Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury
Hodnocení míry svalové aktivace při chůzi u pacientů s gonartrózou pomocí polyelektromyografie. Diplomová práce
Autor: Bc. Jana Mazáková, fyzioterapie Vedoucí práce: Mgr. Amr Zaatar, Ph.D. Olomouc 2010
Jméno a příjmení autora: Bc. Jana Mazáková Název diplomové práce: Hodnocení míry svalové aktivace při chůzi u pacientů s gonartrózou pomocí polyelektromyografie. Pracoviště: Katedra fyzioterapie Vedoucí: Mgr. Amr Zaatar, Ph.D. Rok obhajoby: 2011 Abstrakt: Osteoartróza kolenního kloubu postihuje až 75 % lidí ve věku vyšším jak 65 let a současně je významným faktorem způsobující jejich invaliditu. V důsledku degenerativního postižení chrupavky vzniká bolest, ztuhlost, otok, je omezen rozsah pohybu v kloubu, snížena svalová síla některých svalů v okolí kolene, zajišťujících stabilizaci a v posledním stadiu onemocnění vznikají i kloubní deformity. Všechny tyto symptomy mají negativní dopad na chůzi a další aktivity denního života. Výzkumu se účastnilo jedenáct pacientů s gonartrózou (průměrný věk 62 let) a patnáct zdravých jedinců (průměrný věk 25 let). U obou skupin byla zkoumána chůze přirozenou a vyšší rychlostí (104 kroků/min). Zjistili jsme, že existují výrazné rozdíly v aktivitě svalů mezi zdravými jedinci a jedinci s gonartrózou jak při normální, tak i při vyšší rychlosti chůze. Při zkoumání vlivu normální a vyšší rychlosti chůze na svalovou aktivitu jsme došli k závěru, že u skupiny s gonartrózou se vyskytovaly rozdíly ve svalové aktivitě u více svalů v obou fázích krokového cyklu oproti kontrolní skupině. Pacienti s gonartrózou měli taktéž vysoký výskyt svalového oslabení u musculus quadriceps femoris, přítomnu častou bolest při chůzi po schodech, ztuhlost po probuzení a delším stání a obtíže při vystupování z auta. Klíčová slova: kolenní kloub, osteoartróza, chůze, krokový cyklus, generátory centrálních vzorů, chrupavka, povrchová elektromyografie
Souhlasím s půjčováním diplomové práce v rámci knihovních služeb.
Author‘s first name and surname: Bc. Jana Mazáková Title of the thesis: Evaluation of muscle activation degree during gait in patients with gonarthrosis using polyelectromyography. Department: Department of Physiotherapy Supervisor: Mgr. Amr Zaatar, Ph.D. The year of presentation: 2011 Abstract: Knee joint osteoarthrosis affects up to 75% of people older than 65; at the same time, it is a significant factor causing their disability. Pain, stiffness, oedema result in consequence of degenerative affection of cartilage, scope of movement in the joint is limited, muscle strength of certain muscles around knee providing for stabilisation is reduced and, in the last phase of the disease, joint deformities appear. All these symptoms have negative impact on the individual’s gait and other daily life activities. Eleven patients with knee osteoarthrosis (average age of 62) and fifteen healthy individuals (average age of 25) participated in our investigation. Gaits at natural and increased speed (104 steps/min) were examined in both groups. We found out that there were significant differences in muscle activity between the healthy individuals and individuals with knee osteoarthrosis both at normal speed of gait and at increased speed of gait. When examining the effect of normal and increased gait speed on muscle activity, we concluded that in group of people with knee osteoarthrosis there were differences in muscle activity in more muscles in both phases of gait cycle as compared to the control group. In patients with gonarthrosis we also found high incidence of muscle weakness in musculus quadriceps femoris; pain when climbing the stairs, stiffness after waking up and prolonged standing, and also difficulties when getting out of the car were frequently present. Keywords: knee joint, osteoarthritis, human walking, gait cycle, central pattern generators, cartilage, surface electromyography
I agree the thesis paper to be lent within the library service.
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracovala samostatně s odbornou pomocí Mgr. Amra Zaatara, Ph.D., uvedla všechny použité literární a odborné zdroje a řídila se zásadami vědecké etiky.
V Olomouci dne
……………………………….
Děkuji Mgr. Amru Zaatarovi, Ph.D. za pomoc a cenné rady, které mi poskytl při zpracovávání diplomové práce a RNDr. Milanu Elfmarkovi za pomoc při statistickém zpracování dat.
Obsah 1
Úvod............................................................................................................10
2
Přehled poznatků .........................................................................................11 2.1
Anatomie kolenního kloubu .........................................................................11
2.1.1
Anatomické a funkční zvláštnosti kolenního kloubu .............................11
2.1.2
Struktura a vlastnosti normálního synoviálního kloubu .........................11
2.1.3
Viskoelasticita kloubní chrupavky ........................................................13
2.2
Biomechanika kolenního kloubu ..................................................................14
2.2.1
Osy kolenního kloubu...........................................................................14
2.2.2
Změny os kolenního kloubu..................................................................14
2.2.3
Biomechanické souvislosti ovlivňující vznik osteoartrózy kolenního kloubu ..................................................................................................15
2.3
Osteoartróza kolenního kloubu.....................................................................16
2.3.1
Etiologie...............................................................................................16
2.3.2
Mechanismus vzniku osteoartrózy ........................................................17
2.3.3
Rizikové faktory...................................................................................17
2.3.4
Klasifikace osteoartrózy .......................................................................18
2.3.5
Charakteristika jednotlivých symptomů osteoartrózy............................19
2.4
2.3.5.1
Bolest ...............................................................................................19
2.3.5.2
Ztuhlost ............................................................................................20
2.3.5.3
Drásoty a kloubní deformity .............................................................21
2.3.5.4
Omezení rozsahu pohybu a snížení svalové síly................................21
2.3.5.5
Změna stereotypu chůze a omezení ADL (activity of daily living)....21
Chůze ..........................................................................................................22
2.4.1
Centrální mechanismy řízení chůze ......................................................23
2.4.2
Krokový cyklus ....................................................................................25
2.4.2.1
Terminologie....................................................................................25
2.4.2.2
Fáze krokového cyklu dle různých autorů.........................................26
2.4.2.3
Popis jednotlivých fází krokového cyklu ..........................................28
2.4.3
Změna stereotypu chůze u osteoartrózy kolene .....................................34
2.4.4
Vztah změn rychlosti k parametrům chůze............................................35
2.5
Elektromyografie .........................................................................................35
2.5.1
Definice elektromyografie ....................................................................35
2.5.2
Princip elektromyografie ......................................................................36
2.5.3
Elektrofyziologický základ elektromyografie........................................36
2.5.4
Povrchová elektromyografie (SEMG)...................................................37
2.5.5
Elektrody..............................................................................................37
2.5.5.1
Dělení elektrod.................................................................................37
2.5.5.2
Footswitch........................................................................................38
2.5.5.3
Příprava před měřením a uložení elektrod.........................................38
2.5.6
Faktory ovlivňující EMG signál............................................................39
2.5.7
Zpracování EMG signálu......................................................................40
2.5.8
Vyhodnocení EMG signálu...................................................................41
2.5.9
Povrchové EMG při sledování velikosti aktivace svalů .........................41
3
Cíle a hypotézy............................................................................................43 3.1
Hlavní cíl .....................................................................................................43
3.2
Dílčí cíle ......................................................................................................43
3.3
Hypotézy .....................................................................................................43
4
Metodika výzkumu ......................................................................................45 4.1
Charakteristika souboru ...............................................................................45
4.1.1
Výzkumný soubor ................................................................................45
4.1.2
Kontrolní skupina .................................................................................45
4.2
Technické podklady měření .........................................................................45
4.3
Postup měření ..............................................................................................46
4.3.1
Vyšetření..............................................................................................46
4.3.2
Příprava na měření................................................................................46
4.3.3
Průběh měření ......................................................................................46
4.3.4
Zpracování a vyhodnocení EMG signálu ..............................................47
4.3.5
Statistické zpracování dat .....................................................................47
5
Výsledky .....................................................................................................48 5.1
Hypotéza 1...................................................................................................48
5.2
Hypotéza 2...................................................................................................49
5.3
Hypotéza 3...................................................................................................50
5.4
Hypotéza 4...................................................................................................52
5.5
Hypotéza 5...................................................................................................53
5.6
Hypotéza 6...................................................................................................55
5.7
Hypotéza 7...................................................................................................56
5.8
Hypotéza 8...................................................................................................57
5.9
Výskyt četnosti oslabených svalů vzhledem k diagnóze osteoartrózy kolene a zdravým jedincům.....................................................................................59
5.10
Závislost velikosti amplitudy na přítomnosti oslabení svalu u vybraných svalů ....................................................................................................................60
5.11
Vyhodnocení dat z dotazníku bolesti a WOMAC .........................................61
6
Diskuze........................................................................................................63
7
Závěr ...........................................................................................................67
8
Souhrn .........................................................................................................68
9
Summary .....................................................................................................70
10
Referenční seznam.......................................................................................72
11
Přílohy.........................................................................................................76
SEZNAM ZKRATEK KOK – kolenní kloub DK – dolní končetina CPG – central pattern generator ECM – extracelulární matrix OA – osteoartróza FPS – femoropatelární skloubení EMG – elektromyografie AP – akční potenciál SEMG – surface (povrchová) elektromyografie
1
Úvod Pohyb je jedním ze základních atributů člověka a vyvíjí se již prenatálně.
Postnatálně podléhá pohybový režim člověka dlouhodobým zákonitostem, které ovlivňuje především zevní prostředí (Mojžíšová, 2007). Chůze, jíž se zabývám v mé diplomové práci, patří mezi jednu ze základních aktivit denního života (ADL). Neslouží pouze k přemisťování, ale je taktéž nezbytnou součástí sociální integrity člověka (Mayer, 2000). Proto, je-li jakýmkoliv způsobem změněna, omezena, či zcela nemožná, promítne se tato disabilita zcela jistě i na psychice jedince a jeho participaci. Pojem chůze je velmi nespecifický. Jeho význam spočívá v cyklickém vzoru pohybu těla, jež se opakuje krok za krokem a předpokládá, že jednotlivé krokové cykly jsou stejné. Je důležité si ale uvědomit, že takovéto chápání je pouhé racionální přiblížení a ne naprosto přesný výklad. Existují totiž různé variace krokových cyklů, které se objevují mezi různými jednotlivci nebo taktéž u jednoho jedince. Roli zde hraje například změna rychlosti chůze, obuvi, terénu, onemocnění kloubu apod. Abnormální chůze je tedy následek výskytu bolesti, poškození tkáně, ochrnutí nebo ztráty motorické kontroly (Schmidt, 1990). Jednou z příčin změny stereotypu chůze může být i degenerativní onemocnění nosných kloubů končetin. Právě osteoartróza kolenního kloubu, onemocnění postihující až 75 % lidí ve věku 65 let a více, se stala předmětem zkoumání v mé diplomové práci (Kirley, 2006). K hlavním úkolům, ke kterým musí dojít během krokového cyklu, patří převzetí hmotnosti, jednooporová fáze a přesun dolní končetiny. Aby všechny tyto úkoly mohly proběhnout optimálně, musí být osový a pohybový orgán v pořádku. Pokud je však osový orgán narušen, jsou kladeny na výkonný svalový orgán větší nároky ve smyslu kompenzovat danou poruchu a zachovat tak danou funkci, aby určitý pohyb mohl proběhnout. Současné studie zabývající se svalovou aktivitou během krokového cyklu zkoumají ve většině případů pouze chůzi přirozenou rychlostí. Jaký dopad má vyšší rychlost chůze na aktivitu svalů, dosud není příliš probádána. Proto jsme tento výzkum, kdy zjišťujeme míru aktivace svalů při chůzi u zdravých jedinců a pacientů s osteoartrózou kolene zkoumali při dvou rozdílných rychlostech.
10
2 2.1
Přehled poznatků Anatomie kolenního kloubu 2.1.1 Anatomické a funkční zvláštnosti kolenního kloubu Kolenní kloub (articulatio genus) je z anatomického a biomechanického hlediska
jedním z nejsložitějších kloubů lidského těla (Nýdrle, 1992). Má dvě zdánlivě protichůdné funkce. Jednak umožňuje dostatečný rozsah pohybu mezi femurem a tibií a dále zabezpečuje optimální přenos tlakových sil vznikajících činností svalů a hmotností těla. Tím, že spojuje dvě nejdelší ramena páky v těle, jsou přes tento kloub přenášeny i odpovídající síly a činí ho zároveň i velmi náchylným ke zranění. Z mechanického hlediska se jedná o kloub kladkový, někdy se můžeme setkat s označením ginglymus. Stýkají se zde tři kosti – kost stehenní (femur), kost holenní (tibie) a čéška (patella). Patella je největší sezamskou kostí, je zavzatá do musculus quadriceps femoris, zároveň hraje podstatnou a důležitou roli v kloubu a zvyšuje pevnost kolena při jeho natažení. Zkřížené vazy zajišťují další stabilitu kloubu, speciálně při rotačních a kluzných pohybech, kdy přirozeně omezují rozsah pohybu. Samotný kloub je uzavřen v kloubním pouzdru. (Kapandji, 1987; Véle 1997). Kolenní kloub (KOK) lze rozdělit na kloub femorotibiální a femoropatelární. Femorotibiální kloub pak dále dělíme na mediální a laterální a každý z nich je příslušným meniskem rozdělen na část femoromeniskální a meniskotibiální (Chaloupka, 2001; Paneš, 1993; Ditmar, 1992). Základním postavením je plná extenze (tzn. 0 º), flexe je možná do 140 º, i když většině denních aktivit postačuje rozsah od 0 º do 120 º. Pohyby v ostatních rovinách jsou výrazně menší a závislé na poloze kloubu. Kolenní kloub je ovládán m. quadriceps femoris (jediný extenzor) a skupinou flexorů, resp. rotátorů (Bartoníček et al., 1991). 2.1.2 Struktura a vlastnosti normálního synoviálního kloubu Synoviální kloub se skládá z kloubní chrupavky, subchondrální kosti, kloubních vazů a kloubního pouzdra se synoviální výstelkou. V širším slova smyslu patří ke kloubu i šlachy a svaly v jeho okolí. Kloubní chrupavku tvoří z největší části extracelulární matrix (ECM), která se skládá z fibrilární a extrafibrilární části. Fibrilární část vytváří prostorovou síť, v níž jsou uloženy komplexy proteoglykanů spojené 11
s kyselinou hyaluronovou. Přítomnost proteoglykanů dovoluje chrupavce absorbovat a neutralizovat značnou mechanickou zátěž, taktéž podle potřeby vázat či uvolňovat kapalinu nezbytnou k lubrikaci kloubu. Velmi důležitou součástí fibrilární sítě jsou také kolageny, především II. typu, které se vyznačují extrémní stabilitou (Abbot, Levine, & Mow, 2003). Dle Jordana et al. (2000) je právě nedostatek kolagenu II. typu jeden ze základních biochemických markerů pro riziko vzniku osteoartrózy. Chondrocyty představují klíčovou složku chrupavky, mají schopnost reagovat jak na mechanickou zátěž, tak na elektrické a další fyzikálně – chemické podněty. Největší koncentrace je v povrchové vrstvě a směrem do hloubky jich ubývá. Svou aktivitou (sekreční a modulační) zajišťují strukturální a funkční integritu chrupavky, tedy její homeostázu. Počet chondrocytů s věkem nebo vlivem nemocí či životního stylu klesá (Aigner, Rose, Martin, & Buckwalter, 2004). Důležitou součástí chrupavky je také voda. Obsah vody se mění v závislosti na vzdálenosti od povrchu. Při povrchu je nejvyšší (přibližně 85 %), směrem do hloubky klesá (až na 70 %). Voda se podílí na přenosu zátěže, signálů, látkové výměně a lubrikaci. Na průřezu chrupavkou můžeme rozlišit čtyři vrstvy: povrchovou (10–20 % objemu), střední (40-60 %), hlubokou (30 %) a kalcifikovanou zónu přechodu v subchondrální kost (Obrázek 1). Každá zóna má trochu jiné složení, orientaci kolagenních vláken i funkci (Abbot et al., 2003). Kloubní pouzdro (capsula articularis) spojuje kosti po obvodu styčných ploch a rozlišujeme na něm dvě vrstvy. Zevní vazivová vrstva (membrana fibrosa) přechází směrem do nitra kloubu ve vnitřní vrstvu, nazývanou membrana synovialis. Tato vnitřní vrstva je tvořena řidším vazivem a má na povrchu synoviální buňky. Membrana synovialis je souvislá a vystýlá mimo styčné plochy celou kloubní dutinu. Do nitra kloubu produkuje kloubní maz (synovii), vazkou čirou tekutinu obsahující bílkovinné mukoalbuminy a kyselinu hyaluronovou. Zvyšuje skluznost styčných ploch a má velký význam pro výživu jejich chrupavek (Číhák, 2001). Při každém kroku vrstvy chrupavky působí tak, že artikulace v kloubu je téměř bezotěrová. Synoviální výstelka kloubu uvnitř kloubního pouzdra produkuje synoviální tekutinu, která na jedné straně vyživuje chrupavku a na straně druhé vytváří bezotěrový film. Synoviální tekutina v kombinaci s chrupavkou také působí jako tlumič rázů, jež zachycuje velké síly zasahující kloub v průběhu lidského života (http://www.ortopediefyzioterapie.cz/ortopedicka-ambulance/umely-kolenni-kloub.html). 12
artikulační plocha povrchová vrstva
střední vrstva
hluboká vrstva
subchondrální kost
kalcifikovaná zóna
spongiózní kost
Obrázek 1. Průřez chrupavkou (Abbot et al., 2003, 83)
2.1.3 Viskoelasticita kloubní chrupavky Kloub funguje jako biologický převod přenášející zátěž, proto může být popisován v technických kategoriích. Jestliže je zdravá kloubní chrupavka zatížena v ose končetiny, tedy kompresí, dojde k typické změně objemu chrupavky spojené s vytlačením kapaliny z tkáně. Po odlehčení se opět původní objem obnoví. Přesuny tekutiny jsou umožněny průchodností (permeabilitou) ECM pro kloubní kapalinu. Tento mechanismus je mimořádně efektivní pro zabránění časné destrukci ECM a současně jsou neutralizovány značné síly přenášené kloubem. Aby tento efektivní způsob fungoval, je zapotřebí dobrá kvalita chrupavky. Jestliže se kvalita zhoršuje snižuje se účinnost chrupavky, až zcela mizí (Abbot et al., 2003). Průměrné zatížení kolenního kloubu při chůzi je odhadováno na trojnásobek váhy těla. Při některých činnostech (skoky apod.) mohou vrcholové síly vznikající v kloubu dosahovat i více než desetinásobku váhy těla. Chrupavka musí být schopna odolávat i střižným silám, tedy takovým, jejichž vektory nejsou kolmé k povrchu chrupavky. Důležitá je v těchto situacích integrita chrupavky, jež je tvořena především molekulami kolagenu a proteoglykanů. Při přenosu zátěže se kloubní plochy proti sobě navzájem posunují. Další důležitou vlastností chrupavky je tedy mimořádně nízký odpor proti vzájemnému pohybu kloubních ploch. Pro tuto vlastnosti je stěžejní kapalina, produkovaná buňkami povrchové vrstvy kloubní výstelky (synovialis), která obsahuje látky usnadňující klouzání kloubních ploch (Abbot et al., 2003). 13
2.2
Biomechanika kolenního kloubu 2.2.1 Osy kolenního kloubu
Fyziologický abdukční úhel - Osy femuru a tibie svírají ve frontální rovině tupý úhel otevřený zevně, jehož velikost se pohybuje mezi 170-175 º. Vzniká tak fyziologická valgozita KOK. U žen je tento úhel asi o 5 º menší pro větší šířku pánve a tedy i šikměji postavený femur (Číhák, 2001).
Mechanická osa dolní končetiny – Vzniká spojením středu hlavice stehenní kosti, kladky kosti hlezenní a středu KOK (je zároveň i kolmá k jeho kloubní štěrbině). V optimálním případě tyto body leží v přímce a zároveň je tlakové rozložení v KOK fyziologické na oba kompartmenty (Kapandji, 1987).
Q-úhel - Tento úhel svírá osa tahu m. quadriceps femoris (spojnice spina iliaca anterior superior se středem pately) a osa ligamenta patellae (spojnice středu pately a tuberositas tibiae), neměl by u mužů přesáhnout 10 ° a u žen 15 ° (Číhák, 2001).
2.2.2 Změny os kolenního kloubu Genu varum – „O“ Centrum kloubu
ležící
na spojnici eminentie
interkondylaris a
fossy
interkondylaris je vzhledem k mechanické ose DK lateralizováno (Obrázek 2). Fyziologický abdukční úhel je větší než normálně, 180–185 º místo 170 º, což vede k přetížení mediálního kondylu tibie a předčasnému vzniku artrotických změn. U těchto deformit se jedná tedy o typ osteoartrózy (OA) mediálního tibiofemoralního kompartmentu (Kapadji, 1987).
Genu valgum – „X“ Dochází k přemístění centra KOK mediálně vzhledem k mechanické ose dolní končetiny (Obrázek 2). Úhel mezi osou femuru a tibie je menší, tzn. jen 160–165 º, což vede k přetížení laterálního kondylu tibie a artrotickým změnám na laterálním kondylu (stýkají se zde dvě konvexně zakřivené plochy) (Kapandji, 1987). Dle Doherty & Doherty (2000) jsou často artrózou u tohoto typu deformity postiženy všechny tři části kloubu.
14
genu valgum a abdukční moment (úhel klesne na 165 º)
genu varum a addukční moment (úhel větší než 170-175 º)
Obrázek 2. Změny mechanických os KOK (Kapandji, 1987, 69)
2.2.3 Biomechanické souvislosti ovlivňující vznik osteoartrózy kolenního kloubu Mechanické faktory hrají důležitou roli při vzniku OA KOK. Pomocí biomechanických souvislostí autoři vysvětlují a poukazují na častější výskyt postižení mediálního femorotibiálního skloubení než laterálního (Adriacchi et al. in Kirtley, 2006; Felson et al., 2000; Hunter & Pollo, 2006; , 2001). Během krokového cyklu mediální kompartment absorbuje 60-70 % váhy těla. Během stojné fáze, v období initial stance, působí na kloub kromě kompresních sil váhy těla i addukční moment (osa spuštěná ze středu hlavice kyčelního kloubu jdoucí do středu hlezenního kloubu je uložena mediálně od středu KOK). V důsledku toho se center of pressure (COP - působiště vektoru reakční síly podložky) posouvá mediálně, tlak je zvýšen na mediální kompartment a vytváří se varózní deformity KOK (Obrázek 2). U valgózních deformit je tato osa uložena laterálně od středu KOK a je tak vytvořen abdukční moment. Tak jako addukční či abdukční moment, tak i varózní či valgózní deformity hrají významnou roli ve vzniku a progresi OA KOK (Hunter & Pollo, 2006; viz
také
Adriacchi
et
al.
in
Kirtley,
2006;
Kaufman,
Hughes,
Morrey,
B., Morrey, A., & Kai-Nan, 2001). Dle posledních studií 75 % KOK s OA postihuje mediální část kloubu a naproti tomu 25 % laterální část. Jako možná podpůrná terapie pro eliminaci nadměrného
15
mediálního zatížení je použití valgózního ortézování či klínků do bot pod laterální část paty (Hunter & Pollo, 2006). 2.3
Osteoartróza kolenního kloubu Artróza (nebo také osteoartróza) je klinický termín pro heterogenní skupinu nemocí synoviálního kloubu, jejichž nejnápadnějším morfologickým znakem je úbytek kloubní chrupavky provázený tvorbou kostních výrůstků (osteofytů), subchondrální sklerózou či tvorbou kostních cyst (radiologické znaky artrózy). Postiženy jsou i kloubní vazy, pouzdro, synoviální membrána a periartikulární svaly. Jde tedy o selhání kloubu jako celku (Gallo, Horák, Krobot, & Brtková, 2007, 13).
Vznik artrózy souvisí dle Felsona et al. (2000) s působením mechanických a biologických faktorů, které naruší fyziologickou rovnováhu kloubní chrupavky a subchondrální kosti. Výskyt artrózy je u kolenního kloubu o něco vyšší než u kloubu kyčelního. Prevalence tohoto onemocnění stoupá s věkem. Uvádí se, že až 60 % populace nad 35 let má narušenou rovnováhu metabolismu alespoň v jednom kloubu a po 75. roce života trpí osteoartrózou (OA) téměř každý člověk (Alušík, 2002). Dle Kirtleyho (2006) můžeme najít až u 75 % lidí ve věku 65 let a více nějaké artrotické změny na váhonosných kloubech. 2.3.1 Etiologie O artróze mluvíme dle Buckwaltera a Martina (in Gallo et al., 2007) jako o onemocnění s multifaktoriální etiopatogenezí. U většiny případů nelze přesně stanovit vyvolávající příčinu, tak označujeme artrózu primární nebo také idiopatickou. Může jít o méně nápadné jednorázové, nebo opakované přetížení kloubu nebo narušení homeostázy subchondrální kosti, vazů, svalů či kloubní výstelky. O sekundární artróze mluvíme, je-li příčina známá. Stav, který artrózu vyvolal označujeme jako preartróza a může jím být:
Závažné poranění kloubu (posttraumatická artróza).
Tvarová či osová anomálie (genu varum/valgum arthroticum).
Přímé poškození autoimunitním zánětlivým onemocněním (revmatoidní artritida).
Depozice krystalů (krystalopatie). 16
Opakované krvácení do kloubu (hemofilie).
Metabolické změny (dna, chondrokalcinóza).
Hormonální poruchy (hypothyreóza, hyperthyreóza, diabetes mellitus) (Alušík, 2002; Gallo et al., 2007; Janíček, 2001; Jordan et al. 2000; Kirtley, 2006; Trnavský, 2002).
Dobu za kterou přejde preartróza v artrózu lze velmi těžce určit. U preartrózy je zachována šíře kloubní štěrbiny,
nejsou přítomny degenerativní strukturální
a produktivní změny. Sekundární OA vzniká nezávisle na věku, je častější než primární a postihuje častěji muže (Dungl, 2005). 2.3.2 Mechanismus vzniku osteoartrózy První známkou artrotických změn v kloubu je zvýšené zadržování vody (otok chrupavky) provázené snižováním obsahu proteoglykanů, v důsledku jehož je narušen mechanismus absorpce zátěže a dochází k zatěžování pevné části chrupavky, až k jejím prasklinám. Abnormální zátěž stimuluje chondrocyty k produkci mediátoru zánětu (interleukiny, prostoglandiny apod.) a proteolytických enzymů s cílem odstranit poškozenou matrix a nahradit ji novou. K tomu ale u artrotického kloubu nikdy nedojde. Poruchy biomechanických vlastností mají vliv i na subchondrální kost, kde dochází k subchondrální skleróze a formaci osteofytů (kostních výběžků) (Gallo et al., 2007). Dle Felsona a Neogiho (2004) je patogeneze onemocnění právě opačná. Primární jsou změny v subchodrální kosti a degenerace chrupavky je jejich následkem. Postupně tedy dochází k rozvláknění kolagenní sítě, erozím a defektům na povrchu chrupavky, která začne postupně ubývat po jejím počátečním otoku. V konečném stádiu onemocnění dochází k úplné ztrátě chrupavky, proti sobě se pohybují dva sklerotické konce kostí, což vyvolává charakteristické kloubní drásoty. 2.3.3 Rizikové faktory Literatura popisuje výskyt artrózy vyšší u žen nad 55 let než u mužů, do věku 55 let je četnost artrózy KOK přibližně stejná u obou pohlaví. Jako příčiny vyšší četnosti výskytu OA KOK u žen jsou považovány hormonální změny (nedostatek estrogenů), morfologické změny KOK, jiné postavení pánve, menší svalová síla m. quadriceps femoris, jiná hodnota Q-úhlu a větší množství tukové tkáně na dolních
17
končetinách oproti mužské populaci. Právě tyto aspekty, kromě výše zmíněného posledního, který je stále předmětem zkoumání, hrají důležitou roli pro narušení posturální a kloubní stability (Felson et al., 2000; Hunter & Pollo, 2006; Jordan et al., 2000). Další velmi rizikovou skupinou pro vznik OA KOK jsou obézní pacienti, poúrazové stavy KOK, těžce fyzicky pracující (práce v kleku, časté ohýbání), pacienti s chondrokalcinózou a taktéž výkonnostní sportovci. Fotbalisti a běžci mají vyšší výskyt artrózy femoropatelárního kloubu (FPS), kdežto tenisté spíše femorotibiálního kloubu. Výzkumy také dokazují, že větší roli hraje ve výskytu tohoto onemocnění délka tréninku než frekvence (Felson et al., 2000; Jordan et al., 2000). Na vzniku artrózy se samozřejmě podílí i genetické faktory (nižší kvalita chrupavky, méněcennost vaziva) či vývojové defekty (změny os kloubu, velikost kloubního povrchu, působení sil apod.). Závažné odchylky v ose dlouhých kostí způsobují asymetrické zatěžování kloubních ploch. Jde např. o genua valga (vbočení) či vara (vybočení) u KOK. Při chůzi je i za normálních podmínek více zatěžován mediální kompartment než laterální, což je důvod častějšího výskytu mediální artrózy. Za další rizikové faktory považujeme zánětlivá kloubní onemocnění, metabolická či endokrinní onemocnění, nutriční faktory (nedostatek vitaminu D), narušenou propriorecepci, sníženou nervově–svalovou kondici (slabost m. quadriceps femoris), jednostranné přetěžování pohybového aparátu, chybné pohybové stereotypy, psychický stres a etnické faktory (životní styl) (Dungl, 2005; Gallo et al., 2007; Hunter & Pollo, 2006; Salaj, 2001).
2.3.4 Klasifikace osteoartrózy Ke kvantifikaci morfologických změn při OA slouží RTG stádia podle Kellgren–Lawrence. Kloub je považován za artrotický, jestliže nález odpovídá stádiu 2 a více (Kellgren et al., in Gallo et al., 2007).
Stádium 1: Postupné zúžení kloubní štěrbiny, počátek tvorby osteofytů. Stádium 2: Zřetelné osteofyty, zvýšená RTG densita. Stádium 3: Výraznější zúžení kloubní štěrbiny, sklerocystické změny, deformace kloubních ploch.
18
Stádium 4: Vymizení kloubní štěrbiny se sklerózou, cystami a těžká deformace kostních struktur.
První stupeň artrózy je charakterizován výskytem intermitentních převážně námahových bolestí, diagnóza je často z RTG snímku odhalena jako vedlejším nález. U artrózy 2. stupně jsou bolesti častější, intenzivnější, objevuje se ranní ztuhlost, výpotek a hypertrofická synovialis. Pacient také může napadat na končetinu, nevydrží na ní dlouho stát, zkracuje se možná délka jeho chůze, objevuje se ochranný spasmus a také nejistota v postiženém kloubu kvůli oslabení ovládajících svalových skupin. Při progresi artrózy (stupeň 3 a 4) kloub postupně tuhne, vytváří se kloubní kontraktury, při vyšetření pak zjišťujeme omezení kloubní pohyblivosti, objevují slyšitelné krepitace a drásoty při pohybu. Častá jsou velmi bolestivá kloubní zduření, kloub může být také teplejší. V důsledku změn chrupavky a tkání v okolí kloubu může docházet k viditelným deformitám - varozitě či valgozitě (Medek & Kopecký, 2001). OA se nachází ve více variantách. Nejčastěji se jedná o artrózu s pozvolným narůstáním obtíží, kdy se střídají období zhoršení (dekompenzace – flare) a zlepšení (kompenzace). Tato období se mohou střídat a trvat různě dlouhou dobu. Fáze kompenzované artrózy je relativně bez příznaků. Naopak při fázi dekompenzace se objevují příznaky zánětu – synovitis, může být přítomný výpotek, noční bolest, klidová, trvající dlouho až tepavého charakteru. Tuto fázi lze popsat pěti znaky zánětu: dolor, calor, rubor, tumor a functiolaesa. Podnětem, který může tuto fázi vyprovokovat je nezvyklá fyzická zátěž či určité roční období, většinou však příčinu nelze zjistit (Trnavský, 2002; Gallo et al., 2007).
2.3.5
Charakteristika jednotlivých symptomů osteoartrózy
2.3.5.1 Bolest Bolest bývá nejčastěji první známkou počínající artrózy. Rozlišujeme několik druhů bolesti. Tzv. startovací bolest, která se nachází vždy na začátku pohybu, postupně oslabuje, až se vytrácí po uvedení kloubu do pohybu. Potíže bývají přítomny zejména po ránu či po delším období klidu (např. po delším sezení). Klidovou bolest udává téměř 50 % pacientů. 30 % pacientů popisuje noční bolest vyskytující se především ve vyšších stádiích OA, která ovlivňuje spánek nemocného a má negativní dopad na jeho
19
psychiku. U váhonosných kloubů se setkáváme i s bolestí, která vzniká po trvající dlouhé námaze, která se snižuje v klidu nebo při odlehčení kloubu. S touto tzv. únavovou bolestí se setkává většina pacientů (Gallo et al., 2007; Králová & Matějíčková, 1985; Trnavský, 2002). Zdrojem bolesti jsou všechny inervované struktury v okolí KOK (subchondrální kost, osteofyty, vazy, šlachy, úpony, kloubní pouzdro, okolní svaly a kloubní výstelkasynovialis), naproti tomu chrupavka je bez vlastní inervace a tedy jakékoliv změny v ní se neprojevují bolestí (Dieppe & Lohmander, 2005). U pacientů s OA KOK se také setkáváme se závislostí jejich obtíží na počasí. Při poklesu barometrického tlaku se potíže u některých jedinců zhoršují (pravděpodobně nízký tlak umožní kloubní otok). Pro postižení KOK jsou charakteristické bolesti při dotažení pohybu do krajní polohy (flexe či extenze). Pacienti popisují bolest jako tupou, hlubokou a lokalizují ji do oblasti postiženého kloubu, kdy odpočinek přináší úlevu. Bolesti KOK jsou typicky horší ke konci dne. U některých pacientů se bolesti mohou promítat do vzdálenějších oblastí (např. bolesti původem z kyčle se šíří ke KOK) (Gallo et al., 2007). Obecně je důležité si uvědomit, že neexistuje přímo úměrný vztah mezi stupněm morfologického poškození a bolestmi. Ty se mohou vyskytovat u minimálního radiologického nálezu a naopak zcela chybí u pacienta se závažným stupněm postižení (Hunter & Pollo, 2006; viz také Kříž, Čelko & Buran, 2002). U gonartróz začínají procesy na interkondylárních eminenciích a postupují dále na mediální a laterální femorotibiální kloubní plochu nebo na FPS izolovaně. Při postižení FPS se OA projevuje bolestí lokalizovanou vpředu. Může vyzařovat mimo koleno při aktivitách jako je dřep, klek a zejména bolestivá je chůze ze schodů, spíše než nahoru. Při postižení mediálního či laterálního kompartmentu se bolest šíří v jeho daném směru (Doherty & Doherty, 2000; Dungl, 2005). 2.3.5.2 Ztuhlost Dalším charakteristickým příznakem OA je ranní ztuhlost, která však mizí poměrně rychle po rozhýbání. Ranní ztuhlost, či ztuhlost během dne po období nečinnosti je na rozdíl od revmatoidní artritidy krátkodobá, obvykle nepřekračuje dobu 20-30 minut. Při výrazné progresi choroby se ale intervaly ztuhlosti prodlužují (Felson et al., 2000).
20
2.3.5.3 Drásoty a kloubní deformity Při destrukci kloubní chrupavky můžeme při pohybu v kloubu palpovat drásoty (krepitace). Hrubé krepitace jsou slyšitelné i na dálku. Známkou sinovitidy je měkké kloubní zduření a palpační citlivost kloubu. Může být přítomný také kloubní výpotek. Progresí onemocnění vznikají kloubní deformity související nejčastěji se zvětšením objemu tvrdých tkání (kosti) v místě postiženého kloubu a tvorbou osteofytů. Pro kolenní kloub je typický rozvoj úhlových deformit ve smyslu vybočení (genu varum) nebo vbočení (genu valgum) (Gallo et al., 2007). 2.3.5.4 Omezení rozsahu pohybu a snížení svalové síly V pozdějších stádiích OA KOK dochází k omezení rozsahu pohybu (range of morión - ROM) v důsledku destrukce kloubních ploch a vzniklých osteofytů. Dotažení kloubu do krajní polohy je bolestivé a mohou se objevit reflexní kontraktury, které následně omezují pohybové schopnosti nemocného. Současně se setkáváme i se snížením svalové síly na svalech dolní končetiny, zejména m. quadriceps femoris (m. vastus medialis), což vede k pocitům nejistoty a vzniku instabilního kolene. Příčinou oslabení svalových skupin v okolí KOK je změna pohybových programů v důsledku bolesti, kdy pacienti mají tendenci méně zatěžovat postiženou dolní končetinu (Trnavský, 2002; Gallo et al., 2007; Salaj, 2001; Jordan et al., 2000). 2.3.5.5 Změna stereotypu chůze a omezení ADL (activity of daily living) V důsledku bolesti, ztuhlosti, změn konfigurace kloubu, svalového oslabení a snížení ROM dochází ke kulhání a narušení stereotypu chůze. Například omezením pohybu kolene pro bolest dojde k centrální korekci pohybu na periferii, která má za úkol danou bolest vyloučit, za předpokladu přepracování celého pohybového programu, zejména stoje a chůze. To ovlivní větší zatěžování druhostranné končetiny především v kyčelním kloubu a řetězení do vzdálených funkcí a struktur. Všechny výše zmíněné klinické příznaky taktéž omezují běžné denní aktivity a zhoršují tak kvalitu života (Salaj, 2001; Gallo et al., 2007; Králová & Matějíčková, 1985; Jordan et al., 2000).
21
2.4
Chůze Chůze je zautomatizovaný složitý úkon, který je natolik individuální, že ho lze
použít k identifikaci individua. Je nejen pod vlivem subkortikálních struktur, ale je značně ovlivňována i z periferie např. bolestivou aferentací, která mění délku a rytmus kroků. Z hlediska subkortikálních vlivů je důležitý mechanismus přenosu zátěže mezi švihovou a opornou končetinou. Chůze tedy podává informace jak o funkcích periferních pohybových segmentů, tak i o řídících centrálních mechanismech (Véle, 1997). Chůzi řadíme mezi jeden z druhů lokomoce. Lokomoce je definována jako pohyb z místa na místo a je vlastností všech živočichů. Kvadrupedální lokomoce je podstatně rychlejší a stabilnější, těžiště je umístěno nízko pod trupem, naproti tomu lokomoce bipedální není tak stabilní, rychlá a výkonná. Nižší stabilita je způsobena polohou těžiště, které je výše nad bází opory a klade tak vyšší nároky na neuromuskulární koordinaci segmentů těla. Na snížení rychlosti se podílí fakt, že svalstvo trupu není přímo využito tak, jako u lokomoce kvadrupedální. Při bipedální lokomoci dochází k rotaci pánve ve směru pohybu, což umožňuje uvolnění horních končetin pro vykonávání různých činností (Gage, 1991; Trojan, 1990). Pohyb těla v prostoru, ke kterému dochází při chůzi, je popisován jako kontinuální změna polohy těžiště – Center of Mass (COM). Poloha COM opisuje při chůzi trajektorii ve tvaru sinusoidy v rovině sagitální i transverzální. Ve frontální rovině má COM laterální a vertikální výchylku. Vertikální výchylka je minimalizována rotací a nakloněním pánve směrem ke švihové dolní končetině a flexí kolenního kloubu stojné dolní končetiny (Inman et al., in Whittle, 1996). Mayer (2000) nepopisuje chůzi pouze jako prostředek přemisťování, ale také jako jeden ze základních atributů člověka, důležitý faktor osobní integrity a sociální integrace. Chůze je komplexním pohybovým dějem, vyžaduje současné zapojení všech kloubů dolních i horních končetin a zároveň celé páteře. Zapojení pohybových segmentů celého těla je závislé na řízení centrální nervové soustavy (CNS), a proto po narození, kdy není CNS ještě zcela vyvinutý je chůze nerealizovatelná. První kroky mohou být umožněny až v okamžiku, kdy je dítě schopno udržet určitý stupeň rovnováhy a má zajištěnou kontrolu nad všemi částmi svého těla (Perry, 1992).
22
Perry (1985, in Gage, 1991) shrnula základní předpoklady nutné pro chůzi:
1.
Stabilita ve stojné fázi (je neustále narušována dvěma faktory - polohou těžiště ležící vysoko nad bází opory a neustále se měnící pozicí segmentů těla při chůzi).
2.
Progrese těla směrem vpřed - chůze je řízený pád, ve kterém tělo padá vpřed z pozice stabilní, zajištěné stojnou dolní končetinou, na druhostrannou dolní končetinu.
3.
Zachování energie.
Chůze jako primární prostředek lokomoce je chápána jako jedna z významných potřeb každého člověka, patřících do ADL (activity of daily living) a zároveň je jednou z nejčastějších motorických činností člověka. V této souvislosti je podle Schmidta (1990) výzkum chůze velmi důležitý k:
1.
Jednoznačnému objasnění stupně a typu abnormality chůze.
2.
Prevenci, zmírnění nebo úpravě abnormality.
3.
Měření stupně a rozsahu odchylky od normálu.
4.
Přesnému určení změn v chůzovém mechanismu plynoucích z terapeutických zásahů.
5.
Zhodnocení
klinického
závěru
ve
srovnání
s počátečním
poškozením,
disabilitou.
2.4.1 Centrální mechanismy řízení chůze Neurofyziologickým podkladem řízení lidské lokomoce je poměrně autonomní činnost míšních generátorů rytmu (low level central pattern generators). Tato základní aktivita je ovlivňována reflexními (proprioreceptivními a exteroreceptivními) faktory a supraspinálními vlivy. Klíč pro pochopení vztahu reflexní a nonreflexní (pacemakerové) aktivity řízení chůze je fázová podmíněnost této souhry (Mayer, 2000). Králíček (1995) a taktéž Bronstein, Bandt, & Woollacott (1996) předpokládají, že celý pohyb je výsledkem spuštění předem připraveného vzorce neuronální aktivity, který se označuje jako centrální motorický program. Tento program je zakódován v paměti neuronální sítě, kterou označujeme jako generátor vzorce pohybu – central pattern generator (CPG). CPG je umístěn ve spinální míše, samostatně pro každou 23
končetinu. Pokud jsou v činnosti všechny končetiny, je aktivita všech generátorů navzájem koordinována. Impulz pro aktivaci těchto generátorů vychází z oblasti retikulární formace středního mozku, tato oblast je proto nazývána mesencefalická lokomoční oblast. Toto centrum taktéž určuje charakter lokomoce, tj. zda půjde o chůzi či běh. Lokomoce není primárně reflexního původu, přesto je aferentní signalizace z proprioreceptorů končetin velmi důležitá. Pokud je vyřazena (porušením zadních míšních kořenů), je normální cyklus lokomočních pohybů silně alterován a zpomalen. Předpokládá se tedy, že jejím úkolem je reflexně upravovat motorický program generátorů pohybového vzorce tak, aby výsledný lokomoční pohyb byl sladěn s terénem, po kterém probíhá (Králíček, 1995). Mezi další řídící systémy kontrolující stoj a chůzi řadíme periferní nervový systém, podílející se na udržení stoje a chůze na té nejnižší úrovni. Je tvořen senzitivními a motorickými nervy, které inervují jednotlivé svaly. Spinální mícha je zodpovědná především za komplexní vzory rytmických pohybů při chůzi (jako např. rytmické pohyby končetin dopředu a zpět, reciproční aktivity opačné strany těla v průběhu motorické činnosti), mozkový kmen za udržení tonu antigravitačních svalů (což je nezbytné pro vzpřímenou posturu) a nepřetržitě přizpůsobuje různý směr tohoto tonu k udržení rovnováhy. Aby se mohla tato funkce uskutečnit, je nutná kontinuální zpětná vazba z vestibulárního ústrojí. Nezbytnou roli v řízení hrají i bazální ganglia, která iniciují provedení podvědomého a naučeného vzoru pohybu a podílejí se na nácviku posturálních odpovědí. Další důležitou součástí motorického řízení je mozeček, jehož hlavní funkcí je udržení rovnováhy a aktivuje se především v souhře mezi agonistickými a antagonistickými svalovými skupinami (Trojan, Druga, & Pfeiffer, 1990). Mozková kůra řídí především nácvik posturálních odpovědí a důležitou roli hraje při tvoření přesného pohybu. Primární motorický kortex může pohyby zahájit, premotorický kortex a suplementární oblast jsou nezbytné k zajištění vzorů pohybu, což zahrnuje aktivaci příslušných svalových skupin, které daný úkol uskuteční (Gage, 1991).
24
2.4.2 Krokový cyklus 2.4.2.1 Terminologie Krokový cyklus je základní jednotkou chůze. Je tvořen dvojkrokem, jež zahajuje dopad jednoho chodidla na podložku a končí opětovným dopadem toho samého chodidla na podložku. Tradičně je krokový cyklus rozdělen na dvě fáze – stojnou (oporovou) a švihovou (bezoporovou) a fázi dvojí opory (Gage, 1991; Murray, 1967, in Whittle 1997; Trew, 1997; Perry, 1992; Whittle, 1996).
Pojmy: Stojná fáze (stance phase) je definována jako statická část krokového cyklu, kdy je chodidlo v kontaktu s podložkou a přenáší hmotnost. Švihová fáze (swing phase) je období dynamické fáze krokového cyklu, kdy se chodidlo nachází ve vzduchu a celá hmotnost těla je přenášena kontralaterální končetinou. Fáze dvojí opory je období, kdy jsou obě dolní končetiny v kontaktu s podložkou, během krokového cyklu se objevuje dvakrát a to na začátku a na konci stojné fáze. Kroková báze je vzdálenost mezi chodidly, obvykle měřená od středu paty (Gage, 1991; Perry, 1992; Whittle, 1996).
Stojná fáze tvoří obvykle 60 % krokového cyklu, švihová fáze 40 % délky krokového cyklu. Fáze dvojí opory zaujímá přibližně 10 % ze stojné fáze krokového cyklu (Gage, 1991; Perry, 1992; Sutherland et al., 1988 in Kirtley, 2006; Trew, 1997; Whittle, 1996). Sutherland in Gage (1991) zase tvrdí, že průměrný krokový cyklus sestává ze 62 % z fáze stojné a z 38 % z fáze švihové. Doba švihové fáze se shoduje s dobou fáze stojné na kontralaterální dolní končetině. Se zvyšující se rychlostí se švihová fáze prodlužuje, naopak stojná fáze a fáze dvojí opory se zkracují (Murray, 1967 in Whittle, 1996). Při přechodu z chůze na běh mizí fáze dvojí opory a mezi jednotlivými po sobě následujícími kroky se při běhu nalézá letová fáze, která se také označuje jako fáze bezoporová, při níž ani jedna noha není v kontaktu s podložkou (Whittle, 1996).
25
2.4.2.2 Fáze krokového cyklu dle různých autorů V normální chůzi je začátek krokového cyklu obvykle chápán jako dopad paty (heel strike) na jedné straně. Následně dopadá protější švihová končetina na opěrnou plochu a v této fázi je dokončen jeden krok. Dvojkrok je dokončen v okamžiku opakovaného dopadu paty stojné končetiny a tedy jeden krok tvoří jeho polovinu. V průběhu abnormální chůze nemusí být pata první částí chodidla, která kontaktuje podložku, tudíž v tomto případě je přesnější mluvit o „počátečním kontaktu chodidla“ (Smidt, 1990). Krokový cyklus je dělen dle různých autorů odlišně. Nejčastěji je používána klasifikace dle Perry (1992), která dělí stojnou fázi na pět částí a fázi švihovou na tři části (Obrázek 3). Za hlavní úkoly, ke kterým musí dojít během krokového cyklu, považuje převzetí hmotnosti, jednooporovou fázi a přesun dolní končetiny. Perry (1988, in Gage, 1991) poukázala také na skutečnost, že během normální chůze probíhá při stojné a švihové fázi koordinovaná svalová aktivita, která je zahájena proximálně a šíří se distálním směrem. Dřívější klasifikace, ve kterých byly svaly tříděny odděleně dle aktivity v kyčli, koleni, kotníku a noze, jsou tedy nedostatečné.
Dělení krokového cyklu dle Perry: Stojná fáze (stance phase): 1. Initial contact (iniciální kontakt). 2. Loading Response (stádium postupného zatěžování). 3. Mid Stance (mezistoj). 4. Terminal Stance (konečný stoj). 5. Pre Swing (předšvih).
Švihová fáze (swing phase): 1. Initial swing (počáteční švih) – odraz palce po úplné odlepení chodidla. 2. Mid - swing (mezišvih) – úplné odlepení chodidla po vertikální postavení tibie. 3. Terminal swing (konečný švih) - vertikální postavení tibie po dopad chodidla.
26
Obrázek 3. Fáze krokového cyklu dle Perry ( Kirtley, 2006, 218)
Sutherland et al. (1994) dělí zjednodušeně krokový cyklus na dva časově opakující se děje, kdy dochází k dopadu chodidla (foot strike) a odrazu palce (toe off). Stojnou fázi rozděluje naopak od Perry pouze na tři části – počáteční dvojitá končetinová opora (initial double limb support), jednoduchá končetinová opora (single limb support) a druhá dvojitá končetinová opora (sekond double limb support).
Winter (1985, in Kirtley, 2006) má svou klasifikaci krokového cyklu více funkčně orientovánu. Je zaměřena na požadavky, které musí proběhnout během jednotlivých fází krokového cyklu: 1. Weight acceptance (převzetí hmotnosti). 2. Midstance (mezistoj). 3. Push – off (odraz). 4. Lift – off (zvednutí). 5. Reach (přesun dolní končetiny).
Trew (1997) popisuje chůzi z hlediska výdeje energie. Nejvýhodnější způsob chůze je takový, jež je mimořádně účelný z hlediska výdeje energie. Jde tedy o velmi ekonomický pohyb. Pro terapii je velmi důležité pečlivě stanovit odchylky pacientovy chůze od normálního vzoru svalové aktivity a pohybu v kloubech. Čím více se pak chůze liší od normálu, tím více bude energeticky náročnější a pro pacienta bude obtížnější dosáhnout cíle.
27
Další klasifikaci krokového cyklu popisuje Whittle (1996), který jej dělí na sedm částí. První čtyři jsou součástí stojné fáze a následující tři fáze švihové: 1. Iniciální kontakt (initial contact). 2. Odraz protějšího palce (opposite toe off). 3. Zdvih paty (heel rise). 4. Iniciální kontakt protějšího chodidla (opposite initial contact). 5. Odraz palce (toe off). 6. Míjení se nohou (feet adjacent). 7. Vertikální postavení tibie (tibia vertical).
Whittle (1996) ještě dále dělí stojnou fázi do následujících čtyř: 1. Stadium postupného zatěžování (loading response). 2. Mezistoj (mid-stance). 3. Konečný stoj (terminal stance). 4. Předšvih (pre-swing).
2.4.2.3 Popis jednotlivých fází krokového cyklu
STOJNÁ FÁZE: Initial Contact Počáteční kontakt je krátkodobý děj, který započíná stojnou fázi. Zaujímá interval 0-2 % krokového cyklu. Dochází během něho ke zřetelnému nárazu paty na podložku, a proto bývá také někdy označován jako úder paty. Ta se v tomto okamžiku nachází asi půl délky kroku před trupem. Kontakt paty s podložkou umožňuje tzv. „zhoupnutí paty“, ta se stává středem otáčení, kolem kterého se pohybuje tibie a ostatní segmenty chodidla. Při počátečním kontaktu je pata v mírné inverzi a přední část nohy je lehce supinována. Ve frontální rovině můžeme pozorovat pohyb trupu ve směru nohy dostávající se do iniciálního kontaktu, dochází k rotaci páteře, protilehlé rameno rotuje směrem dopředu proti pánvi mířící rovněž vpřed. Kyčel je flektována a KOK je téměř extendován, hlezenní kloub se blíží své základní poloze (Whittle, 1996). Abnormální model iniciálního kontaktu může vznikat následkem primární patologie kotníku nebo v důsledku sekundárních kompenzačních dějů s neadekvátním
28
řízením nebo omezenou pohyblivostí kolenního nebo kyčelního kloubu (Sutherland, 1994 in Whittle, 1996). Svaly svou aktivitou umožňují plynulý postup vpřed, stabilizaci kloubů a současně je zpomalována setrvačnost těla. Musculus (m.) gluteus maximus řídí flekční moment, který produkují reakční síly podložky. Hamstringy zabraňují hyperextenzi v koleni a pomáhají svou excentrickou kontrakcí brzdit flexi v kyčli. Taktéž m. tibialis anterior je aktivní, udržuje dorziflexi v hlezenním kloubu v přípravě pro kontrolovaný pohyb do plantární flexe, čímž zahajuje „zhoupnutí paty“ (Perry, 1989, in Gage, 1991). Aktivita m. quadriceps femoris je v této fázi krokového cyklu dle Perry (1992) nepotřebná, jelikož je zastoupena anteriorním vektorem síly, který zajišťuje pasivní extenční moment působící na koleno (Obrázek 4). Tento fakt odráží skutečnost, že fáze konečného švihu a postupného zatěžování, kde aktivita m. quadriceps femoris je zásadní, se překrývají.
Obrázek 4. Initial Contact: Vektor síly směřující anteriorně od kyčelního a kolenního kloubu (Perry, 1992, 151)
Loading Response Stádium postupného zatěžování je počáteční perioda dvojí končetinové opory mezi iniciálním kontaktem a odrazem protějšího palce. Během této fáze je chodidlo položeno na podložku a je plně přenesena váha na stojnou DK. Zabírá interval 10–12 % cyklu. Trup je při ní v nejnižší vertikální poloze a pokračuje v pohybu laterálně. Kyčel se začíná extendovat, zatímco KOK se ze své plně extendované polohy flektuje. V kotníku nastává plantární flexe (Whittle, 1996).
29
Během této fáze dochází k absorpci nárazu, stabilitě přesunu hmotnosti (váha těla je zcela soustředěna na jedné DK a postupuje přes stojné chodidlo) a k zachování dopředné hybnosti (Perry, 1992). Svaly v této fázi krokového cyklu vykazují největší aktivitu. M. gluteus maximus díky koncentrickému působení jako extenzoru kyčle zrychluje pohyb trupu přes femur. Jeho aktivace prostřednictvím iliotibiálního traktu přispívá také k extenzi kolene. M. adduktor magnus se podílí na postupu vpřed a na vnitřní rotaci kyčle stojící končetiny. M. gluteus medius svou excentrickou aktivací jako abduktoru kyčle stabilizuje
pánev
a
minimalizuje
kontralaterální
pokles
pánve.
Hamstringy
koncentrickou aktivací odemykají koleno. Velikost jejich aktivace je nízká a intenzita působení krátká. M. tibialis anterior zpomaluje dopad chodidla a táhne tibii anteriorně, což má za následek flexi v koleni (Perry, 1989, in Gage, 1991). Během normální chůze je absorbována tíhová síla těla prostřednictvím 10-15 º flexe v KOK, což je řízeno excentrickou aktivací m. quadriceps femoris. Jeho funkce je tedy brzdit flexi kolene, absorbovat náraz při kontaktu s podložkou a zajišťovat stabilitu opěrné nohy při přenášení váhy, za což zodpovídají především mm. vasty (Véle, 1997). Pacienti, jež mají m. quadriceps femoris oslaben, se vyhýbají flexi a používají náhradní mechanismus, kdy dochází k přesunu váhy těla dopředu směrem k ose KOK. Takto vytvářejí pasivní extenzorový moment eliminující potřebu aktivace tohoto extenzoru KOK (Perry, 1992; Whittle, 1996).
Mid – Stance Střední stojná fáze představuje počátek jednoduché opory. Tato perioda se nachází mezi odrazem protějšího palce (opposite toe off) a pokračuje až je přenesena váha těla přes předonoží stojné DK. Tato fáze zaujímá interval 10-30 % krokového cyklu a hlavním úkolem je při ní zajištění stability DK a trupu a zachování dopředné hybnosti přes stojné chodidlo (Perry, 1992). Postupující mezistoj úzce závisí na klíčové oblasti – „zhoupnutí kotníku“, aby došlo k posunutí DK přes zafixované chodidlo. Jakmile je celé chodidlo na zemi, směr pohybu se mění z plantární flexe na dorziflexi, přičemž tibie se pohybuje nyní nad fixovanou nohou. Neomezená dorzální flexe v kotníku je nezbytný prostředek k dokončení souvislého postupu dopředu. Trup se pohybuje vertikálně vzhůru, kdy dosahuje svého maxima. Rameno a paže se pohybují ze svých krajních pozic zpět. Svého vrcholu rovněž dosahuje i laterální výchylka trupu směrem ke stojící DK. Flexe 30
v kyčelním kloubu je asi 25 º. KOK se dále flektuje a dosahuje svého maxima při stojné fázi (obvykle v rozmezí 10-20 º), poté dojde opět k extenzi. Velikost flexe ve stojné fázi je závislá na rychlosti, mizí při velmi pomalé chůzi. Na švihové straně dochází k lehkému poklesu pánve (Bronstein, 1996; Whittle, 1996). Specifickou svalovou aktivitu v této fázi vykazují: m. soleus (excentrickou aktivací zpomaluje dorziflexi kotníku, čímž stabilizuje tibii během fáze druhého „zhoupnutí“ paty), m. quadriceps femoris (stabilizuje flektované koleno, jeho působení ustává, jakmile se vektor reakční síly podložky dostává před koleno), m. gluteus maximus (přestává být aktivní v okamžiku, kdy vektor reakční síly přechází posteriorně vzhledem ke kyčli) (Perry, 1989, in Gage, 1991).
Terminal Stance Táto
fáze
ukončuje
období
jednoduché
opory
a
zaujímá
interval
30-50 % krokového cyklu. Fáze konečného stoje začíná zdvihem paty stojné DK a pokračuje tak, že je tělo posunováno dopředu před fixované stojné chodidlo, dokud se pata na švihové DK nedotkne podložky (Perry, 1992). Pasivní extenze v kyčelním kloubu (20 º) a extenze v KOK je dovolena díky dopředu postupujícímu trupu, vytvářejícímu velký dorziflekční moment v kotníku. Vektor reakční síly podložky se přesouvá směrem k hlavičkám metatarzů a vytváří se velmi vysoký nárok na plantární flexory před kontralaterálním počátečním kontaktem. Přední část nohy se stává osou, kolem které se otáčí celá stojná končetina. Za normálních okolností je pohyb tibie dopředu omezován excentrickou kontrakcí plantárních flexorů udržujících kotník v lehké dorzální flexi (10 º), což je normální proces zvedání paty (Bronstein, 1996; Whittle, 1996). Specifickou svalovou aktivitu vykazují v této fázi m. soleus, jehož aktivita roste a omezuje dorziflexi. Uskutečňuje se to za současné inverze v kloubu subtalárním, která je potřebná k zajištění dostatečné stability vůči everzním silám. M. gastrocnemius zahajuje plantární flexi kotníku, zamezuje pohybu tibie vpřed a zabezpečuje tak potřebnou sílu k posunu končetiny a flexi kolene (gastrosoleární komplex zajišťuje více než 80 % akcelerační síly nutné k udržení „steady state“ chůze). M. tibialis posterior působí silnou inverzi nezbytnou ke stabilizaci nohy proti silám konajícím everzi. Mm. peronei způsobují everzi, což přispívá k další stabilizaci nohy proti inverzním
31
silám. Dlouhé flexory prstů stabilizují metatarzofalangeální klouby, čímž se podílí na zvětšení opory celé přední části nohy (Perry, 1989, in Gage, 1991).
Pre – Swing Předšvihová fáze ukončuje fázi stojnou a zaujímá interval 50-60 % krokového cyklu. Jedná se zároveň o interval konečné dvojí stojné opory. Začíná počátečním kontaktem kontralaterální DK a končí fází odrazu palce na stejnostranné DK. Během tohoto intervalu je váha těla přenášena na kontralaterální DK. Významným dějem během této periody je začátek flexe v KOK (35-40 º) přispívající k odrazu palce a posunu končetiny dopředu. M. gastrocnemius odemyká KOK, tudíž flexe kolene může pokračovat. Vrchol plantární flexe je dosažen na konci této fáze. Ačkoliv je aktivita plantárních flexorů minimální, rychle klesá jakmile končetina ztrácí zatížení. Rozhodující flexe v KOK může být zmenšena nebo zcela nepřítomna následkem bolesti v KOK při gonartróze nebo sekundárně důsledkem snížené rychlosti (Bronstein, 1996; Perry, 1992; Whittle, 1996). Další specifickou svalovou aktivitu vykonává v této fázi m. adduktor longus, který koncentrickou aktivitou posunuje stehno vpřed. M. rectus femoris se aktivuje excentricky na svém distálním konci, což ve svém důsledku zpomaluje setrvačnost bérce. Jeho koncentrická aktivita na proximálním konci přispívá ke zvětšení flexe v kloubu kyčelním (Perry, 1989, in Gage, 1991).
ŠVIHOVÁ FÁZE Initial Swing Fáze počátečního švihu zaujímá přibližně jednu třetinu švihové fáze a nachází se v intervalu 60-73 % krokového cyklu. Začíná zvednutím chodidla ze země a končí, když chodidlo švihové DK je naproti stojného chodidla. Hlavními úkoly této fáze je zvednutí chodidla ze země a pohyb končetiny vpřed (Perry, 1992). Dle Whittla (1996) se začíná kloub kyčelní flektovat, taktéž KOK (navíc o 30 º, celkově tedy 60 º) a v kotníku dochází k dorzální flexi. Flexe v KOK během švihu je do značné míry způsobená flexí v kyčelním kloubu. DK funguje jako dvojité kyvadlo a v koleni proto není potřeba žádné svalové kontrakce. To umožňuje protéze po nadkolení amputaci dosažení flexe v koleni během švihu.
32
Specifickou svalovou aktivitu vykazuje skupina flexorů kyčle (m. iliacus, m. adduktor longus, m. sartorius, m. gracilis), která působí posun stehna dopředu, zároveň se aktivuje ve spojení se setrvačností bérce a přispívá tak i k flexi KOK. M. biceps femoris (krátká hlava) zvětšuje flexi v koleni, pokud jsou setrvačné síly nedostatečné např. při pomalé chůzi. M. tibialis anterior a dlouhé extenzory prstů pracují koncentricky, jako dorziflektory nazvedávají chodidlo z plantární flexe (Perry, 1989, in Gage, 1991).
Mid Swing Fáze mezišvihu, neboli středního švihu začíná, když je švihová DK naproti stojné DK, dále přechází před ni a končí, když se tibie švihové DK dostane do vertikální polohy. Tato fáze zaujímá interval 73-87 % krokového cyklu. Mezišvih pokračuje v posunu DK dopředu bez dotyku chodidla s opěrnou plochou. Jedná se o periodu mezi zrychlením a zpomalením, nebo obráceně, kdy současně setrvačné síly posouvají končetinu vpřed a je zapotřebí jen velmi malá svalová aktivita (Perry, 1992). Dle Whittla (1996) jsou extenze v KOK a dorzální flexe v kotníku dva zásadní děje udržující chodidlo ve vzduchu, zatímco je tibie přesouvána do vertikálního postavení. Specifickou svalovou aktivitu vykazuje pouze m. tibialis anterior, který drží kotník v neutrálním postavení a zabraňuje tak přepadnutí špičky (Perry, 1989, in Gage, 1991).
Terminal Swing Konečná část švihové fáze začíná vertikální polohou tibie a končí, když se chodidlo dotkne země. Otázka posunu DK vpřed je tedy kompletní, jestliže je bérec v postavení před stehnem. Tato fáze zaujímá interval 87-100 % krokového cyklu (Perry, 1992). Postup DK dopředu je dokončen extenzí v KOK do neutrálního postavení. V této fázi je nejdůležitější zpomalení stehenního segmentu prostřednictvím excentrické aktivace hamstringů a m. gluteus maximus, což současně umožňuje optimální nastavení DK pro období iniciálního kontaktu (Whittle, 1996). Hamstringy svou zesilující kontrakcí působí nejen na kyčel a kontrolují tak jeho flexi, ale současně i na KOK, aby brzdily dopředu směřující švih bérce a omezily tak stupeň extenze. M. quadriceps femoris prostřednictvím extenze v KOK narovnává DK 33
pro stoj a m. tibialis anterior díky dorziflexi v kotníku udržuje nohu v neutrální poloze, zabraňuje poklesu špičky, udržuje patu ve správném postavení nutném pro kontakt s podložkou (Perry, 1989, in Gage, 1991). 2.4.3 Změna stereotypu chůze u osteoartrózy kolene V souvislosti s gonartrózou je třeba myslet na bolest provázející toto onemocnění. V důsledku bolesti se mění i stereotyp chůze a hovoříme o tzv. antalgické chůzi. Pacient se snaží snížit intenzitu a trvání bolesti při chůzi kompenzačními mechanismy, kdy dochází ke zkrácení stojné fáze krokového cyklu na postižené straně a zároveň můžeme pozorovat asymetrický pohyb paží, který nás na daný problém upozorní (Murray et al. in Kirtley, 2006). Při degenerativním postižení kolene dochází také ke zvýšení úhlových výchylek působících na kloub, které vedou k deformačním silám, a tím se zároveň zvyšují nároky na svaly v okolí zajišťující stabilitu. Nejčastějšími dvěma problémy v souvislostí s artrózou kolene jsou flekční a varózní deformity. Flekční deformita na stojné končetině zvyšuje nároky na m. quadriceps femoris pro zajištění stability při stoji. Jako kompenzační mechanismus lidé s tímto onemocněním používají vychýlení trupu dopředu. Těžiště těla se tak posouvá také dopředu, aby reakční síla podložky směřovala anteriorně od KOK, a tím zároveň prováděla pasivní stabilizaci KOK a minimalizovala tak aktivitu extenzorů KOK. Takovéto držení trupu zároveň zvyšuje flekční moment síly působící na kyčel a kotník a následkem toho je zvýšená aktivita extenzorů (m. gluteus maximus a m. soleus). Ve frontální rovině můžeme pozorovat při chůzi výskyt varózních deformit. U těchto deformit jsou nejvíce postiženy mediální kondyly z důvodu maximálních kompresních sil působících v tomto místě (Murray et al. in Kirtley, 2006; Perry, 1992). Dle Perry (1992) rychlý pohyb v KOK, který je postižen patologickým procesem (např. artrózou, velkou instabilitou nebo multiligamentózním postižením), zvyšuje napětí tkání v okolí, a tím dochází k omezení flexe ve fázi loading response, pre – swing a initial swing. Omezení flexe je prostředek, jak snížit působení střižných sil doprovázející pohyb v kloubu a jak omezit kompresní sílu m. quadriceps femoris.
34
kontrahovaného
2.4.4 Vztah změn rychlosti k parametrům chůze Trvání stojné (60 % krokového cyklu) a švihové fáze (40 % krokového cyklu), stejně jako čas strávený ve stoji na 1 DK (40 % krokového cyklu) a na obou DKK (20 % krokového cyklu), je založeno na studiích normální dospělé populace, při vlastní průměrné rychlosti chůze 85m/min. Při změně rychlosti se mění délka krokového cyklu a taktéž čas strávený ve švihové a stojné fázi. Zdravé osoby nezávisle snižují rychlost změnou rytmu nebo délky dvojkroku jednotlivě, nebo oběma způsoby zároveň. V normální populaci se setkáváme se širokou proměnlivostí v charakteristice dvojkroku v závislosti na rychlosti, věku, pohlaví a zeměpisné poloze (Whittle, 1996). Pacienti s určitou motorickou dysfunkcí se vyznačují pomalejší chůzí, rozdílnými asymetriemi v průběhu dvojkroku a s měnící se situací mají horší schopnost měnit rychlost. Stupeň dysfunkce či lokalizace postižení (jednostranné či oboustranné) může významně ovlivnit či změnit délku krokového cyklu, stojnou a švihovou fázi a také relativní čas strávený v intervalu jednoduché a dvojité končetinové opory. Stranové srovnání mezi trváním fáze švihu a stoje, poměr švihové fáze k fázi stojné a trvání periody jednoduché a dvojité končetinové opory stanoví kvantitativní důkaz o symetrii, stabilitě a pohybových schopnostech (Adams & Perry, 1994, in Rose & Gamble, 1994). 2.5
Elektromyografie 2.5.1 Definice elektromyografie Dufek (1995, 9) definuje pojem elektromyografie (EMG): „Elektromyografie je
souhrnné označení pro skupinu elektrofyziologických metod, které umožňují vyšetřit stav především periferního nervového systému a kosterního svalstva.“ Jedná se o elektrofyziologické metody, protože zachycují elektrické projevy činnosti svalů a nervového systému – elektrické děje na membránách svalových a nervových buněk (Dufek, 1995). Definice dle Konrada (2005, 4) je více specifičtější a zní: „Elektromyografie je výzkumná technika zabývající se průběhem, záznamem a analýzou myoelektrického signálu. Myoelektrický signál vzniká v důsledku fyziologických změn na membránách buněk.“
35
2.5.2 Princip elektromyografie EMG, jako důležitá vyšetřovací metoda, je založena na snímání povrchové nebo intramuskulární svalové aktivity. Zaznamenává změnu elektrického potenciálu mezi dvěma místy, ke které dochází při svalové aktivaci. Při SEMG nad sval ukládáme dvě aktivní elektrody, které jsou nad aktivní částí svalu produkující elektrické změny, a referenční, která je umístěna nad elektricky málo aktivní oblastí. Změna napětí mezi dvěma aktivními elektrodami a referenční je pak snímána a vyhodnocována. Signál generovaný svaly má velmi nízkou amplitudu, proto musí být zesílen. K tomu slouží předzesilovače a zesilovače, které zesílí signál 1000x až 1000 000x. EMG signál má tvar vln. Délku s trváním vlny je možné vyjádřit jako frekvenci. Dále se signál přenáší do procesoru, je zpracován a zapsán v podobě EMG křivky na obrazovku (Dufek, 1995; Kasman, 2002; Konrad, 2005). 2.5.3 Elektrofyziologický základ elektromyografie EMG zachycuje elektrické projevy činnosti svalů. Elektrická aktivita činného svalu se nazývá akční potenciál (AP). AP vzniká, přestoupí-li depolarizační proud - vzruch (s intenzitou minimálně na úrovni prahu) přes nervosvalovou ploténku, vyvolá otevírání kanálů Na+, které vede ke zvýšení "pozitivity" uvnitř buňky a k postupnému rozvoji AP. Vzrušení svalového vlákna podléhá ve většině případů známému zákonu "vše nebo nic". Nemusí tomu tak být úplně vždy. Je-li do svalového vlákna přivedeno více podprahových impulsů, může vzniknout AP jejich sumací (Dufek, 1995, Konrad, 2005). U povrchové EMG prochází AP přes přilehlé svalové tkáně, hlavně tuk a kůži, na jejímž povrchu jsou detekovány. EMG signál je výsledkem sledu akčních potenciálů motorických jednotek, které jsou detekovány povrchovou elektrodou v blízkosti kontrahovaných svalových vláken. Motorická jednotka umístěna vzdáleněji od elektrod má za následek menší sumační akční potenciál než motorická jednotka podobné velikosti k elektrodě bližší (Winter, 1990). Přiřazení elektrické aktivity k hodnotám mechanickým je znesnadněno řadou vlivů. Jejich přehlédnutí může vést při interpretaci výsledků ke zkreslenému a zjednodušenému názoru na skutečné poměry. Zdrojem dalšího zkreslení může být vlastní registrační postup, použitá aparatura a způsob kvantifikace EMG, zejména získaného právě pomocí kožních elektrod (Basmaijan & De Luca, 1985, in Kirtley, 2006).
36
2.5.4 Povrchová elektromyografie (SEMG) SEMG umožňuje pomocí povrchových elektrod (monopolárních, bipolárních, multielektrod) registrovat elektrické projevy činnosti svalového systému ve statických i dynamických situacích. Poskytuje snadný přístup k fyziologickým procesům, které přímo souvisí se vznikem pohybu a produkováním síly. Povrchové EMG používáme nejčastěji jako ukazatele zahájení svalové aktivace, prostředek pro zjištění informací o silových přírůstcích vyvolaných jednotlivými svaly nebo skupinou svalů a taktéž jako ukazatele únavových procesů nastávajících uvnitř svalu (De Luca, 1997). Tato vyšetřovací metoda je poměrně jednoduchá, velkou výhodou je neinvazivnost, avšak k rizikům patří ovlivnění velikosti EMG signálu v důsledku nerespektování technických požadavků v oblasti detekce a zpracování signálu. To může vézt k zjednodušení výkladu a nesprávným závěrům (Konrad, 2005). Povrchový EMG záznam nás informuje o průběhu rozdílů napětí na elektrodách umístěných na povrchu kůže a neposkytuje žádnou bližší informaci o elektrické aktivitě jednotlivých přilehlých
motorických
jednotek.
EMG signál získaný pomocí
povrchových elektrod však ve srovnání s jehlovými elektrodami umožňuje globálnější posouzení elektrické aktivity svalu díky větší ploše, ze které je záznam získáván. Rovněž je snadněji použitelný při různých pohybových aktivitách. Naopak nevýhodou je, že signál může být snímán pouze z povrchových svalů. SEMG má široké uplatnění, jak v oblasti diagnostiky, tak i v oblasti terapie (EMG–biofeedback–zpětnovazebné informace o velikosti aktivity svalu). Je využívána v neurologii,
neurofyziologii,
fyzioterapii,
ortopedii,
sportovním
lékařství,
biomechanice, ergonomii a dalších oborech (Konrad, 2005). 2.5.5 Elektrody 2.5.5.1 Dělení elektrod Dělení elektrod podle konstrukčního typu: 1. Povrchové elektrody se používají při měření rychlosti vedení nervem, reflexologických a kineziologických studiích. Obyčejně se jedná o menší kovové disky (obvykle z materiálu Ag/AgCl), které jsou samolepící pomocí vodivého gelu nebo se musí fixovat na odmaštěnou kůži leukoplastí. Nejsou vhodné pro vyšetření akčních potenciálů jednotlivých motorických jednotek, protože zachycují potenciály z větší
37
plochy takže se zaznamenává aktivita z více motorických jednotek. Vstupní odpor při upevnění by měl být co nejmenší (Kirtley, 2006).
2. Jehlové elektrody se používají jak při klasické elektromyografii, tak při studiích vedení periferními nervy. Existují různé typy: koncentrické, monopolární, bipolární, unipolární (Dufek, 1995).
Dělení elektrod podle účelu použití: 1. Registrační elektrody (snímací) mohou být jehlové i povrchové. Aktivní elektroda snímá elektrickou aktivitu a je umístěna nad bříškem zkoumaného svalu. Referenční elektroda je nejméně jedna. Výsledný EMG signál je rozdílem napětí mezi aktivní a referenční elektrodou. 2. Stimulační elektrody jsou speciálně uzpůsobené pro vyvolání stimulace. 3. Zemnící elektrody (referenční) jsou povrchové, slouží k definování společného potenciálového bodu, ke kterému jsou měřeny napětí na snímacích elektrodách, a k odvedení rušivých indukovaných napětí. Nejčastěji se ukládá nad kloub, kost, procesus
spinosus,
cristu
iliacu,
tuberositas
tibie
apod.
(http://biomech.ftvs.cuni.cz/pbpk/kompendium/biomechanika/experiment_metody_emg .php).
2.5.5.2 Footswitch Footswitch je zařízení nezbytné při zjišťování svalové aktivity během krokového cyklu (např. aktivity svalů ve fázi initial contact a toe off). Malé plošné elektrody footswitche se připevňují na chodidlo na oblast paty, palce a I. a V. metatarzu (Kirtley, 2006; Konrad 2005). 2.5.5.3 Příprava před měřením a uložení elektrod Kvalita EMG měření závisí na očištění pokožky a uložení elektrod. Nejdříve kůži zbavíme chlupů, hrubé očištění kůže provádíme pomocí jemného smirkového papíru a dále následuje odmaštění alkoholem. Nakonec na kůži naneseme speciální abrazivní a konduktivní čistící pastu, která odstraňuje odumřelé buňky pokožky a očistí ji od nečistot. Očištění kůže je důležité z hlediska kvalitního kontaktu s elektrodou a nízké
38
impedance, proto je nezbytná především, jestliže zkoumáme dynamické pohyby jako chůzi, běh aj. K snímání aktivity z jednoho svalu používáme vždy dvě elektrody aktivní a referenční (viz. kap. 2.5.2). První elektrodu umístíme nad střed svalového bříška (případně mezi motorický bod a šlachu), s detekčním povrchem orientovaným kolmo k průběhu svalových vláken. Lokalizace druhé elektrody je asi 10 mm od ní. Velikost elektrod je – délka 10mm, šířka 1 mm. Referenční elektrodu ukládáme obvykle nad kloub či kostní výběžek. Pro správné umístění elektrod na určitý sval slouží speciální mapy lokalizací (De Luca, 1997). 2.5.6 Faktory ovlivňující EMG signál Zabránění všem odchylkám od základní linie EMG, které nemají původ v elektrické aktivitě sledovaného svalu, je velmi obtížné. Odchylky mohou vznikat elektrickými rušivými vlivy přicházejícími z okolí nebo mechanickými vlivy, mající svůj původ v proměnné velikosti přechodového odporu mezi elektrodou a kůží. Velký vliv mohou mít zejména při unipolární registraci artefakty vzniklé záznamem napětí z jiného svalu, jež se projeví tzv. "stíny" s frekvenční věrností ale menší amplitudou. Včasná identifikace těchto artefaktů je nutná pro získání odpovídajícího záznamu (Konrad, 2005).
Tyto rušivé vlivy (artefakty) můžeme shrnout do několika skupin: 1.
Tkáňové vlivy Lidské tělo je dobrý vodič. Vodivost závisí na druhu tkáně, velikosti vrstvy,
fyziologických změnách a teplotě. Tyto faktory se mohou značně lišit u více jedinců, čímž mohou výrazně ovlivnit parametry signálu a zamezí tak kvantitativnímu srovnání EMG amplitudy u neupraveného EMG signálu. Vliv na EMG signál má i pocení. Pocení mění impedanci na rozhraní kůže – gel, proto bychom měli kůži odmastit a otřít těsně před vyšetřením, čí opakovaně odmastit v průběhu vyšetření (Dufek, 1995).
2.
Fyziologické rušení Sousední svaly mohou produkovat výraznou EMG aktivitu, která je detekována
povrchovou elektrodou. Takové rušení obvykle nepřesahuje 10–15 % celkové velikosti signálu, ale může také ovlivnit EMG záznam (Konrad, 2005). 39
3.
Správné uložení elektrod Povrchová elektroda, kterou je signál detekován, musí být uložena nad místo
vzniku signálu (střed svalového bříška). Pokud je vzdálenost mezi elektrodou a středem svalového bříška větší, změní se EMG záznam a naše výsledky budou zkresleny. Tomuto problému musí čelit všechny studie zabývající se dynamickým pohybem. Tento artefakt může být taktéž zapříčiněn vnějším tlakem (Konrad, 2005).
4.
Zvuky z okolí Zvláštní pozornost musí být kladena na hlučná prostředí. Velký interferenční vliv
může mít elektrické proud, který je nedokonale uzemněn (Konrad, 2005).
5.
Elektrody a zesilovače Výběr kvalitních elektrod a zesilovače signálu hraje taktéž důležitou roli pro
kvalitu EMG signálu. Pro vyvarování se těchto rušivých faktorů bychom měli pečlivě připravit a zkontrolovat podmínky v laboratoři (Konrad, 2005).
2.5.7 Zpracování EMG signálu Již zesílený EMG signál je obvykle zpracován následujícími způsoby. Prvním krokem je frekvenční filtrace. Aby záznam byl co nejlepší, aplikujeme na tzv. „surový“ (raw) elektromyografický signál frekvenční filtry. Existují tzv. high pass filtry a low pass filtry, které se používají dle šířky frekvenčního pásma EMG signálu konkrétního svalu. Frekvenční filtrace slouží především k odstranění případných artefaktů v signálu. Pohybové artefakty vznikají zejména při pohybu kabelů u tzv. neaktivních elektrod, kde zesilovač není umístěn přímo za elektrodou. Signál svalů získaný pomocí SEMG má obvykle maximální rozložení v pásmu 50-150 Hz, šířka frekvenčního spektra je odlišná u různých svalů (De Luca, 1997; Rodová, Mayer & Janura, 2001). Následuje usměrnění, nebo-li rektifikace EMG signálu. Jedná se o matematickou úpravu vzniklého signálu, který osciluje nad a pod bazální linií tak, že se signál převede do absolutních hodnot. Existují dva druhy rektifikace – poloviční (half rectification) a plná (full rectification) (Rodová, Mayer & Janura, 2001). Normalizace je další možný proces úpravy elektromyografického signálu. Tento způsob je využíván většinou při dynamických činnostech, při statických jen vyjímečně.
40
Při normalizaci dochází ke kvantifikaci amplitudy signálu a jejímu procentuálnímu vyjádření k amplitudě získané za předem definovaných podmínek (Rodová, 2002).
2.5.8 Vyhodnocení EMG signálu Studie sledující míru aktivace svalů hodnotí elektromyograf zejména pomocí kvantifikace
amplitudy
signálu,
případně
spektrálního
výkonu
(Rodová,
Mayer & Janura, 2001).
Ukazatele EMG signálu: Mean – odráží průměrnou hodnotu amplitudy (Konrad, 2005). Input – tato hodnota je uvedena v procentech. Hodnoty mean ze všech analyzovaných EMG kanálů jsou sečteny a výsledek je označen jako 100 % EMG input. Hodnota input každého kanálu je pak procentuálně vyjádřena jako poměrná část k 100 % EMG input (Konrad, 2005). Total power - celkový spektrální výkon EMG signálu je graficky znázorněn grafem. Na ose x jsou vyneseny frekvenční komponenty (Hz) a na ose y je podíl druhé mocniny amplitudy EMG signálu a frekvence (V2/Hz) (Rodová, 2002).
Vyhodnocení
elektromyografického
signálu
pomocí
ukazatele
frekvence
znázorňuje úroveň isometrické a isotonické kontrakce. Při zvětšování síly kontrakce se zvyšuje
frekvence
stahů
jednotlivých
motorických
jednotek
(http://biomech.ftvs.cuni.cz/pbpk/kompendium/biomechanika/experiment_metody_emg .php).
2.5.9 Povrchové EMG při sledování velikosti aktivace svalů Studie, které se zabývají hodnocením velikosti aktivace svalů využívají k hodnocení zejména amplitudu signálu. Velikost amplitudy je závislá na množství aktivovaných motorických jednotek a taktéž na synchronizaci pálení neuronů. Vliv na její kvantifikaci mají další vnitřní (prostorová filtrace atd.) a vnější faktory (elektrodová konfigurace, lokalizace a orientace), které je nutno respektovat a případně ošetřit při měření. EMG signál umožňuje zjistit, zda je sval aktivní či ne, případně zda je aktivní
41
více či méně. Na elektromyografu lze pozorovat volní i mimovolní kontrakce, případně kontrakce vyvolané elektrickou stimulací (Konrad, 2005).
42
3 3.1
Cíle a hypotézy Hlavní cíl Hlavním cílem této diplomové práce je porovnat stereotyp chůze pomocí míry
svalové aktivace u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a zdravé populace:
1. Hodnotit míru aktivity svalů při spontánní rychlosti chůze u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a u zdravých jedinců ve fázi heel contact. 2. Hodnotit míru aktivity svalů při rychlejší chůzi (104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a u zdravých jedinců ve fázi heel contact. 3. Hodnotit míru aktivity svalů při spontánní rychlosti chůze u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a u zdravých jedinců ve fázi toe off. 4. Hodnotit míru aktivity svalů při rychlejší chůzi (104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a u zdravých jedinců ve fázi toe off.
3.2
Dílčí cíle 1. Zjistit výskyt četnosti oslabených svalů vzhledem k diagnóze osteoartrózy kolene a zdravým jedincům. 2. Zjistit závislost velikosti amplitudy na přítomnosti oslabení svalu u vybraných svalů. 3. Zjistit přítomnost a charakter bolesti, ztuhlost a omezení aktivit denního života dle dotazníku bolesti a WOMAC dotazníku.
3.3
Hypotézy
H0 1: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní – přirozená a rychlejší – 104 kroků /min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi heel contact.
H0 2: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní - přirozená a rychlejší – 104 kroků /min) u kontrolní skupiny ve fázi heel contact.
43
H0 3: Není rozdíl v ukazatelích EMG (mean, input, total power) při spontánní (přirozené) rychlosti chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi heel contact.
H0 4: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) u rychlejší (104 kroků/min) chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi heel contact.
H0 5: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní – přirozená a rychlejší – 104 kroků /min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi toe off.
H0 6: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní - přirozená a rychlejší – 104 kroků /min) u kontrolní skupiny ve fázi toe off.
H0 7: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) při spontánní (přirozené) rychlosti chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi toe off.
H0 8: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) u rychlejší (104 kroků/min) chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi toe off.
44
4
Metodika výzkumu
4.1
Charakteristika souboru 4.1.1 Výzkumný soubor Výzkumný soubor tvořilo 11 pacientů (7 žen a 4 muži) s jednostrannou artrózou
kolenního kloubu stupně 3 dle Kellgren–Lawrencovy klasifikace. Devět pacientů se účastnilo v době výzkumu ozdravného pobytu v Lázních Slatinice a dvě pacientky byly v rehabilitační péči RRR centra. Průměrný věk pacientů byl 62 (49-79) let. Všichni byli předem seznámeni s průběhem měření a souhlasili s použitím získaných dat pro výzkumné účely. 4.1.2 Kontrolní skupina Kontrolní skupinu tvořili zdraví probandi, studenti Univerzity Palackého v Olomouci. Počet probandů byl 15 ( 11 žen a 4 muži), průměrný věk 25 (20-26) let. V anamnéze nebyly žádné vážné úrazy či operace. Všichni byli taktéž předem seznámeni s průběhem měření a souhlasili s použitím získaných dat pro výzkumné účely.
4.2
Technické podklady měření Pro měření byl využit elektromyografický přístroj NORAXON – MYOSYSTEM
1400A. Záznam měření byl zpracován programem MyoResearch XP Master Version 1.03.05. Signál byl snímán osmi svody s 1000 Hz frekvencí. Sedm
z osmi
svodů
snímalo
aktivitu
svalů
a
jeden
sloužil
jako
senzor – footswitch, pro zjištění fáze krokového cyklu. Na každý sval byly přiloženy dvě elektrody ve vzdálenosti 1 cm od sebe. Zemnící elektroda, umístěná na tuberositas tibie, tvořila součást prvního svodu. Odpor EMG přístroje byl > 10MΩ a velikost elektrod (samolepící jednorázové elektrody firmy Kendall) byla 24 mm.
45
4.3
Postup měření 4.3.1 Vyšetření U probandů obou skupin bylo provedeno vyšetření pomocí anamnézy (Příloha 1).
Všichni se podrobili taktéž kineziologickému rozboru (Příloha 2), byla provedena zkouška dvou vah, vyšetřeny byly zkrácené svaly, svalová síla, délky a obvody dolních končetin a goniometrie. Pacienti výzkumného souboru vyplnili dotazník bolesti (Příloha 3) a WOMAC škálu (Příloha 4). U každého jedince jak výzkumného souboru, tak kontrolní skupiny byla zjištěna preference dolní končetiny (Příloha 5). 4.3.2 Příprava na měření Měření probíhalo v laboratoři a na přilehlé chodbě na Fakultě tělesné kultury UP v Olomouci a v tělocvičně v objektu Lázní Slatinice. Laboratoř a tělocvična byly přiměřeně osvětlené a vytopené. Vyšetřovaným jedincům byl nejdříve vysvětlen průběh a podstata měření. Probandi byli ve spodním prádle a na boso. Elektromyografický signál byl snímán u zdravých jedinců ze svalů na preferované dolní končetině a u pacientů s osteoartrózou kolene z postižené dolní končetiny. Svalová aktivita byla snímána z m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis, m. vastus medialis, m. vastus lateralis, m. biceps femoris, m. tensor fascie latae a m.gluteus maximus. Na chodidlo pod patu, palec, I. a V. metatarz byly připevněny elektrody footswitche. Před připevněním elektrod byla svalová bříška omytá vodou z důvodu zlepšení přenosu EMG signálu. Elektrody byly umístěny do střední linie svalu v oblasti největšího bříška s plochou elektrody umístěnou kolmo na průběh svalových vláken (De Luca, 1997; Kadaňka, Bednařík, & Voháňka, 1994). Referenční elektroda byla umístěna na oblast tuberositas tibie. 4.3.3 Průběh měření Prováděno bylo celkem šest měření. Tři probíhaly spontánní rychlostí chůze a tři dle metronomu rychlostí 104 kroků/min. Dvě měření byla vždy cvičná a třetí se záznamem povrchové elektromyografie. Pacienti chodili po rovném povrchu na chodbě nebo v tělocvičně a museli vždy ujít vzdálenost pěti metrů.
46
Výchozí polohou byl klidný stoj, na hlasový pokyn proband započal chůzi, ušel vzdálenost pěti metrů, zastavil se a opět zůstal klidně stát. Při rychlejším typu chůze – 104 kroků/min museli probandi dělat kroky dle rytmu metronomu. 4.3.4 Zpracování a vyhodnocení EMG signálu Elektrickou aktivitu z výše uvedených svalů jsme snímali pomocí povrchové elektromyografie. Přístroj NORAXON – MYOSYSTEM 1400A zpracoval automaticky hrubý elektromyografický signál. Program MyoResearch XP Master Version 1.03.05 snímal aktivitu ze sedmi svalů a osmý svod byl použit pro senzor – footswitch. Při zpracování EMG signálu jsme nejdříve označili na elektromyogramu footswitche úsek dlouhý 10 ms od počátku fáze heel contact a úsek dlouhý 10 ms jsme odečetli od konce fáze toe off. Velikost aktivace svalů jsme poté sledovali v daných dvou intervalech krokového cyklu. Program MyoResearch XP Master Version 1.03.05 nám poté vyhodnotil velikost aktivace svalů dle parametrů mean, input a total power pro každý sval, pro obě fáze krokového cyklu a pro obě rychlosti chůze. Ze zaznamenaných hodnot byly sestaveny tabulky výsledků, které pak byly podkladem pro statistické zpracování dat. 4.3.5 Statistické zpracování dat Ke statistickému zpracování byl použit program Statistika verze 6.0 od firmy StatSoft CR. Hladina statistické významnosti byla stanovena na hodnotu p < 0,05. Pro srovnání míry aktivace jednotlivých svalů v odlišných dvou fázích krokového cyklu, při chůzi dvěma rychlostmi u výzkumné a kontrolní skupiny byl použit Wilcoxonův párový test a Mann-Whitneyův test.
47
5 5.1
Výsledky Hypotéza 1
H0 1: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní - přirozená a rychlejší – 104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi heel contact.
Tabulka 1. Výsledky popisné statistiky Wilcoxonova párového testu při porovnání změny aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné rychlosti chůze (spontánní X rychlejší) u pacientů s osteoartrózou kolene ve fázi heel contact Vš. skupiny Wilcoxonův párový test - data
mean total power
heel
input
Dvojice proměnných
TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max
Označené testy jsou významné na hladině p <0.05000 Počet Úroveň T Z platných p 11 17,00 1,42 0,15 11 27,00 0,53 0,59 11 12,00 1,58 0,11 11 20,00 1,16 0,25 11 30,00 0,27 0,79 11 25,00 0,25 0,80 11 29,50 0,31 0,76 11 14,00 1,69 0,09 11 22,00 0,98 0,33 11 8,00 2,22 0,03 11 28,00 0,44 0,66 11 28,00 0,44 0,66 11 17,00 1,42 0,15 11 15,00 1,60 0,11 11 11,00 1,96 0,05 11 21,00 1,07 0,29 11 8,00 2,22 0,03 11 33,00 0,00 1,00 11 28,00 0,44 0,66 11 26,00 0,62 0,53 11 17,00 1,42 0,15
Vysvětlivky k tabulce 1: TA – m. tibialis anterior
VL – m. vastus lateralis
GM – m. gastrocnemius medialis
BF – m. biceps femoris
VM – m. vastus medialis
TF – m. tensor facie latae
48
Glut. max – m. gluteus maximus
Z – hodnota testovacího kriteria
T – hodnota testovacího kriteria
p – hladina statistické významnosti
Na základě výsledků z Wilcoxonova párového testu byl zjištěn statisticky významný rozdíl v aktivitě svalu zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní a rychlejší – 104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi heel contact pouze u musculus vastus medialis. Statisticky významný rozdíl v aktivitě svalu u m. vastus medialis byl zjištěn v ukazatelích mean a total power. U ostatních svalů nebyl zjištěn rozdíl v aktivitě mezi dvěma rozdílnými rychlostmi.
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 1 zamítá.
5.2
Hypotéza 2
H0 2: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní – přirozená a rychlejší – 104 kroků/min) u kontrolní skupiny ve fázi heel contact.
Tabulka 2. Výsledky popisné statistiky Wilcoxonova párového testu při porovnání změny aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné rychlosti chůze (spontánní X rychlejší) u kontrolní skupiny ve fázi heel contact Vš. skupiny Wilcoxonův párový test - data
input mean
heel
Dvojice proměnných
TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM
Označené testy jsou významné na hladině p <0.05000 Počet Úroveň T Z platných p 15 25,50 1,69 0,09 15 48,50 0,65 0,51 15 58,50 0,09 0,93 15 34,00 1,48 0,14 15 38,50 1,22 0,22 15 45,00 0,85 0,39 15 52,00 0,45 0,65 15 16,00 2,50 0,01 15 42,00 1,02 0,31 15 57,00 0,17 0,86
49
total power
VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max
15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
29,00 54,00 57,00 49,00 15,00 38,00 59,00 41,00 57,00 58,00 48,00
1,76 0,34 0,17 0,62 2,56 1,25 0,06 1,08 0,17 0,11 0,68
0,08 0,73 0,86 0,53 0,01 0,21 0,95 0,28 0,86 0,91 0,50
Vysvětlivky k tabulce 2: TA – m. tibialis anterior
TF – m. tensor facie latae
GM – m. gastrocnemius medialis
Glut. max – m. gluteus maximus
VM – m. vastus medialis
T – hodnota testovacího kriteria
VL – m. vastus lateralis
Z – hodnota testovacího kriteria
BF – m. biceps femoris
p – hladina statistické významnosti
Na základě výsledků z Wilcoxonova párového testu byl zjištěn statisticky významný rozdíl v aktivitě svalu zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní – přirozená a rychlejší – 104 kroků/min) u kontrolní skupiny ve fázi heel contact pouze u musculus tibialis anterior a to pouze v ukazatelích mean a total power. U ostatních svalů nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl v aktivitě mezi dvěma rozdílnými rychlostmi.
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 2 zamítá.
5.3
Hypotéza 3
H0 3: Není rozdíl v ukazatelích EMG (mean, input, total power)
při spontánní
(přirozené) rychlosti chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi heel contact.
50
Tabulka 3. Výsledky popisné statistiky Mann-Whitneyova U testu při porovnání změn aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné diagnóze při spontánní rychlosti chůze ve fázi heel contact
heel
Mann-Whitneyův U test (data) Sčt Sčt Úroveň N N U Z Z 2*1str. Označené testy jsou poř. poř. p platn. platn. významné na hladině skup. skup. skup. skup. přesné upravené p < 0,05000 1 2 1 2 p 155 196 35 -2,47 -2,47 0,01 15 11 0,01 TA - input 212 139 73 0,49 0,49 0,62 15 11 0,65 TA - mean 211 140 74 0,44 0,44 0,66 15 11 0,68 TA - total power 228 123 57 1,32 1,32 0,19 15 11 0,20 GM - input 242 109 43 2,05 2,05 0,04 15 11 0,04 GM - mean 243 108 42 2,10 2,10 0,04 15 11 0,04 GM - total power 185 166 65 -0,91 -0,91 0,36 15 11 0,38 VM - input 229 122 56 1,38 1,38 0,17 15 11 0,18 VM - mean 228 123 57 1,32 1,32 0,19 15 11 0,20 VM - total power 177 174 57 -1,32 -1,32 0,19 15 11 0,20 VL - input 238 113 47 1,84 1,84 0,07 15 11 0,07 VL - mean 239 112 46 1,89 1,89 0,06 15 11 0,06 VL - total power 178 173 58 -1,27 -1,27 0,20 15 11 0,22 BF - input 220 131 65 0,91 0,91 0,36 15 11 0,38 BF - mean 222 129 63 1,01 1,01 0,31 15 11 0,33 BF - total power 185 167 65 -0,93 -0,93 0,35 15 11 0,36 TF - input 215 136 70 0,65 0,65 0,52 15 11 0,54 TF - mean 209 142 76 0,34 0,34 0,74 15 11 0,76 TF - total power 226 125 59 1,22 1,22 0,22 15 11 0,24 Glut. max - input 252 99 33 2,57 2,57 0,01 15 11 0,01 Glut. max - mean Glut. max - total 253 98 32 2,62 2,62 0,01 15 11 0,01 power
Vysvětlivky k tabulce 3: TA – m. tibialis anterior
Z – hodnota testovacího kriteria
GM – m. gastrocnemius medialis
p – hladina statistické významnosti
VM – m. vastus medialis
Sčt. poř. – součet pořadí
VL – m. vastus lateralis
N platn. – N platných
BF – m. biceps femoris
mean, input, total power – ukazatele EMG
TF – m. tensor facie latae
skup. 1 – kontrolní skupina
Glut. max – m. gluteus maximus
skup. 2 – výzkumná skupina s OA
U – hodnota testovacího kriteria
Na základě výsledků z Mann-Whitneyova U testu byl zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi pacienty s osteoartrózou kolene a kontrolní skupinou při normální (spontánní) rychlosti chůze ve fázi heel contact. Statisticky významné rozdíly byly 51
nalezeny u svalů – musculus tibialis anterior (v ukazateli input), musculus gastrocnemius medialis a musculus gluteus maximus (v ukazatelích mean a total power). U ostatních svalů nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě mezi dvěmi výzkumnými skupinami.
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 3 zamítá.
5.4
Hypotéza 4
H0 4: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) u rychlejší (104 kroků/min) chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi heel contact.
Tabulka 4. Výsledky popisné statistiky Mann-Whitneyova U testu při porovnání změn aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné diagnóze při vyšší rychlosti chůze (104 kroků/min) ve fázi heel
heel, vyšší rychlost chůze (104 kroků/min)
contact Mann-Whitneyův U test (data) Označené testy jsou významné na hladině p < 0,05000 TA - input TA - mean TA - total power GM - input GM - mean GM - total power VM - input VM - mean VM - total power VL - input VL - mean VL - total power BF - input BF - mean BF - total power TF - input TF - mean TF - total power Glut. max - input Glut. max - mean Glut. max - total power
Sčt poř. skup. 1 200 201 199 230 232 232 166 204 202 224 245 245 199 223 220 205 194 195 227 234
Sčt poř. skup. 2 151 150 152 122 119 119 185 147 149 128 106 106 153 128 131 146 157 156 125 117
234
117
Úroveň N N 2*1str. p platn. platn. skup. skup. přesné upravené 1 2 p 80 -0,13 -0,13 0,90 15 11 0,92 81 -0,08 -0,08 0,94 15 11 0,96 79 -0,18 -0,18 0,86 15 11 0,88 56 1,40 1,40 0,16 15 11 0,16 53 1,53 1,53 0,13 15 11 0,13 53 1,53 1,53 0,13 15 11 0,13 46 -1,89 -1,89 0,06 15 11 0,06 81 0,08 0,08 0,94 15 11 0,96 82 -0,03 -0,03 0,98 15 11 1,00 62 1,09 1,09 0,28 15 11 0,28 40 2,21 2,21 0,03 15 11 0,03 40 2,21 2,21 0,03 15 11 0,03 79 -0,21 -0,21 0,84 15 11 0,84 62 1,06 1,06 0,29 15 11 0,31 65 0,91 0,91 0,36 15 11 0,38 80 0,13 0,13 0,90 15 11 0,92 74 -0,44 -0,44 0,66 15 11 0,68 75 -0,39 -0,39 0,70 15 11 0,72 59 1,25 1,25 0,21 15 11 0,22 51 1,63 1,63 0,10 15 11 0,11 U
Z
51 1,63
52
Z
1,63
0,10
15
11
0,11
Vysvětlivky k tabulce 4: TA – m. tibialis anterior
Z – hodnota testovacího kriteria
GM – m. gastrocnemius medialis
p – hladina statistické významnosti
VM – m. vastus medialis
Sčt. poř. – součet pořadí
VL – m. vastus lateralis
N platn. – N platných
BF – m. biceps femoris
mean, input, total power – ukazatele EMG
TF – m. tensor facie latae
skup. 1 – kontrolní skupina
Glut. max – m. gluteus maximus
skup. 2 – výzkumná skupina s OA
U – hodnota testovacího kriteria
Na základě výsledků z Mann-Whitneyova U testu byl zjištěn statisticky významný rozdíl v aktivitě svalu zjišťovaný pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi pacienty s osteoartrózou kolene a kontrolní skupinou při vyšší rychlosti chůze (104 kroků/min) ve fázi heel contact. Statisticky významný rozdíl byl nalezen pouze u musculus vastus lateralis v hodnotách mean a total power. U ostatních svalů nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě mezi dvěmi výzkumnými skupinami .
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 4 zamítá.
5.5
Hypotéza 5
H0 5: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní - přirozená a rychlejší – 104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi toe off.
53
Tabulka 5. Výsledky popisné statistiky Wilcoxonova párového testu při porovnání změny aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné rychlosti chůze (spontánní X rychlejší – 104 kroků/min) pacientů s osteoartrózou kolene ve fázi toe off Vš. skupiny Wilcoxonův párový test - data
mean total power
toe off
input
Dvojice proměnných
TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max
Označené testy jsou významné na hladině p <0.05000 Počet T Z Úroveň p platných 11 32,00 0,09 0,93 11 22,00 0,98 0,33 11 19,00 1,24 0,21 11 26,00 0,62 0,53 11 23,00 0,89 0,37 11 32,00 0,09 0,93 11 33,00 0,00 1,00 11 3,00 2,67 0,01 11 24,00 0,80 0,42 11 16,00 1,51 0,13 11 21,00 1,07 0,29 11 28,00 0,44 0,66 11 6,00 2,40 0,02 11 12,00 1,87 0,06 11 1,00 2,85 0,00 11 23,00 0,89 0,37 11 11 11 11 11
13,00 22,00 27,00 5,00 14,00
1,78 0,98 0,53 2,49 1,69
0,08 0,33 0,59 0,01 0,09
Vysvětlivky k tabulce 5: TA – m. tibialis anterior
TF – m. tensor facie latae
GM – m. gastrocnemius medialis
Glut. max – m. gluteus maximus
VM – m. vastus medialis
T – hodnota testovacího kriteria
VL – m. vastus lateralis
Z – hodnota testovacího kriteria
BF – m. biceps femoris
p – hladina statistické významnosti
Na základě výsledků z Wilcoxonova párového testu byly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní a rychlejší – 104 kroků/min) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu ve fázi toe off. Tyto rozdíly byly zjištěny v parametrech mean a total power u musculus tibialis anterior a musculus tensor facie
54
latae. U ostatních svalů pacientů s osteoartrózou kolene nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě mezi dvěma rozdílnými rychlostmi.
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 5 zamítá.
5.6
Hypotéza 6
H0 6: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní – přirozená a rychlejší – 104 kroků /min) u kontrolní skupiny ve fázi toe off.
Tabulka 6. Výsledky popisné statistiky Wilcoxonova párového testu při porovnání změny aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné rychlosti chůze (spontánní X rychlejší – 104 kroků/min) u kontrolní skupiny ve fázi toe off Vš. skupiny Wilcoxonův párový test - data
mean total power
toe off
input
Dvojice proměnných
TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max TA GM VM VL BF TF Glut. max
Označené testy jsou významné na hladině p <0.05000 Počet T Z Úroveň p platných 15 46,00 0,41 0,68 15 45,00 0,85 0,39 15 47,00 0,35 0,73 15 45,00 0,85 0,39 15 38,50 1,22 0,22 15 59,00 0,06 0,95 15 56,00 0,23 0,82 15 41,00 1,08 0,28 15 48,00 0,68 0,50 15 45,00 0,85 0,39 15 33,00 1,53 0,13 15 41,00 1,08 0,28 15 53,00 0,40 0,69 15 59,00 0,06 0,95 15 42,00 1,02 0,31 15 49,00 0,62 0,53 15 42,00 1,02 0,31 15 35,00 1,42 0,16 15 44,00 0,91 0,36 15 49,00 0,62 0,53 15 60,00 0,00 1,00
55
Vysvětlivky k tabulce 6: TA – m. tibialis anterior
TF – m. tensor facie latae
GM – m. gastrocnemius medialis
Glut. max – m. gluteus maximus
VM – m. vastus medialis
T – hodnota testovacího kriteria
VL – m. vastus lateralis
Z – hodnota testovacího kriteria
BF – m. biceps femoris
p – hladina statistické významnosti
Na základě výsledků z Wilcoxonova párového testu nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi dvěma rychlostmi chůze (spontánní a rychlejší – 104 kroků/min) u kontrolní skupiny ve fázi toe off.
Na základě výsledků statistiky hypotézu H0 6 potvrzujeme.
5.7
Hypotéza 7
H0 7: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) při spontánní (přirozené) rychlosti chůze mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi toe off.
Tabulka 7. Výsledky popisné statistiky Mann-Whitneyova U testu při porovnání změn aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power)
toe off, spontánní rychlost chůze
vzhledem k rozdílné diagnóze při spontánní rychlosti chůze ve fázi toe off Mann-Whitneyův U test (data) Označené testy Sčt jsou významné na poř. hladině p < skup. 0,05000 1 184 TA - input 232 TA - mean 233 TA - total power 217 GM - input 247 GM - mean 246 GM - total power 181 VM - input 244 VM - mean 243 VM - total power 226 VL - input 266 VL - mean 266 VL - total power 192 BF - input
Sčt poř. skup. 2 167 119 118 135 104 105 171 107 108 126 85 85 160
Úroveň N p platn. skup. upravené 1 64 -0,96 -0,96 0,34 15 53 1,53 1,53 0,13 15 52 1,58 1,58 0,11 15 69 0,73 0,73 0,47 15 38 2,31 2,31 0,02 15 39 2,26 2,26 0,02 15 61 -1,14 -1,14 0,25 15 41 2,15 2,15 0,03 15 42 2,10 2,10 0,04 15 60 1,19 1,19 0,23 15 19 3,30 3,30 0,00 15 19 3,30 3,30 0,00 15 72 -0,57 -0,57 0,57 15 U
Z
56
Z
N 2*1str. platn. skup. přesné 2 p 11 0,36 11 0,13 11 0,12 11 0,47 11 0,02 11 0,02 11 0,26 11 0,03 11 0,04 11 0,24 11 0,00 11 0,00 11 0,57
BF - mean BF - total power TF - input TF - mean TF - total power Glut. max - input Glut. max - mean Glut. max - total power
241 242 223 255 255 214 255
110 109 128 96 96 137 96
44 43 62 30 30 71 30
2,00 2,05 1,06 2,72 2,72 0,60 2,72
2,00 2,05 1,06 2,72 2,72 0,60 2,72
0,05 0,04 0,29 0,01 0,01 0,55 0,01
15 15 15 15 15 15 15
11 11 11 11 11 11 11
0,05 0,04 0,31 0,01 0,01 0,57 0,01
246
105
39 2,26
2,26
0,02
15
11
0,02
Vysvětlivky k tabulce 7: TA – m. tibialis anterior
U – hodnota testovacího kriteria
GM – m. gastrocnemius medialis
Z – hodnota testovacího kriteria
VM – m. vastus medialis
p – hladina statistické významnosti
VL – m. vastus lateralis
Sčt. poř. – součet pořadí
BF – m. biceps femoris
N platn. – N platných
TF – m. tensor facie latae
skup. 1 – kontrolní skupina
Glut. max – m. gluteus maximus
skup. 2 – výzkumná skupina s OA
mean, input, total power – ukazatele EMG
kolene
Na základě výsledků z Mann-Whitneyova U testu byl zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi pacienty s osteoartrózou kolene a kontrolní skupinou při normální (spontánní) rychlosti chůze ve fázi toe off. Statisticky významné rozdíly byly nalezeny u parametrů EMG mean a total power u svalů – musculus gastrocnemius medialis, musculus vastus medialis et lateralis, musculus biceps femoris, m. tensor fascie latae a musculus gluteus maximus. Pouze u musculus tibialis anterior nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě mezi dvěmi výzkumnými skupinami .
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 7 zamítá.
5.8
Hypotéza 8
H0 8: Není rozdíl v aktivitě svalů dle ukazatelů EMG (mean, input, total power) u rychlejší chůze (104 kroků/min) mezi pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu a kontrolní skupinou ve fázi toe off.
57
Tabulka 8. Výsledky popisné statistiky Mann-Whitneyova U testu při porovnání změn aktivity svalů (hodnocené dle ukazatelů EMG – mean, input, total power) vzhledem k rozdílné diagnóze při vyšší rychlosti chůze (104 kroků/min) ve fázi toe off.
toe off, vyšší rychlost chůze
(104 kroků/min)
Mann-Whitneyův U test (data) Sčt Sčt Úroveň U Z Z Označené testy jsou poř. poř. p významné na skup. skup. upravené hladině p < 0,05000 1 2 TA - input 177 174 57 -1,32 -1,32 0,19 TA - mean 218 133 67 0,80 0,80 0,42 TA - total power 215 136 70 0,65 0,65 0,52 GM - input 225 127 61 1,14 1,14 0,25 GM - mean 249 102 36 2,41 2,41 0,02 GM - total power 251 100 34 2,52 2,52 0,01 VM - input 172 179 52 -1,58 -1,58 0,11 VM - mean 217 134 68 0,75 0,75 0,45 VM - total power 216 135 69 0,70 0,70 0,48 VL - input 245 106 40 2,21 2,21 0,03 VL - mean 277 74 8 3,87 3,87 0,00 VL - total power 277 74 8 3,87 3,87 0,00 BF - input 215 137 71 0,62 0,62 0,53 BF - mean 252 99 33 2,57 2,57 0,01 BF - total power 253 98 32 2,62 2,62 0,01 TF - input 209 143 77 0,31 0,31 0,76 TF - mean 232 119 53 1,53 1,53 0,13 TF - total power 231 120 54 1,48 1,48 0,14 Glut. max - input 229 123 57 1,35 1,35 0,18 Glut. max - mean 244 107 41 2,15 2,15 0,03 Glut. max - total 245 106 40 2,21 2,21 0,03 power
N N 2*1str. platn. platn. skup. skup. přesné 1 2 p 15 11 0,20 15 11 0,44 15 11 0,54 15 11 0,26 15 11 0,01 15 11 0,01 15 11 0,12 15 11 0,47 15 11 0,51 15 11 0,03 15 11 0,00 15 11 0,00 15 11 0,54 15 11 0,01 15 11 0,01 15 11 0,76 15 11 0,13 15 11 0,15 15 11 0,18 15 11 0,03 15
11
0,03
Vysvětlivky k tabulce 8: TA – m. tibialis anterior
U – hodnota testovacího kriteria
GM – m. gastrocnemius medialis
Z – hodnota testovacího kriteria
VM – m. vastus medialis
p – hladina statistické významnosti
VL – m. vastus lateralis
N platn. – N platných
BF – m. biceps femoris
mean, input, total power – ukazatele EMG
TF – m. tensor facie latae
skup. 1 – kontrolní skupin
Glut. max – m. gluteus maximus
skup. 2 – výzkumná skupina s OA kolene
Sčt. poř. – součet pořadí
Na základě výsledků z Mann-Whitneyova U testu byly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů zjišťované pomocí ukazatelů EMG (mean, input, total power) mezi pacienty s osteoartrózou kolene a kontrolní skupinou při vyšší rychlosti 58
chůze (104 kroků/min) ve fázi toe off. Statisticky významné rozdíly byly nalezeny u musculus gastrocnemius medialis, musculus vastus lateralis, musculus biceps femoris a musculus gluteus maximus. U ostatních svalů nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v aktivitě mezi dvěmi výzkumnými skupinami .
Na základě výsledků statistiky se hypotéza H0 8 zamítá. 5.9
Výskyt četnosti oslabených svalů vzhledem k diagnóze osteoartrózy kolene a zdravým jedincům Z kineziologického rozboru, který byl proveden u každého účastníka výzkumu,
byl statisticky zpracován výskyt četnosti oslabených svalů na preferované dolní končetině vzhledem k diagnóze osteoartrózy kolene a zdravým jedincům. Oslabení svalů bylo vyšetřeno pomocí Jandova svalového testu (Janda, 2004).
Tabulka 9. Výsledky četnosti výskytu svalového oslabení u vybraných svalů vzhledem k diagnóze osteoartrózy kolene a zdravým jedincům Kontingenční tabulka (oslab. sta) Četnost označených buněk >10 QF QF bez TA DG oslabený oslab. oslabený zdraví 4 11 0 OA KOK 10 1 7 Vš. Skup. 14 12 7
TA bez oslab. 15 4 19
GM GM bez TF oslabený oslab. oslabený 0 15 1 8 3 9 8 18 10
TF bez oslab. 14 2 16
Vysvětlivky k tabulce 9: QF – m. quadriceps femoris
TF – m. tensor fascie latae
TA – m. tibialis anterior
DG – diagnóza
GM – m. gastrocnemius medialis
Vš. Skup. – všechny skupiny
Na základě výsledků výskytu četnosti svalového oslabení na preferované dolní končetině u pacientů s osteoartrózou kolene a zdravých jedinců byly zjištěny významné rozdíly u m. quadriceps femoris. U zdravých jedinců byl tento sval v 11 případech z 15 bez svalového oslabení, kdežto jedinci s osteoartrózou kolene měli tento sval v 10 případech z 11 v oslabení. Podobná situace byla i u m. tensor fascie latae, kdy u 9 z 11 pacientů s osteoartrózou kolene bylo zjištěno svalové oslabení, kdežto
59
u zdravých jedinců měl tento sval v oslabení pouze jeden. Dle statistického zpracování byl považován za významný počet četnosti vyšší než 10.
5.10 Závislost velikosti amplitudy na přítomnosti oslabení svalu u vybraných svalů Statisticky byla také zpracována souvislost mezi velikostí míry aktivace svalu a výskytem svalového oslabení pro daný sval na preferované dolní končetině. Velikost svalové aktivace hodnocená dle ukazatele EMG – mean (průměrná velikost amplitudy) byla posuzována ve třech situacích – klidová fáze, fáze heel contact a toe off. Svalové oslabení bylo zjištěno dle Jandova svalového testu a posuzováno, zda je přítomno u daného svalu či ne.
Tabulka 10. Výsledky popisné statistiky Mann-Whitneyova U testu při porovnání závislosti velikosti aktivity svalu (hodnocené dle ukazatele EMG – mean) v klidové fázi, fázi heel contact a toe off na výskytu svalového oslabení u daného svalu na preferované dolní končetině bez ohledu na rychlost chůze Všechny skupiny Mann-Whitneyův U test (oslab.sta) Dle proměnné - výskyt sval. oslab. Označené testy jsou významné na hladině p <0,05000 m. vastus medialis m. vastus lateralis m. tibialis anterior m. gastrocnemius medialis m. tensor fascie latae
mean klid
mean heel
mean toe off
přesné p 0,056996 0,003484 0,000492 0,000492 0,005802
0,978228 0,246097 0,077622 0,050126 0,395503
0,008107 0,002525 0,002566 0,002787 0,000077
Vysvětlivky k tabulce 10: p – hodnota statistické významnosti mean – průměrná velikost amplitudy signálu klid, heel contact, toe off – fáze krokového cyklu Na základě výsledků z Mann-Whitneyova U testu byla zjištěna při porovnání závislosti velikosti aktivity svalu (hodnocené dle ukazatele EMG – mean v klidové fázi a fázi toe off) na výskytu svalového oslabení u daného svalu na preferované dolní končetině u jedinců obou výzkumných skupin a u obou rychlostí chůze statisticky významná závislost u m. vastus lateralis, m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis
60
a m. tensor facie latae. Statisticky významná závislost těchto dvou veličin byla zjištěna i ve fázi toe off u m. vastus medialis. Ve fázi heel contact nebyla zjištěna ani u jednoho svalu závislost výskytu svalového oslabení na velikosti EMG ukazatele mean pro hodnocení míry aktivace daného svalu. 5.11 Vyhodnocení dat z dotazníku bolesti a WOMAC Součástí vyšetření výzkumné skupiny bylo vyplnění zkrácené formy dotazníku bolesti McGillovy univerzity, kde pacienti s 3. stupněm osteoartrózy kolene zatrhli nejčastější typ a intenzitu bolesti. Z patnácti možných charakteristik bolesti pacienti označili devět typů, které se podobají jejich obtížím. Četnost výskytu jednotlivých typů bolesti u jedinců s tímto onemocněním znázorňuje graf 1.
Graf 1. Výsledky četnosti výskytu jednotlivých druhů bolesti u pacientů s gonartrózou Četnost výskytu jednotlivých druhů bolesti 9
počet pacientů
9 8
vystřelující
7
bodavá ostrá
6
5
5
křečovitá 4
4 3
5
3 2
2
hlodavá palčivá
3
tupá-přetrvávající
2
únavná-vysilující 1
1
protivná
0
Z grafu je znatelné, že nejčastěji se vyskytujícím typem bolesti byla bolest bodavá. Tento typ bolesti byl přítomen u devíti z jedenácti pacientů. Dalším nejčastěji se vyskytujícím typem byla bolest tupá, přetrvávající a únavná, vysilující přítomná u pěti z jedenácti pacientů.
Z vyhodnocení intenzity současné bolesti, kterou uváděli pacienti taktéž v tomto dotazníku, zatrhli pouze tři stupně – mírnou, středně silnou a silnou, z šesti možných. Četnost výskytu jednotlivých stupňů bolesti u jedenácti pacientů znázorňuje graf 2.
61
Graf 2. Intenzita současné bolesti u pacientů s osteoartrózou kolene 3. stupně Inte nzita s oučasné bolesti u pacientů s osteoartrózou kolene žádná mírná
2
stedně silná
5
silná 4
krutá nesnesitelná
WOMAC dotazník Pacienti s 3. stupněm osteoartrózy kolene, kteří se účastnili našeho výzkumu, vyplnili také WOMAC dotazník, který je rozdělen do tří částí – bolest, ztuhlost, běžné denní aktivity. Následující graf 3 znázorňuje četnost výskytu pouze těch ukazatelů, které jedinci zatrhli a byli tudíž u nich přítomny.
Graf 3. Výsledky četnosti výskytu jednotlivých ukazatelů z WOMAC dotazníku WOMAC dotazník chůze po rovině 12
chůze po schodech noční bolest
10
ranní-po probuzení
počet pacientů
po delším sezení 8
chůze ze schodů do schodů
6
vstávání ze sedu stání
4
sezení shýbání k podlaze
2
vystupování z auta vylézání z vany
0
usedání/vstávání z toal. mísy navlékání ponožek
Z vyhodnocených dat bylo zjištěno, že všech jedenáct pacientů s osteoartrózou kolene popisovalo výskyt bolesti při chůzi po schodech, ranní ztuhlost po probuzení, ztuhlost po delším stání a obtíže při vystupování z auta. Ostatní výsledky četnosti výskytu jednotlivých charakteristik se u jednotlivců mírně odlišují.
62
6
Diskuze Současné studie zabývající se chůzí přirozenou rychlostí ukazují, jak individuálně se svaly aktivují v určitých svalových souhrách, aby uspokojily nároky, které jsou na pohybový aparát kladeny při chůzi v podobě převzetí hmotnosti, jednooporové fáze a přesunu dolní končetiny vpřed (Neptune, Kauz & Zajac, 2001). Výzkumů, zkoumajících chůzi vyššími rychlostmi než je přirozená rychlost, je poměrně velké množství, ale ve většině případů se jedná o studie kinematických či kinetických změn. Takových studií, které se zabývají svalovou aktivitou je málo, a proto jsme se na tuto oblast v našem výzkumu zaměřili. Předpokládali jsme, že při dvou různých rychlostech chůze (přirozené rychlosti a rychlosti 104 kroků/min) bude rozdíl ve svalové aktivitě měřené pomocí EMG na dolní končetině. Naši domněnku jsme odůvodnili tím, že při vyšší rychlosti jsou na organismus kladeny jiné nároky, aby byla umožněna progrese trupu vpřed, narozdíl od normální rychlosti chůze. Tato úvaha se v našem výzkumu u zdravých jedinců ve fázi heel contact potvrdila pouze u jednoho svalu – m. tibialis anterior z celkem sedmi zkoumaných svalů (m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis, m. vastus medialis et lateralis, m. biceps femoris, m. tensor fascie latae a m. gluteus maximus). Tento výsledek si odůvodňujeme zvýšenými nároky na tento sval právě ve fázi heel contact, kdy je potřeba pro normální průběh krokového cyklu mít aktivované dorziflexory hlezenního kloubu, aby zabránily plantárnímu poklesu nohy, tzv. drop foot. Ve fázi toe off se u zdravých jedinců nevyskytovaly žádné statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů mezi dvěma rozdílnými rychlostmi chůze. Tento nález je však v rozporu s výsledky autorů Terry, Neptun a Sasaki (2003) a Otter et al. (2004). Tito autoři ve svých výzkumech taktéž zjišťovali vliv rychlosti chůze na svalovou aktivitu u zdravých jedinců pomocí EMG. Vycházeli z konkrétního předpokladu, že vyšší rychlost chůze sebou nese i vyšší nároky na svalovou aktivitu, jelikož dochází k progresi trupu vpřed a pro tuto činnost je tudíž nutná i vyšší svalová síla. Terry et al. (2003) zkoumali chůzi čtyřmi rychlostmi 0,7, 1,0, 1,3 a 1,6 m/sek a došli k závěru, že s rostoucí rychlostí chůze svalová
aktivita
systematicky
lineárně
roste.
Výrazný
vzestup
vykazovaly
svaly - m. gluteus maximus, m. rectus femoris a m. biceps femoris při rychlosti mezi 1,3–1,6 m/sek. Jedinými svaly, které nevykazovaly nárůst svalové aktivity, byly m. gastrocnemius medialis a m. soleus. Tento výsledek shledali za zajímavý vzhledem
63
k nezbytnosti účasti m. gastrocnemius medialis a m. soleus při převzetí hmotnosti, jednooporové fázi a přesunu dolní končetiny vpřed během krokového cyklu. Naopak výsledky míry svalové aktivity při chůzi dvěma odlišnými rychlostmi u skupiny s osteoartrózou kolene se výrazně lišily od kontrolní skupiny. V obou fázích krokového cyklu (heel contact i toe off) byly zjištěny statisticky významné rozdíly ve svalové
aktivitě
při
dvou
rozdílných
rychlostech
chůze
(přirozená
a 104 kroků/min – rychlejší). Ve fázi heel contact vykazoval rozdíl ve svalové aktivitě vzhledem k dvěma různým rychlostem m. vastus medialis a ve fázi toe off svaly – m. tibialis anterior a m. tensor fascie latae. Změnu v míře svalové aktivace u m. vastus medialis vysvětlujeme zvýšenými nároky na stabilizaci kolenního kloubu při vyšší rychlosti chůze, který již tak je poškozen degenerativním procesem u pacientů s touto diagnózou. Aby jedinec s gonartrózou zvládl ujít určitou vzdálenost vyšší rychlostí chůze, musí dojít k zvýšené aktivaci stabilizátorů kolene, které kloub zpevní a umožní tak zvládnout tuto náročnější situaci. Autorky Rudolph, Schmitt a Lewek (2007) ve své studii potvrzují, že pacienti s osteoartrózou kolene využívají vyšší svalové kokontrakce než zdraví jedinci. K výrazným změnám svalové aktivity došlo při zjišťování rozdílu mezi zdravými jedinci a pacienty s gonartrózou při normální rychlosti chůze. Ve fázi heel contact byly rozdíly ve sledování míry svalové aktivace zjištěny u svalů m. tibialis anterior, m. gluteus maximus a m. gastrocnemius medialis. Při charakteristice krokového cyklu zdravého jedince z hlediska svalové aktivity podle Perry (1992) vykazují ve fázi heel contact stěžejní roli právě tyto svaly – m. tibialis anterior, m. gluteus maximus a hamstringy, tudíž předpokládáme, že tato skutečnost může mít souvislost s našimi výsledky. Při zjišťování rozdílu mezi zdravými jedinci a pacienty s gonartrózou při normální rychlosti chůze ve fázi toe off jsme zjistili také změnu v aktivaci svalů. Rozdíl v aktivaci svalů u těchto dvou výzkumných skupin byl u šesti ze sedmi zkoumaných svalů. Rozdíl nebyl zjištěn pouze u m. tibialis anterior, který ani není v této fázi krokového cyklu nějak výrazně aktivován, jelikož na chodidlo působí opačné svalové skupiny (Perry, 1992). Childs et al. (2004) se zabývali stejnou problematikou a přišli ke stejným závěrům jako my. Potvrdili, že je rozdíl v aktivaci svalů mezi zdravou skupinou a jedinci s osteoartrózou kolene při chůzi normální rychlostí. Zjistili taktéž delší dobu trvání kontrakce u svalů v okolí kolenního kloubu u pacientů s gonartrózou a výrazně vyšší koaktivační schopnost antagonistických svalů – mezi m. vastus lateralis a hamstringy a m. tibialis anterior a mm. gastrocnemii. 64
Al-Zahrani a Bakheit (2002) zase zjistili změnu svalové aktivity u m. rectus femoris mezi zdravými jedinci a skupinou s osteoartrózou kolene. Z jejich výzkumu bylo prokázáno, že m. rectus femoris je aktivován během celé stojné fáze u jedinců s gonartrózou, naproti tomu však u zdravé skupiny je tento sval aktivován pouze od začátku po fázi mid-stance. Toto zjištění potvrzuje úvahu, že u skupiny s osteoartrózou kolene je potřebná delší svalová aktivita, aby byla dostatečná stabilizace kloubu. Rehabilitace je proto tedy nezbytnou součástí terapie u těchto pacientů a klade si za hlavní cíl, posílit m. quadriceps femoris a zvýšit stabilizaci kolenního kloubu, což nám v důsledku zlepší kvalitu chůze. Zda je rozdíl ve svalové aktivitě mezi dvěma výzkumnými skupinami bylo zjišťováno i při vyšší rychlosti chůze a došlo se k závěru, že m. vastus lateralis vykazuje rozdílnou svalovou aktivitu v obou zkoumaných fázích krokového cyklu. Tato informace nám opět koreluje již s výše zmíněným poznatkem, že u pacientů s gonartrózou je nutná vyšší svalová aktivita v okolí kolenního kloubu narušeného degenerativním procesem pro zajištění lepší stabilizace kloubu (Rudolph et al., 2007; Al-Zahrani, Bakheit, 2002). Podle našich výsledků byli statistické významnosti u ukazatelů mean a total power obdobné, na rozdíl od výsledků input. Ukazatel input je procentuální zastoupení aktivace daného svalu vzhledem ke všem měřeným svalům (závisí na počtu měřených svalů). Tím pádem výsledky na základě hodnoty ukazatele input jsou velmi variabilní vzhledem k počtu měřených svalů. Na základě toho se můžeme domnívat, že ukazatele mean a total power jsou spolehlivější. Součástí výzkumu mé diplomové práce byl kineziologický rozbor, který byl proveden u každého jedince jak kontrolní skupiny, tak i jedinců s osteoartrózou kolenního kloubu. Zjištěny z něho byly taktéž statisticky významné informace. Při vyšetření svalové síly byly odhaleny významné rozdíly mezi zdravými jedinci a jedinci s gonartrózou u svalů m. quadriceps femoris, m. tibialis anterior, m. gastrocnemius a m. tensor fascie latae. Deset jedinců z celkového počtu jedenácti s osteoartrózou kolene mělo m. quadriceps femoris oslaben a naproti tomu 11 jedinců z 15 v kontrolní skupině mělo tento sval bez svalového oslabení. Toto zjištění nás tedy vedlo k domněnce, že bude rozdíl v aktivaci svalů mezi zdravou skupinou a skupinou s gonartrózou. Náš nález svalového oslabení koreluje s výsledky autorek Rudolph, Schmitt a Lewek (2007), které taktéž zjistili vysoký výskyt snížení svalové síly m. quadriceps femoris na postižené dolní končetině u jedinců s osteoartrózou 65
kolene. Poukázaly taktéž nato, že oslabení tohoto svalu je spojováno s omezením rozsahu pohybu v koleni při degenerativním postižení kloubu. Zdůraznili současně, že adekvátní aktivita tohoto svalu je opravdu důležitá, protože naopak vysoká aktivita m. quadriceps femoris může způsobovat omezení flexe v koleni, čímž se zvyšuje zátěž na kolenní kloub. Jedinci s osteoartrózou kolene vyplnili v dotazníku bolesti McGillovy univerzity jako nejčastější deskriptor bolest bodavou, tupou - přetrvávající a únavnou – vysilující. V dotazníku WOMAC byla u všech jedenácti pacientů s osteoartrózou kolene popsána bolest při chůzi do schodů, ranní ztuhlost, ztuhlost po delším stání a obtíže při vysedání z auta. Stejné deskriptory bolesti až na bolest únavnou – vysilující a taktéž všechny výše zmíněné pozitivní faktory v dotazníku WOMAC popisuje i odborná literatura (Alušík, 2002, Gallo et al., 2007, Trnavský, 2002). Intenzita bolesti byla u většiny jedinců výzkumné skupiny popisována jako středně silná a silná, což předpokládáme, že úzce souvisí se stupněm osteoartrózy kolenního kloubu. Při porovnání závislosti velikosti aktivity svalu na výskytu svalového oslabení u daného svalu na preferované dolní končetině u jedinců obou výzkumných skupin a u obou rychlostí chůze byla zjištěna statisticky významná závislost u m. vastus lateralis, m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis a m. tensor facie latae v klidové fázi a fázi toe off, u m. vastus medialis pouze ve fázi toe off. Toto zjištění nelze porovnat s výsledky jiných studií, jelikož doposud žádné výzkumy se přesně touto problematikou nezabývali.
66
7
Závěr Osteoartróza kolenního kloubu je celosvětovým problémem, snižuje kvalitu života
a zvyšuje invaliditu jedince. V našem výzkumu jsme se snažili zjistit, zda existují rozdíly v aktivaci svalů pomocí ukazatelů EMG (mean, input a total power) mezi zdravými jedinci a jedinci s osteoartrózou kolene a taktéž, zda má na tuto míru svalové aktivace vliv rychlost chůze. Z osmi nulových hypotéz, které jsme si stanovili, bylo sedm z nich vyvráceno a pouze jedna potvrzena. Ze zpracovaných dat jsme došli k závěru, že opravdu existuje rozdíl v aktivitě svalů mezi kontrolní a výzkumnou skupinou jak ve fázi heel contact, tak toe off. Ve fázi heel contact byl zjištěn rozdíl při přirozené rychlosti chůze u m. tibialis anterior, m. gluteus maximus a m. gastrocnemius medialis. Při vyšší rychlosti chůze byl zjištěn rozdíl ve svalové aktivitě při této fázi krokového cyklu pouze u m. vastus lateralis, což potvrzuje názory, že tento sval je nezbytný pro stabilizaci kolenního kloubu. Toto zjištění taktéž koreluje s názory, že vyšší rychlost chůze předpokládá větší nároky na stabilizaci kloubu, a proto se setkáváme častěji s kokontrakcí svalů. Při otázce, zda bude rozdíl v aktivitě svalů mezi normální a vyšší rychlostí chůze u skupiny s osteoartrózou kolene jsme zjistili, že ve fázi heel contact je rozdíl u m. vastus medialis, tedy opět u svalu, jež hraje významnou roli při stabilizaci kloubu narušeného degenerativním procesem. U kontrolní skupiny byl tento rozdíl zjištěn u m. tibialis anterior, tedy svalu, který vykazuje velkou aktivitu ve fázi heel contact, aby nedošlo k poklesu chodidla. Ve fázi toe off u kontrolní skupiny nebyly nalezeny žádné rozdíly ve svalové aktivitě mezi dvěma rychlostmi chůze a u pacientů s gonartrózou byly rozdíly u svalů – m. tibialis anterior a m. tensor facie latae. Při vyšetřování pacientů s artrózou kolenního kloubu jsme našli u deseti z jedenácti vyšetřovaných oslabený m. quadriceps femoris, u zdravých jedinců byl tento sval oslaben pouze ve čtyřech případech z jedenácti. Toto zjištění nahrává výsledkům, že existují statisticky významné rozdíly ve svalové aktivaci u tohoto svalu mezi dvěma vyšetřovanými skupinami. Na zjištění, že existují rozdíly v aktivitě svalů při chůzi mezi zdravými jedinci a pacienty s osteoartrózou kolene má jistě významný vliv i bolest, jejíž intenzitu popisovala většina pacientů jako středně silnou až silnou a charakter bolesti byl u nejvíce z nich bodavý.
67
8
Souhrn V této diplomové práci jsme se snažili poukázat na problematiku chůze
u pacientů s osteoartrózou kolene a zjistit pomocí EMG, zda existují rozdíly ve svalové aktivitě mezi zdravými jedinci a pacienty s tímto onemocněním ve fázi heel contact a toe off a taktéž, zda se rozdíly mění v souvislosti s vyšší rychlostí chůze. Výzkumů zabývajících se přesně touto problematikou je ve světových databázích velmi malé množství i přesto, že získané informace o změně aktivitě svalů mohou být velkým přínosem pro rehabilitaci a zvýšení kvality života pacientů. První část práce obsahuje poznatky o anatomii kolenního kloubu, popisuje fyziologii kloubní chrupavky a biomechaniku tohoto složitého kloubu. Další část přehledu poznatků je věnována osteoartróze kolenního kloubu, tedy onemocnění, jehož prevalence stoupá s věkem, snižuje kvalitu života a způsobuje invaliditu jedince. Neopomenuli jsme se taktéž zmínit o krokovém cyklu, jeho dělení dle různých autorů a svalové aktivitě v jednotlivých fázích krokového cyklu u zdravých jedinců a metodě povrchové elektromyografie, pomocí niž jsme prováděli výzkumnou část. Ve výzkumné části jsme řešili zvolené cíle a hypotézy. Porovnávali jsme stereotyp chůze pomocí míry svalové aktivace u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu a zdravé populace ve fázi heel contact a toe off a zjišťovali jsme, zda se svalová aktivita liší při vyšší rychlosti chůze. Pro naše měření jsme měli soubor pacientů s osteoartrózou kolene (n = 11) a kontrolní skupinu zdravých probandů (n = 15). U všech jedinců byl proveden kineziologický rozbor, vyšetření zkrácených svalů a svalový test v okolí kolenního kloubu, goniometrické vyšetření, zkouška dvou vah, vyšetření laterality a u výzkumné skupiny navíc dotazník bolesti a WOMAC dotazník. Samolepící
elektrody
jsme
poté
připevnili
na
svaly
(m.
tibialis
anterior,
m. gastrocnemius medialis, m. vastus medialis a lateralis, m. biceps femoris, m. tensor fascie latae a m. gluteus maximus). Pro snímání povrchového elektromyografického signálu byl použit přístroj NORAXON – Myosystem 1400A. Záznam měření byl zpracován v programu MyoResearch XP Master Version 1.03.05. Pacienti i zdraví jedinci museli ujít vzdálenost pěti metrů po rovném povrchu na chodbě nebo v tělocvičně dvěma rychlostmi chůze – spontánní (přirozenou) rychlostí a vyšší rychlostí (104 kroků/min) dle metronomu. Poté byly výsledky statisticky zpracovány, za hladinu statistické významnosti bylo použito p < 0,05.
68
Z výsledků bylo zjištěno, že existují statisticky významné rozdíly v aktivitě svalů mezi výzkumnou a kontrolní skupinou ve fázi heel contact i toe off při normální i vyšší rychlosti chůze. Například při normální rychlosti chůze ve fázi heel contact byly zjištěny rozdíly v aktivitě svalů u m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis a m. gluteus maximus mezi kontrolní a výzkumnou skupinou, na rozdíl od vyšší rychlosti chůze, kde byl zjištěn rozdíl pouze u m. vastus lateralis, tedy svalu, který se významně podílí na stabilizaci kolene. Při řešení otázky, zda se bude lišit aktivita svalů při normální a vyšší rychlosti chůze ve fázi heel contact a toe off, bylo zjištěno, že u skupiny s osteoartrózou kolene se vyskytovaly rozdíly ve svalové aktivitě u více svalů oproti kontrolní skupině. U pacientů s gonartrózou jsme taktéž objevili vysoký výskyt svalového oslabení u musculus quadriceps femoris.
69
9
Summary
In this diploma thesis we attempted to refer to the issue of gait of patients with knee osteoarthrosis and find out, using EMG, where there are differences in muscle activity of healthy individuals and patients with the said disease in phase of heel contact and toe off. We also examined whether these differences change in relation to increased gait speed (104 steps/min). In world databases there are very few researches concerning exactly this issue in spite of the fact that the information obtained about changed muscle activity may largely benefit the rehabilitation and increased quality of patients’ life. The first part of the thesis contains the knowledge of knee joint anatomy, describes physiology of knee cartilage and biomechanics of this complex joint. Another part of knowledge list deals with knee joint osteoarthrosis, i.e. a disease the prevalence of which increases with age, decreasing individual’s quality of live and causing their disability. We could not omit mentioning the gait cycle, its subdivision according to various authors and muscle activity in individual phases of gait cycle in healthy individuals and the method of surface electromyography, using which we performed the investigational part. In the investigational part, we solved the objectives and hypotheses chosen. We compared the gait stereotype using the muscle activation degree in patients with knee joint osteoarthrosis and healthy population in phase of heel contact and toe off and, trying to find out whether the muscle activity differs when the gait speed increases. We had a set of patients with knee osteoarthrosis (n = 11, average age of 62) and control group of healthy testees (n = 15, average age of 25) available for our measurements. A kinesiologic analysis, examination of shortened muscles and muscle test in neighbourhood of the knee joint, goniometric examination, two scale test, examination of laterality and, in investigational group, additional pain questionnaire and WOMAC scale were completed by all individuals. Then we attached self-adhesive electrodes on muscles (m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis, m. vastus medialis a lateralis, m. biceps femoris, m. tensor fascie latae and m. gluteus maximus). We used NORAXON – Myosystem 1400A instrument to record the surface electromyographic signal. The recorded measurements were processed using MyoResearch XP Master Version 1.03.05. Both the patients and the healthy individuals had to walk the distance of five meters on even surface in a corridor or at the gym at two gait speeds - spontaneous
70
(natural) speed and increased speed (104 steps/min) according to metronome. Then, the results were processed statistically; p < 0.05 was used as the level of statistical significance. It was found out from the results that there are statistically significant differences in the activity of muscles between the investigational and control groups in phase of both heel contact and toe off, both during normal gait and at increased gait speed. At normal gait speed in phase of heel contact, for instance, differences were found in activity of muscles in m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis and
m. gluteus maximus between the control and the investigational groups, unlike
the increased gait speed, where a difference was found only in m. vastus lateralis, i.e. the muscles contributing significantly to stabilisation of the knee. When solving the issue whether the muscle activity would differ at normal and increased gait speed in phase of heel contact and toe off, it was found out that in the group with knee osteoarthrosis there were differences in muscle activity in more muscles as compared to the control group. In patients with gonarthrosis, we also found high incidence of muscle weakness in musculus quadriceps femoris.
71
10 Referenční seznam Abbot, A. E., Levine, W. N., & Mow, V. C. (2003). Biomechanics of the articular cartilage and menisci of the adult knee. In: J. J. Callaghan et al. (Eds.), The adult knee (pp. 81-104). Philadephia: Lippincott. Aigner, T., Rose, J., Martin, J., & Buckwalter, J. (2004). Aging theories of primary osteoarthritis: from epidemiology to molecular biology. Rejuvenation Research, 7, 134-145. Alušík, Š. (2002). Revmatologie. Praha: Triton. Al-Zahrani, K. S., & Bakheit, A. M. O. (2002). A study of the gait characteristics of patiens with chronic osteoarthritis of the knee. Disability and Rehabilitation, 24, 5, 275-280. Anonymus, (n. d.). Elektromyografie. Retrieved 3.10. 2010 from the World Wide Web: http://biomech.ftvs.cuni.cz/pbpk/kompendium/biomechanika/experiment_metody_e mg.php. Anonymus, (n. d.). Umělý kolenní kloub. Retrieved 11. 8. 2010 from the World Wide Web:
http://www.ortopedie-fyzioterapie.cz/ortopedicka-ambulance/umely-kolenni-
kloub.html. Bartoníček, J., Čech, O., & Sosna, A. (1986). Poranění vazivového aparátu kolenního kloubu. Praha: Avicenum. Bartoníček, J. (1991). Chirurgická anatomie velkých končetinových kloubů. Praha: Avicenum. Bronstein, A. M.; Bandt, T., & Woollacott, M. (1996). Clinical disorders of balance, posture and gait. Arnold. Basmajian, J. V. (1979). Biofeedback. Baltimore: Williams & Wilkins. Číhák, R. (2001). Anatomie 1. Praha: Grada. De Luca, C. J. (1997). The Use of Surface Electromyography in Biomechanics. Journal of Applied Biomechanics, 13, 135-163. Dieppe, P. A., & Lohmander, L. S. (2005). Pathogenesis and management of pain in osteoarthritis. The Lancet, 365 (9463), 965-973. Ditmar, R. (1992). Instability kolenního kloubu. Olomouc: Rektorát Univerzity Palackého v Olomouci. Doherty, M., & Doherty, J. (2000). Klinické vyšetření v revmatologii. Praha: Grada.
72
Dufek, J. (1995). Elektromyografie. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví. Dungl, P. et al. (2005). Ortopedie. Praha: Grada Avicenum. Felson, D. T. et al. (2000). Osteoarthritis: new insights. Part 1: the disease and its risk factors. Annals of internal medicine, 133, 635-646. Felson, D. T., & Noegi, T. (2004). Osteoarthritis: is it a disease of cartilage or of bone? Arthritis & Rheumatism, 50, 341-344. Gage, J. (1991). Gait analysis in cerebral palsy. Oxford: Mac Keith. Gallo, J., Horák, P., Krobot, A., & Brtková, J. (2007). Artróza váhonosných kloubů ve světle medicíny založené na důkazu. Olomouc: Univerzity Palackého v Olomouci. Hunter, D. J., & Pollo, F. E. (2006). Biomechanics and Knee Osteoarthritis. Current Rheumatology Reviews, 2, 123-129. Chaloupka, R. (2001). Vybrané kapitoly z LTV v ortopedii a traumatologii. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví. Childs, J. D., Sparto, P. J., Fitzgerald, G. K., Bizzini, M., & Irrgang, J. J. (2004). Alterations in lower extremity movement and muscle activation patterns in individuals with knee osteoarthritis. Clinical Biomechanics 19, 44-49. Janda, V., Herbenová, A., Jandová, J., & Pavlů, D. (2004). Svalové funkční testy. Praha: Grada Publishing. Janíček, P., Dufek, P., Chaloupka, R., Krbec, M., Poul, J., Procházka, P., & Rozkydal, Z. (2001). Ortopedie. Brno: I. Ortopedická klinika. Jordan, J. M. et al. (2000). Osteoarthritis: New Insights – Systemic risk factors for osteoarthritis ethnicity. Annals of Internal Medicine, 133, 8, 635-646. Kadaňka, Z., Bednařík, J., & Voháňka, S. (1994). Praktická elektromyografie. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví. Kapandji, I. (1987). The physiology of the joints. Vol. 2, Lower limb. Edinburgh: Churchill Livingstone. Kasman, G. (2002). Using Surface Electromyography. Rehab Management,1, 26-3. Retrieved
3.10.2010
from
the
http://www.rehabpub.com/ltrehab/12002/5.asp.
73
World
Wide
Web:
Kaufman, K. R., Hughes, Ch., Morrey, B. F., Morrey, A., & Kai-Nan, A. (2001). Gait characteristics of patiens with knee osteoarthritis. Jurnal of Biomechanics, 34, 7, 907-915. Kirtley, Ch. (2006). Clinical gait analysis. Elsevier: Churchill Livingstone. Konrad, P. (2005). The ABC of EMG: A practical Introduction to Kinesiological Elektromyography. USA: Noraxon INC. Králíček, P. (1997). Úvod do speciální neurofyziologie. Praha: Galén. Králová, M., & Matějíčková, V. (1985). Rehabilitace u revmatických nemocí. Praha: Grada Avicenum. Kříž, V., Čelko, J., & Buran, V. (2002). Artrózy a TEP kyčle, rehabilitace a lázeňská léčba. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 9(1), 14-22. Mayer, M. (2000). Některé metody a prostředky technické podpory rehabilitace chůze. Rehabilitace a Fyzikální lékařství, 2, 66-73. Medek, V., & Kopecký, I. (2001). Osteoartróza. Doporučené postupy pro praktické lékaře. Retrieved 20.11. 2010 from the World Wide Web: http://cls.cz/seznamdoporucenych-postupu. Mojžíšová, L. (2007). Metoda Ludmily Mojžíšové: praktická cvičení. Praha: XYZ. Neptune, R. R., Kautz, S. A., & Zajac, F. E. (2001). Contributions of the individual ankle plantar flexors to support, forward progression and swing initiation during walking. Journal of Biomechanics, 34, 11, 1387-1398. Nýdrle, M. (1992). Jedna kapitola ze speciální rehabilitace poranění kolenního kloubu. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví. Olejárová, M., Šléglová, O., Dušek, L., Vencovský, J., & Pavelka, K. (2005). Hodnocení funkčního postižení u pacientů s gonartrózou – validizace české verze dotazníku WOMAC. Česká revmatologie, 13 (2), 47-53. Opavský, J. (1998). Základní dotazníkové a popisné metody pro hodnocení bolesti v klinické praxi. Bolest: časopis Společnosti pro studium a léčbu bolesti, 1 (3), 64–67. Otter, A. R., Geurts, A. C. H., Mulder, T., & Duysens, J. (2004). Speed related changes in Musile aktivity from normal to very slow walking speeds. Gait and Posture, 19, 270-278.
74
Paneš, V. (1993). Vybrané kapitoly z chirurgie, traumatologie, ortopedie a protetiky: učební text pro střední zdravotní školy. Olomouc: Epava. Perry, J. (1992). Gait analysis. USA: SLACK Incorporated. Rodová,
D.
(2002).
Hodnocení
činnosti
kosterního
svalstva
povrchovou
elektromyografií. Disertační práce, Univerzita Palackého, Fakulta tělesné kultury, Olomouc. Rodová, D., Mayer, M., & Janura, M. (2001). Současné možnosti využití povrchové elektromyografie. Rehabilitace a Fyzikální lékařství, 8(4), 173-177. Rose, J., & Gamble, J. G. (1994). Human walking. Baltimore: Williams & Wilkins. Rudolph, K. S., Schmidt, L. C., & Lewek, M. D. (2007). Age-Related changes in strength, joint laxicity, and walking patterns: Are they related to knee osteoarthritis? Physical Therapy, 87, 11, 1422-1432. Salaj, R. (2001). Osteoartróza a její terapie v LDN Hostinné. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 8(3), 115-118. Smidt, L. (1990). Gait in rehabilitation. Churchill Livingstone. Terry, K., Neptune, R. R., & Sasaki, K. (2003). The effect of walking speed on muscle EMG patterns during normal walking. Retrieved 3. 9. 2010 from the World Wide Web: www.asbweb.org/conferences/2003/pdfs/31.pdf. Trew, M. (1997). Human movement. Churchill Livingstone. Trnavský, K. (2002). Osteoartróza. Praha: Grada Avicenum. Trojan, S., Druga, R., & Pfeiffer, S. (1990). Centrální mechanismy řízení motoriky teorie, poruchy a léčebná rehabilitace. Praha: Avicenum. Véle, F. (1997). Kineziologie pro klinickou praxi. Praha: Grada. Wai-Hang, J. L. (2004). Are you left handed? Footedness questionnarire. Retrieved 20. 4. 2008 from World Wide Web: http://www.jackielam.net/handedness/test_foot.htm Whittle, M. W. (1996). Gait analysis. Oxford: Butterworth Heinemann. Winter, D. (1990). Biomechanics and motor control of human movement. New York: John Wiley and Sons.
75
11 Přílohy Příloha 1
Anamnéza: Jméno a příjmení: Rok narození: Datum měření: Číslo probanda:
Závažná onemocnění…………………………………………………………………….. Operace na dolních končetinách a páteři………………………………………………… Úrazy na dolních končetinách a páteři…………………………………………………… Výskyt artrózy v rodině………………………………………………………………….. Problémy s kyčelními klouby v dětství (široké balení apod.)…………………………… Užívané léky…………………………………………………………………………….. Sport (jaký, i dříve, aktivně, rekreačně, kolik hodin týdně,denně)……………………… Koníčky (jaké, kolik hodin týdně)……………………………………………………….. Výskyt bolesti kolen (jak dlouho, ráno, večer, v noci, po námaze)……………………... Jak dlouho trpíte současnou bolestí………………………………………………………
76
Příloha 2
KINEZIOLOGICKÉ VYŠETŘENÍ: Ve stoji: Postavení pánve v sagitální rovině……………………………………………. ve frontální rovině…………………………………………... v transverzální rovině………………………………………. shift pánve………………………………………………….. Musculi glutei maximi – konfigurace, symetrie……………………………… Výška gluteárních rýh………………………………………………………… Postavení dolních končetin (rotace femuru)………………………………….. Hamstringy – konfigurace, symetrie………………………………………….. Kolenní klouby (varozita, valgozita, rekurvace)……………………………… Podkolenní rýhy………………………………………………………………. Musculi gastrocnemii – konfigurace, symetrie……………………………….. Paty (varozita, valgozita)……………………………………………………... Klenby nožní………………………………………………………………….. Konfigurace L páteře…………………………………………………………. Konfigurace Th páteře………………………………………………………... Skolioza (typ) X skoliotické držení…………………………………………... Paravertebrální svaly – konfigurace, symetrie……………………………….. Musculus quadriceps femoris – konfigurace, symetrie……………………….
Zkouška dvou vah:
Vyšetření zkrácených svalů: -
m. iliopsoas
-
m. rectus femoris
-
m. tensor fascie latae
-
m. triceps surae
-
semisvaly
-
adduktory
77
Příloha 3
Česká verze krátké formy dotazníku bolesti McGillovy univerzity (Opavský, 1998) Bolest
žádná
mírná
středně silná
silná
1. Škubavá, bušivá
0
1
2
3
2. Vystřelující
0
1
2
3
3. Bodavá
0
1
2
3
4. Ostrá
0
1
2
3
5. Křečovitá
0
1
2
3
6. Hlodavá (jako zakousnutí)
0
1
2
3
7. Pálivá, palčivá
0
1
2
3
8. Tupá přetrvávající
0
1
2
3
9. Tíživá (těžká)
0
1
2
3
10. Citlivá na dotek
0
1
2
3
11. Jako by mělo prasknout
0
1
2
3
12. Únavná – vysilující
0
1
2
3
13. Protivná
0
1
2
3
14. Strašná
0
1
2
3
15. Mučivá – krutá
0
1
2
3
Intenzita současné bolesti (PPI) 0….......................žádná 1………………...mírná 2………………...středně silná 3………………...silná 4………………...krutá 5………………...nesnesitelná
Vizuální analogová škála (VAS)
žádná bolest
nejsilnější možná bolest
78
Příloha 4
WOMAC (West Ontario and McMaster Osteoarthritis Index) (Olejárová, Šléglová, Dušek, Vencovský & Pavelka, 2005)
Vyplňuje pacient sám podle svého uvážení.
Část A – bolest. Jaká je Vaše bolest v následujících situacích? žádná
mírná
střední
silná
velmi silná
1. Při chůzi po rovině 2. Při chůzi po schodech, nahoru anebo dolů 3. V noci na lůžku, tj. bolest, která nedá spát 4. Při sezení vleže 5. Při vzpřímeném stání
Část B. Ztuhlost.
žádná
mírná
střední
silná
velmi silná
1. Jak značná je ztuhlost vašeho kloubu po ranním probuzení? 2. Jak silná je ztuhlost kloubu po sezení, ležení či odpočinku později během dne?
79
Část C. Běžné denní aktivity. Jaké obtíže máte při následujících úkonech a aktivitách? žádné
mírné
střední
značné
velmi výrazné
1. Chůze ze schodů 2. Chůze do schodů 3. Vstávání ze sedu 4. Stání 5. Shýbání k podlaze 6. Chůze po rovině nebo rovném povrchu 7. Nastupování nebo vystupování z auta nebo autobusu 8. Vyřizování nákupu 9. Navlékání ponožek nebo punčoch 10. Vstávání z lůžka 11. Sundávání ponožek nebo punčoch 12. Ukládání se na lůžko 13. Vstup a výstup z koupelnové vany 14. Sezení 15. Usedání nebo vstávání z toaletní mísy 16. Vykonávání těžkých domácích prací 17. Vykonávání lehkých domácích prací
80
Příloha 5
Vyšetření laterality
(český překlad dotazníku Footedness
questionnaire (Wai-Hang, 2004) k určení dominance dolní končetiny
Otázky:
Bodové hodnocení:
Kterou nohou kopnete do míče, aby jste trefili cíl?
levá 1, obě 2, pravá 3
Kterou nohu použijete na zvednutí malého kamínku prsty?
levá 1, obě 2, pravá 3
Kterou nohou zašlápnete hmyz?
levá 1, obě 2, pravá 3
Kterou nohou vystoupíte první na židli?
levá 1, obě 2, pravá 3
Výsledky: 11-12 -
výhradní pravák
9-10 -
smíšené praváctví
8
-
ambidexter
6-7
-
smíšené leváctví
4-5
-
výhradní levák
81
Příloha 6
Informovaný souhlas Hodnocení míry svalové aktivace při chůzi u pacientů s gonartrózou pomocí polyelektromyografie.
Jméno: Datum narození: Účastník byl do studie zařazen pod číslem:
1. Já, níže podepsaný(á) souhlasím s mou účastí ve studii. Je mi více než 18 let. 2. Byl(a) jsem podrobně informován(a) o cíli studie, o jejích postupech, a o tom, co se ode mě očekává. Beru na vědomí, že prováděná studie je výzkumnou činností. 3. Porozuměl(a) jsem tomu, že svou účast ve studii mohu kdykoliv přerušit či odstoupit. Moje účast ve studii je dobrovolná. 4. Při zařazení do studie budou moje osobní data uchována s plnou ochranou důvěrnosti dle platných zákonů ČR. Je zaručena ochrana důvěrnosti mých osobních dat. Při vlastním provádění studie mohou být osobní údaje poskytnuty jiným než výše uvedeným subjektům pouze bez identifikačních údajů, tzn. anonymní data pod číselným kódem. Rovněž pro výzkumné a vědecké účely mohou být moje osobní údaje poskytnuty pouze bez identifikačních údajů (anonymní data) nebo s mým výslovným souhlasem. 5. S mojí účastí ve studii není spojeno poskytnutí žádné odměny. 6. Porozuměl jsem tomu, že mé jméno se nebude nikdy vyskytovat v referátech o této studii. Já naopak nebudu proti použití výsledků z této studie.
Podpis účastníka:
Podpis fyzioterapeuta pověřeného touto studií:
Datum:
Datum:
82
Příloha 7
83
