Porovnání velikosti aktivace m. erector spinae Th/L oblasti při

Klinika rehabilitačního a tělovýchovného lékařství LF UP a FN Olomouc
Klinická kineziologie a kinezioterapie
Porovnání velikosti aktivace m. erector spinae Th/L oblasti při
různých typech zvedání břemene pomocí povrchové
elektromyografie
„Elektromyografie je studium funkce svalů zkoumáním elektrického signálu, které
svaly produkují.“
(Basmajian & DeLuca, in Muscle Alive, 1985)
Autorky: Jitka Kozáková, Petra Žurková
Olomouc 2006
OBSAH
1
Souhrn........................................................................................................................................2
1 Úvod ........................................................................................................................................3
2 Liftingové techniky ................................................................................................................3
2.1 Stoop lifting.......................................................................................................................4
2.2 Squat lifting ......................................................................................................................3
2.3 Asymetrický diagonální lifting s nakročením jedné DK vpřed ...................................5
3 Povrchová elektromyografie ............................................. Chyba! Záložka není definována.
3.1 Sledování velikosti aktivace svalů............................... Chyba! Záložka není definována.
4 Cíl a hypotéza..........................................................................................................................7
5 Metodika .................................................................................................................................8
5.1 Charakteristika souboru .................................................................................................8
5.2 Příprava techniky snímání..............................................................................................8
5.3 Průběh měření..................................................................................................................8
6 Výsledky.............................................................................. Chyba! Záložka není definována.
7 Diskuze ................................................................................ Chyba! Záložka není definována.
8 Závěr .....................................................................................................................................19
9 Referenční seznam................................................................................................................21
Seznam zkratek........................................................................................................................23
Přílohy.......................................................................................................................................24
SOUHRN
Využití povrchové elektromyografie nejen v kineziologii, ale také v ergonomii
nám může objektivizovat vliv určitého pracovního výkonu na velikost aktivace svalů.
Porovnávaly jsme soubor čtyř zdravých probandů a třech probandů pacientů s chronickým
vertebrogenním syndromem. Snažily jsme se objektivizovat, jaká se míra aktivity
mm. erectores spinae v oblasti Th/L páteře u třech způsobů zvedání břemene (lifting).
Cílem práce bylo zjistit rozdíl ve velikosti aktivace mezi souborem zdravých
probandů a souborem probandů pracientů. Naše výsledky ukazují, že u skupiny pacientů
probandů jsou podstatně nižší hodnoty velikosti aktivace mm. erectores spinae Th/L
páteře oproti zdravých probandů. Z výsledků také vyplývá, že největší aktivita mm.
erectores spinae je při squat liftingu, což jsme zjistily u dvou pacientů probandů a dvou
zdravých probandů.
Dále jsme zjistily, že zdraví probandi prováděli průměrně zvedání břemene od
1,3-3,6 s (průměrně 2,28 s) a probandi pacienti mezi 2,1-4,7 s (průměrně 3,13 s).
KLÍČOVÁ SLOVA: m. erector spinae, low back pain, lifting, polyelektromyografie
2
1 ÚVOD
Práce je základní podmínkou lidské existence, podílela se na vývoji lidského
druhu. V naší historické epoše rychle se rozvíjející vědecké a technické poznatky přinášejí
do každodenní praxe nové kvalitativní vztahy. Tyto změny vyvolaly nutnost systémového
přístupu ke studiu lidské práce a interdisciplinárně koordinovat biologické, technické
a psychosociální metody zkoumání aspektů pracovní činnosti člověka. Byl tak vytvořen
nový vědní obor ergonomie, který se zabývá studiem systémů člověk – prostředí – stroj
a vnáší do technických řešení pracovních nástrojů, strojů, přístrojů a technologií
biologické aspekty (Gilbertová, Matoušek, 2002).
Současný civilizační trend je charakterizovaný mechanizací a automatizací, jenž
podstatně snížil těžkou fyzickou práci spojenou s manipulací břemeny. Ale přesto
v některých profesních odvětvích může docházet a také dochází k poškození páteře právě
v důsledku manipulace s břemeny a to nejčastěji jejich zvedání. V některých odvětvích
však práce stroje nenahradí člověka. Může to být např. ve zdravotnictví, službách (pošta),
v zemědělství, v obchodní síti … U některých profesí tvoří manipulace s břemeny velkou
část pracovní doby, jako např. u skladových dělníků, zdravotních sester a ošetřovatelek,
závozníků, u pracovníků stěhovacích firem, zedníků… K poškození páteře může docházet
i během krátkodobých prací doma, na chatě při neadekvátním zvednutí břemene
(Gilbertová, Matoušek, 2002).
2 LIFTINGOVÉ TECHNIKY
Popisují se dva základní způsoby zvedání břemen:
2.1 Stoop lifting (back lifting)
Tento mechanismus je spojen s nižšími energetickými nároky a nižším zatížením
dolních končetin. Velmi podstatný je význam tzv. zadního vazivového systému (lig.
longitudinale posterius, ligg. interspinalia et supraspinalia, povrchová část lumbodorzální
fascie), který se při určitém stupni předklonu napíná a blokuje páteř v provádění dalšího
předklonu. V této fázi slouží jako opora při zvedání břemene a snižuje tím svalovou práci,
především zádového svalstva. Další výhodou tohoto způsobu liftingu je menší zátěž m.
quadriceps femoris. Proto při oslabení nebo únavě tohoto svalu někteří jedinci samovolně
mění techniky zvedání, aby snížili jeho zatížení, i když tím mohou zvýšit zatížení bederní
3
páteře. Pro bezpečný zdvih této techniky je jeho krátká doba trvání. Podstatně se zvyšuje
intraabdominální tlak oproti squat liftingu (Gilbertová, Matoušek, 2002).
Vzestup intraabdominálního tlaku při zvedání břemen snižuje zatížení páteře
synergickou aktivací mm.erectores spinae Th/L páteře a také se podílí snížením tlaku na
meziobratlové ploténky. Na vzestupu tohoto tlaku se podílí do značné míry břišní
svalstvo. Zvýšení intratorakálního tlaku zlepšuje stabilitu hrudního koše a odlehčuje
zatížení hrudní páteře při manipulacích s činností horních končetin a při předklonu trupu
(Gilbertová, Matoušek, 2002).
Obrázek 1. Stoop lifting (Straker, Duncan, 2000, s. 28)
2.2 Squat lifting (leg lifting)
Pro tento způsob je typická náročnost oproti stoop liftingu. Vykazuje vyšší
kalorickou spotřebu, vyšší oběhovou zátěž a zvláště při opakovaném provádění vede
k časnému nástupu únavy. V podstatné míře zatěžuje m. quadriceps femoris a mm.glutei a
kolenní klouby (zejména patelofemorální kloub – zejména zadní strana čéšky při větší
flexi kolenních kloubů) (Gilbertová, Matoušek, 2002) .
4
Obrázek 2. Squat lifting (Straker, Duncan, 2000, s. 28)
V naší práci jsme zvolily pro studii
2.3 Asymetrický diagonální lifting s nakročením jedné dolní končetiny vpřed.
Zvolily jsme nakročení levou končetinu vpřed s extendovanými Dkk. Pacient nakročen
k předmětu a předsunutou dolní končetinu ohýbá současně s trupem. Po uchopení
předmětu vzpřimuje trup. Tím se nejen hmotnost rozděluje na nakročenou Dk a páteř, ale
podstatně se zmenšuje předklon, takže bederní páteř se pouze napřimuje, což je podle
Adamse (2000)1 nejvýhodnější (Lewit, 2001).
Kjellberg (2003) uvádí tři fáze cyklu liftingu.
1. fáze: přípravná fáze pohybu (the preparatory movement phase)
2. fáze: fáze zvednutí břemene (the box lift phase)
3. fáze: fáze umístění břemene (the box placement phase)
Význam zatížení dolních končetin a kolenních kloubů při manipulaci se často
podceňuje. Přitom velmi záleží na umístění COM (Center of Mass). Jestliže prochází přes
kyčelní klouby, tak je tlak na kolenní klouby 2x vyšší než když prochází před kyčelními
1
DOLAN, P., ADAMS, MA.: Biomechanical factors affecting the disc. J. Orthop. Med. 22, 2000,
1, p. 3-10
5
klouby. Naproti tomu kompresivní zátěž na meziobratlové ploténky bederní páteře se
zvyšuje umístěním COM před kyčelní klouby, což představuje větší rameno páky. Toto je
nutno brát v úvahu s ohledem na individualitu jedince (zdravotní stav, návyky)
(Gilbertová, Matoušek, 2002)
3 POVRCHOVÁ ELEKTROMYOGRAFIE
Povrchová elektromyografie (dále SEMG – surface electromyography) umožňuje
pomocí povrchových elektrod (monopolárních, bipolárních, multielektrod - tj. větší počet
elektrod s minimální vzdáleností) registrovat elektrické projevy činnosti svalového
aparátu. Zdrojem elektromyografického (dále EMG signálu) signálu je transmembránový
potenciál na úrovni sarkolemy. Jedná se o elektrický ekvivalent změny iontové výměny na
membráně při svalové kontrakci. Záznam se nazývá elektromyogram. Obvykle má
podobu více či méně vyjádřeného interferenčního vzorce, který vzniká překrytím
sumačních potenciálů většího počtu motorických jednotek. Nejedná se o prostou sumaci
elektrického napětí v daném okamžiku, ale je výsledkem jejich interferencí v prostorovém
vodiči – sval, kůže, elektrody (Rodová et al., 2001).
Kineziologická SEMG se zabývá především vyšetřením svalové funkce během
selektovaného i komplexního pohybu, sleduje koordinaci činnosti svalů, pozoruje
speciální vliv a efekt tréninkových metod, terapeutických prvků, vztah velikosti
elektromyografického signálu k síle i únavě a vliv interakce zátěže či nástroje a svalové
funkce (Rodová et al., 2001, 174).
V oblasti biomechaniky a pro účely fyzioterapie je využívaná neinvazivní metoda
SEMG, která pomocí povrchových elektrod snímá elektrickou aktivitu jednotlivých svalů
nebo skupiny svalů, zesiluje ji a vyhodnocuje pomocí počítače. Umožňuje tak jednoduchý
přístup k fyziologickému procesu generování svalové síly, vzniku pohybu a mnoha
dalších funkcí, které nám umožňují komunikovat s okolím. Používá se k vyhodnocování
svalové aktivity člověka při statické i dynamické činnosti člověka. Lze pozorovat
posloupnosti zapojení vybraných svalů v dané činnosti. Je pozorován začátek, průběh
a konec svalové aktivity. Vypovídá o synergii svalů (souhře, aktivace zapojení svalů,
timingu svalů). Je nezbytnou součástí komplexní analýzy pohybové činnosti (Rodová et
al., 2001).
6
3.1 Sledování velikosti aktivace svalů
Studie, jak uvádí Rodová et al. (Rodová et al.2001), sledují míru aktivace svalů
hodnotící
elektromyogram
zejména
pomocí
kvantifikace
amplitudy
signálu
(příp. spektrálního výkonu). Velikost amplitudy je odrazem nejen množství aktivovaných
motorických jednotek a synchronizace pálení. Značně je ovlivněna řadou vnitřních
(prostorovou filtrací) a vnějších faktorů (elektrodovou konfigurací, lokalizací a orientací),
které je nutno respektovat a ošetřit při návrhu experimentu.
EMG signál umožňuje zjistit, zda je sval aktivní, či nikoli, popř. míru svalové
aktivity. Jsou pozorovány kontrakce volní i mimovolní, případně vyvolané elektrickou
stimulací. Změna ve velikosti amplitudy je pozorována při hodnocení např. se vztahem
k síle.
De Luca (1993) shrnuje praktická doporučení pro aplikaci SEMG ve vztahu
k silovým charakteristikám. Pro vyšetření je vhodná izometrická kontrakce s omezením
silových příspěvků jiných svalů. Pro nezbytnost analýzy za anizometrických podmínek se
doporučuje použít kontrakce s nejnižší rychlostí, u cyklických aktivit vybrat data
z relativně „fixované“ části cyklu a výsledky stanovovat obezřetně. V interindividuálním
srovnávání se používá metody tzv. normalizace. Jedná se o stanovení amplitudy EMG
signálu vyjádřeného procentem z velikosti amplitudy signálu dosaženého během
maximální volní kontrakce (méně často z velikosti amplitudy při kontrakci vyvolané
stimulací).
4 CÍL A HYPOTÉZA
Cíl práce
Cílem je zjištění rozdílu ve velikosti aktivace mm. erectores spinae Th/L páteře při
zvedání břemene mezi souborem zdravých probandů a souborem probandů pacientů.
Hypotetická otázka
Je rozdíl ve velikosti aktivity mm. erectores spinae Th/L páteře při zvedání
břemene různými způsoby liftingu a co z toho vyplývá pro ergonomii liftingu?
7
5 METODIKA
5.1 Charakteristika souboru
Soubor tvořili 3 probandi – pacienti (2 ženy a 1 muž;). 2 pacienti byli
hospitalizováni na neurologické klinice a 1 pacientka na rehabilitační klinice FN
Olomouc. Pacienti potvrdili písemným souhlasem absolvování vyšetření a souhlasili s
anonymním zpracováním získaných dat. Tuto skupinu jsme porovnávali se skupinou 4
zdravých (žen) probandů, kterou tvořily ženy bez pohybových či jiných zdravotních
problémů, které by mohly ovlivnit výkonnost měřených svalů a vlastní průběh měření.
Každému probandovi byl vysvětlen nebo názorně ukázán průběh zvedání břemene.
Použily jsme břemeno – dřevěnou bedničku o hmotnosti 7kg. Poté byl každý proband
požádán o svléknutí do spodního prádla.
5.2 Příprava techniky snímání
Kůži nad vyšetřovanými svaly jsme ošetřili abrazivní pastou. Poté jsme kůži
očistily vlhkým ručníkem a osušily do sucha. K snímání svalové aktivity jsme použily
jednorázové samolepící povrchové elektrody. V souladu se studií DeLucy (1993) jsme
umístily elektrody do střední linie snímaných svalů přes jejich největší bříško tak, aby byl
detekční povrch elektrod orientován kolmo na průběh svalových vláken. Vzdálenost mezi
okraji elektrod činila 15 mm. Zesilovač signálu jsme fixovaly lepící páskou, abychom
eliminovali možné artefakty v signálu. Zemnící elektrodu jsme umístily na processus
spinosus C7. Vizuální záznam synchronizovaný s EMG signálem byl snímán analogovou
kamerou. Tento záznam byl pořízen za účelem potvrzení pohybové činnosti – (zvedání
břemene probanda) při zpracovávání výsledků.
5.3 Průběh vlastního měření
Každý proband byl před zahájením měření obeznámen s průběhem celého měření.
Všichni probandi byli svlečeni do spodního prádla a byli bosí. Do měřeného souboru byli
zařazeni
„zdraví“
probandi
bez
akutních
a
chronických
problémů
v oblasti
muskuloskeletálního systému a probandi – pacienti s lumboischiadickým syndromem.
U probandů pacientů byl umožněn 1 zkušební pokus ke každému testu a
respektovali jsme únavu, kterou jsme kompenzovali odpočinkem.
8
Celkem jsme provedli 3 měření v každé poloze:
1. stoop lifting
2. squat lifting
3. lifting nákrokem
Před vlastním měřením probandi stáli v klidném stoji, s Hkk volně podél těla. Poté
jsme snímali klidovou aktivitu po dobu asi 20 sekund.
1. test: stoop lifting
Proband v klidném stoji s extendovanými dolními končetinami jsme vyzvaly, aby
zvedl bedýnku k trupu a snažil se dodržet 90° flexi v lokti a následně zpět položit
bedýnku. V každém pokusu jsme snímali EMG aktivitu během zvedání břemene.
2. test: squat lifting
Výchozí polohou pro test byl klidný stoj a proband byl vyzván, aby zvedl bedýnku
s flektovanými dolními končetinami – z podřepu do stoje, s 90° flexí v loktech a
bedýnkou u trupu a následně vrátil zpět. Byly provedeny 3 pokusy.
3. test: lifting nákrokem
Výchozí polohou byl klidný stoj s nákrokem levé DK dopředu. Poté byl proband
vyzván, aby uvědomovaně zvedl bedýnku s napřímenými zády do stoje s flektovanými
lokty v 90° a následně s napřímenými zády položil bedničku zpět.
Zpracování záznamu měření
Pro měření byl využit 16 kanálový polyEMG Noraxon, MyoSystem 1400 , u něhož jsme
použily 8 kanálů a aktivitu jsme zaznamenávali z těchto svalů:
1. kanál: m. sternocleidomastoideus sin. (SCM sin.)
2. kanál: m. sternocleidomastoideus dx. (SCM dx.)
3. kanál: m. rectus abdominis sin (RA sin.)
4. kanál: m. rectus abdominis dx. (RA dx.)
5. kanál: m. erector spinae Th/L sin. (ES sin.
6. kanál: m. erector spinae Th/L dx. (ES dx.)
7. kanál: m. biceps femoris sin. (BF sin.)
8. kanál: m. biceps femoris dx. (BF dx.)
9
Obrazek 3. Polyelektromyograf MYOSYSTEM 1400 (Konrad, 2005)
Snímané signály byly zaznamenány programovým systémem MyoVideo.
Ke zpracování a vyhodnocení záznamů jsme použili programového systému
MyoResearch. Nejdřív jsme provedly rektifikaci a následně smoothing (vyhlazení)
záznamu (RMS 25 ms) všech měřených svalů. Použitím Standard reportu jsme určily
velikost klidové amplitudy v úseku 20 s. Provedli jsme step 500 ms a získaná data jsme
zpracovali v programu Microsoft Excel 2003, kde jsme vypočítali průměrnou hodnotu
klidové aktivity u m. erector spinae l. sin. et l. dx.. Pro výpočet aktivační hodnoty jsme
použily součet průměr klidové hodnoty + dvou směrodatných odchylek. Aktivační
hodnotu jsme následně porovnávaly s maximálními hodnotami velikosti aktivity svalů
mm. erectores spinae Th/L, kterou jsme porovnávaly během jednotlivých testů liftingu.
Sestavily jsme tabulku, kde jsme vyjádřily průměrné hodnoty maximální velikosti
hodnoty amplitudy (v µV) a poměr – násobek zvýšení amplitudy z aktivační hodnoty
k maximální hodnotě amplitudy při jednotlivých testech zvedání břemene.
10
6 VÝSLEDKY
Pacientka č.1 J. H. s diagnózou: chronický VAS Cp i Lp s pseudoradikulární
iritací L4 bez neurologického deficitu; depresivní syndrom v léčbě a revmatoidní artritida
kolen a drobných kloubů horních končetin.
Tabulka 1. Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingů
aktivační
hodnota
1
2
m.ES l. sin
4,23
18,42
18,12
19,6
4,64
m.ES l. dx
4,19
17,77
18,3
16,15
4,37
m.ES l. sin
4,23
12,86
15,68
15,16
3,71
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
4,19
13,32
16,86
15,01
4,02
m.ES l. sin
4,23
15,19
14,51
16,09
3,81
m.ES l. dx
4,19
20,28
19,51
13,44
4,84
stoop lifting
3 násobek
squat lifting
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U pacientky č.1 je poměr největší poměr aktivity zaznamenám u stoop liftingu.
11
Pacientka č.2 B. J.
s dg. st.p. microdiscectomia C4/5; chronický bilaterální
cervikobrachiální syndrom; cervikální myelopatie; coxalgie – dysplazie kyčelních kloubů;
reaktivní depresivní syndrom; chronický vertebroalgický syndrom lumbální páteře
Tabulka 2. Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingu
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
aktivační
hodnota
3,96
3,34
1
28,23
20,39
2
33,78
26,34
3 násobek
31,3
8,54
22,56
7,89
3,96
3,34
39,33
26,43
36,15
27,06
33,9
25,61
9,94
8,1
3,96
3,34
26,7
26,43
31,23
34,08
28,63
32,46
7,9
10,21
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U pacientky č. 2 nacházíme největší nárůst aktivity u techniky squat lifting. Oproti
pacientce č. 1 nalézáme rozdíl ve velikosti aktivace ve všech způsobech liftingu. U squat
a stoop liftingu je trend k asymetrii mezi oběma mm. erectores spinae Th/L, kde je vyšší
aktivita u levého m. erector spinae Th/L.
12
Pacient č.3 R. J. s dg. diabetická polyneuropatie Hkk a Dkk, verifikovaná EMG;
DM II. typu (1997); subakutní kořenový syndrom L5/S1 l .sin (14 dnů); HTN I.
Tabulka 3. Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingu
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
aktivační
hodnota
8,88
3,21
1
36,17
31,17
2
38,79
33,32
3 násobek
41,62
4,69
33,92
10,56
8,88
3,21
55,37
48,16
52,73
44,22
55,7
47,05
6,27
14,99
8,88
3,21
42,73
50,91
43,21
50,44
41,84
39,49
4,87
15,85
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U pacienta č.3 jsou zřetelné asymetrické rozdíly v poměru aktivace pravého a levého m.
erector spinae Th/L páteře. Pacient vykazuje vyšší hodnoty aktivace při squat liftingu.
Aktivační hodnota a velikost aktivace během provedení liftingu je signifikantně vyšší pro
pravý erector spinae Th/L páteře. U asymetrického liftingu nákrokem levé Dk vpřed je
trend k převaze levého erector spinae Th/L páteře u prvního a druhého pokusu. Zde
musíme brát v úvahu také diagnostikovanou polyneuropatii Dkk.
13
Zdravý proband č. 1
Tabulka č. 4 Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingu
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
aktivační
hodnota
9,72
17,2
1
274,3
206,51
2
178,35
178,7
3 násobek
166,6
28,18
184,37
12
9,72
17,2
143,92
170,23
132,38
144,87
110,82
131,26
14,8
9,89
9,72
17,2
132,98
195,66
160,24
226,98
159,68
258,39
16,48
15,02
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U zdravého probanda č. 1 nacházíme nejvyšší aktivitu v prvním pokusu u stoop liftingu.
Zdravý proband č.2
Tabulka č. 5 Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
aktivační
hodnota
13,40
14,10
1
185,77
188,48
2
186,04
203,44
3 násobek
163,02
13,88
185,38
14,42
13,40
14,10
217,76
242,42
182,77
208,09
206,99
202,14
16,25
17,19
13,40
14,10
151,17
244,66
179,21
232,62
156,73
223,69
13,37
17,35
(čísla jsou udávána v µV)
14
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U zdravého probanda č. 2 nacházíme nejvyšší aktivitu v prvním pokusu u squat liftingu.
Zdravý proband č.3
Tabulka č. 6 Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingu
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
aktivační
hodnota
14,86
16,3
1
148,73
111,87
2
232,46
180,12
3 násobek
251,88
16,95
201,43
12,35
14,86
16,3
183,14
134,5
181,97
100,36
213,7
152,49
14,38
9,35
14,86
16,3
214,13
194,18
244,94
249,29
186,25
240,41
16,48
15,29
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U zdravého probanda č. 3 nacházíme nejvyšší aktivitu v druhém pokusu u asymetrického
liftingu nákrokem levé končetiny vpřed.
15
Zdravý proband č.4
Tabulka č. 7 Průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace během tří pokusů
různých typů liftingu
stoop lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
squat lifting
m.ES l. sin
m.ES l. dx
lifting
nákrokem
m.ES l. sin
m.ES l. dx
aktivační
hodnota
10,77
12,13
1
187
167,66
2
128,86
126,72
3 násobek
136,4
17.36
122,17
13.82
10,77
12,13
199,69
216,84
210,03
250,32
175,05
242,36
19.50
20.63
10,77
12,13
98,8
160,88
94,27
169,13
106,93
160,77
9,92
13.94
(čísla jsou udávána v µV)
Legenda k tabulce
m. ES l. sin. ………….. levý musculus erector spinae
m. ES l. dx. ………….. pravý musculus erector spinae
1 …………………….. první pokus
2 …………………….. druhý pokus
3 …………………….. třetí pokus
U zdravého probanda č. 4 nacházíme nejvyšší aktivitu v druhém pokusu u squat liftingu.
Výsledky měření
V našem měření jsme zjistily, že u skupiny probandů pacientů jsou nižší aktivační
hodnoty a také hodnoty ve velikosti aktivace při jednotlivých způsobech provádění
zvedání břemene oproti skupině zdravých probandů, čím hypotézu, že neexistuje rozdíl ve
velikosti aktivace mm. erectores spinae Th/L páteře mezi oběma skupinami nemůžeme
potvrdit (viz tabulky 1-7).
Na základě výsledků existuje rozdíl v symetrii velikosti jak aktivačních hodnot,
tak také v průměrných hodnotách velikosti maximální aktivace mm. erectores spinae Th/L
páteře (viz tabulky 1-7). Dále jsme zjistili, že zdraví probandi prováděli průměrně zvedání
břemene od 1,3 – 3,6 s (průměrně 2,28s) a pacienti mezi 2,1 – 4,7 s (v průměru 3,13 s).
16
U dvou zdravých probandů (č. 2, 4) jsme zjistily nejvyšší aktivitu u squat liftingu.
Zdravého probanda č. 1 je nejvyšší velikost aktivace mm. erectores spinae u stoop liftingu
a u zdravého probanda č. 3 při asymetrickém liftingu levou končetinou vpřed. U
asymetrického liftinku můžeme pozorovat trend, že u nakročené Dk vpřed se aktivuje více
kontralaterální m. erector spinae, z čehož můžeme usoudit, že v praxi bychom měli
preferovat střídavé nakročení oběma Dkk a nepreferovat jednostranné nakročení.
Průměrná hodnota velikosti aktivace mm. erectores spinae Th/L páteře byla u
zdravých probandů o 10 – 17x vyšší než u probandů pacientů, jejíž velikost byla 3 – 10x
oproti aktivační hodnotě.
Nejprve jsme se zabývali hodnocením interindividuálních změn v rámci všech
typů liftingu. Ze získaných výsledků jsme nalezly některé společné rysy. Zdraví probandi
vykazují vyšší hodnoty při měření klidové amplitudy a velikost amplitudy při jednotlivých
měřeních u 2, 3 a 4 zdravého probanda nevykazují zřetelné rozdíly ve stranové asymetrii
zapojení svalů. U 1 probanda jsou stranové rozdíly zřetelnější. (viz tabulka č.4).
7 DISKUZE
Obecná kvantifikace výsledků celého výzkumu je obtížná, neboť ze skupiny třech
probandů – pacientů a její korelace se skupinou 4 zdravých probandů nelze statisticky tyto
získané výsledky zobecnit na celou populaci. Proto z naměřených výsledků není možné
zjistit charakteristickou odezvu posturálního systému pro jednotlivé typy liftingu. Reakce
posturálního systému je pro každého jedince naprosto individuální.
Vertebrogenní problematika bederní páteře je často spojena s poruchou
neuromotorické kontroly řízení svalové aktivity paravertebrálních svalů. Zpoždění náboru
paravertebrálních svalů, zvýšená unavitelnost, asymetrická aktivita symetrických
svalových skupin jsou možnými zvažovanými následky této problematiky.
De Luca (1993)2 ve své studii hodnocení aktivity paravertebrálních erektorů
bederní páteře během izometrické kontrakce při setrvalé extenzi trupu prokázal, že u
pacientů s vertebrogenní problematikou bederní páteře (LBP) je v některých lokalitách
(hlavně bederní páteře – L1, L2, L5) výrazný pokles aktivity, zatímco v jiných je
2
DE LUCA, CJ. Use of the surfaře EMG signal for performance evaluation of back muscles.
Muscle Nerve, 1993, 16 (2), p. 210-216
17
hyperaktivita, zřejmě jako snaha kompenzace chybějící funkce a snížení výkonnosti svalu
(Vacek, 2001). V naší studii jsme potvrdily toto tvrzení, že u pacientů probandů byly
zaznamenány podstatně nižší hodnoty velikosti jak aktivačních hodnot, tak také nízké
průměrné hodnoty maximální velikosti aktivace svalů během liftingu oproti skupině
zdravých probandů. Hypoteticky můžeme předpokládat, že je to zapříčiněno změnou
centrálních vzorců aktivace motorických jednotek, sníženou výkonností, popřípadě
ovlivněno farmakoterapií (analgetika, vasodilatancia, myorelaxancia). Tyto léky mohou
ovlivnit rychlost pálení motorických jednotek a tím hypoteticky naše výsledky zkreslit a
snížit jejich validitu.
Některá pozorování (CRAM, STEGER, 1983; GRABINER, KOH, 1992; HOYT,
1981; STARÝ, OBRDA, PFEIFFER, BERÁNKOVÁ, 1963) popisují signifikantní rozdíly
při srovnávání bilaterální aktivity obou paravertebrálních svalů bederní páteře při
symetrické zátěži – extenze trupu u pacientů s LBP, a že tímto vyšetřením lze odlišit
jedince s anamnézou chronické LBP od zdravého jedince (Vacek, 2001).
Musíme brát v úvahu také věkový rozdíl mezi zdravými probandy a pacienty a
také individualitu liftingu u každého člověka. Do značné míry mohou být naše výsledky
ovlivněny jak pracovní profesí, momentálním zdravotním stavem – základní diagnózou a
přidruženými chorobami a dosavadním používáním techniky liftingu.
Termín low back pain (LBP) popisuje pouze výskyt obtíží, aniž by odrážel
jakýmkoliv způsobem přímou etiologii těchto obtíží. Každý, kdo se touto problematikou
v klinické praxi zabývá, ví, že jde o etiologicky vysoce rozmanitou symptomatologii. To
platí také pro výzkum těchto pacientů i při různém způsobu liftingu, kde zcela jiný obraz
obtíží může změnit velikost aktivity paravertebrálních svalů. Pokud bolest vyzařuje do
jedné dolní končetiny, může se zvyšovat aktivita paravertebrálních svalů.
Důležité je, také se zabývat podrobnější kineziologií vzpřimování trupu, která není
pouze záležitostí m. erectores spinae. Měli bychom předpokládat určitou funkční poruchu,
která dlouhodobě přetrvává a může vyústit ve strukturální lézi. Proto v naší profesi je
nutné se zabývat prevencí neadekvátního způsobu zatěžování páteře a to nejen při liftingu.
Myslím si, že u nás spíše chybí povědomí o adekvátním způsobu liftingu
v pracovní profesi. A tady bychom měli hrát my, jako fyzioterapeuti klíčovou roli.
Zahraniční podniky, které vykazovaly u dělníků požadavky na lifting těžkých břemen
18
vypracovaly studie a ergonomické návrhy, jakým způsobem provádět zvedání břemene
s ohledem na páteř a také dolní končetiny. A tady je slovo prevence velmi důležité. Najít
optimální způsob liftingu je individuální záležitosti a vyžaduje jak empirii, tak také
následnou objektivizaci přístrojovými technikami (např. SEMG). Předpokladem úspěchu
je především motivace člověka uplatňovat prvky ergonomie v běžných denních i
profesních činnostech.
8 ZÁVĚR
Lifting se stává častou zaujímanou dynamickou činností především v pracovním
životě. Ve studii jsme se zaměřili na velikost aktivace mm. erectores spinae Th/L při
různých typech zvedání břemene. Pomocí povrchové elektromyografie jsme hodnotily
aktivitu 4 svalů bilaterálně, ale pro vyhodnocení jsme zvolily m. erector spinae v těchto
typech liftingu: stoop lifting, squat lifting a asymetrický lifting nákrokem levé dolní
končetiny vpřed. Pro náš kazuistický výzkum byli vybráni čtyři zdraví probandi a tři
pacienti probandi s lumboischiadickým syndromem.
Výsledky měření ukázaly určitý rozdíl mezi skupinou zdravých a pacientů
probandů ve velikosti aktivace. U skupiny pacientů probandů byly nalezeny výrazně nižší
hodnoty ve velikosti aktivace oproti skupině zdravých probandů (Tabulky 1 – 7).
Z toho můžeme hypoteticky usuzovat na porušenou neurofyziologickou kontrolu řízení
svalové aktivity mm. erectores spinae Th/L páteře. Na základě malého počtu měření však
nelze získané výsledky zobecnit, neboť reakce posturálního systému je u každého jedince
naprosto individuální.
Paravertebrální svaly jako svaly umístěné centrálně se aktivují ve své stabilizační
funkci při každém pohybu těla a končetin a tudíž je můžeme využít pro vyšetřování
SEMG. Nesmíme opomenout fakt, že extenze trupu není jen záležitostí paravertebrálních
erektorů.
19
9 REFERENČNÍ SEZNAM
1. DE LUCA, C.J.: The Use of Surface Electromyography in Biomechanics. The
International Society for Biomechanics [online]. 1993-06-05 [cit. 2005-02-14].
Dostupný na www:
<http://www.health.uottawa.ca/biomech/courses/apa4311/biomec~1.htm>
2. GILBERTOVÁ, S., MATOUŠEK, O. Ergonomie. 1. vyd. Praha: Grada Publishing,
2002 Praha. s. 239. ISBN:80-247-0226-6
3. KJELLBERG K. Work technigue in lifting and patient transfer task. Sweden. National
Institute
for
Working
Life.
2003.S.
88
ISBN
91-7045-688-7;
[online]
http://www.arbeitslivsinstitutet.se
4. KONRAD P. The ABC of
EMG. A Practical Introduction to Kinesiological
Electromyography. Noraxon INC. USA. 60 s. [online] 2002-2005 [cit. 2006-11-30]
Dostupný na www: http://www.noraxon.com/products/educational/index.php3
5. KONRAD, P. EMG – FIBEL. Eine praxisorientierte Einführung in die kinesiologische
Elektromyographie. [online] 2005-09-09. [cit. 2006-09-28] Dostupný na www:
<http://www.velamed.com/downloads/EMG-Fibel.pdf 11>
6. KUMAR S., GARAND D. Static and dynamic liftink strength at different reach
distance in symmetrical and asymetrical planes. Ergonomics. 35, 7/8, 861 – 880
7. LEWIT, K.: Rehabilitace u bolestivých poruch pohybové soustavy, část II.
Rehabilitace a fyzikální lékařství. roč. 8, č.4, 2001, s. 139-151. ISBN: 1211-2658
8. RICHARDSON C., HODGES P., HIDES J. Therapeutic Exercises for lumbopelvic
Stabilization. 2nd ed. Edinburg. Churchill Livingstone, 2004. ISBN: 0-443-07293-0
9. RODOVÁ, D. Vztah mezi elektromyografickým signálem a silou. Fyzioterapie, č. 1,
2001 ISSN: 1212-8201 [online] 2002-07-07 [cit. 2006-11-01]
Dostupný také z www: < http://risc.upol.cz/~varek/pt/F/F4/DR.html>
10. RODOVÁ, D., MAYER, M., JANURA, M. Současné možnosti využití povrchové
elektromyografie. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 2001, roč. 8, č. 4, s. 173-177.
ISSN: 1211-2658
11. RODOVÁ, D. Hodnocení činnosti kosterního svalstva povrchovou elektromyografií.
Olomouc: Univerzita Palackého. Fakulta tělesné kultury. Katedra biomechaniky a
20
technické kybernetiky, 2002. Vedoucí dizertační práce Prof. PhDr. František Vaverka,
Csc.
12. STRAKER L., DUNCAN P. Psychophysical and psychological comparison of squat
and stoop lifting by zouny females. Australan Journal of Physiotherapy, 2000. vol. 46.
s. 27-32
13. VACEK, J. Možnosti povrchové elektromyografie při diagnostice bolesti v kříži.
Rehabilitace a fyzikální lékařství. 2001, roč. 8, č. 4, s. 169-172. ISSN: 1211-2658
14. ZEDKA, M.: Activity of human trunk muscles with and without back pain. A thesis
submitted to the Faculty of Graduate studies and Reasearch in partial fulfillment of the
reguirements for the degrese of Doktor of Philosophy. Edmonton. Alberta. 1998.
National Library Canada. 159 str. ISBN: 0-612-34860-1
21
SEZNAM ZKRATEK
COM – center of mass
DK – dolní končetina
Hkk – horní končetiny
HTN – hypertenzní nemoc
FN – fakultní nemocnice
Th/L – torakolumbální
mm. – musculi
SEMG – surface electromyography
LBP – low back pain
l. sin. – levá strana
l. dx. – pravá strana
lig. ligamentum
ligg. Ligamenta
m. – musculus
ES – erector spinae
22
PŘÍLOHY
Graf 1. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (pacient č.1)
stoop lifting ES l. sin
25
stoop lifting ES l. dx
20
squat lifting ES l. sin
uv
15
squat lifting ES l. dx
10
5
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
0
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
stoop
squat
asymetrický lifting
Graf 2. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (pacient č. 2)
stoop lifting ES l. sin
45
40
stoop lifting ES l. dx
35
uv
30
squat lifting ES l. sin
25
squat lifting ES l. dx
20
15
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
10
5
0
stoop
squat
asymetrický lifting
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
23
Graf 3. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (pacient č. 3)
stoop lif ting ES l. sin
70
stoop lif ting ES l. dx
60
uv
50
squat lif ting ES l. sin
40
squat lif ting ES l. dx
30
20
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
10
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
0
stoop
squat
asymetrický lif ting
Graf 4. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (zdravý proband č. 1)
stoop lifting ES l. sin
300
stoop lifting ES l. dx
250
uv
200
squat lifting ES l. sin
150
squat lifting ES l. dx
100
50
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
0
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
stoop
squat
asymetrický lifting
24
Graf 5. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (zdravý proband č. 2)
stoop lifting ES l. sin
300
stoop lifting ES l. dx
250
uv
200
squat lifting ES l. sin
150
squat lifting ES l. dx
100
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
50
0
stoop
squat
asymetrický lifting
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
Graf 6. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (zdravý proband č. 3)
stoop lifting ES l. sin
uv
300
250
stoop lifting ES l. dx
200
squat lifting ES l. sin
150
squat lifting ES l. dx
100
50
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
0
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
stoop
squat
asymetrický lifting
25
Graf 7. Porovnání hodnot maximální dosažené amplitudy m. ES během jednotlivých
způsobů zvedání břemene (zdravý proband č. 4)
stoop lifting ES l. sin
uv
300
250
stoop lifting ES l. dx
200
squat lifting ES l. sin
150
squat lifting ES l. dx
100
asymetrický diagonální
lifting ES l. sin
50
0
stoop
squat
asymetrický lifting
asymetrický diagonální
lifting ES l. dx
26