات أقل ( 20 هرتز مقابل 50 هرتز )

واستخدام أطوار عمل أقصر يتطلب تطويراً متنامياً لإنقاص الأذية العصبية التالية لاستخدام المساري المطوقة .

التنبيه الكهربائي العصبي العضلي NMES العلاجي لتقوية العضلات :

تنبيه العضلات الطبيعية :

على الرغم من أن العلاج بالتنبيه الكهربائي أظهر فعالية في تحسين قوة العضلات لكنه لا تتوفر معلومات تؤكد أن إستخدام ال ن م ي س في الأشخاص الطبيعيين أدى إلى تحسنات هامه في قوة العضلات مقارنة مع تلك الناتجة عن تمارين الإرادية إسوية الطول .أظهرت دراسات عديدة تقارن فعالية ن م ي س مع التقلص الإرادي سوي الطول لمربعة الرؤوس أظهرت نتائج متشابهة في قوة العضلة----- سوي الطول في وصفتي التمارين .

يمكن أن يحسن ن م ي س تحمل العضلات في أشخاص المكاتب سيد متري وومان المتدربين بمعدلات التنبيه 8 هرتز لكن هذه الفائدة لاتزيد عن التحمل الملاحظ في الأشخاص الفعالين بشكل طبيعي .

يمكن أن يعكس الفائدةالإضافية ل  ن م ي س التشارك مع التقلص الإرادي للتقوية يمكن أن يعكس حقيقة أنا مع التقلص الإرادي الأقصى   تقريباً 100% للوحدات الحركية مفعّلة قد فعّلت وبالتالي فإن التنبيه الإضافي عبر ن م ي س هو غير قادر على تفعيل وحدات حركية إضافية تؤدي في دورها إلى زيادات إضافية في القوة  .

أظهرت مراجعة شاملة لتجارب سريرية عشوائية لتطبيق  ن م ي س لمربعة الرؤوس غيرالضعيفة وتفحص الأشخاص بعد الأذية وبعد الجراحة  .

قورن ال ن م ي س مع تطبيق التمارين الفاعلة الإرادية ومع عدم تطبيق التمارين ، وإعتماداً على الدليل المتوفر فقد أظهر ال ن م ي س فعالية في تدريب مربعة الرؤوس الضعيفة وغيرالضعيفة على أية حال يفضل ال ن م ي س على التمارين الإرادية فقط للتدريب داخل الجبيرة أوفي الحالات التي لايكون فيهاالتزام الشخص كافياً  .

بالرغم من حقيقة ال ن م ي س والتمارين الإرادية تؤدي إلى زيادات ملحوظة بالقوة سوية الطول لكن يختلفان بالتأثير فمع التدريب الإرادي فإن الألياف من النمط واحد تفعل أولاً___ ثم يتلوها تفعيل مترق في الألياف النمط   ( 2 ) مع زيادة في القوة 

بالمقارنة فإن ن م ي س يؤدي إلى تفعيل الألياف في النمط  (  2 ) إلى مدى أكبرمن الألياف من النمط واحد وبماأن القوة الأعظمية تعتمد على تفعيل الألياف من النمط  ( 2 ) فإن التنبيه الإنتقائي من الألياف النمط  ( 2 )عبرال ن م ي س يمكن أن يؤدي إلى زيادات أكبرفي القوى الكلية للعضلة حين تدريبها بشدات تحت أعظمية  .

--------لمعلومات تظهرأن تمارين المجموعات الإرادية تدرب بشدات قلوصية أعلى ( 78 -116 % ) من التقلص الإرادي سوي الطول الأعظمي -----أكثرمما تقوم به مجموعات ال ن م ي س ( 33 - 62 % -------) للحصول على درجة متساوية من القوة .

في إحدى الدراسات لتدريب كبارالسن بتقوية إسوية الطول أدت إلى زيادات حمول أعلى أولى هذه إلى زيادات في معدل القلب إثناء جلسات التدريب أما الأشخاص الموضوعون عشوائياً لل ن م ي س فقد إكتسبوا مكاسب متشابهة القوة لكن دون تغيير في العمل القلبي الوعائي   .

إذن فإن التقوية ل  ن م ي س تقدم فوائد معينة ( 15,30 )تفوق التقلص الإرادي في مجموعات معينة من الأشخاص والذين تعيقهم الأمراض القلبية الوعائية أو أمورأخرى من التدريب بفروط حمل أعلى أظهرت دراسات لتطبيق ال ن م ي س أو التقلص الإرادي إسوي الطول على مقربة الإبهام لليد الغيرالمسيطرة أظهرت أهمية فهم الخواص القلوصية الفريدة لعضلة معينة مشمولة في برنامج التمارين أدى كل من ن م ي س والتدريب الإرادي إلى زيادات في قوة العضلة بالرغم من أن الزيادة الملاحظة كإستجابة لل ن م ي س كانت أصغر بشكل ملاحظ أما مع التدريب الإرادي فقد لوحظ زيادة أكبرفي القوة ------------------------

للتقلص وفي سرعة الإسترخاءمقارنة مع ال ن م ي س على أية حال لم يكن للتدريب في ال ن م ي س على توتر التقلص الميكانيكي ولم يؤدي إلى نقص في التعب    .

أخيراً أدى التدريب لتقلصات حركية أسرع كينيتكس في ما لم يلاحظ تحسنات مع تطبيق ال ن م ي س أستنتج مؤلفون أنه في العضلات الصغيرة كمقربة الإبهام أو كل الوحدات الحركية فعّلت إثناء التقلص الإرادي ولكن ليس بعد تطبيق التنبيه الكهربائي وبالتالي فإن عدد الوحدات الحركية المدربة كان مختلفاً مع برنامجي التدريب ففي هذه المجموعة العضليةالمعينة فإن التقلص الإرادي بإستخدام تفعيل التدفق الشاردي المشبكي مع ثنائية الإثارة والتقلص كان أكثر فعالية في تنبيه العصبونات الحركية الأصغر مع وجود مقاومة أعلى للوارد --------في اليد بالمقارنة فإن التنبيه الكهربائي قد أثر في العمليات المحيطية متجاوزاً الآليات الشاردية الغشائية الثنائية الإثارة و التقلص مفعلاً خلايا أكبر مع وارد IN PUTمع وارد خارجي أخفض و الذي انعكس من الوحدات الحركية داخل عضلة -------

إعتماداً على هذه المعلومات من الهام بوضوح فهم تركيب الوحدات الحركية للعضلة لنحدد التداخل العلاجي الأنسب وتحديد الإستجابة

يمكن للتنبيه الكهربائي العصبي العضلي ل ن م ي س يمكن أن يكون له تطبيق علاجي  في زيادة تقوية المناطق الهيكلية والتي يصعب فيها الحصول على تقلص إرادي أعظم . أظهر ال ن م ي س بتواتريه العالي (200 هرتز) و المتوسط (50 هرتز)زيادة في القوة الأعظمية أسوية الطول لمثلثة الرؤوس الربلية . يمكن أن يؤدي ال ن م ي س مع التقلص الإرادي إلى مكاسب أعلى بوضوح لكل من التقوية و التحمل للعضلات الهيكلية مقارنة مع تطبيق ال ن م ي س أو التقلص الإرادي كل على حدة

أخيراً فقد أظهر ال ن م ي س فقط زيادة في القوة العضلية لكنه أظهر تحسناً في التحمل الوظيفي على مربعة الرؤوس في الطرفين أظهر أنه يحسن الأداء على أجهزة القوة كجهاز القرفصاء لمسافة 25 يارداً و القفز العامودي وهناك فائدة أخرى لل ن م ي س في العضلات الطبيعية وهو الوقاية من ضمور العضلات المرافق للتثبيت الطويل المدة فالأشخاص الذين يتعرضون لتثبيت الركبة بعد إعادة تصنيع الأربطة يصابون بضمور عضلي هام وهو ما يعبر عنه عادة بنقص بالقوة والتحمل والقوة العضلية و السعة المؤكسجة . إن التداخل الباكر لل ن م ي س لمربعة الرؤوس كما يرى بالشكل يؤدي إلى زيادة الحفاظ على قوة هذه العضلة وعلى كتلتها وعلى فعالية دي هيدروجيناز سيكسونات إضافة لقيم القوة إسوية الحركة إيزوترك  الدرجة الأعلى في دراسة استخدمت ال ن م ي س بتواتر 30 هرتز و 300مل أمبير لإحداث تقلص إسوي الطول لمربعة الرؤوس لمدة 10 دقائق تتكرر أربع مرات يومياً و3 بالإسبوع مع تطبيق موافق لتقلص إرادي لمربعة الرؤوس . قورن هذا التطبيق مع التمارين فقط فوجد أن إشراك ن م ي س مع التمارين الإرادية أدى إلى نقص هام في الفقد العضلي و نقص في فقدان قوة الطول

والحفاظ على فعالية الإنظيم المؤكسج البادي عبر مستويات سترات سنتاز وتري فوسفات دي هيدروجيناز أثناء فترةالتثبيت (الجدول 3) يبدو أن فائدة ال ن م ي س على فترة التثبيت في دراسة لتطبيق ال ن م ي س لتثبيت الركبة وبالرغم من أن فقدان أو النقص في محيط الفخذ و في تقلص الإرادي الأعظمي أثناء التثبيت كان أصغر بوضوح مع استخدام ال ن م ي س و ذلك بعد اسبوع بعد الجراحة 6أسابيع منها بعد إزالة التثبيت لم يُرَ إختلافاً هاماً في القوة إسوية الحركة الإرادية الأعظمية إيزوكينيتك أو في محيط فخذ سواء في المرضى اللذين وزعوا عشوائياً بين مجموعتي ال ن م ي س دون إجرائهم التمارين ---------- ال ن م ي س يمكن أن تكون ذا فائدة أكبر في معالجة المرضى النخبة أو الأشخاص الآخرين اللذين يرغبون بعودة سريعة للأداء الأفضل و قد يكون دون فائدة أو بفائدة قليلة للذين يمكن أن يتحملوا تأخراً بالعودة في النشاط البدني الأقصى حتى إتمام فترة التثبيت و إعادة التكيف .

إن ال ن م ي س ( 30 هرتز ) بطور ---- %---- ولمدة ساعة يومياً و بإستخدام مسار سطحية على مربعة الرؤوس الفخذية يمنع تطور ضمور العضلة بعدم الإستخدام عند الأشخاص المثبتين بجبيرة ساق طويلة لتثبيت كسر ظنبوبي .

الحفاظ على الكتلة العضلية هذا يترافق مع الحفاظ على تركيب البروتين العضلي وعلى معدل تركيب البروتين العضلي لوحدة RNAالعضلة ( الشكل 7)

ن م ي س لعضلة الربلة 7 هرتز مدة30 دقيقة مرتان يومياً في مرضى العناية المشددة بسبب قصور تنفسي بعد الجراحي أو بسبب إحتشاءات دماغية أنقصت طرح الكرياتين و 3 ميتيل هيستيدين عبر البول مما يعكس بطئاً في توازن الآزوت السلبي و تحسناً في الحفاظ على الكتلة العضلية مقارنة مع أشخاص لم يتعرضوا للتنبيه الكهربائي. رُكنت الجهود الحديثة على الدور المحتمل ل ن م ي س في تعزيز نشاط نقل الغلوكوز في العضلات الهيكلية بشكل مستقل عن الإنسولين ففي استجابة ل ن م ي س الحاد ACUTE فإن معدل النقل الغلوكوز زاد بشكل حاد وبقي مرتفعاً مدة 90 دقيقة بعد توقف التنبيه مما يوحي أن التقلص العضلي غير الإرادي يمكن أن يقود إلى تعزيز استخدام الغلوكوز و هكذا يمكن أن يكون ل ن م  ي س دوراً في تعزيز قبط الغلوكوز في المرضى المصابين بالمقاومة المحيطية للأنسولين تطبيق آخر و أخير لل ن م ي س في العضلات الطبيعية هو في مساعدة في تقييم الإمراضية ال ايتولوجي في إمراضية الضعف عند المرضى تحت حالات من السيطرة الإرادية الطبيعية المركزية يحدث نقص في التقلص المحدث في التنبيه الكهربائي مع زيادة في التقلص العضلي الإرادي بمستويات مختلفة (8-  ) وهكذا إن حاول الشخص أن يقلص إرادياً العضلة إلى حدها الأعظمي و هذا لمحاولة الشخص التقليص الإرادي الأعظمي للعضلة محدثاً شكلاً مثالياً من تفعيل كل الوحدات الحركية فإن التنبيه الكهربائي المباشر للعضلة لن يؤدي إلى زيادات إضافية في القوة العضلية و على أية حال لن يحاول الشخص أن يقلص عضلته لحدها الأقصى أو إذا ساهمت عوامل أخرى في إنقاص القوة الإرادية فإن ----التنبيه الكهربائي غلى زيادة في القوة العضلية وهذا يرى بشكل أفضل في الإختلاف المدهش و اللافت للنظر في نسبة زيادة القوة المحدثة كهربائياً EITI بين التنبيهين الرابع إلى الأول كإستجابة للزيادات في التقلص الإرادي و ذلك مقارنة الأشخاص الطبيعيين مع المتمارضين ( الشكل 8B) النقص في نسبة EITI الرابع إلى الأول في الأشخاص الطبيعيين عند أداء تقلص إرادي نسبة 75% و نسبة 100% يعكس ظهور تعب محيطي عند التقلصات قرب الأعظمية و بالتالي إلى نقص إستجابة الوحدات الحركية للتنبيه الكهربائي .

تنبيه العضلات في الاعتلال العضلي Myopathic :

يبقى هناك خلاف معتبر فيما يتعلق بفائدة التنبيه الكهربائي في الحفاظ على الوظيفة الحركية عند المصابين بالأمراض العصبية العضلية .

اقترحت الدراسات السابقة أن التمارين البدنية الشديدة aggresive يمكن أن تؤدي لضعف بفرط الحمل وإلى نقص بالوظيفة البدنية الفيزيائية . 

عند الحيوانات المصابة بالحثل أظهر التنبيه الكهربائي منخفض التواتر تحسناً في الوظيفة العضلية وتأخراً في تنكس الألياف العضلية وزيادة في كمية الأنظيمات المؤكسجة . أما في الدجاج المصاب بالحثل الوراثي فإن ال NMES المطبق باكراً بعد التفقيس أخّر بدء العجز و زاد الكتلة العضلية بشكل تدريجي و البروتين الحثلي 29% ومستويات  الفوسفوكينازكرياتين الجائلة بالدوران . وما يدعو للدهشة أن التنبيه الكهربائي في هذه الحيوانات ( الدجاج ) أدى إلى تحول قابل للتمييز نحو الاستقلاب الحال للسكر وهو معاكس للتأثير المُشاهد عند استخدام NMES في العضلات الطبيعية .

حين يطبق التنبيه الكهربائي منخفض التواتر على العضلات المصابة بالحثل عند الأطفال تحدث التحسنات في التقلص الإرادي الأعظمي للعضلة المنبهة وفي قوتها  ودون زيادة في التعب .

وعلى أية حال إذا بُدئ بالتنبيه الكهربائي بعد فقد هام بالقوة فيبدو أنه لا جدوى من التنبيه الكهربائي حينئذ .

بعد قطع NMES فإن مكاسب القوة تُفقد بسرعة ، ويظهر أنه باستخدام NMES للتقوية في الأمراض العصبية العضلية أنه ذو فائدة فقط بالأشخاص الذين احتفظوا بنسبة 15% من القوة الطبيعية ، ومن المحتمل أن تكون الفائدة قصيرة الأمد مؤدية فقط إلى تأخر في النتيجة المحتومة .

تنبيه العضلات منزوعة التعصيب :

إن الاستخدام العلاجي لل NMES في العضلات منزوعة التعصيب يُبنى على قدرة التقنية في منع أو إنقاص الضمور وعلى قدرتها على تعزيز إعادة التعصيب .

يبدو أن للعضلة منزوعة التعصيب بعض المطاوعة plasticity ، حيث يُُظهر ال NMES أنه يُسهّل التحول من الألياف السريعة إلى الألياف البطيئة أو بالعكس .

تترافق هذه النتيجة مع تحسن في الحفاظ على مساحة الليف العضلي و على محيط العضلة لفترة قصيرة من الزمن إلى أن تبدأ إعادة التعصيب . ليس لل NMES فائدة في الحفاظ على خواص قلوصية إسوية الطول معينة مترافقة مع تطاول في كمون العمل بما فيه وقت وصول التقلص إلى حده الأعظمي ووقت نصف الإسترخاء half-relaxation .

تلتبس المعلومات حول تأثير البدء المتأخر ل  NMES بعد أذية نزع التعصيب ، فإذا بدأ التنبيه الكهربائي مباشرة وقت الأذية فقد يُمنع تسارع نصف العمر لمستقبل الأستيل كولين المنحل ببطء . وإذا بدأ بعد بدء انفكاك مستقبل الإستيل كولين فلا يستطيع ال NMES  عكس التحول إلى مستقبل منحل بشكل أسرع ولا يمكن أن يُبطئ انحلال مستقبل الإستيل كولين السريع .

تُظهر المعلومات أن الحفاظ الأقصى على الخواص الطبيعية للوحدة الحركية في برنامج التنبيه قصير الأمد يعتمد على البدء الباكر جداً للتنبيه . 

للمقارنة فإن ال NMES باستخدام نبضة ذات مدة طويلة غير اعتيادية ( 200 ميكرو ثانية ) مستطيلة ثنائية الاتجاه بتواتر 25 هرتز وبعد 28 يوماً من نزع التعصيب ، قد أظهر أنه يحافظ على قطر الليف العضلي و يُحدث نمطاً هجيناً من الألياف يتضمن خواص الألياف العضلية البطيئة و السريعة.

افترض واضعو هذه الدراسة أن النتائج المثيرة نسبياً لهذا التطبيق المتأخر من  NMESيمكن أن يُعزى جزئياً إلى مدة النبضة الطويلة المستخدمة في برنامج التنبيه ، وهذا ينسجم مع معلومات دراسة سابقة تقارن برنامجي تنبيه الأول ( 8 هرتز ، 1 ميلي ثانية ) والثاني ( 1 هرتز ، 7 ميلي  ثانية ) طُبقا على عضلة أرنب سريعة التقلص منزوعة التعصيب حيث وجدت هذه الدراسة أن التواتر الأخفض فقط قد أنقص الضمور. 

إن الإجماع الكلي لدراسات عديدة على الإستجابة العلاجية للتنبيه التكززي tetanic في الوقاية من ضمور العضلات هو باستخدام فترات تنبيه تتراوح بين 5 - 45 ميكروثانية ودون استخدام فترات أقصر.

بالرغم من أن تطبيق ال NMES  على العضلات منزوعة التعصيب مدة 4 - 10 أشهر يحدث بعض التحسن في توتر العضلات tension فإن النتيجة الأقصى للتوتر الملاحظ في هذه الدراسات كان فقط 10% من القيم الطبيعية .

إن المعلومات التي تدعم NMES الدراسات على البشر هي أقل وضوحاً من تلك الملاحظة عند الحيوانات ، فعلى سبيل المثال تطبيق ال NMES بتواتر منخفض على الإنسان خلال 7 أسابيع من الأذية و لمدة أكثر من 30 إسبوعاً لم تُبدِ فائدة على المدى الطويل و ذلك وفقاً لبعض الاختبارات كفحص القوة العضلية السريري أومقياس الجهد أو قياس الكتلة العضلية (بواسطة CT أوUS  ) أو المقدار الأعظمي أو تواتر تفعل نزع التعصيب .

بالمقارنة ذُكر أن التنبيه الغلفاني ( 30 تنبيه ، 3 مرات يومياً ) أنه يحافظ على كتلة عضلة اليد .

في دراسات أُخرى فقد أظهر البدء باستخدام NMES في حالة نزع التعصيب المزمن أنه يزيد كلاً من كتلة العضلة والمساحة بالمقطع المعترض بما يقارب الطبيعي وذلك بعد أشهر من التدريب . 

إن الخلاف بين هذه الدراسات والخلاف مع المعلومات في الأدب الطبي واستخدام نماذج الحيوانات يمكن أن يعكس الاختلافات في معايير التنبيه وفي خواص العضلة . ولابد من مزيد من البحث لحل التوصيات المتناقضة فيما يتعلق بمواصفات التنبيه المثالية .

إن المواصفات التي أظهرت الفعالية الأكبر حتى تاريخه فيما يتعلق في ال NMES  في حالة نزع التعصيب هي الفولتاج عالي مع زمن قصير أو فولتاج منخفض مع زمن طويل وكلاهما يمكن أن يكون غير عملي سريرياً بسبب إحداثه لعدم الراحة.

لا يوجد معلومات تدعم أن إستخدام ال NMES في العضلات منزوعة التعصيب يُسرّع عملية إعادة التعصيب reinnervation ، بل في الحقيقة أظهرت عدد من الدراسات أن التنبيه يثبط التبرعم النهائي وإعادة التعصيب . إن الخلاف في الأدب الطبي فيما يتعلق بتأثير ال NMES  على التبرعم يُعزى جزئياً للطريقة المستخدمة . أظهرت الدراسات الحديثة أن إستخدام ال NMES ( 20 هرتز ، 8 سا ) في الإصابات الحادة أنقص ضخامة الوحدة الحركية و أنقص التبرعم بشكل رئيسي في العضلات المنزوعة التعصيب بشدة والتي تحوي أقل من 20 % من الوحدات الحركية سليمةً .

كما ظهر أيضاً أن ال NMES يمكن أن يكون أكثر إيذاءً للوحدات الحركية الأصغر والأبطأ منه للوحدات الحركية الأكبر .

لأن الآلية لهذا غير واضحة وتبدو أنها تعارض التجارب التي تظهر زيادة في العامل الحاثي neurotrophin-4 بعد التنبيه الكهربائي وبالرغم من الزيادة الملاحظة هذه في النيورنتروفين 4 والتي ظهرت في أمثلة أخرى أنها تعزز التبرعم المحوري ، فإن الدراسات قد أظهرت بشكل منسجم أن إعادة التعصيب تُثبَط على الأقل جزئياً بواسطة ال NMES .

بالنتيجة فإن القرار باستخدام أي تداخل علاجي ينبغي أن يعتمد على دليل التحسن . ومثل هذه الفائدة قد ظهرت في الدراسات على الحيوانات والتي قارنت النتائج بعد إصلاح العصب في مجموعة استقبلت ال NMES وفي مجموعة أخرى لم تستقبله . وقد تحسن كل من شكل العضلة و سعتها الوظيفية في المجموعة المعالجة بال NMES ، لذلك في العضلات منزوعة التعصيب يمكن أن يكون ال NMES  طويل الأمد فعّالاً في تحسين النتيجة الوظيفية عبر منعه الضمور وذلك حين يُتوقع حدوث إعادة التعصيب على مدى فترة طويلة من الزمن كما في حالة إصلاح العصب الجراحي أو في الأذية الجزئية مع سلامة أكثر من 20% من الوحدات الحركية.

أما في نزع التعصيب المزمن حيث من غير المحتمل أن يفيد ال NMES في إعادة التعصيب فإنه مع ذلك يمكن أن يقدم إمكانية لتحسن المظهر الجمالي و لإنقاص خطر قرحات الضغط .

تنبيه العضلات منزوعة التعصيب المركزي : 

إن التنبيه الكهربائي للعضلة بعد حدوث إصابة الجهاز العصبي المركزي أو إصابة النخاع الشوكي SCI يمكن أن تؤدي إلى عكس الضمور العضلي المرافق للتثبيت -------الموجود ومع هذه الإضطرابات بالرغم من أن تطبيق ال NMES بعد الحادث الدماغي الوعائي قد اقتصر عموماً على استخدامه كمقومة أكثر من استخدامه كوسيلة علاجية للتقوية فإن ال NMES قد استُخدم بنجاح في العضلات السطحية الصغيرة لليد والمعصم   لتحسين القوة ويُنقص الضمور ------ حول التنبيه الكهربائي لعضلات اليد يظهر أن يمكن الحفاظ على قوة أكثر 80% من القيمة الأولية على مدى 8 أشهر بإستخدام طور عمل 1:5 مع نقص بقوة العطف الظهري بإستخدام طور عمل مساوِ 50% .

من الضروري تعديل مواصفات التنبيه الكهربائي لتجاوز تعب العضلات المعرضة للتنبيه خصةً في الحالات التي يمكن للشناج والضعف الشديد أن يحدد المكاسب العلاجية .

القسم الثاني من ص 489 

------------ انتباه أكثر بكثير نحو إستخدام NMES كوسيلة لتأهيل العضلات المشلولة بعد إصابة النخاع الشوكي SCI .

فبعد SCI ينقص الألياف من النمطين 1 و2 أتيباز الليف العضلي و عالية السيكسونات دي هيدروجيناز ونسبة الأوعية الشعرية إلى الليف مقارنة مع ما يُرى في عضلات ---------- الطبيعي كما لوحظ نقص في كتلة العضلة وفي المساحة العترضة لليف والقوة و بطئ واضح في سرعة التقلص وزيادة في التعب .

أدى أستخدام التنبيه الكهربائي (بتواتر 20 هرتز وطور عمل 15% ) للظنبوبية الأمامية إلى أشخاص مصابين بأذية ال SCI مزمنةإلى زيادة في نسبة الألياف من النمط 1 بنسبة 14% + - 8% إلى 25% + - 10%  ( بالرغم من أن المستوى النهائي كان أقل من عضلات الشاهد ) لم يكن له تأثير على توزع حجوم الألياف أو علىمساحة الليف الوسطي.

يمكن أن تحدث أيضاً تغيرات كيميائية حيوية بعد ال NMES فقد ازداد كل من مستوى هيدروكسي و المثبط النسيجي للميتالوميناز 1 بمقدار ضعفين فوق المستويات القاعدية بعد ال NMES و بمقدار أربعة أضعاف مقارنة مع الأشخاص السليمين .

وفي ضوء نقص الدليل عن زيادة كولاجين من النمط 4 فإن المعلومات تُظهر أن ال NMES يترافق مع تسارع في تحول الكولاجين من النمط 4 كجزء من العملية الكيفية للعضلة المشلولة لإعادة تأسيس تقلص العضلة.

يعزز ال NMES السعة التأكسدية للعضلة عبر ظهور زيادة في فعالية السيكسونات دي هيدروجيناز كإستجابة لل NMES هناك ارتفاع سريع في كل من الهيكسوكيناز و اللاكتات دي هيدروجيناز و السترات سنتاز و اللاتي هيدروكسي أسيل كو أنظيم A للمتقدرات و الحالة للغليكوجين .

======== الأنظيمات حتى بعد التوقف ال NMES وبعد عودة استهلاك الأوكسيجين VO2 على مستوياته القاعدية كما يوجد أيضاً زيادة هامة في المقدار الجبري وفي محتوى البروتين في الغلون 1 والغلون 4 عدم نقل 3 أوميتيل 1غلوكوز مُحرض بأنسولين .

تُظهر هذه التغيرات في تعزز حساسية الأنسولينفي العضلات الهيكلية.

إن هذه الإستجابات النسيجية والكيميائية الحيوية لل NMES مشابهة لتلك المشاهدة مع تطبيق التنبيه الكهربائي منخفض التواتر على العضلات الطبيعية كما أظهرت أيضاً القوة العضلية والخواص القلوصية إستجابة إيجابيةلل NMES زاد إستخدام ال NMES اليومي تحمل العضلة إلى المستويات المشاهدة في الأشخاص السليمين لكن مع بطئ في زمن التقلص وفي نصف الإسترخاء .

تظهر هذه البيانات------ الفعلية في مقاومة التعب من الألياف العضلية السريعة التعب النمط 2B إلى الألياف السريعة المقاومة للتعب النمط 2A و بالمقارنة هنا أيضاً زيادة فيسرعة الإسترخاء وتغيير العلاقة بين القوة والتوتر وذلك بعد تنبيه والذي قد يعود إلى التكييفات ------ التدبير أو معاملة الكالسيوم .

بالرغم من هذه التحسنات في التعب ( التحمل ) لم يكن هناك تغيراً ملحوظاً في قوة العضلة مع شكل البنية وهذا يتساوى مع العلاقة التبادلية بين القوة و التحمل في الوحدات الحركية الطبيعية .

أظهرت دراسات أخرى لتطبيق ال NMES في أذيات ال SCI أن زيادة في القوة تتحقق في التنبيه إذا تم تقلص العضلة المُنبّهه ضد المقاومة .

بالرغم من أن التقلص العضلي المُحدث بال NMES  قد أظهر زيادةً في خواص نسيجية كيمياوية وقلوصية محددة في العضلات منزوعة التعصيب المركزي فإن الزيادات الخفيفة في القوة التحمل العضليين يُشاهدان بشكل أكثر إثارة حينما يشرك ال NMES مع مقاومة أو مع نشاطات وظيفية .

منذ منتصف الثمانينات فإن تقوية مربعة الرؤوس بإستخدام ال NMES بتحريك ركبة في قوس 45 درجة مع زيادة  المقاومة قد أدى إلى زيادة في تحمل وكتلة هذه العضلة .

إن تطوير جهاز دراجة مقياس الجهد المُحدث  بالتنبيه ( FES-CE ) الشكل 9 قد أدى إلى المزيد من الفوائد العلاجية ------- الجهاز أمواجاً مستطيلةً أُحادية الطول بتواتلر 30 هرتز و 0 - 130 مل أمبير بزمن 375 ميكرو ثانية وذلك لتنبيه متتالٍ لكلٍ من مربعتي الرؤوس و المأبضيات والعضلات الإليوية لإحداث حركة تدويس سلسلة لدراجة مقياس الجهد للطرف السفلي , يُضبط هذا الجهاز ذو الدارة المغلقة للحفاظ على معدل تدويس 35-50 دورة بالدقيقة مع توقف ذاتي إذا حدث إعاقة أكبر من 16 ألف أوم أو إذازاد الفولتاج عن 220 أو إذا نقص معدل التدويس  عن 35 دورة بالدقيقة ( فيما يوحي بالتعب ) .

إستخدام دراجة مقياس الجهد إستخدام مُحدث بال FES أظهر باحثون عديدون زيادات في كلٍ من محيط الفخذ و تحمل العضلة ومساحة مربعة الرؤوس ( بإستخدام ال CT ) ومعدل تركيب بروتين عضلة مربعة الرؤوس ( من 0.071% -0.0985% بالساعة ) دون تغيير في تحول بروتين الجسم الكلي .

تتضمن التغيرات في الخواص القلوصية نقصاً في تقلص مربعة الرؤوس المبدئي و الذي يُفترض أن يكون منسجماً مع الزيادة غير المتناسبة في وظيفة الألياف البطيئة.

لايؤدي فقد ال FES إلى تغيرات كتلة العضلة الموضعية و لكنه يمكن أن يؤثر على تركيب الجسم الكلي فبعد إصابة SCI تنقص كتلة الجسم اللاشحمية ( اللادهنية ) .

أظهر ال NMES منخفض الشدة وقصير الأمد مكاسب بسيطة فقط في كتلة الجسم اللاشحمية ( +1,9% )وعلى كلٍ أظهرت البيانات من دراساتنا أن الأشخاص المصابين بال SCI المزمن والذين وُضِعوا عشوائياً لبرنامج ES-CE أظهرت زيادة في كتلة الجسم الكلية الاشحمية بنسبة 7,9% مع نقص في نسبة شحم الجسم بمقدار 12,1% .

عُزيت هذه المكاسب بكتلة الجسم اللاشحمية أساس إلى المكاسب في الكتلة اللاشحمية في الطرف السفلي و التي زادت بنسبة 9,7% عن المستوى القاعدي .

إن ال FESCE هو وسيلة -----أيضاً لمنع النقص في كتلة الجسم اللاشحمية المرافقة للإصابة  SCI.

فالبدء به خلال 3 أشهر من هذه الإصابة قد منع ضمور عضلات الطرف السفلي بعد 3 أشهر من التدريب و أحدث ضخامةً في العضلة بعد 6 أشهر من التدريب .

أخيراً إن إستخدام ال NMES لتنبيه التقلص العضلي و للحفاظ على الكتلة العضلية يمكن أن يكون قابلا للتطبيق لمنع قرحات الضغط فعند الحيوانات أدى التنبه المستمر بتواتر 10 هرتز ولمدة 8 ساعات يومياًُ إلى زيادة النوعية الشعرية بعد 7 أيام على الأقل .

أما ال NMES ( 50 هرتز ) وطور عمل 33% فقدأظهرت زيادة بأذيات ESI غير المدربة فإن هذا التغيير لم يكن هاماً إحصائياً.

بما أن فوائد قد لوحظت في الأشخاص السليمين فقد إفترض المؤلفون أن بعضاً قد ساهموا بالنقص في الجريان الدموي في المصابين بإصابات ESI وإن هذا التنبيه ربما حسّن الفائدة الحركية الدموية هيمودينامك .

أظهرت ال NMES زيادةً في الجريان الشرياني خلال الراحة وإلى إستجابة تبيّغية ( إحتقانية ) أكبر للإقفار الإنسدالي -------- يُفترض أن الإستجابة الأخيرة تعود إلى تغير أكبر في المطاوعة الشريانية بواسطة الموسع الوعائي المحرر من البطانة (النترك أوكسيد ) أو تشكل أوعية جديدة في العضلة الهيكلية .

 يمكن أيضاً لل NMES 50 هرتز مطبق على الع8ضلات الإليوية الكبيرة عند أشخاص سليمين يمكن أن يؤدي إلى تغيرات يمكن تقديرها في توزع الضغط البيني أثناء الجلوس ( الشكل 10 ) ويؤدي إلى تغيرات شكلية أساسية في الإليتين بمستويات تنبيه تُحدث فقط نسبة صغيرة من التقلص الإرادي الأعظمي يشبه شكل الإلية الناتج عن التنبيه تقريباً شكل الإلية المعلق أو المتدلي متضمناً نقصاً في الإنفتال أو التشوه النسبي .

إذا أمكن الحصول على -------- عند المصابين بإصابات ال SCI فيمكن أن يكون لل NMES تطبيقاً كوسيلة لإزالة الضغط لإنقاص حدوث قرحات الضغط .