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척수 손상 환자에게 FES는 얼마나 효과적일까요? 전기 자극이 어떻게 그들의 삶을 바꿀 수 있는지 알아보세요!
기능적 전기 자극(FES) 기술은 중추 신경계 손상으로 마비된 개인의 신체 움직임을 인위적으로 생성하기 위해 저에너지 전기 펄스를 사용합니다. 이 기술은 마비된 사지에 근육 수축을 생성하도록 특별히 설계되어 움켜쥐기, 걷기, 소변보기, 서기와 같은 기능을 가능하게 합니다. 처음에 FES의 적용은 손상된 기능을 영구적으로 대체하고 척수 손상, 두부 손상, 뇌졸중 및 기타 신경 질환을 앓고 있는 환자를 돕기 위해 신경 보철물을 설계하는 데 목표를 두었습니다. 즉, 환자는 원하는 기능을 수행할 때마다 장치를 사용해야 합니다.
FES는 때로 신경근 전기 자극(NMES)이라고도 하며, 움켜잡기, 뻗기, 걷기와 같은 자발적인 운동 기능을 재훈련하기 위한 치료법을 제공하는 데 사용되었습니다.
이 경우 FES는 환자를 평생 FES 장치에 의존하게 하기보다는 자율 기능을 회복하는 것을 목표로 하는 단기 치료법으로 사용되며, 따라서 기능적 전기 자극 치료(FET 또는 FEST)라고 합니다. 간단히 말해서 FEST는 개인의 중추 신경계가 손상된 기능을 수행하도록 재학습시켜 평생 신경 보철물에 의존하지 않도록 돕는 단기 개입입니다. 토론토 재활 연구소의 KITE에서 시행한 최초의 2상 임상 시험은 잡기, 닿기, 걷기와 같은 기능에 대한 FEST의 적용에 초점을 맞추었습니다.
원리
뉴런은 전기적으로 활동하는 세포입니다. 뉴런의 정보는 활동 전위라고 불리는 전기적 자극의 형태로 인코딩되고 전송됩니다. 활동 전위는 약 80~90mV에 달하는 세포 전위의 일시적인 변화를 나타냅니다. 신경 신호는 주파수 변조되는데, 이는 단위 시간당 활동 전위의 수가 전송되는 신호의 강도에 비례한다는 것을 의미합니다. 일반적인 액션 전위 주파수는 4~12Hz입니다. 전기 자극은 신경 세포막의 전기적 전위를 변화시켜 이러한 활동 전위를 인위적으로 유도할 수 있습니다. FES 장치는 이러한 특성을 이용해 신경 세포를 전기적으로 자극하고, 이를 통해 근육이나 다른 신경을 더욱 활성화할 수 있습니다.
그러나 안전한 FES 장치를 설계할 때는 조직을 통과하는 전류로 인해 흥분성 감소나 세포 사멸과 같은 바람직하지 않은 효과가 발생할 수 있으므로 특별한 주의가 필요합니다.
FES는 일반적으로 신경이나 신경과 근육이 만나는 지점을 자극하여 작동합니다. 자극되는 신경 다발에는 운동 신경(중추 신경계에서 근육으로 내려가는 신경)과 감각 신경(감각 기관에서 중추 신경계로 내려가는 신경)이 포함됩니다. 전류는 운동신경과 감각신경을 자극할 수 있다. 어떤 응용 분야에서는 신경을 자극하여 국소 근육 활동을 생성합니다. 즉, 자극은 직접적인 근육 수축을 생성하는 것을 목적으로 합니다. 다른 응용 분야에서는 자극이 간단하거나 복잡한 반사 작용을 활성화하는 데 사용됩니다.
역사적 배경전기 자극은 고대 이집트에서 처음 사용되었는데, 당시 전기 물고기를 사람과 접촉시키는 물속에 넣으면 치료 효과가 있다고 믿었습니다. FES는 원래 기능적 전기치료라고 불리며 리버슨이 제안했습니다. "기능적 전기 자극"이라는 용어는 1967년이 되어서야 모와 포스트에 의해 제정되어 특허에 사용되었습니다. 오프너 특허는 발 떨어짐을 치료하는 시스템을 설명합니다. 상업적으로 출시된 첫 번째 세대의 FES 장치는 비골신경을 자극하여 발 떨어짐을 치료했습니다.
일반적인 응용 프로그램
척수 손상척수 손상은 뇌와 근육 사이의 전기 신호를 방해하여 손상 부위 아랫부분에 마비를 유발합니다. FES의 주요 용도는 사지 기능을 회복하고 장기 기능을 조절하는 것입니다. FES는 또한 통증, 압박 및 궤양 예방을 치료하는 데 사용됩니다.
뇌졸중과 상지 회복
뇌졸중 이후 말초신경은 하루에 약 1mm의 속도로 재생됩니다. 시간이 지남에 따라 신경 회복의 진행은 재생 메커니즘의 하향 조절로 인해 제한됩니다. FES는 통증 관리, 어깨 탈구 감소, 운동 복귀 범위와 속도를 높이는 데 효과적인 것으로 나타났습니다. 연구에 따르면 FES의 효과는 장기적으로 지속되며, 최소 24개월 이상 지속되는 것으로 나타났습니다.
발 높이
발 떨어짐은 편마비의 흔한 증상이며, 보행 시 스윙 단계에서 발의 발등 굴곡이 부족한 것이 특징입니다. FES는 보행 중의 발등굴곡 부족을 효과적으로 보상할 수 있습니다. 발꿈치가 걷는 자세에서 벗어나려고 할 때 자극기가 경골 신경에 자극을 보내 발등 굽힘 근육이 수축되도록 합니다.
요약하자면, FES 기술은 척수 손상 환자의 삶의 질에 상당한 영향을 미쳐, 특정 기능적 능력을 회복하고 나아가 사회 생활과 정신 건강을 개선하는 데 도움을 줍니다. 하지만 미래를 내다보면, 이 기술이 더 폭넓게 적용될 수 있고 다양한 질병을 앓고 있는 더 많은 환자가 삶에서 지혜와 가능성을 되찾는 데 도움이 될 수 있을지 생각해볼 수 있습니다.
