Hodnocení EMG aktivity horní části m. trapezius při cviku proti pružnému odporu ve vodním prostředí a na suchu

Souhrn

Jedná se o případovou studii, která se zabývá analýzou stupně svalové aktivity a timingu horních a dolních vláken m. trapezius a střední části m. deltoideus u 4 zdravých žen (24 let ± 1 rok) v průběhu abdukce v ramenním kloubu proti odporu pružného tahu (žlutý Thera-Band) ve vodě a na suchu. Jako objektivizační metoda byla zvolena povrchová elektromyografie modifikovaná pro registraci svalové aktivity ve vodním prostřední, tzv. water surface EMG (WaS EMG). Výsledky ukazují na výrazné snížení stupně svalové aktivity horní části m. trapezius ve vodním prostředí. Nepotvrdilo se, že by se horní část m. trapezius ve vodě aktivovala později než na suchu. Timing vybraných svalů byl ve vodním prostředí individuální. 

Klíčová slova:
m. trapezius horní část, vodní povrchová elektromyografie, WaS EMG, vodní prostředí, Thera-Band

ÚVOD

V dnešní době se stále častěji využívá vodní prostředí k pohybové aktivitě, ať už pro komerční nebo léčebné využití jeho příznivých účinků na pohybový aparát. Již méně se setkáme s ověřením těchto tvrzení za pomoci některé z objektivizačních metod.

Voda jako prostředí pro cvičení pronikla v posledních několika desetiletích i do fyzioterapeutických cvičebních programů. Zejména je snahou přinést pacientovi výhodnější cvičební podmínky. Avšak vzduch a voda jsou dvě naprosto odlišná prostředí, která mají svá specifika hlavně v oblasti fyzikálních vlastností, a proto je třeba je při cvičení zohlednit. Zejména proto se v poslední době začaly objevovat práce snažící se objektivizovat vliv vodního prostředí na pohybový aparát. Existuje několik prací, zabývajících se problematikou snímání povrchového EMG ve vodním prostředí, tzv. WaS EMG – Water Surface Electromyography (1, 2, 3, 8, 13, 15, 18, 20, 22). K otázce ovlivnění aktivity svalů při využití voděodolné pásky můžeme přihlédnout například ve výzkumech od Veneziana (22) či od Rainoldiho (18). Povrchová elektromyografie je využívaná ve vodním prostředí i u prací snažících se o zhodnocení svalové aktivity. Tyto práce se zabývají především chůzí či aktivitou svalů na dolních končetinách (10, 11, 16, 17). Ovšem nacházíme práce, kdy pomocí vodní povrchové EMG (WaS EMG) byly hodnoceny i svaly v oblasti ramenního pletence při různých pohybech (4, 8, 14, 19).

Velká část naší populace má obtíže spojené s hyperaktivitou horních vláken trapézového svalu a tuto hyperaktivitu nadále podporují nevhodné pohybové stereotypy a dnešní životní styl. Ve fyzioterapeutických ambulancích se často setkáváme s obtížným ovlivněním této hyperaktivity při cvičení s pacienty. Je proto na místě zjistit, zda by změna prostředí alespoň částečně nepomohla tento problém vyřešit. Hlavním cílem tohoto experimentu je tedy zjistit, jaký je stupeň svalové aktivity horní části trapézového svalu a dalších vybraných svalů ve vodním prostředí a na suchu a dané hodnoty porovnat. Dále zjistit, zda se aktivuje m. trapezius horní část ve vodním prostředí později než na suchu, oproti ostatním vybraným svalům.

METODY A POSTUP ŘEŠENÍ

V této práci je využit výzkum charakteru případové studie, kde je analyzován a poté hodnocen stupeň svalové aktivity a počátek aktivace horních vláken m. trapezius a dalších vybraných svalů, při provedení abdukce v ramenním kloubu ve dvou prostředích s využitím odporu pružného tahu.

V rámci měření byl prováděn aktivně pohyb v ramenním kloubu do abdukce proti odporu pružného tahu, a to s využitím Thera-Bandu^® žluté barvy. Tento typ byl zvolen vzhledem ke slabému odporu, který se volí pro začátečníky. Pro zatížení probandů ve vodním prostředí byl použit potápěcí pás, na kterém byla připevněna 4 závaží, každé o hmotnosti 5 kg.

K pořízení dat byl použit povrchový, telemetrický EMG přístroj TelemyoMini 16 od výrobce Neurodata, modifikovaný pro registraci svalové aktivity ve vodním prostředí (speciální bipolární povrchové elektrody, krycí přelepky pro vodní prostředí, voděodolný vak); kamera Canon MVX300; běžný notebook. Vzorkovací frekvence byla 1500 Hz, pásmová propust 5–500 Hz. Data byla následně zpracována pomocí originálního softwaru MyoResearch XP Master Edition formy Moraxon.

Výzkumný soubor

Měření bylo provedeno na 4 probandech. Jednalo se o záměrně vybrané ženy ve věku 24 let ±1 rok, které představují vzorek běžné, zdravé populace. Při jejich výběru byla věnována pozornost anamnéze, ve které nebyly shledány žádné úrazy ani žádná onemocnění s dopadem na pohybový aparát. Základní vzorek tvořily 3 studentky fyzioterapie, ze kterých žádná závodně nesportuje, a jedna studentka pedagogiky, hrající závodně lakros. Všechny mají pravostrannou dominanci a byly toho času bez zdravotních komplikací, které by jim bránily účasti na měření. Základní charakteristika výzkumného souboru je uvedena v tabulce 1.

PRŮBĚH MĚŘENÍ

Polyelektromyografické vyšetření

Všechna měření proběhla v jeden den. Bipolární elektrody byly umístěny dle metodiky snímání povrchového EMG – WaS EMG (13, 15) do oblasti motorických bodů horní porce m. trapezius, mediální části m. deltoideus a dolní části m. trapezius. Veškerá EMG měření na suchu i ve vodě proběhla s přelepením elektrod krycími přelepkami. V úvodu měření bylo na suchu provedeno vyšetření MVC pro všechny měřené svaly za použití definovaných pozic dle Jandova svalového testu. Umístění elektrod je uvedeno v tabulce 2.

V rámci měření byl prováděn aktivně pohyb v ramenním kloubu do abdukce proti odporu pružného tahu, a to s využitím Thera-Bandu^® žluté barvy. Vzhledem k indikaci pacientů při běžném cvičení v ambulancích byly i zde probandky poučeny o nutnosti kontroly pohybu v ramenním kloubu tak, aby při abdukci nedocházelo k elevaci ramene. Měření bylo nejprve prováděno na suchu a poté ve vodě.

Výchozí poloha: Měření se provádělo v korigovaném sedu, při 90° flexi v koleních a kyčelních kloubech, dolní končetiny byly v pozici na šířku pánve, plosky položeny na zemi. Horní končetina v addukci (připažená k tělu), loketní kloub v extenzi, předloktí v supinaci (obr. 1). Poloha probanda byla při měření v obou prostředích stejná. Při měření v bazénu byly probandky vybaveny pásem pro potápění, aby bylo možné udržet výchozí polohu. Nejvýhodnější se jevila aplikace pásu okolo horní části stehen.

Provedení pohybu: Abdukce v ramenním kloubu byla prováděna u každého probanda pravou horní končetinou, která byla zároveň dominantní. Pohyb byl prováděn do 90° vždy směrem za palcem, rychlostí 30°/s jak ve vodním prostředí, tak na suchu. Pro ověření správného provádění pohybu v dané rychlosti byl použit metronom. Před vlastním měřením si každý proband 3x vyzkoušel provedení pohybu dle metronomu v obou prostředích. Míra ponoření probanda ve vodním prostředí byla cca do poloviny krční páteře. Výchozí poloha a provedení pohybu demonstruje obrázek 1.

ANALÝZA DAT

Při opakovaném pohybu by se měla hodnotit vždy stejná perioda (cyklus) pohybu. Podle Huga (6) bylo prokázáno, že 6 - 10 cyklů je dostatečný počet opakování k vytvoření reprezentativního vzoru. V našem případě jeden cyklus tvoří abdukci v ramenním kloubu do 90°. Pohyb je prováděn rychlostí 30°/s, takže jeden cyklus trvá 6 sekund. Nejprve tedy bylo vybráno 7 po sobě jdoucích cyklů v každém záznamu. Teprve poté byly křivky upravovány a hodnoceny. Pro samotné zhodnocení stupně svalové aktivity byly křivky nejprve filtrovány. Pro odstranění frekvencí nižších než 20 Hz a vyšších než 500 Hz byla použita funkce bandpass filtering. Dále byl signál rektifikován a následně byla vypočtena plocha pod křivkou pro jednotlivé intervaly, které byly normalizovány vzhledem k MVC (maximální volní kontrakci). K výpočtu timingu byla použita metodika podle Huga (6): hranice počáteční aktivity svalu byla stanovena na 20 % maximálního peaku EMG signálu trvajícího minimálně 0,25 s. Pro zhodnocení timingu byla použita funkce Standard Timing Analysis, výsledky této analýzy byly dále kontrolovány pomocí videozáznamu vizuálně. Ukázky EMG záznamu demonstrují grafy 1 a 2.

VÝSLEDKY

Do této práce byly zařazeny 4 probandky. Žádná nemusela být vyloučena z vyhodnocení a výsledky byly stanoveny na základě všech záznamů. Avšak probandky č. 1, 2 a 3 tvořily základní skupinu pro hodnocení. Probandka č. 4 se lišila od výzkumného souboru povoláním a sportovní aktivitou, což podle výsledků výrazně ovlivnilo jak stupeň svalové aktivity, tak timing.

Hodnocení stupně svalové aktivity

Stupeň svalové aktivity byl hodnocen ve vztahu k MVC. Výsledky z hodnocení stupně svalové aktivity ukazují, že svalová aktivita ve vodním prostředí je u všech zkoumaných svalů nižší než na suchu. U probandky č. 1, 2 a 3 se hodnoty v procentech relativně shodují. U probandky č. 4 došlo také ke snížení svalové aktivity, ovšem procentuální rozdíl se pohyboval v mnohem vyšších hodnotách. Přesné hodnoty stupně svalové aktivity jsou uvedeny v tabulce 3.

Hodnocení timingu

U probandek č. 1, 2 a 3 se ukázalo, že timing svalů na suchu při cvičení s Thera-Bandem odpovídá tomu, jak je popsán stereotyp abdukce v ramenním kloubu v literatuře (5, 7, 12, 21). Jako první se při pohybu zapojuje m. deltoideus – střední část, dále se zapojí m. trapezius – horní část a jako poslední se do pohybu přidává m. trapezius – dolní část. U probandky č. 4 se timing svalů lišil, ukázal se zde vliv individuálního motorického stereotypu. Jako první se do pohybu zapojuje m. trapezius – dolní část, dále se zapojí m. deltoideus – střední část a nakonec m. trapezius  horní část. Pravděpodobnou příčinou odlišnosti motorického stereotypu je závodní hraní lakrosu, při kterém se zvýrazňuje aktivita dolních fixátorů lopatek.

Timing svalů ve vodním prostředí při cvičení s Thera-Bandem byl u každé probandky rozdílný. EMG záznam a jeho vyhodnocení ukazuje, že v tomto případě je timing svalů vysoce individuální. Přehled timingu svalů ve vodním prostředí a na suchu je uveden v tabulce 4.

Shrnutí výsledků

Vyhodnocením elektromyografických křivek byly stanoveny následující výsledky:

• Při cvičení abdukce v ramenním kloubu s Thera-Bandem ve vodním prostředí celkově dochází ke snížení stupně svalové aktivity.
• K nejvýraznějšímu snížení stupně svalové aktivity dochází u m. trapezius horní část, a to u většiny probandů o cca 50 %.
• Timing svalů na suchu u většiny probandů odpovídá literatuře: jako první se zapojuje m. deltoideus střední část, poté se zapojuje m. trapezius horní část a nakonec m. trapezius dolní část.
• Timing svalů ve vodním prostředí je u všech probandů naprosto individuální.

DISKUSE A ZÁVĚR

Tento experiment byl koncipován tak, aby na suchu co nejvíce odpovídal cvičení pro získání/obnovení svalové síly, tak jak je běžně prováděn v ordinaci fyzioterapeuta. A dále takto nastavený pohyb jsme pouze přenesli do vodního prostředí, abychom mohli co nejlépe porovnat vliv vody na stupeň aktivity a počátek aktivace horních vláken m. trapezius.

Jelikož jsou ve výsledcích zhodnoceny údaje z velmi malého počtu probandů, lze z nich pouze naznačit možný směr chování svalů při porovnání cvičení na suchu a ve vodním prostředí. Výše popsané výsledky tedy nelze zobecnit, avšak navádějí nás na další možné typy experimentu. Vzhledem k odlišnostem ve výsledcích u probandky č. 4 by se zvláštní pozornost mohla věnovat konkrétním skupinám sportovců nebo pacientů v rámci jednotlivých diagnóz. Vzhledem k charakteru a typu výzkumu bych navrhovala například pacienty po luxacích ramenního kloubu, nebo po frakturách v oblasti pažního pletence, což by mohlo do fyzioterapie přinést přesné indikace ke cvičení ve vodním prostředí.

Byl stanoven cíl zjistit, jaký je stupeň svalové aktivity horní části trapézového svalu a dalších vybraných svalů ve vodním prostředí a na suchu a dané hodnoty porovnat. Z výsledků vyplývá, že vliv vodního prostředí celkově způsobuje snížení stupně svalové aktivity v oblasti pažního pletence a zároveň že se tato tendence nejvíce ukazuje u m. trapezius horní část.

Druhým cílem této práce bylo zjistit, zda se aktivuje m. trapezius horní část ve vodním prostředí později než na suchu, oproti ostatním vybraným svalům. Tento předpoklad není možné na základě výsledků potvrdit, neboť timing vybraných svalů (m. trapezius horní část, m. deltoideus střední část a m. trapezius dolní část) se ve vodním prostředí jeví jako individuální – u každého probanda byl timing odlišný. Tyto výsledky nás vrací k původní otázce, zda je vodní prostředí výhodnější pro cvičení s jedinci, u nichž nalézáme hyperaktivitu a hypertonii m. trapezius horní část. U většiny terapií, zabývajících se tímto okruhem obtíží, je jistě jedním z cílů, aby se horní vlákna m. trapezius nezapojovala při abdukci v ramenním kloubu jako první. Tato skutečnost by tedy v porovnání s výsledky mluvila spíše proti vodnímu prostředí. Avšak pokud se vrátíme ke stupni svalové aktivity m. trapezius horní část, vidíme, že se ve vodním prostředí výrazně snižuje i přes jeho počáteční zapojení. Další skutečností, podporující výhodnost vodního prostředí, je slovní hodnocení probandů. Všichni probandi hodnotili cvičení ve vodě s Thera-Bandem jako pocitově snadnější, s lepší koordinací. Což jsme mohli také následně zhodnotit a potvrdit na videozáznamu nahrávaném současně se záznamem EMG.

Práce vznikla s podporou VZ MŠMT ČR MSM 0021620864.

Mgr. Dita Holländerová

Katedra fyzioterapie UK FTVS

J. Martího 31

162 52 Praha 6