MASARYKOVA UNIVERZITA. Využití elektrostimulace ve sportovní přípravě

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta sportovních studií Katedra atletiky, plavání a sportů v přírodě Využití elektrostimulace ve sportovní přípravě Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: PaedDr. Josef Michálek, CSc. Vypracovala: Bc. Aneţka Gojdová NMgr. UTV (KT) Brno, 2014

2 Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracovala samostatně a na základě literatury a pramenů uvedených v pouţitých zdrojích. V Brně dne Aneţka Gojdová

3 Poděkování: Ráda bych poděkovala PaedDr. Josefu Michálkovi, CSc. za poskytnutí cenných rad a připomínek k mé diplomové práci a doporučení odborných literárních zdrojů.

4 OBSAH ÚVOD SVALOVÁ SOUSTAVA Kosterní svalovina Stavba svalu Svalová kontrakce Molekulární mechanizmus svalové kontrakce Nervosvalová integrace Klidový a akční potenciál Přenos signálu ELEKTROTERAPIE Počátky elektroterapie Charakteristika elektroterapie Fyzikální podstata elektroterapie ELEKTROSTIMULACE Charakteristika elektrostimulace Účinky elektrostimulace Volní kontrakce vs. kontrakce vyvolaná elektrickým proudem Elektrostimulační přístroje Typy programů Praktická aplikace Elektrody Bezpečnost práce s elektrostimulátorem VYUŢITÍ ELEKTROSTIMULACE VE ZDRAVOTNICTVÍ VYUŢITÍ ELEKTROSTIMULACE VE SPORTU Literární rešerše Analýza studií Neuromuskulární změny Posílení a reedukace svalů při nucené imobilitě Zotavovací procesy Elektrostimulace v silovém tréninku Vytrvalostní schopnosti Muţi vs. ţeny Výhody elektrostimulace v praxi

5 5.3.1 Atletika - sprint Plavání Cyklistika Americký fotbal DISKUZE ZÁVĚR POUŢITÉ ZDROJE INTERNETOVÉ ZDROJE RESUMÉ RESUMÉ

6 ÚVOD Pojem elektrostimulace není v dnešní době tak známý, jak by se dalo předpokládat. Laická veřejnost často netuší, co si pod tímto slovem představit a z vlastních zkušeností a reakcí okolí víme, ţe spíše, neţ cokoliv jiného, se všem vybaví televizní reklamy, které slibují krásné a vypracované tělo bez zbytečného cvičení a námahy. Ano, elektrostimulace se dostala do komerční sféry, jakoţto prostředek, který pomůţe zhubnout a vytvarovat tělo do poţadovaných tvarů, odborníci však vědí, ţe je tomu jinak. Kvalitní elektrostimulační přístroje, které mají pozitivní vliv na sportovní trénink se rozhodně v teleshopingu neobjeví. Jejich pořízení nás vyjde na několik desítek tisíc, coţ je právě jeden z moţných důvodů, proč stále ještě elektrostimulace není samozřejmou součástí sportovní přípravy. O této metodě mají ponětí právě především lidé z oblasti lékařství, fyzioterapie a sportu. Nespočet kondičních trenérů a samotných sportovců se o tento prostředek stimulace silových schopností zajímá. Někteří jej na vlastní kůţi vyzkoušeli ať uţ jako nástroj usnadňující regeneraci, rehabilitaci, nebo přímo jako metodu rozvoje síly, jiní o něm pouze slyšely a pokoušejí se ho do svého tréninkového plánu postupně zapojit. Jedná se však o metodu poměrně mladou a neustále se spekuluje o její účinnosti a vyuţitelnosti nejen ve sportu. Neustále vycházejí nové výzkumy a studie na toto téma, které se snaţí prokázat její kladný efekt. Cílem naší práce je studium a podrobná analýza odborné literatury, odborných článků a studií, především zahraničních, zaměřujících se na spojení elektrické stimulace a sportovního výkonu. V českých sportovních publikacích se totiţ vyskytují pouhé zmínky o elektrostimulaci a jejím vyuţití v oblasti sportu. Proto bychom byli rádi, aby tato práce poskytla komplexní pohled na tuto málo známou tréninkovou metodu. Práce je členěna následovně. V první kapitole nazvaná Svalová soustava se zaměříme na fyziologickou podstatu věci. Z oblasti anatomie vybereme část lidského těla, která je pro nás v rámci této práce důleţitá kosterní svalovina. Seznámíme se s její stavbou, typem svalových vláken a přiblíţíme si průběh 5

7 svalové kontrakce. Tyto základní informace z anatomie a fyziologie jsou totiţ základem k pochopení celého principu elektrostimulace. Dále v krátkosti uvedeme některá fakta z historie této metody a zaměříme se na elektroterapii, její praktické pouţívání a vlastnosti, pro které je vyuţívána jak v lékařství, tak ve sportu. Nakonec pak provedeme literární rešerši na téma sportovní elektrostimulace, jak českých, tak zahraničních pramenů a pokusíme se poskytnout pohled co nejvíce odborníků na tuto problematiku. 6

8 1 SVALOVÁ SOUSTAVA V úvodní kapitole celé práce se nejprve zaměříme na hlavní objekt elektrostimulace, kterým je kosterní svalovina. Začneme základními pojmy z fyziologie, přiblíţíme si stavbu svalu a popíšeme průběh svalové kontrakce, který je klíčový pro další pochopení principu, na němţ elektrostimulace pracuje. Svalový systém umoţňuje člověku provádět základní činnosti jako je pohyb, gestikulace, mimika, ale také má na starosti např. trávicí pohyby nebo průtok krve tělem. Jeho činnost je postavena na charakteristických vlastnostech svalů, kterými jsou kontrakce (smrštění) a relaxace (uvolnění). Svaly pak v tomto systému rozdělujeme do čtyřech hlavních skupin (Trojan a kol., 1999): 1. kosterní svalovina (příčně pruhované svaly) 2. hladká svalovina 3. srdeční svalovina 4. myoepitel (hladká svalovina epitelového původu, vyskytují se v některých ţlázách a díky jejich kontrakci dochází k jejich vyprazdňování) (Velký lékařský slovník) 1.1 Kosterní svalovina V naší práci se budeme zaobírat prvně zmíněnou skupinou svalů, tedy svalovinou kosterní. Ta je ovlivnitelná lidskou vůlí a vytváří hnací sílu pro veškerý pohyb lidského těla. Svaly jsou uspořádány do skupin podle toho, kterak se upínají ke kostře, a přes které klouby jsou vedeny. Jelikoţ svaly jsou schopny pohybu pouze v jednom směru, pracují ve dvojicích tak, aby se dosáhlo komplexního pohybu. První jsou tzv. agonisté, svaly, které jsou přímými strůjci pohybu v určitém směru a dále antagonisté, které vykazují pohyb opačný. Tato spolupráce je řízena motoneurony hlavových a míšních nervů. Svalovina kosterní tvoří aţ dvě pětiny hmotnosti lidského těla (DeStefano, Kelly, Hooper, 2010, Watkins, 2010). 7

9 1.2 Stavba svalu Samotný sval můţeme rozdělit na začátek svalu, bříško a úpon. Začátkem svalu je myšleno místo, kde se sval upíná ke kosti. Bříško je jeho nejobjemnější část, která ústí ve svalový úpon, pomocí něhoţ se opět sval upíná ke kostře. Na příčném řezu pak můţeme pozorovat svalové snopce, snopečky a nakonec i základní jednotky - svalová vlákna, kterých se v jednom snopečku nachází aţ tisíc (Vella, 2007). (obr. 1) Obr. 1: Stavba kosterního svalu [131] Dále se dostáváme aţ k samotnému základu, tedy ke svalové buňce. Tento typ buněk je poměrně značně specifický. Jedná se o útvary mnohojaderné, tedy sestávající aţ ze stovky jader, jenţ se nacházejí pod plazmatickou membránou. Je to dáno spojením jedno jaderných myoblastů (základ svalové buňky) během vývoje. Tato buňka je podlouhlého trubicovitého tvaru a je známá spíše jako svalové vlákno (Mougios, 2006). Svalová vlákna příčně pruhované svaloviny jsou vícejaderná a po jejich délce, která činí zhruba cm, se v tomto syncytiu vyskytuje okolo stovky jader. Průměr pak můţe dosahovat od 10 do 60 µm, někdy aţ ke 100 µm. Vlákna 8

10 jsou překryta vodivou membránou nazývanou sarkolema. V cytoplazmě (sarkoplazmě) těchto vláken jsou uloţena myofibrila. Kaţdé svalové vlákno obsahuje okolo těchto myofibril o průměru 1-2 µm (Mougios, 2006). Ty se dále skládají z kontraktilních proteinů aktinu, tropomyosinu, troponinu a myozinu (Farrell, Joyner, Caiozzo, 2012) uspořádaných do tzv. sarkomer, jenţ jsou ohraničeny destičkami Z. Kromě Z-linie jsou na myofibrilu patrné také prouţky A a I. Tmavší pruh A je tvořen filamenty myozinovými. Ta jsou silnější, jeví se tedy tmavší. Naopak prouţek I je světlejší, jelikoţ se skládá z aktinových vláken, která jsou podstatně slabší. Tyto kontraktilní proteiny jsou propojeny spojovacími můstky, které umoţňují jejich protichůdný pohyb v místě, kde se překrývají. Rozlišujeme zde také zónu H, jenţ odpovídá místu, kde se ve světlejším úseku vyskytují pouze myozinová vlákna. Poslední viditelnou linií je linie M uprostřed zóny H vyznačující střed celé sarkomery (Pokorný, 2001, Kohlíková, 2004). (obr. 2) Obr. 2: Stavba svalového vlákna [102] Svalové buňky mají unikátní schopnost, a sice ţe dokáţí přeměnit energii chemickou na energii mechanickou. Mimo to také mají tři charakteristické vlastnosti: (Kittnar, Mlček, 2009) a) dráţdivost b) staţlivost c) schopnost změnit podráţdění na svalový stah 9

11 1.3 Svalová kontrakce Schopnost svalu kontrahovat se je esenciální pro veškerý náš pohyb. Zjednodušeně řečeno vychází svalový stah z mozku, jenţ vysílá impulzy ke svalům, a ty se následně smršťují. Tato vlastnost svalu je však podmíněna nejrůznějšími fyzikálními a chemickými pochody. Průběh děje svalové kontrakce si nastíníme v následující podkapitole. 1.4 Molekulární mechanizmus svalové kontrakce Základem svalového stahu jsou kontraktilní bílkoviny aktin a myozin. Co se týče jejich vzájemného propojení, potřebného ke svalové kontrakci, vypadá to následovně. Aktin vytváří dva obtočené řetězce, mezi kterými se nacházejí vlákna troponinu a trpomyosinu. Kaţdý z těchto řetězců je pak tvořen asi 200 jednotkami G-aktinu. V těchto místech se pak navazuje myozin. Naproti tomu myozinová filamenta se skládají z asi stovky molekul ve tvaru golfové hole. V hlavě této myozinové molekuly se nachází ATP a její funkcí je navázání se na řetězec aktinu a následné ohnutí. Jedná se o jakýsi cyklus navázání vazby, tzv. můstku (v zahraniční literatuře nazýváno cross bridge formation, Klavora, 2009) aktinu a myozinu, ohnutí, uvolnění a znovu navázání aktino-myozinové vazby. (obr. 3). Sledem těchto dějů dochází k samotné svalové kontrakci. Za zmínku stojí také T- tubuly vyplněné extracelulární tekutinou, které mají velký význam při tvorbě akčního potenciálu. Vznikají invaginací sarkolemy do vnitřku vlákna. V jejich blízkosti se nachází tzv. sarkoplazmatické retikulum vytvářející terminální cisterny, které aktivně transportují vápníkové ionty a rychle tak šíří akční potenciál (Ward, 2010). 10

12 Obr. 3: Aktino myozinový komplexní [125] 1.5 Nervosvalová integrace Pro provedení svalového stahu je nutné, aby byl vyslán signál přímo z mozku. Neurony vedoucí vzruch z centra do periferií se nazývají α-motoneurony. Ty vedou aţ ke svalovým vláknům, kde se rozvětvují a navazují zde kontakt s motorickými ploténkami kmenového nebo míšního α-motoneuronu. Kaţdý nervový výběţek (axon) je napojen na několik svalových vláken. Vlákna aktivovaná jedním axonem vytvářejí tzv. motorickou jednotku (Dylevský, Kubálková, Navrátil 2001). Ta je tvořena motoneuronem, který je ke skupině kontraktilních vláken připojen neuritem. Daný motoneuron je pak v míše napojen na neuronální síť. Zde dochází k dalšímu propojení, a sice s drahami nesoucími signál jak z periferií, tak z centra, čímţ je ovlivněna dráţdivost svalu. Při podráţdění pak dochází k synchronnímu záškubu svalových vláken dané motorické jednotky. Její vlákna jsou totiţ aktivována téměř současně dle tzv. zákona všechno nebo nic (Véle, 2006). 11

13 K motoneuronům vedoucím vzruch pomaleji se jiţ během vývoje embrya vydiferencují pomalá svalová vlákna (typ I). Ta jsou vysoce oxidována a vybavena dostatkem myoglobinu. Naopak k rychlejším motoneuronům se připojí vlákna rychlá (typ II). Tato vlákna disponují velkou rychlostí kontrakce, naproti tomu se však dříve unaví (Singh, 2006, Máček, Radvanský, 2011). Podrobnější rozdělení svalových vláken podle jejich vlastností uvádí např. také Dylevský (2012): (tab. 1) Tab. 1: Typy svalových vláken NÁZEV VLÁKNA TYP OZNAČENÍ pomalá červená typ I SO rychlá červená typ II A FOG rychlá bílá typ II B FG přechodná typ III intermediární Pro naši práci je také důleţitá charakteristika jednotlivých typů vláken. Dylevský (2012) jednotlivé skupiny vláken charakterizuje takto: Pomalá červená vlákna (SO, slow oxidative nebo slow fibres ): Jedná se o vlákna poměrně tenká (asi 50 mikrometrů). Obsahují velké mnoţství mitochondrií a myoglobinu, který jim dodává červenou barvu. Dále se v nich vyskytuje dostatek krevních kapilár. Tato svalová vlákna lépe snášejí pomalé kontrakce a jsou určena pro činnost vytrvalostního charakteru. Jsou málo unavitelná a stavěná pro polohové funkce a pomalý pohyb. Rychlá červená vlákna (FOG, fast oxidative and glycolytic nebo twitch fibres ): Tato vlákna jsou jiţ silnější ( mikrometrů). Na rozdíl od SO vláken mají méně mitochondrií a více myofibril. Jsou konstruována pro rychlé krátké pohyby prováděné větší silou. Nejsou tak ekonomická jako vlákna pomalá, a co se týče mnoţství kapilár, jsou spíše průměrná. 12

14 Rychlá bílá vlákna (FG, fast glycolytic ): Jsou poměrně objemná, zato obsahují menší mnoţství kapilár. I obsah myoglobinu je značně niţší, stejně tak jako obsah oxidativních enzymů. Jelikoţ se u nich projevuje velká aktivita iontů Ca a Mg, jsou schopné ryahlé kontrakce prováděné maximální silou. Dále jsou také poměrně lehce unavitelná. Přechodná vlákna ( intermediární ): Jde o svalová vlákna vývojově nediferencovaná a jsou zřejmě zdrojem pro tvorbu výše uvedených typů svalových vláken. Svaly kaţdého z nás jsou unikátní právě poměrem jednotlivých typů svalových vláken. Citujeme Dylevského (2007, s. 165): Zastoupení jednotlivých typů svalových vláken ve svalu má, vzhledem k jejich funkční charakteristice, nepochybně zásadní význam z hlediska svalové výkonnosti, rychlosti prováděného pohybu, ekonomie svalové práce atd. Zastoupení jednotlivých typů vláken ve svalu se dá zjistit několika způsoby (Dylevský 2012): a) po lokálním znecitlivění provést odběr vzorku svalové tkáně pomocí punkční jehly b) chirurgicky odebrat vzorek post mortem (po smrti) c) pomocí nových technologií, konkrétně nukleární magnetickou rezonancí provedenou současně s analýzou biochemických kritérií svalu Podle některých výzkumů se liší muţi a ţeny hlavně v zastoupení vláken I. a II. Typu. Zatímco ţeny disponují spíše vlákny pomalými, u muţů se více vyskytují vlákna s vyšší anaerobní kapacitou, z čehoţ vychází i vyšší síla a rychlost kontrakce. Co se týká genetických předpokladů, jsou spíše rychlá vlákna spojená s dědičností. Vlákna méně unavitelná (pomalá) lze diferencovat určitou pohybovou aktivitou (Dylevský, 2012). 13

15 1.6 Klidový a akční potenciál Jak jsme jiţ řekli v podkapitole o stavbě svalu, svalové vlákno je pokryto buněčnou membránou, sarkolemou, která je v případě relaxace svalu polarizována. Její vnější povrch vyplněný sarkoplazmou má negativní náboj, zatímco vnitřní povrch je nabitý pozitivně. Tento rozdílný potenciál na obou stranách buňky je nazýván potenciálem klidovým a vyjadřuje klidové napětí uvnitř svalu, které je asi -90 milivoltů (Singh, 2006). V případě signálu poslaného do svalu projde membrána polarizací a napětí na obou stranách svalové buňky se vyrovná. Tento jev nazýváme akčním potenciálem a trvá pouhých 2-4 ms. Začíná fází depolarizace, kdy dochází k přeměně membránového potenciálu z negativních hodnot do hodnot kladných. Poté se projevuje krátká fáze, kdy hodnoty tohoto potenciálu opět klesají zpět. Tento proces je však pouze částečný, jelikoţ nedojde k úplnému návratu potenciálu na původní hodnotu, ale zůstane v kladných číslech. Proud kationtů přes buněčnou membránu je však v podstatě v rovnováze. Směrem z buňky proudí K+ ionty, naopak do buňky ionty Ca2+. Konečnou fází je tzv. repolarizace, při které dojde k inaktivaci specifických vápenatých kanálků, takţe převaţuje tok kationtů směrem ven z buňky. To má za následek pokles membránového potenciálu do negativních hodnot. Touto změnou se pak obnoví i propustnost pro K+ ionty, které se postarají o znovunastolení klidových hodnot potenciálu na membráně (Kittner, Mlček, 2009). 1.7 Přenos signálu Místo spojení nervového zakončení a svalového vlákna se nazývá nervosvalová ploténka. Jde o synapsi, na níţ můţeme rozpoznat presynaptickou část, jakési vakovité rozšíření neuritu ohraničeno presynaptickou membránou, pod kterou jsou v cytoplazmě uloţeny mitochondrie a synaptické váčky (vezikuly). Právě v těchto váčcích je uchováván důleţitý činitel svalové kontrakce - mediátor acetylcholin uvolňovaný do tzv. synaptické štěrbiny (Dylevský, 2007). (obr. 4) 14

16 Obr. 4: Synapse [131] Tento mediátor je z vezikul uvolňován i v klidu, vzniká zde tedy miniaturní potenciál ploténky, který však není dostatečně silný na to, aby vyvolal potenciál akční. Ten vzniká aţ ve chvíli, kdy přicházející vzruch zvýší propustnost pro vápenaté ionty, coţ vede k současnému zvýšení uvolňování acetylcholinu. Tak vzniká nadprahový potenciál vyvolávající akční potenciál na svalovém vlákně. Ten je dán nestejným rozmístění iontů na obou stranách buňky a je způsoben právě aktivním posunem iontů z jedné strany buněčné membrány na druhou (Dylevský et al. 2001). Acetylcholin je následně v membránové štěrbině hydrolyzován na cholin a kyselinu acetylovou. Z velké části je pak cholin opět zachytáván v membráně a opětovně vyuţit k tvorbě nového acetylcholinu (Trojan, Druga, Pfeiffer, Votava 2001). Je třeba podotknout, ţe síla kontrolované svalové kontrakce je dána frekvencí akčního potenciálu. Čím vyšší je tedy frekvence, tím větší síla je vyprodukována svalovým vláknem, motorickou jednotkou i následně celým svalem. Pomalá svalová vlákna reagují na niţší frekvence (5-30 Hz), zatímco vlákna rychlá se zapojují při frekvencích vyšších (30-65 Hz) (Mougios, 2006). 15

17 Celý proces svalové kontrakce můţeme tedy shrnout krátce do pěti kroků dle Kohlíkové, 2004 následovně: 1. Dochází k aktivaci nervosvalové ploténky, tím se zvýší vodivost membrány pro sodné a draselné ionty. 2. Vznikne ploténkový potenciál. 3. Vytvoří se akční potenciál ve svalovém vláknu. 4. Sarkoplazmatické retikulum uvolní vápenaté ionty ve svalovém vlákně. 5. Dochází k interakci tenkých (aktinových) a silných (myosinových) vláken, a tím ke zkrácení sarkomery. V této kapitole jsme se seznámili se stavbou kosterního svalu a nastínili si proces svalového stahu, který pro nás bude v dalších částech naší práce klíčový, a o svalové kontrakci se ještě budeme zmiňovat. Následující oddíl věnujeme základům fyzikální terapie, abychom se mohli dostat k samotné nervosvalové elektrické stimulaci. 16

18 2 ELEKTROTERAPIE Vyuţití elektrického proudu ve sportu je spíše moderní záleţitostí, jeho pouţití pro nejrůznější druhy léčby se však datují ještě před náš letopočet. Neţ se tedy dostaneme k elektrostimulaci, jak ji známe dnes, a k jejímu vyuţití ve sportovní sféře, ukáţeme si, jaká je její historie a z kterého odvětví fyziatrické léčby se vyvinula. Poté nastíníme i fyzikální podstatu věci, kde je třeba uvést několik pojmů, s kterými budeme operovat i později. Také stručně charakterizujeme širší pojem elektroterapie a podíváme se, jaké je její rozdělení, abychom se později mohli zabývat pojmem uţším a pro naší práci důleţitějším; a tím je elektrostimulace ve smyslu doplňku tréninku. 2.1 Počátky elektroterapie Neţ si popíšeme, co vlastně vyjadřuje pojem elektrostimulace, je třeba vyloţit některé historické souvislosti týkající se tohoto odvětví. V dřívějších dobách byl totiţ elektrický proud vyuţíván spíše v lékařství, kde se vyvinula samostatná forma fyzikální terapie, a sice elektroterapie, kterou lze dle Gútha charakterizovat jako fyzioterapeutickou metodu, při níţ různé typy elektrické energie a vlnění působí změnou svého potenciálu, resp. mechanicky (vysokofrekvenční, středně frekvenční a nízko frekvenční proudy, jednosměrný proud, ultrazvuk a magnetické vlnění) léčebně na lidský organizmus. Aţ později se začalo elektrického proudění vyuţívat i ve sportovních odvětvích. Stále více se pouţívá jako doplněk tréninku nebo pomáhá při rekonvalescenci po zranění. Objevení kladného působení elektrického proudu na lidský organizmus je podle Robertsona et al. (2006) datováno zhruba okolo roku 400 př.n.l. V této době došlo k v podstatě náhodnému objevu, kdy rejnok, ryba, jenţ dokáţe generovat elektrický proud o síle V, vyslal elektrický šok do člověka, na němţ se projevily blahodárné účinky tohoto působení. Jiné prameny, např. Poděbradský, Vařeka (1998) pak uvádějí, ţe koupele za přítomnosti rejnoků byly běţnou 17

19 léčebnou procedurou jiţ v dobách starověkého Egypta, tedy jiţ v období let př.n.l. Postupem času se začalo elektrických výbojů vyuţívat ve větší míře a elektroterapie se pomalu dostávala do povědomí lékařů a fyzioterapeutů. Roku 1945 přišel Christian Gottlieb Kratzenstein ( ) s elektrifikací třením elektrizujícím přístrojem, pomocí které se snaţil vypudit z těla vše špatné. Tato procedura tak tehdy nahrazovala např. potní kůry (Kociová, 2013). Citujeme Grünnera (1996, str. 17), který popisuje Kratzensteina a jeho objevy takto: Mezi nejnadanějšími ţáky Kruegerovými byl tehdy dvacetiletý Christian Gottlieb Kratzenstein, který byl natolik nadšen moţnostmi léčebného vyuţití elektřiny, ţe jej vyzkoušel nejprve sám na sobě a zjistil zrychlení tepu i zlepšení spánku. A tak 17. března 1744 jiţ podává zprávu o ţeně, u níţ po elektrifikaci se obnovil pohyb v malíku. Referuje také o pacientovi, který po elektrifikační kůře mohl znovu hráti na piano a to i pomocí svých dvou dříve ochrnutých prstů. Zhruba v roce 1750 byla vynalezena baterie, jenţ umoţňovala přísun stabilního a přímého proudění. Toho vyuţil Benjamin Franklin ( ), který se zabýval újmami způsobenými zasaţením elektrického proudu a zkoumal takto způsobené svalové stahy (Gildenberg, 2006). Na něj také navázali např. Alessandro Volta ( ) nebo Luigi Galvani ( ). Ti demonstrovali působení galvanického proudu na nervosvalový preparát (Poděbradský, Vařeka, 1998). Tento nový mechanizmus získal na oblibě a špatně dostupní rejnoci se ve spojitosti s terapií pohybového aparátu přestali pouţívat. Problémem jak rejnoků, tak i galvanických článků však byla skutečnost, ţe místo plynulé a jemné fyziologické odpovědi způsobují bolestivá škubání ve svalech. Na přelomu 18. a 19. století pak došlo k průlomu objevením indukční cívky, která umoţňovala produkovat proudové impulsy prostřednictvím přístroje zvaného faradický stimulátor. Ten vyuţíval elektrod, které byly v kontaktu s lidskou kůţí a produkovaly impulsy o krátké době trvání, coţ bylo vhodnější pro nervovou stimulaci. Začátkem 20. stol. byl vynalezen alternátor, přístroj produkující sinusový střídavý proud, který je dodnes pouţíván např. pro zásobování sítí elektřinou. Tento alternátor pouţil ve své studii francouzský vědec Jacques-Arsène d'arsonval ( ) a prezentoval v něm fyziologické odpovědi organizmu na 18

20 tento druh proudu. Výsledkem bylo konstatování, ţe khz frekvence střídavého proudu je nejlepší pro vyprodukování pohodlné a dostatečně silné svalové kontrakce. V druhé polovině 20. stol. pak byla vyuţívána tzv. interferenční terapie, se kterou přišel rakouský lékař Dr. Hans Nemec. Jedná se o elektrostimulaci zaloţenou na elektronické aplikaci střídavého napětí o velikosti 4 khz do svalů a nervů. Tato metoda je pouţívána dodnes a je mezi fyzioterapeuty velice populární (Robertson et al, 2006). V 70. letech začali Rusové pouţívat elektrický proud pro neuromuskulární stimulaci u trénovaných sportovců za účelem zvýšení svalové síly. Roku 1977 pak ruský vědec Yakov Kots na setkání kanadských a sovětských vědců prezentoval svůj objev ohledně tzv. ruského proudu, který podle něj dokáţe: zvýšit maximální svalovou kontrakci aţ o 30% navýšit trvalé silové zisky aţ o 40% pracovat bez způsobení bolesti (Kenneth, Knight, 2009) O 3 roky později začala jedna kanadská společnost vyrábět stimulátory vyuţívající tento ruský proud. Do té doby nebyli ţádní severoameričtí vědci schopni napodobit Kotsův bezbolestný způsob elektrostimulace. Jiţ tehdy však bylo zřejmé, ţe kladný efekt na svalovou sílu můţe mít tato elektrogymnastika pouze v případě, ţe je podpořena klasickým silovým tréninkem. Kromě této metody se objevilo také vyuţití vysoko frekvenčních proudů. Zastánci tohoto druhu elektrické stimulace tvrdili, ţe vyšší frekvence dokáţí proniknout hlouběji a jsou méně bolestivé, neţ procedury s pouţitím niţšího napětí. Výzkumy nicméně prokázaly, ţe tento způsob nikterak nezvyšuje sílu svalové kontrakce (Robertson et al, 2006). Jako všechno se elektroterapeutické přístroje zdokonalují a zefektivňují. Moderní přístroje jsou řízeny mikroprocesorem, který představuje jakýsi mozek zařízení, a z něhoţ jsou elektrické impulzy generovány pomocí softwaru. To umoţňuje provedení několika druhů různých procedur pouze jedním elektrostimulátorem. Přístroje jsou odborně nastaveny tak, aby měly jednotlivé typy stimulací správný průběh a účinný fyziologický efekt. Špatné pouţívání 19

21 laikem však můţe způsobit určité komplikace, proto je zapotřebí, aby sloţitější fyzioterapeutické procesy obstarával lékař. V případě samoobsluţných přístrojů je pak třeba naučit se správnému zacházení s nimi. To se týká především komerčních výrobků určených široké veřejnosti včetně sportovců. Tuto problematiku budeme rozebírat v dalších kapitolách. 2.2 Charakteristika elektroterapie Definovat elektroterapii není jednoduché, protoţe v kaţdé části světa je tento pojem chápán trochu jinak. Např. v Evropě je pod tímto slovem skryta veškerá diagnostika a léčba vyuţívající jednu z mnoha forem elektrického proudu, tedy elektrostimulace, ultrazvuk, různé metody termoterapie (ohřev a ochlazování), elektromagnetické záření, světelná terapie apod. Naproti tomu ve Spojených státech je elektroterapie chápána jako způsob léčby, který pouţívá přímo pouze elektrickou stimulaci (Robertson et al., 2006). V české a slovenské literatuře je elektroterapií označována metoda fyzikální terapie, která vyuţívá působení elektrických proudů nebo impulzů na lidský organizmus za účelem prevence (podpory zdraví), diagnostiky a terapie při patologických stavech a onemocněních. Také můţe být aplikována pro obnovu ztracených funkcí a schopností lidského těla (Komačeková, 2006). 2.3 Fyzikální podstata elektroterapie Neţ se pustíme do definic konkrétních elektrických proudů, je zapotřebí ujasnit si některé fyzikální pojmy, se kterými se ve fyzikální terapii operuje. Elektrický proud je koordinovaný pohyb záporně nabitých částic z místa, kde je jich přebytek, do míst s menší hustotou jejich výskytu. 20

22 Intenzita elektrického náboje udává mnoţství náboje, jenţ projde za jednotku času. Frekvence elektrického proudu udává jeho kmitočet (kolikrát se daný děj zopakuje). (106) Rozdělení Jako kaţdé rozdělení, i třídění druhů elektroterapie je nepřesné, a ne všichni autoři se shodnou na jedné variantě. My uvádíme klasifikaci dle Komačekové (2006): Dělení podle způsobu aplikace: a) kontaktní: elektrický proud je do těla přiváděn prostřednictvím elektrod b) nekontaktní: elektrický proud je do těla přiváděn ve formě elektrického pole, aniţ by došlo k vodivému kontaktu s kůţí Dělení podle frekvence pouţitého proudu: (Poděbradský, Vařeka, 1998) a) Elektroterapie galvanickým proudem f = 0 b) Elektroterapie nízkofrekvenčním proudem f = Hz c) Elektroterapie středně frekvenčním proudem f = Hz d) Elektroterapie vysokofrekvenčním proudem f > Hz e) Elektrická mechanoterapie f = ultrazvuk V úvodu kapitoly jsme uvedli rozdělení elektroterapie dle velikosti daného proudu a nyní si přiblíţíme, jaké konkrétní druhy se pouţívají při elektrostimulaci (elektrogymnastice), tedy i v oblasti sportu. Obecně můţeme říci, ţe prakticky u 21

23 všech druhů elektrostimulačních přístrojů se jedná o proudy nízkofrekvenční, které např. Poděbradský, Vařeka (1998) dále klasifikují takto: I podle délky impulzu: a) klasické impulz > 1ms b) TENS impulz < 1 ms II podle tvaru impulzu: a) pravoúhlé b) sinusové c) šikmé III podle polarity: a) monofázické b) bifázické c) pulzní d) střídavé IV, podle charakteru frekvence: a) kontinuální frekvence je neměnná b) frekvenčně modulované V, podle charakteru intenzity: a) s konstantní intenzitou b) amplitudově modulované V elektrostimulaci a elektrogymnastice se pak nejvíce vyuţívá těchto typů nízkofrekvenčních proudů (Zeman, 2013): a) Střídavé nízkofrekvenční proudy jsou charakteristické přechodem z maximální kladné hodnoty přes nulu aţ do hodnot záporného maxima. Tyto proudy jsou zároveň bifázické, coţ znamená, ţe na kaţdé z elektrod se pravidelně střídá náboj kladné a záporné hodnoty. 22

24 b) Pulzní nízkofrekvenční proudy tvoří střídání impulzů a pauz v daném intervalu. Rozlišujeme i různé druhy impulzů. V této oblasti jsou nejvíce vyuţívané impulzy pravoúhlé, lichoběţníkovité nebo trojúhelníkové, avšak existují ještě mnohé další. Na obr. 5 vidíme přehled jednotlivých druhů proudů a jejich charakteristiku (Slovák, Jíra, 2010): Obr. 5: Přehled proudů vyuţívaných v elektroterapii (Slovák, Jíra, 2010) Galvanický proud, nízko a středně frekvenční proudy patří do kategorie kontaktní terapie. Do elektroterapie nekontaktní pak spadá léčba vysokofrekvenční, dále pak magnetoterapie nebo distanční elektroterapie. Co se týče metody REBOX, jedná se o elektroterapeutickou metodu vyuţívající elektrické impulzy o velikosti 2-4 khz. Přístroje fungují na principu napojení 23

25 elektrod za prvé do místa léčby, za druhé do extracelulárních tekutin v jeho okolí. V místě působení pak dochází ke korekci lokální acidózy, coţ způsobuje tlumení bolesti a zároveň uvolnění svalstva. I tato metoda je ve sportovní medicíně vyuţívána. [123] Jiţ v úvodním přehledu historie elektroterapie jsme se zmínili o tzv. ruských proudech. Jedná se o střídavé proudy o frekvenci 2,5 khz, které jsou modulovány na 50 Hz tak, aby byly pouţitelné při přímé (přímo do svalů) i nepřímé (přes motorické nervy) elektrostimulaci (Ward, Shkuratová, 2002). Těmito druhy proudů se zabývala např. Andrianova (1971), která uvedla, ţe ruské proudy by pro nepřímou stimulaci měly být modulovány nikoliv ze 2,5 khz, nýbrţ z 1 khz, coţ prý má lepší vliv na rozvoj síly. Po objasnění pojmu elektroterapie a její fyzikální podstaty se konečně dostáváme k termínu obdobnému elektrostimulace, kterým se budeme zabývat v následujících kapitole. 24

26 3 ELEKTROSTIMULACE Poté, co jsme si popsali činnost svalů a průběh svalové kontrakce, seznámili se s vyuţitím elektrického proudu v lékařských oborech, dostáváme se konečně k samotné elektrostimulaci svalstva. Hned z počátku je však třeba ujasnit si tento pojem. Stejně tak jako jsme si uvedli, ţe termín elektroterapie má několik významů, i označení elektrostimulace se svým obsahem v jednotlivých pramenech liší. 3.1 Charakteristika elektrostimulace Ze začátku se podíváme, jak se o elektrické stimulaci mluví v zahraniční literatuře. Ve většině cizojazyčných zdrojů, např. Kenneth, Knight (2009), Fox, Sharp (2007), Watson, (2008) se operuje s pojmem Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES), neboli neuromuskulární elektrická stimulace. Hodnota pouţitých proudů u NMSE se pohybuje v rozmezí středně frekvenčních. Většinou se jedná o hodnoty mezi Hz Hz (Poděbradský, Poděbradská, 2009). Např. Kenneth, Knight (2009, str. 165) definuje neuromuskulární elektrickou stimulaci takto: NMES označuje vyvolání svalové kontrakce elektrickým proudem. V ortopedii a rehabilitaci jsou svalové stahy prostřednictvím NMES vyuţity k: reedukaci svalstva obnovení nebo posílení svalové kontrakce prevenci atrofie v důsledku nepouţívání svalu poklesu svalových spazmů zmírnění otoků Watson (2008) ve své publikaci Electroteraphy Evidence Based Practice rozlišuje čtyři typy elektrostimulace, a sice neuromuskulární elektrickou stimulaci (NMES), funkční elektrickou/neuromuskulární stimulaci (FES/FNS) vyvolávající 25

27 nebo zvyšující funkční pohyby (stimulace močového měchýře při inkontinenci, stimulace očního nervu při slepotě apod.) (Poděbradský, Poděbradská, 2009), dále terapeutickou elektrickou stimulaci (TES), která má vliv na naše smysly a konečně i elektrickou stimulaci (ES) ve smyslu, v jakém se o ní budeme zmiňovat i my v naší práci. Tedy ve smyslu vyvolávání svalové kontrakce za účelem zvýšení síly oslabeného svalstva nebo podpory regeneračních procesů přímým působením na sval. V českých pramenech pak např. Poděbradský a Poděbradská (2009) elektrostimulaci ve smyslu mimovolné kontrakce posilující svaly označují jako elektrogymnastiku a rozdíl těmito dvěma pojmy je dle nich následující: Elektrostimulace (ES): Dráţdění svalu, které se provádí pomocí pohybu monopolární kuličkové elektrody po suché kůţi v místě motorického bodu. Motorický bod je místo, kde motorický nerv vstupuje do svalu. To se většinou nachází v bodě kříţení proximální třetiny a distálních dvou třetin svalu. I malé mnoţství elektrického proudu vyvolá největší moţnou kontrakci (Fox, Sharp 2007). Podráţdění se provádí zápornou elektrodou (katodou), jelikoţ náboj na neuronech je kladný. Záporná elektroda (anoda) je pak umístěna distálně či proximálně na stimulovaném svalu. V elektrostimulaci jsou vyuţívány např. tyto proudy: neofaradický: (Zeman, 2013) o pulzní proud (střídají se fáze impulzů a pauz) o délka impulzu = 2 ms, délka pauzy = 20 ms o frekvence = 54 Hz o stimulační efekt denervovaných svalů 26

28 TENS: (Zeman, 2013) o typ NMES (neuromuskulární elektrostimulace) o amplitudově modulovaný lichoběţníkovitý impulz o intenzita = nadprahově motorická (NPM) o stimulační efekt denervovaných svalů Elektrogymnastika (EG): Zde elektrické dráţdění prostřednictvím elektrod vyvolává mimovolní stahy kosterní svaloviny. Ty se vyuţívají k samotnému posílení nebo k naučení správného zapojování svalu a fixaci dobrého pohybového stereotypu. Tato metoda můţe být také označována jako myostimulace a vyuţívá se jak v lékařské sféře (v případě, ţe pacient není schopen zatínat svaly z důvodu absence reflexních změn), tak i v oblasti sportu (naučení zapojování svalů do pohybu v optimálním timingu). A právě tímto druhem stimulace se budeme zaobírat především, pouţívat však budeme spíše označení elektrostimulace (myšleno elektrogymnastika ). V elektrogymnastice pak aplikujeme převáţně proudy následující: faradický: (Robertson et al., 2006) o monofázický, pulzní o délka impulzu = 2 ms, délka pauzy = 20 ms o frekvence = Hz o intenzita = nadprahově motorická (NPM) o stimuluje oslabené svalstvo Träbertův proud: (Poděbradský, Poděbradská, 2009) o monofázický, pulzní proudové o délka impulzu = 2 ms, délka pauzy = 5 ms o frekvence = 143 Hz o tlumí bolest, analgetický účinek 27

29 TENS: (Zeman, 2013) o typ undulující (probíhající ve vlnách) o amplitudově modulovaný sinusový impulz o Intenzita = nadprahově motorická (NPM) o stimulace oslabeného svalstva Motorická stimulace Další autor, který se zabývá elektrostimulací, je Robertson et al. (2006). Nazývá ji motorickou stimulací a charakterizuje ji jako tvorbu svalové kontrakce za pouţití elektrické stimulace. Ta můţe být prováděna dvěma způsoby: (Robertson et al., 2006): a) prostřednictvím motorických nervů = nepřímá b) přímou stimulací svalových vláken = přímá Nepřímá stimulace je vyuţívána k tlumení bolesti. Tento druh stimulace je silnější a umoţňuje hlubší průnik elektrického proudu. Pouţití tzv. transkutánní elektrické nervové stimulace (TENS) vede k podráţdění nervové tkáně, dokáţe tak zbavit nejrůznějších druhů bolesti i z toho důvodu, ţe vede k produkci endorfinu. Přímá stimulace pak pomocí vysílání elektrického impulzu přímo do svalu, dokáţe být nápomocná například v rehabilitaci nebo v silovém tréninku [109, 127] Rozdíl v těchto dvou způsobech elektrostimulace je zásadní. Nervová vlákna jsou totiţ mnohem více vzrušivá a snadněji stimulovatelná neţ vlákna svalová, musíme však zvolit správné parametry stimulace. Ty budou samozřejmě odlišné v případě podněcování vláken inervovaných a denervovaných. Coţ znamená, ţe by mohlo dojít ke stimulaci pouze jedné části svalu (denervované, či inervované) v závislosti na daných měřítkách elektrické stimulace. Je tedy třeba rozlišit podněcování svalů zásobených nervovými vlákny a těch, která je postrádají. 28

30 3.2 Účinky elektrostimulace V této podkapitole si uvedeme jednotlivé dopady, které můţe elektroterapie (elektrostimulace) mít na lidský organizmus. Dále probereme často diskutované téma, které se mezi odborníky probírá i v souvislosti se sportovní stimulací, a sice rozdíl mezi volní kontrakcí a kontrakcí podněcovanou elektrickým proudem. Neţ se pak dostaneme k samotnému vyuţití elektrostimulace, představíme si elektrostimulační přístroje, jejich příslušenství a praktické pouţití. Chemický účinek Chemický efekt elektrostimulace je vyuţíván především při přivádění léčivých látek do těla pacienta stejnosměrným proudem. Ionty se pohybují buďto k negativnímu poli - katodě (ty, které jsou nabity pozitivně), anebo k poli kladnému anodě (ty, které jsou nabity negativně). S tímto objevem přišel v roce 1890 Le Duc a dokázal tak, ţe stejnosměrný proud dokáţe dopravit ionizované molekuly do kůţe. Na tomto principu pak byla zaloţena iontoforéza (Kenneth, Knight 2009; viz. kapitola Druhy elektrostimulačních přístrojů). Magnetický účinek Kdykoliv elektrický proud prochází vodičem, vytvoří se kolem něj magnetické pole. Stejně tak je tomu i v případě části lidského těla, na níţ je elektrická stimulace aplikována. Účinky magnetického pole však nejsou příliš zřetelné a prokazatelné. Někteří lidé jej dokáţí vnímat v podobě jemných vibrací nebo mírného tepla, a v některých případech dokáţe vytvoření magnetického pole sníţit např. bolestivost kloubů nebo páteře (Toulcová, 2013). Kinetický účinek Jak jsme jiţ naznačili, elektrostimulace můţe mít různé účinky. Co se však týká oblasti sportu, bude nás nejvíce zajímat efekt pohybový. Při elektrostimulaci 29

31 totiţ dochází k podráţdění smyslových a motorických nervů, coţ způsobuje svalovou kontrakci (průběh tohoto procesu jsme popsali v podkapitole Svalová kontrakce). Tento svalový stah můţe být buď jednoduchý, označován také jako škubnutí, nebo se můţe jednat o násobená smrštění spojená do plynulých a trvalých kontrakcí (Kenneth, Knight 2009). Uţ jsme také uvedli, ţe se od sebe liší stimulace svalů inervovaných a denervovaných. V případě zdravých inervovaných svalů se elektrický stimul z přístroje jeví jako obvyklý iniciátor svalové kontrakce. Tedy, jako my jsme schopni přinutit sval k fyziologickým změnám, stejně tak elektrické parametry dokáţí sval různě pozměnit. Elektrická stimulace totiţ umí napodobit sled dějů, které jsou i přirozeně potřebné ke svalovému stahu. Napovídá to tedy, ţe i výsledný efekt svalové kontrakce produkované prostřednictvím elektrostimulátoru by měl být podobný tomu, který vyvolává klasický volní stah svalu. Níţe uvádíme účinky elektrostimulace, které jsou ţádoucí i ve sportovním odvětví, v závislosti na intenzitě a frekvenci přiváděného proudu dle Poděbradského, Vařeky (1998): (tab. 2) Tab. 2: Účinky elektrostimulace (Poděbradský, Vařeka, 1998) FREKVENCE INTENZITA ÚČINEK PŘEVÁŽNĚ kolem 5 Hz prahově algická analgetický kolem 50 Hz nadprahově motorická motorické dráţdění, hyperémie kolem 100 Hz nadprahově senzitivní analgetický kolem 180 Hz nadprahově motorická myorelaxační 3.3 Volní kontrakce vs. kontrakce vyvolaná elektrickým proudem Uvedli jsme, ţe elektrický proud dokáţe donutit sval k podobným fyziologickým změnám, k jakým ho dokáţeme přinutit my vlastní vůlí, v případě, ţe se rozhodneme vykonat určitý pohyb. Není to však tak jednoduché. Většina autorů se shoduje na faktu, ţe bychom se neměli spoléhat pouze na stimulátory, v případě, 30

32 ţe stojíme o zvýšení svalové síly. Stimulace svalů elektrickým proudem se totiţ vţdy bude lišit od klasické volní kontrakce ve dvou zásadních věcech (Kenneth, Knight 2009): Elektrostimulace nedokáţe vyprodukovat tak silnou kontrakci svalu, jako kdyţ jej kontrahujeme přirozeně. V lepším případě je tento stah totoţný s přirozenou svalovou kontrakcí (Enoka, 1988). A i kdyby bylo moţné pomocí přístroje vyvolat tak silný stah, intenzita stimulace by musela být tak velká, ţe by se dala jen těţko snést. Kontrakce vedená elektrickým proudem je totiţ limitována prahem bolesti pacienta a u zdravého člověka je to někde okolo hodnoty 20-30% maximální volní kontrakce (Robertson et al., 2006). Pořadí stimulace svalových vláken je v případě elektrostimulace přesně opačná, neţ u přirozené kontrakce. Přístroj totiţ zapojuje jako první větší vlákna, kdeţto při normálním pohybu se prvně stimulují vlákna o menším průměru. Další moţností zapojení je v případě elektrostimulace zapojení tzv. neselektivní, coţ znamená, ţe vlákna jsou zapojována v náhodném pořadí (Papaiordanidou, Varray, Guiraud 2010). Rozdílem mezi přirozenou volní kontrakcí a stahem svalu vyvolaným pomocí elektrostimulace se jiţ zabývalo několik odborníků. Uţ v roce 1992 uvedli Hainaut a Duchateau svou studii právě na toto téma. Pokládali si zde otázku, zda se dá elektrostimulace vyuţít pouze u nemocných pacientů. Kromě dobré vyuţitelnosti této metody ve znovunavrácení ztracené svalové síly vysledoval také to, ţe svalová vlákna jsou zapojována v jiném pořadí v případě fyziologické svalové kontrakce a kontrakce vyvolané elektrostimulátorem. Zatímco elektrostimulace prvně zapojuje velká svalová vlákna (typ II, rychle unavitelná) před menšími (typ I, vytrvalostní), při volním stahu je tomu naopak. Dále zjistil, ţe elektrickým proudem vyvolané kontrakce jsou sice podobné těm přirozeným, ne však větší. Stejně tak jako on, i další došli k tomu, ţe ideální je kombinace elektrostimulace a klasického silového tréninku. Např. Paillard, Noe, Passelergue, Dupui (2005) se tímto způsobem tréninku také zabývali a i oni došli k závěru, ţe elektrostimulace můţe být jakýmsi pomocníkem, který pouze podpoří zesílení svalového stahu. Svou studii tohoto problému ještě prohloubili a zaměřili se přímo na kombinaci 31

33 elektrostimulace s klasickým posilováním. Ve svých pracích totiţ došli ke zjištění, ţe elektrický proud vyvolává jiný fyziologický efekt v nervovém systému, neţ volní kontrakce. Dlouhodobá aplikace jednoho či druhého způsobu posilování podle něj vede k jiným svalovým adaptacím. Proto vycházel z hypotézy, ţe dopad kombinace těchto dvou prostředků by měl mít větší dopad, neţ samotný trénink nebo samotná stimulace. Ve svém dalším výzkumu pak tuto hypotézu Paillard (2008) potvrdil. Zkoumal, jaký má účinek kombinace těchto metod na svalovou sílu jak zdravých sportovců, tak těch, kteří se podrobili operaci, případně prodělali rozsáhlejší zranění. Závěrem této práce bylo zjištění, ţe samotná elektrostimulace nedokáţe nijak vylepšit koordinaci mezi antagonisty a různými agonisty, proto nikterak neusnadňuje učení se specifickým dovednostem. V případě, ţe je však zařazena do klasického silového tréninku, umí podpořit jeho kumulativní efekt, coţ vede k výraznějším svalovým adaptacím. U zraněných sportovců se mu potvrdilo to, ţe pouţití elektrostimulace vede ke znovuobnovení svalové síly u atrofovaných svalů a zároveň zvyšuje kontraktilitu svalstva v procesu rehabilitace. Charlie Francis pak ve svém článku upozorňuje na fakt, ţe elektrostimulace můţe být prospěšná pro rozvoj především explozivní síly, jelikoţ kombinuje opačné pořadí zapojování svalových vláken s vyšší intenzitou, neţ je tomu u klasického stahu svalstva (Francis, ). Jedni z mála, kteří se neztotoţňují s těmito tvrzeními, jsou Bickel, Gregory a Dean (2011). Ti sepsali kritické posouzení ohledně problematiky rozdílného zapojování svalových vláken volní a elektricky stimulované kontrakce. Podle nich nejsou během pouţití elektrostimulace nijak upřednostňovaná ani rychlá ani pomalá vlákna, ale oba druhy jsou zapojovány spíše náhodně a nezávisle na velikosti silové úrovně (tzv. neselektivně). Právě v tom ale vidí výhodu elektrostimulace v klinické praxi, ţe se všechna svalová vlákna dokáţí zapojit při poměrně nízkých intenzitách. Např. při rehabilitaci jsou díky elektrickému proudu zapojena i rychlá vlákna, která se při běţných denních činnostech nedostanou k akci. To tedy můţe rekonvalescenci značně urychlit. V tomto vidí i příčinu zlepšení silového výkonu, ke kterým došly mnohé studie týkající se pouţití elektrostimulace v silovém tréninku. Připouštějí však, ţe nové technologie se vyvíjejí tak rychle, ţe se moţná zanedlouho podaří vysvětlit zlepšení, která objektivně elektrostimulace přinášejí. 32

34 3.4 Elektrostimulační přístroje Elektrická stimulace můţe být vyuţívána pro samostatnou léčbu (Bircan et al., 2002), také se můţe překrývat se cvičením (Strojnik, 1998) nebo se můţe pouţít jako doplněk systematického tréninku (Fitzgerald et al., 2003). Tato moţnost se samozřejmě jeví jako nejlepší, jelikoţ samotná elektrostimulace skýtá několik nedostatků. Klasické posilování mnohdy uvádí v aktivitu více svalů, neţ pouze tu část, na kterou se zaměřujeme a je tak mnohem komplexnější. Elektrostimulátor zatím nedokáţe přesně napodobit souhrn vzájemných svalových interakcí v jednotlivých svalových skupinách, ani vzájemnou činnost agonistů a antagonistů, která je nezbytná pro vykonání komplexnějších pohybů. Nicméně kdyţ se elektrostimulace přidá k záměrné fyzické aktivitě, dokáţe umocnit její konečný výsledný efekt (Fitzgerald et al., 2003, Robertson et al., 2006). Současný trh nabízí nepřeberné mnoţství elektrostimulátorů. Ne však všechny jsou svou kvalitou na takové úrovni, aby mohly být vyuţity správně a efektivně. Mnohé z nich neposlouţí dobře ani k lékařským, ani sportovním účelům. Spotřebitelé musejí dávat pozor, aby nenaletěli. Přístrojů, které neodpovídají normám a mohou být spíše nebezpečné, je v prodeji obrovské mnoţství. Tímto problémem se v současné době zabývá i FDA (Food and Drug Administration), která se snaţí regulovat prodej škodlivých nebo dokonce nebezpečných aparátů. Špatně kalibrované elektrostimulátory totiţ mohou pouštět do těla uţivatele nepřiměřený elektrický proud a způsobovat tak modřiny nebo popáleniny. (MedicineNet)Dále pak mohou necertifikované přístroje přivodit úrazy elektrickým proudem prostřednictvím vadných elektrod či kabelů (Mulcahy, 2013). Dvě renomované firmy však uvedly na trh své přístroje, u kterých je garance kvality vysoká. Jsou jimi italská firma Globus a švýcarská společnost Compex. Jejich elektrostimulátory vyuţívají jak lékaři, tak i sportovci z různých odvětví, jakoţto prostředek fyziatrické léčby nebo jako doplněk tréninku. Samozřejmě se jejich efektivita a vyuţití především ve sportu neustále testuje, do dnešní doby si však tyto společnosti dokázaly vydobýt přední postavení na trhu také v České Republice. 33

35 Obecně princip elektrostimulačních zařízení spočívá v tom, ţe přístroje dokáţí produkovat elektrický signál vedený prostřednictvím elektrod do míst, kam jej za normálních podmínek vysílá mozek ve chvíli, kdy se rozhodneme vykonat vědomě nějaký pohyb. Tyto aparáty sestávají z displeje, ovládacích tlačítek a několika kanálů (většinou 4, ale i 2 nebo 6), do kterých se zapojují pozitivní a negativní kabely. Jejich konektory se pak napojí na samolepicí elektrody, a ty se následně umisťují přímo na svaly, které hodláme stimulovat. Zařízení pak dokáţe vyprodukovat proud o různých intenzitách, které můţeme podle potřeby měnit. Nabídka obou zmiňovaných výrobců se příliš neliší a dá se říci, ţe jejich přístroje mají podobné parametry. Jedná se o elektrostimulátory s nastavitelnou frekvencí od 0,3 do 150 Hz o síle ma. Tyto hodnoty se mírně liší v závislosti na tom, jestli se jedná o mechanismus 2 čí více kanálový. Eektrostimulátory jsou nabízené v různých modelech od těch, s kterými můţe běţný uţivatel operovat sám doma, bez odborného dozoru, aţ po ty, jenţ jsou určeny lékařům, terapeutům nebo přímo sportovcům (107). Těmi jsou např. přístroje řady Top Line od firmy Globus. Tyto aparáty jsou stavěné tak, aby přímo poslouţili sportovcům a trenérům, ale i běţným uţivatelům, v jejich přípravě. V této sérii jsou k dostání modely Elite 150, určené především v oblasti fitness a zdraví. Dále pak prototyp Elite pro snadné domácí pouţití a nakonec model Premium 200, který je hojně vyuţíván samotnými sportovci. Tento typ přístroje pracuje na frekvenci 0,3 150 Hz o intenzitě 120 ma. Umoţňuje personalizaci nastavení, můţe být tedy pouţíván i více uţivateli v jednom období. V jeho nabídce je přes stovku nejrůznějších tréninkových a fitness programů, dále pak regenerační (masáţní kůry), zkrášlovací procedury a především tréninkové programy uzpůsobené přímo pro dané sporty. Je zde moţnost výběru tréninků maximální síly, explozivní síly, vytrvalostní síly, tréninků zvyšujících okysličování svalů, regeneračních procedur a dalších. Sportovci si tedy mohou sami navrhnout a sestavit tréninkový plán [113]. Přestoţe jsou si aparáty firmy Globus a Compex značně podobné, některými vlastnostmi se lehce odlišují. Výrobci se předhánějí, aby právě jejich elektrostimulátory vykazovaly co nejvíce výhod. Sami jsem měla moţnost pracovat se zařízením od firmy Globus, takţe jsem se přesvědčila o některých funkcích, kterými se tato firma snaţí odlišit. Např. je to pouţití čtvercových 34

36 impulsů, které jsou dle některých výzkumů (Alon, Kantor, Ho, 1994) pro uţivatele pohodlnější. Dále jsou to nejrůznější funkce, jenţ dělají práci s přístrojem jednodušší a snazší na ovládání. Např. funkce, díky níţ můţeme najet na poslední pouţívaný program, aniţ bychom museli znovu nastavovat jeho parametry. Dále pak přístroj umoţňuje zvyšování intenzity na všech kanálech pomocí jednoho tlačítka. Výhodou je také nastavení elektrostimulátoru, v kterém si můţeme naprogramovat pouţívání více uţivateli. Přístroj si pak zapamatuje jednotlivá nastavení, která můţeme přepínat dle aktuálního uţivatele. Do paměti také ukládá nejvíce pouţívané programy, z kterých pak vytvoří ţebříček nejpouţívanějších, hledání je pak mnohem jednodušší. Samozřejmostí jsou také broţury, případně CD, které uţivatele seznámí se správným umisťováním elektrod. Jednotlivé programy si pak můţe sestavovat kaţdý sám, případně lze vyuţít rady kondičního trenéra na CD. Jelikoţ jsou elektrostimulátory určeny především aktivním lidem a sportovcům, v nabídce se můţeme snadno orientovat i podle daného sportu. Stačí vyhledat sport, který provozujeme a předpřipravený program se spustí s ohledem na fyziologické aspekty daného sportu [113]. 3.5 Typy programů Společnost Globus uvádí na svých webových stránkách přehled nabízených typů elektrostimulace, kterými disponují jejich přístroje, od beauty programů, přes fitness, aţ po nastavení odstraňující bolest. Tento souhrn můţeme brát jako další moţnou klasifikaci stimulace: a) EMS Sport a Fitness: Jedná se o elektrickou stimulaci svalů, která se vyuţívá především ve sportovní přípravě amatérů i profesionálů 35