Efekt čtyřkomorové vzestupné izotermní galvanické lázně na autonomní nervový systém, hodnocený vybranými ukazateli spektrální analýzy variability srdeční frekvence

Souhrn

Článek je zaměřený na hodnocení efektu čtyřkomorové vzestupné izotermní galvanické lázně na autonomní nervový systém, hodnocený vybranými ukazateli spektrální analýzy variability srdeční frekvence u zdravých probandů. Výsledky naznačují, že procedura vyvolala změny kardiální autonomní regulace ve smyslu  mírné aktivace vagu, a to pouze bezprostředně po aplikaci čtyřkomorové vzestupné izotermní galvanické lázně.

klíčová slova

čtyřkomorová galvanická lázeň, autonomní nervový systém, variabilita srdeční frekvence, spektrální analýza

ÚVOD

Procedury fyzikální terapie bývají častou součástí krátkodobých rehabilitačních plánů, vedle měkkých technik a kinezioterapie (léčebné tělesné výchovy). Čtyřkomorová galvanická lázeň je jednou z procedur fyzikální terapie, využívaných u pacientů s neuritidami, neuropatiemi, neuralgiemi, poruchami prokrvení, dále s centrálními, popř. periferními poruchami inervace a při akutních posttraumatických stavech. Široké spektrum alternativ zapojení čtyřkomorové galvanické lázně umožňuje prostřednictvím katody facilitovat sníženou citlivost, nebo naopak tlumit prostřednictvím anody bolestivé stavy. V rámci celkového účinku čtyřkomorové galvanizace je třeba brát v potaz jak účinek galvanického proudu, tak hydrostatického tlaku a vztlaku vodního prostředí a jeho teplotu. Dosud nebyl objektivizován účinek tohoto typu fyzikální procedury na autonomní nervový systém (ANS), i když je tento údaj v učebnících popisován (např. 4). Z ukazatelů ANS jsou nejsnadněji hodnotitelné změny srdeční frekvence, a z nich často variabilita srdeční frekvence (VSF). Z tohoto důvodu jsme použili v naší studii hodnocení VSF ve frekvenční a časové oblasti (doméně).

METODIKA

Jednalo se o studii, které se účastnilo 20 zdravých probandů (4 muži, 16 žen; průměrný věk 25,4±1,35 let, BMI 22,6±2,8 kg/m²). Studie byla schválena Etickou komisí FTK UP v Olomouci (čj. 9/15, 10. 3. 2015). Tito všichni probandi byli vyšetřováni jak při aplikaci galvanického proudu, tak i v situaci bez jeho aplikace (s končetinami ponořenými do vaniček – tzv. falešná stimulace).

Vyšetření spektrální analýzy variability srdeční frekvence (SAVSF) probandů probíhalo v dopoledních hodinách s využitím modifikované ortoklinostatické zkoušky leh-sed-leh (9), před a po aplikaci izotermní čtyřkomorové vzestupné galvanické lázně, abychom zachytili fyziologické autonomní odpovědi na ortostatické změny vyvolané změnami polohy těla. Vzestupná forma galvanické lázně byla zvolena z důvodu předpokladu dráždivějšího účinku na nervový systém (4, 12). Pro komparaci byla u téže skupiny probandů použita stejná procedura s ponořením končetin do čtyřkomorové lázně, avšak bez aplikace galvanického proudu.

Všichni probandi splnili stanovené instrukce před vyšetřením dodržet spánkový režim, vyvarovat se psychickému stresu a 8 hodin před vyšetřením nepít alkohol, kávu a silný čaj. Pro získání validních výsledků při metodice SAVSF je taktéž nezbytné dodržení co nejvyšší míry standardizace vnitřních i vnějších faktorů, které by je následně mohly negativně ovlivnit (2).

Variabilita srdeční frekvence byla hodnocena ve frekvenční i časové oblasti (9). Z ukazatelů v časové oblasti (doméně) byl vedle trvání R-R intervalů použit i ukazatel MSSD, který představuje průměrnou hodnotu postupných diferencí R-R intervalů v ms². Ve frekvenční oblasti byla použita metoda SAVSF, která vychází ze skutečnosti, že tepovou frekvenci je možno definovat jako sumu elementárních oscilačních komponent, které jsou charakterizovány frekvencí a amplitudou (intenzitou) oscilací (15). Pro měření byl použit diagnostický systém VarCor PF7, který umožňuje přenášet naměřená data do PC pomocí USB portu. EKG signál byl snímán pomocí pásu s elektrodami (systém POLAR), umístěnými na hrudníku. Signál ze snímacího pásu byl tranformován 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) (13). Vyšetření byla prováděna v krátkodobých záznamech v jednotlivých polohách, vždy z přibližně 300 tepů (resp. 5 minut) 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, od 20 do 50 MHz), jejíž regulační mechanismy nejsou dosud jednoznačně objasněny.
2. komponenta LF (nízká frekvence, mezi 50 až 150 mHz) je interpretována především jako odraz arteriální baroreceptorové sympatické aktivity, zvyšující se ve stoji (5).
3. komponenta HF (vysoká frekvence, mezi 150 až 400 mHz) představuje vagovou aktivitu spojenou s dýcháním (5).

Z ukazatelů ve frekvenční oblasti (doméně) byly v naší studii sledovány a statisticky zpracovány hodnoty ukazatelů 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).

Každé vyšetření se skládalo z devíti zaznamenaných intervalů. Délka jednoho intervalu byla kolem 5 minut (přibližně 300 tepů). Nejprve proběhlo měření v pozicích leh, sed, leh, sed (tj. měřené intervaly 1, 2, 3, 4). Následovaly další tři intervaly v pozici sedu (tj. intervaly 5, 6, 7) s horními i dolními končetinami ponořenými do čtyřech vaniček. Voda byla při provádění vyšetření izotermní. Následně se pokračovalo klidovým sedem (interval 8) a vyšetření bylo zakončeno závěrečným lehem (interval 9). V situaci s aplikací galvanického proudu do čtyřkomorové lázně byla jeho intenzita nastavována jako prahově senzitivní.

V rámci studie jsme porovnali hodnoty vybraných ukazatelů SAVSF mezi intervaly 4 (klidový sed, tj. před aplikací čtyřkomorové galvanické lázně) a 8 (klidový sed po aplikací čtyřkomorové galvanické lázně) a dále 3 (leh před aplikací čtyřkomorové galvanické lázně) a 9 (závěrečný leh po aplikaci čtyřkomorové galvanické lázně). Hodnocení byla prováděna jak pro vlastní aplikaci galvanického proudu, tak pro kontrolní měření, kdy v galvanické lázni nebyl zapnut elektrický proud.

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), parasympatiku (B) a indiferentní odpovědi (C) 5,4:6,1:4,2 (10).

Hodnoty ukazatelů variability srdeční frekvence byly statisticky zpracovány v programu Statistics. Jednalo se o porovnání intervalů (4 a 8) a (3 a 9). Pro rekapitulaci: byly hodnoceny ukazatele variability srdeční frekvence - Power LF, Power HF, Poměr LF/HF, Rel. LF, Rel. HF, Total power, a dále časové ukazatele R-R intervaly a MSSD. Data byla porovnána mezi intervaly 4 a 8, 3 a 9 samostatně pro situace s aplikací a bez aplikace galvanického proudu pomocí Wilcoxonova párového neparametrického testu. Hladina statistické významnosti byla stanovena na p<0,05.

VÝSLEDKY

Výsledný poměr DAF byl 6,75:7. Tento výsledek svědčí o vyváženosti projevů funkcí sympatiku a parasympatiku u zkoumaných probandů.

Výsledky po aplikaci galvanického proudu v izotermní vzestupné čtyřkomorové lázni

Porovnání naměřených hodnot parametrů SAVSF mezi intervaly 4 (sed před aplikací galvanického proudu) a 8 (klidový sed po aplikaci galvanického proudu):

• Statisticky významné zvýšení bylo zachyceno pro ukazatele: POWER HF, MSSD.
• Statisticky významné snížení bylo zachyceno u ukazatele poměr LF/HF.
• Statisticky nevýznamné zvýšení bylo zachyceno u ukazatelů: R-R INTERVALY, REL. HF, TOTAL POWER.
• Statisticky nevýznamné snížení bylo zachyceno u ukazatelů: POWER LF, REL. LF.
• Tyto výsledky svědčí pro zvýšení aktivity vagu v situaci bez změny ortostatické zátěže (tj. v nepřerušeném klidovém sedu) (graf 1, graf 2).

Porovnání naměřených hodnot parametrů SAVSF mezi intervaly 3 (leh před aplikací čtyřkomorové galvanické lázně) a 9 (závěrečný leh):.

V pozici lehu (interval 9) bylo zachyceno pouze nevýznamné zvýšení hodnot ukazatelů - POWER HF, R-R INTERVALY, REL. HF, MSSD, TOTAL POWER a nevýznamné snížení bylo zachyceno u ukazatelů POWER LF, LF/HF, REL. LF.

Z toho vyplývá, že zvýšení aktivity vagu (dle hodnot ukazatelů Power HF a MSSD), ke které došlo při aplikaci galvanického proudu, vymizelo již po malé změně ortostatické zátěže, tj. po zpětném položení ze sedu do lehu. Změna polohy těla tak měla výraznější vliv na kardiální autonomní regulaci než aplikace galvanického proudu.

Výsledky po aplikaci  izotermní čtyřkomorové lázně bez aplikace galvanického proudu:

Porovnání naměřených hodnot parametrů SAVSF mezi intervaly 4 (sed před aplikací čtyřkomorové lázně, tj. bez galvanického proudu) a 8 (klidový sed):

• Statisticky významné zvýšení bylo zachyceno pro ukazatele: POWER HF, R-R INTERVALY, MSSD, TOTAL POWER.
• Statisticky nevýznamné zvýšení bylo zachyceno pro ukazatele: POWER LF, REL. LF, REL. HF.
• Statisticky nevýznamná tendence ke snížení byla zachycena pro poměr LF/HF.

Porovnání naměřených hodnot parametrů SAVSF mezi intervaly 3 (leh před aplikací čtyřkomorové lázně, tj. bez galvanického proudu) a 9 (závěrečný leh):

• Statisticky významné zvýšení bylo zachyceno pouze pro ukazatel R-R INTERVALY.
• Statisticky nevýznamné zvýšení bylo zachyceno pro ukazatele: POWER HF, REL. HF, MSSD, TOTAL POWER.
• Statisticky nevýznamná tendence ke snížení byla zachycena pro ukazatele: POWER LF, LF/HF, REL. LF, poměr LF/HF.

Ukazatele SAVSF po procedurách s aplikací i bez aplikace galvanického proudu vykázaly velmi obdobné změny. Použití izotermní čtyřkomorové vzestupné lázně bez galvanické stimulace vykázalo vyšší počet ukazatelů, u nichž došlo ke změnám ve smyslu mírného zvýšení aktivity vagu, než po galvanické stimulaci, a to dokonce i po položení (prodloužení R-R INTERVALŮ).

DISKUSE

Autonomní nervový systém (ANS) reaguje na řadu zevních i vnitřních podnětů a podílí se tak na homeostáze a adaptačních mechanismech organismu. Porucha rovnováhy mezi aktivitou sympatického a parasympatického tonu významně ovlivňuje vznik a progresi mnoha kardiovaskulárních a metabolických onemocnění. Problematice dysfunkcí ANS a jejich vyšetřování není dosud věnována v rehabilitaci a fyzioterapii dostatečná pozornost. Příčiny málo frekventovaného vyšetřování ANS lze spatřovat v nedostatečné pozornosti této problematice, v absenci odběru cílených anamnes­tických dat pro posouzení stavu ANS a v nedostatečném využití relevantních vyšetřovacích metod.

Lidský organismus je pod neustálým vlivem vnitřních i vnějších faktorů. Na tyto faktory musí organismus neustále reagovat, aby udržel relativní stálost vnitřního prostředí. ANS je jednou z hlavních složek, které se podílejí na udržení homeostázy vnitřního prostředí (9).

ANS má zároveň významný podíl na řízení kardiální autonomní reaktivity, která také podléhá vlivům vnitřního a vnějšího prostředí. Nepřetržité kolísání aktivity ANS je nejen obrazem momentálního působení faktorů, ale také adaptací na faktory, které na organismus působily v minulosti. Aktivita ANS se změní pouze v případě, pokud dojde k výrazné změně některého z působících vlivů a následně k výrazné reakci ANS (16).

Efekty galvanické lázně ve srovnání s tělesným cvičením hodnotili u pacientů s ischemickou chorobou dolních končetin Patru a spol. (11), kteří ve své randomizované studii porovnávali účinek 24týdenní kinezioterapie s aplikací čtyřkomorové galvanické lázně s kontrolní skupinou. Výsledky ukázaly, že po aplikaci čtyřkomorové galvanické lázně došlo k autonomním projevům ve smyslu krátké vazokonstrikce, která byla následována vazodilatací. Měření ukázala nárůst až o 500 % v průtoku krve kůží a až o 300 % ve svalovém průtoku. Tyto hodnoty přetrvávaly 15–30 minut po skončení terapie. Udává se, že hyperémický účinek galvanického proudu má vést ke zlepšení tkáňové výživy, odstranění katabolitů a vstřebání otoku.

Vliv vzestupné čtyřkomorové galvanické lázně však na změny kardiální autonomní regulace nebyl dosud hodnocen.

Proto se naše studie zabývala vlivem vzestupné izotermní čtyřkomorové galvanické lázně na autonomní nervový systém zdravých probandů, hodnocený metodou SAVSF. Studovali jsme, zda vlivem aplikace galvanického proudu dojde při téže poloze těla a při stejné ortostatické zátěži (tj. v pozici klidného sedu) ke změně hodnot ukazatelů kardiální autonomní regulace (podle hodnot ukazatelů variability srdeční frekvence) a dále jsme studovali, zda intervence s aplikací galvanického proudu ovlivní ukazatele kardiální autonomní regulace vleže.

Pro získání validních výsledků bylo velmi důležité dýchání během měření. Účastníci studie nesměli během měření mluvit, jelikož frekvence a hloubka dýchání ovlivňuje VSF. Dýchání je totiž spojeno s vysokofrekvenční složkou HF, která odráží respirační aktivitu vagu.

Probandi mohli dýchat spontánní dechovou frekvencí, jelikož jsme chtěli zachytit její případné změny. Během vyšetření však dechová frekvence nikdy neklesla pod 10 dechů/minutu. V takovém případě by mohla nastat „interpretační léčka“, jelikož frekvenční aktivita baroreceptorů v oblasti frekvence 0,1 Hz splývá při dechové frekvenci niže než 10 dechů/minutu s aktivitou respiračně vázané aktivity vagu (6).

V odborné literatuře byly zveřejněny studie zkoumající změnu variability srdeční frekvence při aplikaci elektroterapie a hydroterapie. Stein a spol. (14) studovali sympatovagální rovnováhu při aplikaci transkutánní elektrické stimulace. Elektroterapie společně s hydroterapií však hodnocena nebyla.

Z důvodu výrazného nepoměru pohlaví a velikosti zkoumaného vzorku (limity studie) jsme soubor dle pohlaví nečlenili. Většina autorů se však shoduje, že ženy mají nižší variabilitu srdeční frekvence, spektrální výkon i nižší hodnoty ukazatele Power LF (1, 3). Naopak Kuch a spol. (7) a Leicht a spol. (8) uvádějí, že hodnoty parametrů Power HF a MSSD jsou vyšší u žen, a naopak hodnoty Power LF a LF/HF jsou vyšší u mužů. Aktivita vagu je podle těchto autorů vyšší u žen než u mužů. U žen je VSF také ovlivněna jednotlivými fázemi menstruačního cyklu, proto se našeho výzkumy neučastnily ženy v době menses.

Ukazatele SAVSF vykázaly po aplikaci i bez aplikace galvanického proudu velmi obdobné změny. Podle získaných výsledků došlo ke změnám kardiální autonomní regulace ve smyslu mírné aktivace vagu, avšak pouze bezprostředně po aplikaci izotermní vzestupné čtyřkomorové izotermní galvanické lázně. Známky mírného zvýšení ukazatelů vagové aktivity po zpětném položení vymizely, tzn. že účinek galvanického proudu vymizel po změně ortostatické zátěže.

ZÁVĚR

Metoda SAVSF je vyšetřovací metoda, kterou lze citlivě, snadno a neinvazivně provádět hodnocení autonomních regulací v ortoklinostatické zkoušce. Výsledky naznačují, že po zvolených procedurách došlo pouze k přechodným mírným změnám kardiální autonomní regulace ve smyslu mírné aktivace vagu, avšak výraznější efekt izotermní vzestupné čtyřkomorové galvanické lázně na kardiální autonomní regulaci nebyl ve studii prokázán.

Adresa ke korespondenci:

PhDr. Petr Uhlíř, Ph.D.

Katedra fyzioterapie FTK UP

Třída Míru 117

771 11 Olomouc

e-mail: petr.uhlir@upol.cz