Vliv Träbertových proudů na autonomní nervový systém hodnocený ukazateli spektrální a časové analýzy variability srdeční frekvence

Overview

Článek je zaměřen na hodnocení efektu Träbertových proudů na kardiální autonomní nervový systém pomocí ukazatelů spektrální a časové analýzy variability srdeční frekvence u zdravých probandů. Výsledky ukazují, že Träbertův proud následně po aplikaci signifikantně zvýšil hodnoty parametrů Power HF, R-R intervaly a MSSD (mean square succesive differences) a vedl k vagové aktivitě.

Klíčová slova:

autonomní nervový systém – variabilita srdeční frekvence – spektrální analýza – Träbertův proud

Úvod

Využití Träbertových proudů hledáme zejména u pacientů, u nichž chceme dosáhnout analgetického účinku trans­vertebrální aplikací. Nocicepce vzniká v nervových zakončeních – nociceptorech – následně je pak vedena aferentními nervovými strukturami až po úroveň mozkové kůry, kde se nocicepce mění na uvědomovanou bolest.

Symptomatické tlumení bolesti využíváme u pacientů s bolestmi zad, horních i dolních končetin, kříže a hlavy. Nízkofrekvenční Träbertův proud se aplikuje pomocí dvou deskových elektrod ve čtyřech typických režimech (lokalizacích) v závislosti na potížích pa­cienta – od záhlaví (bolest v oblasti hlavy a šíje) až po sakrum (bolest v oblasti kříže a dolních končetin). Träbertovy proudy jsou v současné době poměrně často předepisovány jako doplňková terapie. Málo probádanou kapitolou je vliv tohoto typu proudu na autonomní nervový systém (ANS). Metodika spektrální analýzy variability srdeční frekvence (SAVSF) umožňuje hodnotit kardiální autonomní reaktivitu v běžné klinické praxi. Tato studie je zaměřena na hodnocení vlivu Träbertových proudů na vybrané ukazatele spektrální a časové analýzy variability srdeční frekvence (VSF) u zdravých probandů v období mladé dospělosti.

Metodika

V této charakterem komparativní studii bylo vyšetřeno celkem 20 zdravých probandů, z toho 11 mužů a 9 žen s věkovým průměrem 26 ± 1,9 let, hmotností 67,2 ± 9,31 kg, výškou 173,85 ± 6,64 cm.

Výzkumný i kontrolní soubor byl tvořen stejnou skupinou probandů, měření bylo v obou případech ve stejných pozicích, šlo o komparativní studii. U kontrolní skupiny, tj. bez aplikace Träbertových proudů, byly elektrody a elektrodové podložky pouze přiloženy (placebo).

Mezi kontrolním a výzkumným měřením byl rozestup týden, přičemž o pořadí měření rozhodl los.

Vyšetření metodou SAVSF probandů probíhalo standardně v dopoledních hodinách s využitím ortoklinostatické zkoušky leh-stoj-leh [1] jak před aplikací a po aplikaci Träbertových proudů, tak u kontrolní skupiny. Všichni probandi splnili podmínky pro standardizaci měření metodou SAVSF [2].

Během aplikace Träbertových proudů (impulz 2 ms, pauza 5 ms, frekvence cca 143 Hz) v lokalizaci EL3 (sympatická thorakolumbální oblast) po dobu 15 min (nebo pouhé přiložení elektrod s podložkami v případě kontrolního měření) byl probandům sundán snímací hrudní pás a vysílač. Aplikační intenzita Träbertových proudů byla v pozici vleže na břiše v pocitu „vlnivého neklidu“ [3] pod elektrodami. Po aplikaci proudů se opakovala série leh, stoj a závěrečný leh (obr. 1).

Variabilita srdeční frekvence byla hodnocena ve frekvenční i časové oblasti [4]. Pro měření byl použit diagnostický systém VarCor PF7 [5], který umožňuje přenášet naměřená data do PC pomocí USB portu. Elektrokardiografický signál byl snímán pomocí pásu s elektrodami (systém POLAR) umístěnými na hrudníku. Signál ze snímacího pásu byl transformován do UHF přijímače, následně zpracován v PC s využitím speciálního softwaru pro tento diagnostický systém. Pro výpočet spektrálních ukazatelů ve frekvenční oblasti byla využita rychlá Fourierova transformace s částečně upravenými procedurami CGSA (coarse-graining spectral analysis) [4,5]. Vyšetření byla prováděna v krátkodobých záznamech v jednotlivých polohách, vždy z přibližně 300 tepů (resp. 5 min) v dopoledních hodinách.

Metoda SAVSF byla zvolena pro hodnocení regulací autonomního nervového systému z důvodu její citlivosti a neinvazivity. Oblasti kmitočtového spektra, které tato metoda využívá, se dělí v krátkodobých záznamech do tří hlavních komponent:

1. komponenta VLF (velmi nízká frekvence, 20–50 mHz), jejíž regulační mechanizmy nejsou dosud jednoznačně objasněny;
2. komponenta LF (nízká frekvence, ­50–150 mHz) je interpretována především jako odraz arteriální baroreceptorové sympatické aktivity zvyšující se ve stoji;
3. komponenta HF (vysoká frekvence, 150–400 mHz) představuje vagovou aktivitu spojenou s dýcháním [6].

Z ukazatelů v časové oblasti (doméně) byly použity ukazatele R-R intervaly a MSSD.

Z ukazatelů ve frekvenční oblasti (doméně) byly v naší studii sledovány a hodnoceny ukazatele Power LF (výkon nízkofrekvenční složky v ms2), Power HF (výkon vysokofrekvenční složky v ms2), Total power (celkový spektrální výkon – součet spektrálních výkonů VLF, LF a HF složek v ms2) a relativní poměry zastoupení komponent LF a HF (Rel. LF a Rel. HF) a Poměr LF/HF.

Ukazatele frekvenční a časové domény VSF byly mezi sebou vzájemně porovnány u výzkumné skupiny v pozici druhého lehu (leh 2) jak před aplikací a po aplikaci Träbertových proudů, tak před aplikací a po aplikaci placeba.

Výzkum byl u probandů doplněn Dotazníkem na autonomní funkce (DAF). DAF podává orientační informace o vyváženosti poměru odpovědí na projevy sympatiku a parasympatiku. Celkem obsahuje 16 otázek. Vyhodnocuje se podle počtu odpovědí, které jsou rozděleny do skupiny sympatiku, parasympatiku a indiferentní. Vyšší četnost odpovědí ze sloupce sympatikus představuje relativní převahu sympatiku. Pro zdravé osoby byl zjištěn poměr odpovědí pro projevy funkce sympatiku (A) a parasympatiku (B) 5,4 : 6,1 [1].

Pro porovnání zjištěných hodnot jak před aplikací a po aplikaci Träbertových proudů, tak podložek s elektrodami (kontrolní skupina) byl použit Wilcoxonův test. Za statisticky významné jsme považovali změny sledovaných hodnot ukazatelů p < 0,05 (hladina statistické významnosti byla stanovena na úrovni 0,05).

Výsledky

Výsledný poměr DAF byl 6,15 : 6,3. Tento výsledek svědčí o vyváženosti projevů funkcí sympatiku a parasympatiku u zkoumaných probandů.

Porovnání hodnot sledovaných ukazatelů frekvenční a časové domény VSF v pozici leh 2 před aplikací Träbertových a po něm v pozici leh 2 (n = 20)

V tomto porovnání se ukázala statisticky významná vzestupná tendence u spektrálního parametru Power HF. Dále se projevila statisticky významná vzestupná tendence u časových ukazatelů (R-R intervaly a MSSD) (tab. 1).

Porovnání hodnot sledovaných ukazatelů frekvenční a časové domény VSF v pozici leh 2 před aplikací placeba (pouze podložky a elektrody) a po něm v pozici leh 2 (n = 20)

Při porovnávání parametrů SAVSF v závěrečném lehu před aplikací placeba a závěrečného lehu po této aplikaci se neprojevila žádná statisticky významná změna měřených ukazatelů.

Pro srovnání uvádíme stav signifikantně změněných ukazatelů u výzkumné skupiny při použití placeba (kontrolní skupina), zde bez signifikantních změn (tab. 2).

Výše zmíněné výsledky svědčí o signifikantním zvýšení ukazatelů parasympatiku (vagu) po aplikaci Träbertových proudů v porovnání s hodnotami ukazatelů u kontrolní skupiny, tj. bez aplikace proudu, kde k žádnému nálezu signifikantních změn ukazatelů variability ve frekvenční ani časové doméně nedošlo.

Diskuze

Lidské tělo musí neustále reagovat na změny vnitřního a vnějšího prostředí. Tyto reakce vedou u zdravého člověka k udržování homeostázy, stálého vnitřního prostředí. Autonomní nervový systém má jako regulátor významnou roli v udržování stálosti vnitřního prostředí a je permanentně aktivní [1,6]. Anatomicky je autonomní nervový systém rozdělen na sympatický a parasympatický oddíl. V trávicím traktu se pak obě složky napojí na enterický autonomní nervový systém, který bývá někdy považován za třetí oddíl ANS [7]. SAVSF umožňuje zachytit a kvantitativně vyjádřit regulační vlivy kardiálního autonomního nervového systému [8]. Vyváženost aktivity sympatiku a parasympatiku zajistí stabilitu krevního tlaku a srdečního rytmu. ANS je schopen reagovat na proměnlivé požadavky během změny polohy těla nebo změnu zatížení organizmu [9]. V mnoha situacích se sympatikus a parasympatikus nechovají antagonisticky, ale koordinovaně. V některých situacích dochází k současnému zvýšení aktivity obou subsystémů [10]. Variabilita srdečního tepu promítá regulaci krevního tlaku, výměnu dýchacích plynů a také tonus krevních cév [11]. Podstatou metodiky SAVSF je skutečnost, že ukazatele kardiovaskulárních funkcí oscilují současně v různých rytmech. Tyto rytmy mají i z fyziologického hlediska odlišný význam. Jednotlivé frekvence, u nichž k oscilacím dochází, odlišujeme a rozdělujeme pomocí spektrální analýzy do jednotlivých pásem.

Träbertův proud patří do nízkofrekvenční elektroterapie s primárním zaměřením na symptomatické tlumení bolesti. Analgetický účinek je vysvětlován teorií kódů, kdy je frekvence proudu optimální pro změnu frekvence impulzů přicházejícími vlákny Aδ a C do zadních rohů míšních [12]. Poděbradský et al. [13] uvádějí, že adaptace na proud nevzniká ani při delší době aplikace, přestože Träbertův proud není frekvenčně modulován. Naproti tomu autoři den Adel et al. [14] popisují poměrně časnou adaptaci na tento typ elektroterapie. Postupně tedy dochází ke snižování vjemu intenzity proudu oproti začátku terapie. Tito autoři [14] doporučují intenzitu zvyšovat tak, aby byla palpovatelná či viditelná kontrakce svalu pod elektrodami v délce aplikace 15 min [taktéž 12]. Poděbradský et al. [13] doporučují intenzitu podprahově algickou. V našem výzkumu jsme zvolili uložení elektrod v lokalizaci EL3, což představuje umístění kraniální elektrody na dolní část hrudní páteře a kaudální elektrody na horní bederní obratle. Během 15min aplikace byla několikrát zvyšována intenzita, aby byl udržen vjem „vlnivého neklidu“ [3] pod elektrodami.

Různé výsledky na modulaci autonomního nervového systému jsou popsány u aplikace transkutánní elektrické stimulace (TENS – transcutaneous electrical nerve stimulation). Aplikaci TENS na oblast paravertebrálních sympatických ganglií (oblast prvního hrudního až ­druhého bederního obratle) testovali Stein et al. [15] u zdravých jedinců. Jejich hypotézou bylo, že aplikace proudu TENS do této oblasti sníží aktivitu sympatiku a množství katecholaminů. Výsledkem 30 min trvající aplikace nízkofrekvenčního proudu bylo snížení hodnoty parametru Power LF SAVSF (f = 20 Hz) a naopak zvýšení hodnoty parametru Power LF (f = 100 Hz). Při použití Träbertových proudů v naší studii (f = cca 143 Hz) se tento narůst projevil nesignifikantně, a to u 13 z 20 probandů.

Nepodařilo se nám dohledat žádnou obdobnou studii zkoumající vliv Träbertových proudů na VSF. Teoretický předpoklad následného ovlivnění kardiální autonomní regulace předchozím podrážděním thorakolumbálního sympatiku Träbertovými proudy se v naší studii nepotvrdil. Roli bude zřejmě hrát nejen lokalizace, ale i frekvence proudu, šířka impulzu, délka působení atd. Statisticky významné změny ve smyslu navýšení ukazatelů parasympatiku (vagu) byly podpořeny i nesignifikantním zvýšením spektrálního parametru Total power u 15 z 20 probandů (~ nárůst VSF).

Z jiných výzkumů, které se zabývají vlivem fyzikálních vlivů a fyzikální terapie na VSF, lze zmínit studii autorů Tabor et al. [16], která zkoumala vliv střídavého magnetického pole o frekvenci 50 Hz na VSF u 15 zdravých probandů ve věku 19–22 let. Hodnota magnetické indukce byla 150–200 mikrotesla v oblasti srdce. Autoři zaznamenali značný nárůst průměrné VSF (zejména v časové doméně). Naopak Ghione et al. [17] nezaznamenali jakýkoli vliv nízkofrekvenčního pulzního magnetického pole na krevní tlak na rozdíl od studie Ghione et al. [18], kde popisují jeho nárůst.

Review McNamee et al. [9] též poukazuje na nejednotné závěry studií zkoumajících vliv elektromagnetického pole na autonomní nervový systém. U hodnot srdeční frekvence byl pod vlivem elektromagnetického pole pozorován buď stav neměnný [17], nebo pokles srdečního tepu (u Sait et al. [20]). Rozdíly ve výsledcích jsou dány i tím, že autoři ve svých studiích používali různé aplikátory, parametry a celkově odlišnou metodiku měření. Některé studie dokonce ani neuvádějí parametry magnetického pole.

Manhas et al. [21] hodnotili vliv negativní termoterapie na VSF u 35 zdravých probandů. Negativní termoterapie byla aplikována na předloktí (ponoření do studené vody). Výsledkem bylo zvýšení srdeční frekvence a hodnot ukazatelů sympatiku s redukcí hodnot ukazatelů aktivity vagu. Yamamoto et al. [22] zjišťovali vliv indiferentního vzduchu na VSF. Probandi podstoupili měření SAVSF vsedě při teplotě 35 °C po dobu 30 min, kdy se hodnota parametru Power HF signifikantně snížila, zatímco hodnota Poměru LF/HF se signifikantně zvýšila. Jak udává Zhu et al. [23], zvýšení hodnoty Poměru LF/HF souvisí s tepelným diskomfortem a vice versa. Aplikaci vlhkého tepla na oblast krku testovali Yasui et al. [24]. U 13 mladých zdravých žen snížili pomocí této aplikace ztuhlost v krční oblasti a zároveň snížili únavu u probandů. Reakce autonomního nervového systému na aplikaci vlhkého tepla na oblast dorzální strany krční páteře se projevila zvýšením hodnot ukazatelů vagu a snížením ukazatelů sympatiku.

Závěr

SAVSF je snadno aplikovatelnou vyšetřovací metodou, kterou lze citlivě a neinvazivně provádět v klinické praxi hodnocení autonomních regulací. Aplikace Träbertových proudů v lokalizaci EL3 vyvolala aktivaci ukazatelů VSF jak v časové (R-R intervaly, MSSD), tak frekvenční doméně (Power HF), na rozdíl od kontrolní skupiny, kde k žádným signifikantním změnám nedošlo. Z výsledků plyne, že se nepotvrdil teoretický předpoklad podráždění thorakolumbálního sympatiku Träbertovými proudy s přímým dopadem na kardiální autonomní regulaci, vice versa při jejich aplikaci došlo k signifikantnímu zvýšení ukazatelů parasympatiku (vagu), která může souviset s celkovými pozitivními účinky Träbertových proudů na lidský organizmus.

Doručeno/Submitted: 20. 7. 2020

Přijato/Accepted: 3. 8. 2021

Korespondenční autor:

PhDr. Petr Uhlíř, Ph.D.

Katedra fyzioterapie FTK UP v Olomouci

Třída Míru 117

771 11 Olomouc

e-mail: petr.uhlir@upol.cz