EMG - ANALÝZA VYBRANÝCH SVALŮ HORNÍ KONČETINY PŘI POHYBU VE VODNÍM PROSTŘEDÍ A POHYBU PROTI ODPORU ELASTICKÉHO TAHU

Souhrn

V příspěvku je poukázáno na význam využití pružných tahů a vodního prostřední pro fyzioterapii. Příspěvek je doplněn pilotní studií, jejímž cílem bylo porovnat a dokumentovat pomocí polyelektromyografického vyšetření aktivitu vybraných svalů pažního pletence a sled jejich zapojení při abdukci v ramenním kloubu prováděné jednak proti odporu pružného tahu, jednak proti odporu vodního prostředí s využitím pomůcky Aquafin. Výsledky poukazují na rozdílný sled aktivace svalů při pohybu prováděném ve vodním prostředí a mimo něj a též poukazují na nález nižší svalové aktivity při pohybu mimo vodní prostředí. Výsledky rovněž naznačují, že u pohybu prováděného proti odporu pružného tahu mimo vodní prostřední se zapojují oproti cvičení ve vodním prostředí více rychlá svalová vlákna. Cvičení ve vodě naproti tomu bude mít pravděpodobně větší převahu aktivity pomalých vláken, která jsou zapojena rovnoměrně v průběhu celého zaznamenaného pohybu. Autoři doporučují pečlivou volbu a stanovení plánu při využití cvičení ve vodním prostředí.

Klíčová slova:
polyelektromyografie, WaS-EMG, Water Surface EMG, svaly pažního pletence, fyzioterapie, pružný tah, vodní prostředí

ÚVOD

S přibývajícím množstvím nových pomůcek, které jsou využitelné ve fyzioterapii, se setkáváme s doporučováním nových možností jejich aplikace, vždy s hlavním cílem podpory a urychlení léčebného procesu. Bohužel, často jsou pomůcky doporučovány především díky firemní reklamě, aniž by byl jejich efekt či účinek podpořen nějakou studií, o skutečně významných a dokonale podložených studiích ani nemluvě. Již řadu let využíváme ve fyzioterapii za účelem jak preventivním tak terapeutickým pružné tahy. Tyto jsou rovněž využívány v oblasti sportu. Zde existuje již řada kvalitních studií, dokumentujících oprávněnost použití uvedených pomůcek .

Velmi „starým“ terénem, který je využíván za terapeutickým účelem, je vodní prostředí. V posledních několika letech se však na trhu objevilo velké množství pomůcek, které jsou doporučovány jako další možnost obohacení fyzioterapeutických programů u celé řady diagnóz. Obdobně jako je tomu u jiných pomůcek, jsou nabízeny i kurzy, nesoucí nejrůznější názvy, jejichž hlavním cílem je prezentovat pomůcky a doporučovat jejich použití, avšak účinnost jejich aplikace není podložena vědeckými publikacemi. Podle nám dostupné literatury není dosud provedeno dostatečné množství kinematických či elektromyografických analýz pohybů ve vodním prostředí s aplikací pomůcek kladoucích odpor. Práce, které jsou publikovány, se zabývají především hodnocením chůze i pohyby dolních končetin ve vodním prostředí (13, 14). Z uvedeného důvodu považujeme za vhodné přispět k této proble-matice a poukázat na některé aspekty využití jednoduchých, v poslední době hojně využívaných pomůcek. Nezanedbatelným důvodem nedostatečněho množství EMG studií ve vodním prostředí je technická náročnost provedení experimentů, kdy je nutné se vypořádat s aplikací elektrod, zabezpečením vodotěsnosti EMG vysílače a dalšími problémy, které vodní prostředí přináší (9, 15).

Využití pružných tahů ve fyzioterapii

Pružné tahy jsou pomůckou, kterou není zapotřebí detailně představovat, jelikož jsou používány ve fyzioterapii a sportu od cca 70. let 20. století. Kromě toho, že pomůcky v různé formě (gumový pruh, gumová hadice) jsou integrální součástí některých speciálních fyzioterapeutic-kých konceptů, umožňují tyto provádět aktivní cvičení proti odporu, který je progresivního charakteru. V rámci cvičení je možné pracovat s izometrickými, koncentrickými i excentrickými svalovými kontrakcemi ve smyslu jak selektivní aktivace svalů tak i globálních postupů (10). Možnosti použití pružných tahů jsou velmi široké, lze je prakticky použít ve všech klinických oborech. Jejich aplikace se vždy řídí cílem terapie u daného pacienta a jeho aktuálním stavem. V neposlední řadě bychom měli brát v úvahu výsledky, závěry a doporučení vědeckých studií a výzkumů, kterých k problematice využití pružných tahů bylo provedeno nespočet. Převážná většina z nich, obdobně jako i námi provedená předchozí šetření, dokládá efektivitu využití pružných tahů k ovlivnění sva-lové aktivity. (4, 8).

Využití pomůcek ve vodním prostředí pro fyzioterapii

Voda jako specifické prostředí je využívána od nepaměti k nejrůznějším účelům. Ve fyzioterapii bylo a je vodní prostředí kromě využívání ke koupelím využíváno i k plavání s nejrůznějším cílem a dále za účelem aplikace některých speciálních metod, jako je např. metoda podle Hallwicka. V poslední době dochází k rozvoji aktivit nazývaných Aqua-Training, Aqua-gymnastika aj., které kromě toho, že představují aktivity pro volný čas, mohou být či jsou i součástí nebo doplňkem fyzioterapie. Tak jak se setkáváme s vývojem nejrůznějších pomůcek pro terapii, nabízí trh pomůcky, které jsou určeny pro rozmanité využití ve vodním prostředí. Pomůcky, které jsou za účelem využití ve vodním prostředí doporučovány, v návodech uvádějí, že jsou vyvinuty na základě funkčních a zdravotně orientovaných požadavků s pomocí trenérů fitnes a fyzioterapeutů.

Pokud však pátráme v dostupné literatuře, jen obtížně nalezneme studie, které dokumentují výše zmíněné požadavky. Spíše než na základě podložených výsledků studií o efektivitě je využití pomůcek doporučováno na základě úsudku či osobní zkušenosti nebo zkušenosti s pacienty. Jednou z pomůcek, určené pro ovlivnění funkce svalů horní a dolní končetiny ve vodním prostředí, je pomůcka Aquafin^®, Thera-Band (obr. 1). Tato pomůcka se v podobě malé ploutvičky připevňuje v případě využití na horní končetině v oblasti zápěstí, v případě použití na dolní končetině v oblasti nad kotníky. Podle nastavení pomůcky ke směru prováděného pohybu pomůcka buď odpor prováděnému pohybu může zvyšovat, nebo naopak prováděný pohyb usnadňovat. Jak již uvedeno, k využití uvedené pomůcky neexistují (až na ojedinělou výjimku) žádné studie, proto jsme se pokusili v námi předložené pilotní studii poukázat na některé možnosti využití uvedené pomůcky ve fyzioterapi (1).

Pilotní studie jako příspěvek k objasnění rozdílu aplikace dvou různých pomůcek při abdukci v ramenním kloubu

Jako drobný příspěvek k dokumentování aktivace vybraných svalů při pohybu abdukce v ramenním kloubu, prováděné proti odporu pružného tahu a vodního prostředí v kombinaci se speciální pomůckou, přinášíme tuto pilotní studii.

Cíle studie

Hojně studovaným pohybem, mimo jiné pro jeho komplexnost, se jeví abdukce v ramenním kloubu. Je to pohyb, který je v rámci fyzioterapie právě s terapeutickým cílem velmi často prováděn či procvičován. Rovněž velmi diskutovanou tématikou je sled aktivace svalů při uvedeném pohybu, a to jak u zdravého jedince tak samozřejmě u různých funkčních problémů v této oblasti. Položili jsme si tedy za cíl zobrazit a porovnat intenzitu zapojení vybraných svalů v oblasti pažního pletence a především sled jejich aktivace při abdukci v ramenním kloubu při dvou způsobech kladení odporu - jednak za použití pružného tahu a jednak ve vodním prostředí při kladení odporu s pomůckou Aquafin.

Metodika

Provedená pilotní studie představuje případovou studii provedenou u jednoho probanda. Jednalo se o záměrně vybraného muže věku 20 let, který představuje vzorek zdravé populace. Při jeho výběru byla věnována pozornost anamnéze, ve které nebyly shledány žádné úrazy ani žádná onemocnění s dopadem na pohybový systém. Vyšetřovaná osoba se účastnila studie dobrovolně a souhlasila s prezentováním výsledků v tisku.

Polyelektromyograficke vyšetření

Pro polyelektromyografické vyšetření byl použit 8kanálový telemetrický EMG přístroj Noraxon/ Neurodata, software MyoResearch XP Master. EMG signál je upraven filtry Butterworth osmého řádu s pásmovou propustností 0–500 Hz a dále vzorkován dvanáctibitovým analogově – číslico-vým převodníkem na vzorkovací frekvenci 1500 Hz. Vlastní upevnění elektrod na kůži jsme provedli pomocí metodiky určené pro WaS-EMG – Water Surface EMG (9). Současně v průběhu měření byl pořízen videozáznam, který následně umožnil přesné vyhodnocení jednotlivé fáze pohybu vztažené k EMG signálu.

V rámci experimentu byl prováděn aktivně pohyb v ramenním kloubu – abdukce, a to nejprve proti odporu elastického odporu s využitím Thera-Bandu^® červené barvy (obr. 2) a dále pak ve vodním prostředí s aplikací pomůcky Aquafin^® připevněné v oblasti zápěstí (obr. 3). V obou dvou případech byl pohyb prováděn úhlovou rychlostí 30°/ 1 sekundu v rozsahu do 90 stupňů abdukce v ramenním kloubu z nulového postavení. Výchozí pozicí v obou případech byl vzpřímený stoj. Každý pohyb byl opakován 5x a mezi měřením s aplikací pružného tahu a měřením provedeném ve vodním prostředí byla zařazena přestávka 5 minut, což je čas dostatečně dlouhý k elimimování případné únavy z předchozího cvičení.

V obou dvou případech byla snímaná EMG aktivita 3 svalů na pravé straně těla: m. serratus anterior, m. latissimus dorsi a m. infraspinatus. Elektrody byly umístěny na motorické body výše jmenovaných svalů a pro oba dva prováděné pohyby byly ponechány na shodných místech během celého experimentu. Uvedené svaly byly vybrány proto, že mají zásadní význam pro funkci ramenního pletence a navíc díky jejich povrchovému uložení jsou přístupné pro snímání svalové akti-vity pomocí povrchové elektromyografie. V úvodu experimentu bylo na suchu provedeno vyšetření MVC všech sledovaných svalů za použití definovaných pozic dle Jandova svalového testu. Hodnotili jsme a následně porovnávali timing jednotlivých svalů v obou prostředích, porovnali jsme stupeň aktivace svalů v dynamickém režimu a orientačně vyhodnotili frekvenční charakteristiku svalů v obou případech experimentu. Vyhodnocení aktivace svalu probíhalo se současným hodnocením videozáznamu, čímž bylo umožněno určit jednotlivé fáze pohybu v EMG obrazu.

VÝSLEDKY

V rámci studie byla snímána elektromyografická aktivita m. serratus anterior, m. latissimus dorsi a m. infraspinatus během pohybu abdukce v ramenním kloubu ve dvou rozdílných prostředích.

Uložené záznamy byly prohlíženy a zpracovány v programu MyoResearch.

1. Sled aktivace svalů

Z vyhodnocení elektromyografických záznamů vyplývá rozdílný sled aktivace sledovaných svalů při pohybu provedeném proti odporu pružného tahu a při pohybu provedeném proti odporu vodního prostřední+speciální pomůcky. Při abdukci v ramenním kloubu prováděném proti odporu pružného tahu se jako první aktivoval m.serratus, dále m.infraspinatus a jako poslední zahájil aktivaci m. latissimus dorsi (obr. 4). Při abdukci v ramenním kloubu prováděném ve vodním prostředí s použitím pomůcky Aquafiin se jako první v pořadí aktivoval m. latissimus dorsi, poté následovala aktivace m. serratus anterior a jako poslední zahájil aktivaci m. infraspinatus.

2. Aktivita hodnocených svalů

Při porovnání pohybu prováděného proti odporu pružného tahu a pohybu ve vodním prostřední byla shledána vyšší aktivita m. serratus anterior a m. infraspinatus a jejich společné zapojení v antagonismu k m. latissimus dorsi při pohybu prováděném proti odporu pružného tahu. Při pohybu ve vodním prostředí naopak byla shledaná vyšší aktivita m. latissimus dorsi, která dominovala nad aktivitou m. serratus anterior a m. infraspinatus. I v tomto případě byla však patrna jejich kokontrace, kdy opět o něco dříve nastupuje do akce m. serratus anterior (obr. 5).

3. Diskrétní vlnková transformace

(vyjadřuje vztah mezi amplitudou, frekvencí a časem) Porovnáme-li záznam pohybu prováděného ve vodním prostředí a „na suchu“ proti odporu pružného tahu, vidíme u všech hodnocených svalů větší fluktuaci frekvenční charakteristiky „na suchu“, kde nacházíme posun ve spektru (vztažen k amplitudě) k vyšším frekvencím. Dá se proto předpokládat, že na suchu se zapojují (oproti cvičení ve vodě) více rychlá svalová vlákna. Cvičení ve vodě bude mít pravděpodobně větší převahu aktivních pomalých vláken, která jsou zapojena rovnoměrně v průběhu celého zaznamenaného pohybu (obr. 6a, obr. 6b).

DISKUSE

Námi získané výsledky hodnocení svalové aktivity svalů v oblasti pažního pletence ve vodním prostředí se shodují částečně s autory jiných studií, tj. že svalová aktivita ve vodním prostředí je při stejném silovém výkonu obecně nižší než při pohybu mimo vodní prostředí (6, 7). V našem případě ze tří hodnocených svalů pouze m. latissimus dorsi vykazoval elektrickou aktivitu vyšší ve vodním prostředí oproti pohybu „na suchu“, zbývající dva svaly aktivitu nižší, což je ve shodě s výsledky uváděné v dostupném písemnictví. Srovnání naší studie s uvedenými studiemi se ovšem jeví poněkud problematické, jelikož tyto se týkají pohybů dolních končetin. Podle nám dostupných literárních zdrojů nebyla však doposud provedena dokumentace elektromyografické aktivity svalů ramenního pletence při pohybu ve vodním prostředí, a zvláště pak ne s přídatným odporem speciální pomůcky Aquafin, často dnes používané při terapeutických cvičeních v bazénech.

Pokud jde o hodnocení sledu zapojení svalů při pohybu na suchu a ve vodním prostředí, zde naše šetření prokázalo zřetelné rozdíly. Naše předchozí studie, které se zabývaly hodnocením elektromyografické aktivity na suchu při využití rozdílných pomůcek k ovlivnění svalové funkce v oblasti pažního pletence sice ukazovaly odlišný inter-individuální nález ve svalových vzorcích, avšak intra-individuální rozdíly nebyly prokázány (3, 11, 12). Lze se tedy domnívat, že vodní prostředí je tak odlišné, že vede k aktivaci zcela odlišných vzozců ve srovnání s prostředím na suchu.

Z hodnocení uvedeného u diskrétní vlnkové transformace lze předpokládat, že u pohybu prováděného proti odporu pružného tahu („na suchu“) se zapojují oproti cvičení ve vodě více rychlá svalová vlákna. Cvičení ve vodě naproti tomu bude mít pravděpodobně větší převahu aktivních pomalých vláken, která jsou zapojena rovnoměrně v průběhu celého zaznamenaného pohybu.

Uvedené nálezy této studie se týkají pouze jedné osoby a vzhledem k podmínkám provedení experimentu bude nutno se tímto nálezem zabývat dále, jelikož rozdílnost zapojení rychlých a pomalých svalových vláken vzhledem k charakteru kladeného odporu (při shodném pohybu) by mohlo mít výrazný vliv jak v terapeutické praxi tak i v tréninkovém procesu.

ZÁVĚR

Cílem sdělení bylo podat stručnou informaci o projevech dvou odlišných způsobů kladení odporu při pohybu v ramenním kloubu a předložit studii, kde bylo pomocí povrchové elektromyografie možno zobrazit a porovnat timing a intenzitu zapojení vybraných svalů pažního pletence při abdukci v ramenním kloubu při aplikaci elastického odporu a pomůcky ve vodním prostředí. Oba dva hodnocené způsoby provádění pohybu proti odporu se jeví vzhledem k EMG nálezům jako možné způsoby, kterými lze přispět k aktivaci svalů pažního pletence při pohybu abdukce v ramenním kloubu. Zdá se však, že prostředí, ve kterém je pohyb proti odporu prováděn, vede nejen k rozdílné výši aktivace, ale i k rozdílnému timingu svalů, což lze považovat za velmi významný nález. Vzhledem k tomu, že provedená studie je pouze případovou studií, nelze výsledky studie generalizovat, natož pokládat za statisticky významné.

Pro potvrzení našeho závěru bude nutné vyšetřit větší, statisticky významný soubor probandů. Analýza komplexního pohybu ve vodním prostředí a dokumentace efektivity takto prováděných pohybů a jejich porovnání s pohyby prováděnými mimo vodní prostředí by se měly stát náplní dalšího pozorování. I přesto, že v rámci našeho experimentu bylo vyšetření provedeno na pouze jedné osobě, mluví výsledky pro to, že pro cvičení ve vodním prostředí by volba cvičení měla být pečlivě uvážena vzhledem k očekávanému efektu, kterého by mělo být při terapeutických cvičení dosaženo. Tento požadavek je tedy shodný jako při cvičení mimo vodní prostředí.

Příspěvek vznikl s podporou VZ MŠMT ČR MSM 0021620864.

Doc. PaedDr. Dagmar Pavlů, CSc.

Katedra fyzioterapie FTVS UK

J. Martího 31

162 52 Praha 6