Argumentace využití účelově zaměřených pohybů ve fyzioterapii

Souhrn

V práci argumentujeme využívání účelových pohybů v rámci fyzioterapie a použití pouhé představy konkrétního pohybu.

Z terapeutické empirie víme, že v reedukaci pohybových poruch je užitečné používat spíše konkrétní účelové pohyby (např. podání knihy z police nebo napití vody ze sklenice). Předpokládá se, že ve srovnání s analytickými pohyby vedou k zapojení více pohybových komponent, ke zvýšené aktivitě neurálních center a k výraznějším neuroplastickým změnám. V našem kineziologickém experimentu dokumentujeme v tomto smyslu významnou facilitaci svalové aktivity při účelových pohybech horní končetiny.

Porchovou polyelekromyografií jsme bilaterálně hodnotili změny svalových aktivit m. extensor digitorum, m. flexor digitorum a m. biceps brachii v relaci ke škále účelnosti pohybu. Testovali jsme čtyři situace: 1. přiložení ruky k ústům, 2. představa napití se ze sklenice, 3. předstírání napití se vody ze sklenice s voskem a 4. reálné napití se vody ze skutečné sklenice.

Z výsledků vyplývá, že zvyšující se účelnost testovaných pohybů silně korelovala s charakterem náboru motorických jednotek. K nejvyššímu stupni aktivace svalů vedl pouze konkrétní účelový pohyb napití se vody ze sklenice (4). K významné aktivaci vedlo rovněž pouhé předstírání funkčního pohybu (2).

Klíčová slova:
funkční účelový pohyb, představa pohybu, povrchová elektromyografie, fyzioterapie

Úvod

Aktuálně je stále častěji v rámci neurorehabilitace využíván nácvik účelově zaměřených funkčních pohybů (tzn. komplexních pohybů, které mají určitý konkrétní smysl, jako např. podání si knihy z police, napití se ze sklenice, kopnutí do míče a další). Rovněž kontinuálně sílí evidence pozitivního vlivu účelově orientovaného tréninku (anglické ekvivalenty task-specific training, task-oriented training) k „reedukaci“ pohybové patologie. Obecně je již známý fakt, že charakter průběhu určitého pohybu je vždy ovlivněn jeho konečným cílem (1, 2, 5, 16). Tedy kvalitativně je rozdíl v tom, zda se jedinec chce určitého objektu pouze dotknout, zda jej chce přesunout, popřípadě zda chce s předmětem více manipulovat. Čím vyšší jsou požadavky na přesnost pohybu, tím se zvyšují nároky nejen na koordinovanou sy­nergistickou aktivitu svalů, ale zvyšuje se i podíl aktivních neurálních struktur (7, 14). V rámci motorického učení žádoucí neuroplastické změny, které doprovázejí obnovu fyziologické hybnosti, jsou prokazatelně výraznější při účelových pohybech, které vyžadují zručnost a koordinaci, a ne při prostém opakování jednoduchých bezúčelných pohybů (16, 18, 21). Například studie Ungerleider (21) prokázala, že opakovaná flexe palce vedla ke změnám excitability primárního motorického kortexu trvající jen několik minut, zatímco využití palce při obratných úkolech vedlo ke dlouhodobějším změnám. Účelově zaměřený pohyb navíc reprezentuje žádoucí multisenzorickou (motorickou, percepční i kognitivní) stimulaci, která je nezbytná zejména u pacientů s neurologickou lézí.

Účelové funkční pohyby se využívají prioritně v rehabilitaci u pacientů po cévní mozkové příhodě. Komplexní fyzioterapeutický přístup, využívající účelové pohyby, reprezentuje např. Bobath koncept. Mezi dalšími je možné uvést také třeba bilaterální trénink, během kterého se simultánně realizují funkční pohyby paretickou i neparetickou horní končetinou. Dále  tzv. „constraint-induced movement therapy“, kdy u pacientů po iktu je neparetická horní končetina záměrně fixována tak, aby byl pacient nucen ke každodenní sebeobsluze využívat výhradně svoji paretickou horní končetinu, nebo například „mir­or box therapy“. V neposlední řadě se účelové pohyby v rámci funkční obnovy hybnosti využívají i při rehabilitaci pomocí virtuální reality, kdy výhodou je možnost přizpůsobit virtuální prostředí pacientovi dle jeho aktuálních možností a dovedností. Výše prezentované příklady terapeutických přístupů (i přes určitá specifika a limity) facilitují obnovu aktivní hybnosti, která je doprovázena neurální reorganizací (6, 13, 24).

Již dříve bylo poukázáno na změněnou kinematiku pohybu horních končetin vzhledem k cíli a účelu pohybu (5, 9, 22, 23). Ve studiích, zabývajících se argumentací výtěžnosti funkčně orientovaných pohybů, je opakovaně prokazována změna aktivace centrálních neurálních struktur hodnocených převážně funkčními zobrazovacími technikami (6, 13, 19, 24). V této souvislosti nebylo nicméně dosud příliš prezentováno hodnocení změny aktivity svalů, jakožto terminálních efektorů příkazů z nadřazených spinálních a supraspinálních oblastí.

Cílem naší studie bylo zhodnotit, zda se v závislosti na kvalitativní změně účelnosti pohybu mění aktivita svalů horních končetin.

Metodika

Charakteristika souboru

Ve studii byla hodnocena skupina 12 probandů. Skupinu tvořilo 7 žen a 5 mužů. Jejich průměrný věk byl 54,33 let (± 5,71). Všech 12 probandů mělo dominantní pravou horní končetinu (ve funkci psaní a jemné motoriky). U žádného z testovaných probandů nebyly v anamnéze přítomny neurologická onemocnění, psychiatrické potíže, trauma nebo jakákoliv jiná patologie, které by mohly mít vliv na aktivní hybnost horních končetin a následnou realizaci úkolů v rámci studie. Všichni účastnící studie podepsali informovaný souhlas s průběhem měření.

Průběh měření

Aktivita svalů horních končetin byla snímána pomocí 16kanálové povrchové elektromyografie (pEMG) (Noraxon^®). Na základě pilotní studie byly měřeny svaly: musculus extensor digitorum dx. (ED dx) et sin. (ED sin), musculus flexor digitorum dx. (FD dx) et sin. (FD sin), musculus biceps brachii dx. (BB dx) et sin. (BB sin).

Pohyby, které byly testovány, se lišily mírou účelovosti. Aktivita svalů horních končetin byla hodnocena během níže uvedených testovaných situací, které byly realizovány v následujícím pořadí:

1. prostý bezúčelný pohyb ruky k ústům (PÚ),
2. pohyb ruky k ústům se současnou představou napití se ze sklenice (PP),
3. pohyb ruky k ústům se sklenicí naplněnou voskem se současnou představou napití se ze sklenice (PS),
4. reálné provedení pohybu napití se ze sklenice s vodou (PN).

Pro představu pohybu (při pohybech PP a PS) byli všichni probandi identicky instruováni „představte si, že pijete vodu ze sklenice“. Během PS měla sklenice s voskem identickou hmotnost, jako měla sklenice s vodou v situaci PN. Všechny testované situace byly realizovány vždy ve třech opakování pro pravou a levou horní končetinu. Pořadí testovaných situací bylo zvoleno záměrně tak, aby se postupně zvyšovala účelovost pohybu.

Výchozí poloha pro všechny testované situace a jedince byla standardizována. Probandi seděli vzpřímeně u stolu bez opory zad s mírnou anteflexí pánve, s kyčlemi v mírné abdukci a koleny ve flexi, chodidla byla v kontaktu s podlahou. Horní končetiny byly semiflektovány v ramením i loketním kloubu, v mírné zevní rotaci, předloktí bylo volně položeno na stole.Výchozí poloha je znázorněna na obrázku 1.

Zpracování a vyhodnocení pEMG signálu a statistické zpracování dat

Hodnotili jsme u všech testovaných situací časový úsek od začátku pohybu po okamžik přiložení ruky nebo sklenice k ústům (obr. 2a, a obr 2b). Naměřená data byla zpracována a vyhodnocena v programech MyoVideo a MyoResearch. V programu MyoResearch byl záznam plně rektifikován a vyhlazen (funkcí RMS s velikostí okna 25 ms). Data byla zpracována pomocí Standart report, kde byly výsledné hodnoty zprůměrovány vždy pro 50 ms úseky testované aktivity. V této podobě byla data převedena do programu Excel, kde byla normována vůči tzv. aktivační hodnotě (průměrná elektromyografická aktivita naměřená v klidové výchozí testovací pozici + její dvě směrodatné odchylky) a následně vyjádřena jako násobky aktivační hodnoty. Pro posouzení dynamické aktivity svalů v závislosti na čase byl použit integrál násobků aktivačních hodnot elektromyografické aktivity (IEMG_AH) v celkovém hodnoceném časovém intervalu od počátku aktivity k přiložení ruky k ústům.

Statisticky byly testovány průměrné hodnoty pro všechna tři opakování každé testované situace. Statistické zpracování dat bylo realizováno pomocí programu Statistica 9.0, Stat-Soft analýzou rozptylu pro opakovaná měření. Za statisticky významné byly považovány rozdíly na hladině významnosti p<0,05.

Výsledky

Z výsledků (graf 1) je patrné, že se v případě všech hodnocených svalů horní končetiny u experimentální skupiny zvyšovala dynamická svalová aktivita v závislosti na čase (IEMG_AH) se zvyšující se účelností testovaných pohybů. Změna svalové aktivity byla statisticky významná při porovnání pohybů horní končetinou bez sklenice (PÚ a PP) a se sklenicí (PS a PN) pro všechny testované svaly.

Statisticky signifikantní rozdíly byly nalezeny mezi předstíráním pohybu napití se ze sklenice s voskem (PS) a skutečným napitím se vody ze sklenice (PN) pro pravou horní končetinu v případě m. ED (p<0,05) a m. BB (p<0,02), dále pro levou horní končetinu v případě m. ED (p<0,01). Sklenice s vodou i sklenice s voskem měly stejnou hmotnost, v tomto případě je tedy možné vyloučit vliv hmotnosti na změněnou svalovou aktivitu.

Mezi prostým přiložením ruky k ústům (PÚ) a přiložením ruky k ústům se současnou představou pohybu napití se ze sklenice (PP) nebyly rozdíly statistické významné. Pouze v případě m. ED pravé horní končetiny (p<0,09) a m. ED levé horní končetiny (p<0,07) je možné předpokládat, že při větším počtu testovaných probandů by mohla představa funkčního pohybu vést k významnému nárůstu svalové aktivity ve srovnání s bezúčelným pohybem. Mezi aktivitou svalů dominantní a nedominantní horní končetiny nebyly rozdíly významné.

V rámci naší studie se prodlužoval se zvyšující se účelností testovaného pohybu i hodnocený časový interval. Interval mezi začátkem pohybu a přiložením ruky k ústům se současnou představou nebo předstíráním napití se vody ze sklenice byl kratší ve srovnání s intervalem mezi začátkem pohybu a přiložením ruky k ústům v rámci realizace skutečného napití se vody ze sklenice. To se odrazilo v konečném hodnocení aktivity svalů, které bylo posuzováno s ohledem právě na délku tohoto časového intervalu.

Diskuze

Funkčně zaměřené aktivity každodenního života (jako například zavázání si tkaniček u bot, podání si knihy z police, napití se ze sklenice) představují již dosaženou pohybovou dovednost. Tato dovednost, i přesto že není trénována, zůstává stále zakódována jako trvalejší neurobiologické změny v centrální nervové soustavě (22). Proto například v rámci terapie pacientů po cévní mozkové příhodě je z hlediska výraznějších a trvalejších funkčních i strukturálních neurálních změn užitečnější realizovat právě ilustrativní nácvik podání si sklenice s vodou (tedy pohyb, který byl před iktem dlouhodobě zakomponován v pohybovém repertoáru jedince), ve srovnání s jednoduchými analytickými pohyby (8, 11). Pomocí fMRI bylo prokázáno, že u pacientů po cévní mozkové příhodě vedl trénink zaměřený na konkrétní úkol ke zvýšené aktivitě primárního motorického kortexu, primárního somatosenzorického kortexu, suplementárních kortikálních oblastí a premotorického kortexu kontralaterálně k postižené horní končetině (3, 10). Účelově zaměřený trénink může vést k obnově funkce také využitím záložních částí mozku, které sousedí s místem léze a/nebo náborem suplementárních kortikálních oblastí (17). Zlepšení aktivní hybnosti je vždy doprovázeno i strukturálními změnami kortikálních a subkortikálních neurálních oblastí a naopak (6, 19). Je tedy zřejmé, že vztah mezi reorganizací centrální nervové soustavy u pacientů po cévní mozkové příhodě a funkční obnovou pohybu je reciproční. Na základě našich výsledků (že se reálné provedení funkčního úkolu napití se ze sklenice vedlo k vyšší aktivitě svalů ve srovnání s předstíraným napití se ze sklenice s voskem) bychom v souladu s tímto recipročním vztahem mohli předpokládat, že facilitační efekt realizace konkrétního funkčně orientovaného úkolu není vyjádřen jen na úrovni centrálního nervového systému, ale rovněž na úrovni terminálního efektoru pohybu – svalu. Čímž bychom více podpořili argumentaci využití funkčních účelových pohybů v rámci rehabilitace.

Z výsledků naší studie je rovněž patrná tendence ke zvýšené svalové aktivity za situace, kdy si měl testovaný proband při přiložení ruky k ústům pouze představit, že pije vodu ze sklenice ve srovnání se situací, kdy tato představa funkčního pohybu nebyla přítomna. Studie rovněž ukazují, že i pouhá představa pohybu (aniž by byl pohyb realizován) vede k aktivaci stejných supraspinálních oblastí jako vlastní realizace představovaného pohybu (4) a že pohybový trénink pouze v představě je efektivní v rámci motorického učení (2). Představa komplexních funkčních pohybů (například vaření nebo nakupování) v rámci terapie u pacientů po cévní mozkové příhodě vedla nejen k lepšímu reálnému provedení těchto pohybů, ale i k lepší realizaci jiných funkčních dovedností v reálném životě. Je tak pravděpodobné, že jen představa pohybu zlepšuje plánování i realizaci trénovaného a netrénovaného pohybu (12).

Předstíraná manipulace horními končetinami s předmětem a reálná manipulace s předmětem vedou k aktivaci velmi podobných neurálních struktur. Mnohem více je během reálné manipulace s předmětem aktivován senzomotorický kortex, cerebellum, bazální ganglia a thalamus díky skutečné senzorické stimulaci kontaktem předmětu s kůží a vzhledem ke zvyšujícím se nárokům na koordinovanější kontrolu pohybů ruky a prstů (7). Navíc předstírání pohybu a jeho skutečné provedení se navzájem liší také kinematikou a formací úchopu (5, 9, 23). Pokud bychom porovnávali výtěžnost předstírání realizace funkčního pohybu a jeho skutečné provedení, je zřejmé, že efektivněji je řízeno a modulováno postavení horní končetiny (zejména akra) při manipulaci se skutečným předmětem díky konkrétní percepci vlastností tohoto předmětu (velikost, tvar atd.). Rovněž z našich výsledků vyplývá, že přítomnost sklenice v rámci testovaných situací vedla k signifikantně zvýšené aktivitě svalů. Tento výsledek však mohl být zkreslen zvýšenými nároky na svalovou práci vzhledem k vyšší hmotnosti horní končetiny při přítomnosti sklenice.

Při srovnání aktivity svalů dominantní a nedominantní horní končetiny nebyl zjištěn žádný signifikantní rozdíl. Je možné, že testovaný pohyb nebyl dostatečně náročný k prokázání rozdílu, protože rozdíly jsou vyjádřeny až se zvyšující se precizností pohybu (20).

Závěr

Z výsledků práce vyplývá, že se u testovaných svalů m. biceps brachii, m. extensor digitorum a m. flexor digitorum zvyšovala dynamická svalová aktivita v závislosti na čase se zvyšující se účelností testovaných pohybů. Komplexní reálný pohyb napití se vody ze sklenice vedl k nejvyšší aktivitě svalů ve srovnání s ostatními situacemi. Rovněž předstírání napití se vody ze sklenice vedlo ke zvýšené aktivitě svalů ve srovnání s prostým přiložením ruky k ústům. Je zřejmé, že konkrétní funkčně orientovaný pohyb i jeho „pouhá“ představa mají facilitační vliv na svalovou aktivitu, stejně jako například na aktivaci supraspinálních center, jak dokazují výsledky jiných studií. Výsledky této naší práce přispívají k objektivní argumentaci využití konkrétních funkčních účelově zaměřených pohybů v rámci fyzioterapie.

Poděkování

Tato práce vznikla za podpory projektu „Podpora lidských zdrojů VaV nelékařských zdravotnických oborů Fakulty zdravotnických věd UP Olomouc“, reg. č. CZ1.07/2.3.00/20.0163 a s přispěním vnitřního grantu UP FZV 2012_006 s názvem „Objektivizace využití účelových pohybů, observace a představy pohybu v rehabilitaci.

Adresa pro korespondenci:

Mgr. Barbora Kolářová, Ph.D.

Ústav fyzioterapie  FZV UP

I. P. Pavlova 6

775 20  Olomouc

e-mail: barbora@kolarova@upol.cz