ZMĚNY IZOMETRICKÉ SÍLY MUSCULUS QUADRICEPS FEMORIS PO TÝDENNÍ REHABILITACI PO ARTROPLASTICE KOLENNÍHO KLOUBU U MUŢŮ

Transkript

1 Masarykova univerzita Lékařská fakulta ZMĚNY IZOMETRICKÉ SÍLY MUSCULUS QUADRICEPS FEMORIS PO TÝDENNÍ REHABILITACI PO ARTROPLASTICE KOLENNÍHO KLOUBU U MUŢŮ Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Mgr. Petra Palanová Autor: Bc. Milan Kos obor fyzioterapie Brno, březen 2010

2 Jméno a příjmení autora: Bc. Milan Kos Název diplomové práce: Změny izometrické síly musculus quadriceps femoris po týdenní rehabilitaci po artroplastice kolenního kloubu u muţů Pracoviště: Katedra fyzioterapie a rehabilitace LF MU Vedoucí diplomové práce: Mgr. Petra Palanová Rok obhajoby diplomové práce: 2010 Souhrn: Diplomová práce se zabývá svalovou sílou a metodami jejího měření. Obsahuje výsledky získané ze statistického šetření ve vybraném souboru pacientů muţů. Izometrická svalová síla musculus quadriceps femoris byla měřena před a po týdenním rehabilitačním programu u muţů po artroplastice kolenního kloubu a bylo prokázáno její zvýšení. Klíčová slova: dynamometrie gonarthrosa izometrie kinezioterapie rehabilitace síla sval totální endoprotéza výzkum zlepšení Souhlasím, aby práce byla půjčována ke studijním účelům a byla citována dle platných norem.

3 Name and surname: Bc. Milan Kos Title of diploma thesis: Changes of izometric strength of musculus quadriceps femoris after one week physiotherapy after arthroplastic of the knee joint in men Department: Department of Physiotherapy and Rehabilitation Thesis supervisor: Mgr. Petra Palanová Year of thesis vindication: 2010 Summary: This diploma thesis deals with muscle strength and methods of measurement. Contains the results obtained from the survey in a selected group of patients men. Isometric muscle strength of musculus quadriceps femoris was measured before and after a week's rehabilitation program for men after artroplastice knee and has been shown to rise. Key words: dynamometrie gonarthrosis isometry kinesiotherapy physiotherapy strength muscle endoprosthesis research improvement

4 Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením Mgr. Petry Palanové a uvedl v seznamu literatury všechny pouţité literární a odborné zdroje. V Brně dne.. Bc. Milan Kos

5 Poděkování Děkuji Mgr. Petře Palanové za pomoc při tvorbě této práce, poskytování rad a materiálních podkladů a prof. MUDr. Jarmile Siegelové, DrSc. za odborný dohled. Dále bych rád poděkoval Ing. Martinu Ministrovi za pomoc se statistickým zpracováním dat, Bc. Martině Mráčkové za trpělivost a podporu a všem, kteří při mně stáli, a pomohli tak této práci vzniknout.

6 Obsah 1 Úvod Rehabilitace, fyzioterapie, kinezioterapie Kosterní sval Stavba kosterního svalu Svalová kontrakce Motorická jednotka Svalová síla Silové schopnosti Musculus quadriceps femoris Kolenní kloub Osteoartróza Gonartróza Ostatní diagnózy vedoucí k TEP Artroplastika kolenního kloubu Rehabilitační postupy u TEP Rehabilitace před operačním výkonem Rehabilitace po operačním výkonu Měření svalové síly Dynamometrie Dynamometrie MQF po TEP kolenního kloubu Cíle a pracovní hypotézy Vyšetřované osoby a metodika Vyšetřované osoby Statistická charakteristika základních údajů Metody a prostředky vyšetření Izometrická dynamometrie Metodika řízeného rehabilitačního programu Metody zpracování dat 51

7 2.4.1 Matematicko statistické zpracování 51 3 Výsledky Výsledky celého souboru Výsledky porovnání dle věku Výsledky porovnání dle BMI indexu Diskuze 68 5 Závěry Souhrn Seznam pouţitých zdrojů Seznam tabulek, obrázků a grafů Seznam příloh. 88

8 Pouţité symboly a zkratky ADL ADP AP ATP CG CNS CPM DK DKK HK HKK HSS JIP KFDR lig LTV m MQF MT NFES PIR RFT RHB RTG SD SFTR activities of daily living, běţné denní aktivity člověka kyselina adenosindifosforečná akční potenciál kyselina adenosintrifosforečná cévní gymnastika centrální nervová soustava continuous passive motion, pasivní pohybová léčba dolní končetina dolní končetiny horní končetina horní končetiny hluboký stabilizační systém jednotka intenzivní péče klinika funkční diagnostiky a rehabilitace ligamentum léčebná tělesná výchova musculus musculus quadriceps femoris měkké techniky nízkofrekvenční elektrostimulace postizometrická relaxace respirační fyzioterapie rehabilitace rentgen směrodatná odchylka metoda pro měření rozsahu pohybů v jednotlivých kloubech (sagittal-frontal-transversal-rotation)

9 TEN TENS TEP x tromboembolická nemoc transkutánní elektroneurostimulace totální endoprotéza průměr Poznámka: V seznamu nejsou uvedeny symboly a zkratky, všeobecně známé nebo pouţívané jen ojediněle s vysvětlením v textu.

10 1 Úvod 1.1 Rehabilitace, fyzioterapie, kinezioterapie Rehabilitace Rehabilitace je obnova optimálního nezávislého a plnohodnotného tělesného a duševního ţivota osob po úrazu, nemoci nebo zmírnění trvalých následků nemoci nebo úrazu pro ţivot a práci člověka. Cílem a úkolem je aktivizace klientů, kteří jsou krátkodobě, dlouhodobě či trvale tělesně smyslově nebo psychicky postiţeni. Fyzioterapie Je terapeutický postup vyuţívající k léčebnému ovlivnění patologických stavů energií (včetně pohybové). Fyzioterapii je moţno pouţívat jak samostatně (s cílem prostého ovlivnění bolesti), tak v rámci léčebné rehabilitace, jako soubor opatření sledující kvalitativně jiný cíl návrat, substituci nebo kompenzaci ztracené či poškozené funkce. Kinezioterapie Jádrem kinezioterapie je vyuţití účelných forem tělesného pohybu. Kinezioterapií ovlivňujeme svalovou sílu, rozsah a koordinaci pohybu. Cvičíme vytrvalost a vyuţíváme analgetického působení pohybu ke zlepšení nejen funkčního stavu pohybového aparátu, ale i vnitřních orgánů. Kinezioterapie usiluje o to, aby nedocházelo k hypotrofii a porušené funkci v hybném systému i na vnitřních orgánech vlivem úrazu či onemocnění. Díky cvičení očekáváme podporu zdraví, udrţení nebo rozvoj funkční zdatnosti. 9

11 1.2 Kosterní sval Stavba kosterního svalu Kosterní svaly tvoří hybnou, motorickou sloţku pohybového systému. Přibliţně 450 svalů můţe reprezentovat % hmotnosti lidského těla, a metabolismus svalové tkáně představuje téměř 45 % látkové výměny celého organismu. Kosterní, příčně pruhovaná svalová tkáň tvoří základ svalstva končetin, zádových, břišních, hrudních, krčních a ţvýkacích svalů. Základní jednotkou příčně pruhované svaloviny jsou svalová vlákna, která se skládají do svazků spojených jemným vazivem. Tvoří základ kosterních svalů. Vlákna kosterních svalů jsou aţ několik centimetrů dlouhé válce s tupými konci. Na povrchu vláken je membrána, která svojí stavbou v podstatě odpovídá buněčné cytoplazmatické membráně. Uvnitř, v cytoplazmě vláken, leţí myofibrily a jádra, kterých je větší mnoţství. Myofibrily jsou tenká vlákénka sloţená ze dvou typů bílkovin, které při prohlíţení ve světelném mikroskopu podmiňují svou různou světelnou lomivostí střídání světlejších a tmavších úseků, tzv. příčné pruhování. Tmavé, anizotropní (dvojlomné), tzv. A úseky se střídají se světlými, izotropními (jednolomnými) I úseky (obr. 1). Kaţdý izotropní úsek je rozdělen tenkou ploténkou, tzv. Z linií. Oddíl myofibrily mezi dvěma Z liniemi se nazývá sarkoméra. Sarkoméry se skládají ze dvou typů submikroskopických myofilament tvořených molekulami aktinu a myozinu (obr. 2). Myozin je bílkovina, jejíţ molekuly mají charakteristický tvar. Tvoří je kulovitá hlava, ohebný krk a tyčinkovité tělo. Pro hlavu s vláknitým krčkem se také uţívá označení příčný můstek. Prostřednictvím hlavy reaguje myozin s aktinem. 10

12 Molekuly myozinu tvoří hlavně A úseky myofibril, tj. A úseky sarkomér. Bílkovina aktin tvoří v sarkoméře tenčí a početnější vlákna. Poměr aktinových a myozinových vláken je v kosterním svalu 4:1. Aktinová vlákna, jeţ jsou zakotvena v Z-liniích, jsou sloţena ze dvou spirálně stočených makromolekul, zasahujících mezi tlustá myozinová vlákna (Dylevský, 2009). Obr. 1 Stavba kosterního svalu (Dylevský, Palestra, 2009) Vysvětlivky: A - průřez tkáněmi, a - sval, b - kost, c - nervověcévní svazek, d - fascie, B - svalové bříško, e - úponová šlacha, f - svazek svalových vláken, C - svazek svalových vláken, D - myofibrila, g - molekula aktinu, h - molekula myozinu 11

13 Obr. 2 Sarkomera (Novotná, 2006) Druhy svalových vláken Svalová vlákna mají řadu společných znaků, které dovolují jejich jednotný obecný popis. Sval je ale ve skutečnosti heterogenní populací vláken lišících se řadou mikroskopických, histochemických a fyziologických vlastností. Dle uvedených kritérií rozlišujeme čtyři druhy svalových vláken. 1) pomalá červená vlákna (typ I., SO, slow oxidative) Jsou poměrně tenká (cca 50 mikrometrů), mají méně myofibril, hodně mitochondrií a přítomnost většího mnoţství myoglobinu, který jim dodává červenou barvu. Jsou typická velkým mnoţstvím krevních kapilár. Enzymaticky jsou červená vlákna vybavena k pomalejší kontrakci, ale jsou vhodná pro protrahovanou, vytrvalostní činnost. Jsou ekonomičtější a vhodnější pro stavbu svalů zajišťujících spíše statické, polohové funkce a pomalý pohyb. Málo se unaví. Nazývají se také tonická vlákna (slow fibres). 12

14 2) rychlá červená vlákna (typ II. A, FOG, fast oxidative and glycolytic) Jsou objemnější (cca mikrometrů), mají více myofibril a méně mitochondrií. Enzymaticky jsou vybavena k rychlým kontrakcím prováděným velkou silou, ale po krátkou dobu. Jsou méně ekonomická a mají jen střední mnoţství kapilár. Hodí se pro výstavbu svalů zajišťujících rychlý pohyb prováděný velkou silou. Jsou velmi odolná proti únavě. Pouţívá se pro ně také název fázická vlákna (twitch fibres). U lidí je jejich výskyt vzácný. 3) rychlá bílá vlákna (typ II. B, FG, fast glycolytic) Mají velký objem, málo kapilár, nízký obsah myoglobinu a nízký obsah oxidativních enzymů. Díky silně vyvinutému sarkoplazmatickému retikulu a vysoké aktivitě Ca a Mg iontů dochází u těchto vláken k rychlému stahu prováděnému maximální silou. Vlákna jsou málo odolná proti únavě. 4) přechodná vlákna (typ III., intermediární, nediferencovaná vlákna) Představují vývojově nediferencovanou populaci vláken, která je zřejmě potenciálním zdrojem předchozích tří typů vláken (Dylevský, 2009) Svalová kontrakce Princip svalové kontrakce Zkrácení svalu, svalová kontrakce, je stav, kdy určité mnoţství svalových vláken vyvíjí napětí a na úponové šlaše se projevuje síla generující pohyb. Základem svalové kontrakce je akční potenciál, který se přenese na svalovou buňku, kde putuje po membráně a depolarizuje ji. Vyvolá se depolarizace sarkoplazmatického retikula, které uvolní ionty Ca 2+. Ionty Ca 2+ se naváţí na troponin a zruší tak inhibiční účinek troponin-tropomyozinového komplexu. Díky uvolnění aktivních míst dochází k vytváření příčných můstků mezi aktinovými vlákny a hlavičkami vláken myozinových. 13

15 Poté, co je zrušen troponin-tropomyozinový komplex, aktivuje se ATPáza, která štěpí ATP na ADP + P. Při tomto procesu se vytváří energie potřebná pro vytváření příčných můstků. Zkrácení je mnohonásobně opakovaný proces rušení a vytváření příčných můstků. Navázání hlavy zalomení a posuv uvolnění narovnání připoutání na jiné místo (obr. 3). Navázáním ATP se myozin odpoutá od aktinu. Pokud je stále přítomen Ca 2+, začíná cyklus znovu (Fyziologie UP, 2009). Obr. 3 Svalová kontrakce (Bernášková, 2000) 14

16 Průběh svalové kontrakce 1. Výboj v motoneuronu a šíření AP na svalovou ploténku. 2. Uvolnění mediátoru acetylcholinu - a jeho navázání na receptory. 3. Dojde k depolarizaci a zvýšení propustnosti membrány pro Na + + K + vznik ploténkového potenciálu. 4. Vznik AP ve svalovém vláknu. 5. Šíření depolarizace podél transverzálních tubulů. 6. Uvolnění Ca 2+ ze sarkoplazmatického retikula. 7. Vazba Ca 2+ na troponin a zrušení troponin-tropomyozinového komplexu. 8. Vznik příčných můstků a zkrácení sarkomery. Průběh svalové relaxace 1. Ca 2+ je pumpováno zpět do retikula. 2. Zrušení vazby Ca 2+ a troponinu. 3. Navázáním ATP je zrušena vazba mezi aktinem a myozinem (Fyziologie UP, 2009). Typy svalových kontrakcí Svalové kontrakce určujeme dle charakteristiky vnější zátěţe, směru pohybové akce a rozsahu kontrakce. Podle těchto parametrů rozlišujeme tři základní typy svalové kontrakce: izotonickou kontrakci, izometrickou kontrakci a izokinetickou kontrakci (Dylevský, 2009). Izotonickou kontrakci charakterizuje změna délky svalu. Délka se mění v závislosti na zátěţi. Změna je tím rychlejší, čím je zátěţ menší. Známe dva druhy izotonické kontrakce koncentrickou, kdy se sval zkracuje a vyvolává pohyb části těla a excentrickou, kdy dochází k prodlouţení svalu a pohyb je opačný ke směru funkce svalu. 15

17 Izometrická kontrakce je takový stah svalu, při kterém není generován pohyb a vzdálenost začátku a úponu svalu se nemění. Izokinetická kontrakce je charakterizována kombinací izotonických a izometrických kontrakcí (Mífková, 2004) Motorická jednotka Základní funkční a biomechanickou svalovou jednotkou je motorická jednotka. Motorická jednotka je definována jako motorický neuron, jímţ je nervová buňka, a všechna svalová vlákna, která jsou tímto neuronem inervována. Svaly, vyţadující jemnou, precizní kontrolu a vykonávající rychlé pohyby, mají malé motorické jednotky s nízkým počtem svalových vláken. Toto jim umoţňuje postupně zvyšovat svalové napětí. Ve velkých motorických jednotkách se dosahuje zvyšování napětí mnohem rychleji, neboť se sčítá účinek mnoha menších jednotek. V motorické jednotce se svalová vlákna chovají dle principu všechno nebo nic. Znamená to, ţe svalová kontrakce buď nastane nebo nenastane mezi tímto neexistuje ţádný mezistupeň (Mífková, 2004). 1.3 Svalová síla Svalovou sílu je moţné charakterizovat jako produkt svalové činnosti. Způsobují ji elektrochemické pochody v těle, jejichţ následkem dochází ke smršťování svalových vláken. Při tomto ději se k sobě přibliţují oba svalové úpony. Velikost síly, která je okamţitá, závisí na několika faktorech. Především na průřezu svalu, počtu do činnosti zapojených motorických jednotek a na úrovni vzájemné koordinace svalových skupin jednotlivých svalových řetězců. 16

18 Při minimální úmyslné aktivitě je do činnosti zapojeno málo motorických jednotek. Při stoupajícím volním úsilí jich vstupuje do činnosti více. Nastává tzv. nábor motorických jednotek recruitment. Významně se na svalové síle podílí i úhel dotyku svalových vláken k úponu a mnoţství potřebného ATP. Svalová síla, vyvinutá při izometrické kontrakci, závisí na délce svalu v okamţiku kontrakce. Zároveň je velmi důleţitý faktor doby překrytí aktinových a myozinových vláken. K omezení interakce dochází v případě, kdy je překrytí vláken příliš malé, nebo příliš velké. Síla kontrakce rychlost kontrakce Vztah mezi silou kontrakce a rychlostí kontrakce je nejzákladnější vlastností kosterního svalu. Rychlost zkrácení má určitou mezní hodnotu i přes to, kdyţ sval není zatíţen. Při nulové rychlosti je síla maximální. V tomto případě dochází ve svalu k izometrické kontrakci. Stoupá li svalová zátěţ, klesá zkracovací rychlost. Rychlost svalové kontrakce je nepřímo úměrná zatínání svalu. V rychlých i pomalých svalových vláknech probíhá kontrakce stejnou rychlostí. Rychlá vlákna jsou ale schopna dosáhnout větší svalové síly. Výkonnost kosterního svalu je tedy výslednice vytvořené síly a rychlosti zkracování. Síla kontrakce a její rychlost závisí na biochemických vlastnostech sarkomer a jejich uspořádání v jednotlivých svalech. Síla závisí na počtu sarkomer, jenţ jsou seřazeny rovnoběţně, zatímco rychlost je dána počtem sarkomer uspořádaných do série (Mífková, 2004). 17

19 1.3.1 Silové schopnosti Silové schopnosti patří mezi základní pohybové vlastnosti a jsou předpokladem pro prakticky veškerou pohybovou činnost člověka. Silové schopnosti člověka jsou povaţovány za vnitřní příčinu jeho motoriky, které se pohybem následně mění na příčinu vnější, tedy fyzikální sílu. Sílu tedy můţeme definovat jako fyzikální veličinu. Silové schopnosti jsou definované jako pohybová činnost jedince, který svalovým úsilím překonává odpor, jenţ je vyšší, neţ určitá norma pohybové činnosti, a to svalovým úsilím větším neţ je 30% maximální svalové síly. Dle nejčastějšího dělení můţeme silové schopnosti rozčlenit do svou velkých skupin (Mífková, 2004). 1) Schopnosti statickosilové jejich podstatou je izometrická kontrakce, které dosáhneme maximální silou působenou proti statickému objektu. 1a) Krátkodobé do této skupiny patří např. izometrická dynamometrie. 1b) Vytrvalostní např. výdrţe v různých polohách. 2) Schopnosti dynamickosilové jejich podstatou je izotonická kontrakce, které dosahujeme maximální silou vyvinutou proti odporu v průběhu pohybu. 2a) Vytrvalostně silové opakované překonávání malého odporu během pohybu, např. vytrvalostní sporty. 2b) Rychlostně silové překonávání odporu s vysokou rychlostí. 2c) Explozivně silové vyuţití maximální síly v co nejkratším čase s co nejrychlejším nástupem kontrakce. Silové schopnosti jsou determinovány geneticky aţ ze 65 %. Mezi statickosilovými a dynamickosilovými schopnostmi panuje vzájemný vztah. 18

20 Statickosilové schopnosti mohou do značné míry poukázat na stav dynamickosilových. Silové schopnosti jsou ovlivnitelné tréninkem. Především statickosilové schopnosti je moţné dobře tréninkem ovlivňovat. Rozvoj silových schopností Silové schopnosti je moţné zlepšit prostřednictvím posilovacího tréninku. Posilovací trénink je adaptační proces, při kterém se organismus postupně přizpůsobuje opakovaně prováděným silovým cvičením. Adaptace způsobuje narušení homeostázy organismu a k adaptačním změnám dochází jiţ na buněčné úrovni. Dochází ke zvýšení klidové koncentrace ATP a svalového glykogenu, zvýší se plocha rychlých vláken a ve svalu dochází ke zmnoţení proteinů. K nárůstu svalové síly a zvýšení trénovanosti svalu dochází při zátěţi % maximální síly. Menší zátěţe pouze svalovou sílu zachovávají na stejné úrovni. Posilovací trénink je vhodnou prevencí svalové atrofie, ke které dochází při dlouhodobější imobilizaci svalu. Ta má za následek pokles svalové síly, zmenšení průřezu svalu a změnu rozloţení jeho vláken. Metody rozvoje silových schopností Metody rozvoje silových schopností jsou bohaté a je nutné vţdy vhodně zvolit určitou metodu dle daného cíle. Vţdy je nutné zohlednit věkovou skupinu, zvolit aerobní či anaerobní práh tréninku, pouţití adekvátní zátěţe a její kombinace s odpočinkem (Pospíšil, 2009). 19

21 1) Přirozené posilování metoda vhodná jako počáteční fáze rozvoje silových schopností, působí na všestranný rozvoj, např. pohybové hry a gymnastická cvičení. 2) Metoda komplexní navazuje na přirozené posilování, pouţívají se doplňkové odpory o malé zátěţi, např. cvičení na nářadí, odporová cvičení. 3) Metoda kruhová vyuţití účinného střídání zatíţení různých svalových skupin, např. cvičení na stanovištích. 4) Metoda rychlostní pro rozvoj rychlostně silových schopností, cvičení prováděné určitou rychlostí pro rozvoj specifické síly. 5) Metoda vytrvalostní pro rozvoj silové vytrvalosti, cvičení o malých odporech a velkém počtu opakování. 6) Metoda opakovaných úsilí téţ tzv. metoda kulturistická, cvičení o středních zátěţích v přímé souvislosti s počtem opakování v sériích. 7) Metoda kontrastní kombinace různých zátěţí, vhodná pro rozvoj maximální a explozivní svalové síly. 8) Metoda maximálních úsilí téţ tzv. těţkoatletická metoda, uţití maximálních zátěţí pro rozvoj maximální svalové síly. 9) Metoda izometrická téţ tzv. statická, umoţňuje cíleně přesně působit na vybranou svalovou skupinu, jednoduché a vhodné pouţívání pro udrţení dosaţené svalové síly. 10) Metoda brzdivá téţ tzv. excentrická, princip nadlimitního zatíţení při staticko-excentrickém odporu zatěţované svalové partie. 11) Metoda plyometrická téţ tzv. rázová, vytváří specifické podmínky pro maximální rychlou a mohutnou svalovou kontrakci prostřednictvím předpětí svalu. Rozvíjí především explozivní a rychlé silové schopnosti. 12) Metoda intermediární spojení dynamické a statické práce v průběhu cvičení. Střídá se izotonická a izometrická kontrakce. 20

22 13) Metoda izokinetická vylepšuje působení běţně pouţívaných odporů. Vyuţívá speciálních zařízení a trenaţérů s nastavitelným variabilním odporem. Je vhodná pro rozvoj maximální síly a rychlostních silových schopností. 14) Metoda elektrostimulační je při ní vyloučena volní sloţka a kontrakce se podněcuje elektrickými impulsy za pomoci elektrod působících na sval. Tato metoda účinně stimuluje nárůst svalové hmoty, působí na svalovou sílu, taktéţ má příznivý vliv na rychlejší regeneraci svalové tkáně a oddaluje únavu CNS. Zároveň vyţaduje speciální elektrostimulátor a kvalifikovanou obsluhu (Pospíšil, 2009). 21

23 1.4 Musculus quadriceps femoris Anatomie musculus quadriceps femoris Čtyřhlavý stehenní sval, musculus quadriceps femoris, je nejmohutnější sval v lidském těle. Pokrývá celou přední plochu stehna (obr. 4). Skládá se z dvoukloubového přímého stehenního svalu a ze tří jednokloubových svalů - zevní, vnitřní a prostřední hlavy čtyřhlavého stehenního svalu (Čihák, 2001). Obr. 4 Svaly dolní končetiny (Dylevský, Palestra, 2009) Vysvětlivky: a - m. tibialis anterior, b - m. peronaeus longus, c - m. extenzor digit. longus, d - tříselný vaz, e - adduktorová skupina stehna, f - m. sartorius, g - m. quadriceps femoris, h - m. triceps surae, i - fasciální poutko extenzorů 22

24 Přímý stehenní sval m. rectus femoris (obr. 5) provádí extenzi kolenního kloubu a flexi kloubu kyčelního. Prostřední hlava m. vastus intermedius (obr. 5) představuje nejhlubší a nejmohutnější část čtyřhlavého stehenního svalu. Vnitřní hlava m. vastus medialis (obr. 5) je sloţen ze dvou, funkčně odlišných částí. Kaţdá ze dvou částí má jinou funkci. Proximální část svalu provádí extenzi kolenního kloubu. Distální část stabilizuje polohu čéšky a zabraňuje jejímu bočnímu posunu - lateralizaci. M. vastus medialis obsahuje i významně větší mnoţství svalových vláken II. typu, tj. rychlých, fázických vláken. Při imobilizaci zde tedy dochází k rychlé atrofii svalu. Zevní hlava m. vastus lateralis (obr. 5) je zrcadlovým obrazem jeho vnitřního protějšku. Proximální část svalu extenduje kolenní kloub, distální stabilizuje polohu pately. Jsou zde ale i další funkční rozdíly, vyplývající ze skutečnosti, ţe v zevní hlavě je významná převaha svalových vláken I. typu, tj. pomalých, tonických vláken (Čihák, 2001; Dylevský, 2009; Ronnie, 2005). Obr. 5 Musculus quadriceps femoris (Ronnie, 2005) 23

25 M. quadriceps femoris začíná na spina iliaca anterior inferior, od acetabula a trochanteru major. Hlavním úponem m. quadriceps femoris je čéškový vaz ligamentum patellae, který se připojuje na tuberositas tibiae. Vaz je dlouhý 4 7 cm a dosahuje maximální šířky 3 cm. Vaz má oválný průřez a tloušťku 5 8 mm. Téměř všechna vlákna vazu začínají od hrotu čéšky a proto je jeho skutečnou úponovou šlachou pouze jeho povrchová vrstva. Funkce musculus quadriceps femoris O funkci m. quadriceps femoris byla jiţ zmínka v kapitole 3.1. Sval je součástí extenzního aparátu kolenního kloubu. Celý extenzní aparát je tvořen vlastním čtyřhlavým stehenním svalem, ligamentem patellae a systémem poutek. Podstatný význam má osové uspořádání tohoto aparátu. Osové uspořádání závisí na vzájemném vztahu jednotlivých sloţek extenzního aparátu. Osa tahu smršťujícího se čtyřhlavého svalu směřuje na bérec lehce mediálně. Patela má při smrštění čtyřhlavého svalu tendenci k zevnímu posunu, tzv. efekt napjatého luku. Této lateralizaci pately je bráněno stabilizačními mechanismy. Z hlediska této práce je nejvýznamnější funkcí m. quadriceps femoris nataţení extenze kolenního kloubu. Pomocnými svaly tohoto pohybu jsou m. tensor fascie latae a m. gluteus maximus. Extenze je stabilizována břišními svaly, extenzory páteře a m. quadratus lumborum. Svaly, které působí neutralizačně jsou m. gluteus maximus, m biceps femoris, m. semimembranosus a m. semitendinosus (Dylevský, 2009). 24

26 1.5 Kolenní kloub Kolenní kloub je nejsloţitějším kloubem v lidském těle. Tomu odpovídá jeho stavba, která má proti ostatním velkým nosným kloubům řadu zvláštností. Do anatomie řadíme artikulující kosti, kloubní pouzdro, vazy a svaly, společně označované jako stabilizátory a konečně sem patří i cévy a nervy. V kolenním kloubu artikulují 2 nejdelší kosti, a tedy i páky lidského těla, proto i síly, které zde působí jsou značně velké. Stabilita je zajištěna především mohutným vazivovým aparátem a silnými svaly, které zde začínají nebo se upínají. Stabilitu kolenního kloubu, tzv. zámek tvoří ze struktur především menisky, vazy, kloubní pouzdro a ze svalů m. quadriceps femoris a svalová skupina hamstringů (Čihák, 2001). Na celý kolenní kloub a jeho vazy jsou kladené značné nároky, jen při chůzi činí jeho zatíţení několikanásobek tělesné hmotnosti (Dylevský, 2009). A) Anatomie kolenního kloubu Kolenní kloub je kloub sloţený. Artikují v něm tři kosti, femur, tibie a patela. Kloubní plochy všech artikujících kostí pokrývá hyalinní chrupavka. Celkový rozsah těchto kloubních ploch je mnohem větší neţ u ostatních velkých kloubů lidského těla. Mezi femur a tibii jsou vsunuty menisky, které jsou tvořené vazivovou chrupavkou (obr. 6). Kolenní kloub lze rozdělit na 3 části: a) Femoropatelární kloub = FP artikuluje přední plocha femuru a patela. b) Laterální femorotibiální kloub = LFT je tvořen laterálním kondylem femuru, plochou tibie a zevním meniskem. 25

27 c) Mediální femorotibiální kloub = MFT tvořen mediálním kondylem femuru, mediální plochou tibie a vnitřním meniskem. Menisky Menisky jsou dvě chrupavčité destičky (medialis et lateralis) srpkovitého tvaru, vmezeřené mezi kondyly femuru a tibie v kolenním kloubu. Dělí dutinu femorotibiálního kloubu na část femoromeniskeální a meniskotibiální. Zmírňují inkongurenci dvou artikulujících kostí a tím se významně podílejí na stabilitě kloubu. Jejich tvar a stavba zcela odpovídají jejich funkci. Skládají se z vazivové chrupavky, která při bázi menisku přechází ve vazivovou tkáň. Vazivový aparát a kloubní pouzdro kolenního kloubu Kolenní kloub má nejsloţitější a nejmohutnější vazivový aparát ze všech kloubů lidského těla. Vazy patří mezi stabilizátory kolenního kloubu a jsou řazeny mezi tzv. intraartikulární stabilizátory coţ jsou vazy, jenţ výrazně prominují do kloubní dutiny. Všechny takto intraartikulárně lokalizované struktury jsou kryty synoviální blánou. Vazy, které zesilují kloubní pouzdro, označujeme jako vazy kapsulární. Postraní vazy zajišťují stabilitu do stran, zatímco zkříţené vazy zajišťují stabilitu předozadní. Ve funkci se doplňují. Postraní vazy mají dobré prokrvení a dobře se hojí, zkříţené vazy kvůli horšímu prokrvení mají hojení problematické. Do vazivového aparátu kolenního kloubu náleţí: lig. patellae, lig. collaterale tibiale et fibulare, lig. popliteum obliqum, lig. transversum a lig. cruciatum anterior et posterior. Kloubní pouzdro je dále opatřeno bursami: bursa suprapatellaris, praepatellaris, infrapatellaris a anserina (Bartoníček, 1991). 26

28 Obr. 6 Pohled zpředu do kolenního kloubu (Dylevský, Palestra, 2009) Vysvětlivky: 1 - facies patellaris, 2 - condylus lateralis femoris, 3 - lig. collaterale fibulare, 4 - lig. transversum genus, 5 - condylus lateralis tibiae, 6 - lig. capitis fibulare anterius, 7 - caput fibulae, 8 - patella, 9 - lig. patellae, 10 - lig. collaterale tibiale, 11 - meniscus medialis, 12 - lig. cruciatum anterius, 13 - lig. cruciatum posterius Svalový aparát kolenního kloubu Na kolenní kloub mají vliv dvě skupiny svalů. Extenzi provádí m. quadriceps femoris. Flexi zajišťuje početnější flexorová skupina. Náleţí do ní m. sartorius, m. biceps femoris, m. semitendinosus a m. semimembranosus. B) Biomechanika kolenního kloubu Kolenní kloub je nosným kloubem dolní končetiny. Má dvě hlavní funkce, umoţňuje potřebný rozsah pohybů mezi stehnem a bércem a zajišťuje optimální přenos tlakových sil vzniklých činností svalů a hmotností těla. S klinického hlediska je nejdůleţitější působení statických a dynamických tlakových sil, které přispívají k zajištění stability kloubu a je pro jeho normální funkci nezbytná (Valeš, 2004). 27

29 Biomechanika se zabývá studiem funkce kloubu z fyzikálního hlediska. Dělíme ji na : 1) Kinematiku, nebo-li nauku o relativních pohybech. Studuje vzájemné pohyby, které vykonávají jednotlivé kloubní komponenty. 2) Působení tlakových sil v kloubu, statických a dynamických. 3) Tribologie, nauka o tření kloubních ploch, jejich opotřebení a mazání. Funkce struktur kolenního kloubu Kaţdá struktura kolenního kloubu má svou specifickou funkci. Jejich vzájemná souhra umoţňuje normální funkci kloubu jako celku. Kost a kloubní chrupavka tvoří skelet kloubu. Tvar kloubních ploch má největší vliv na kloubní kinematiku, tedy i na druh pohybu v kloubu. Obě tyto struktury mají schopnost elastické deformace, která zvyšuje kloubní kongruenci, přenos tlakových sil v kloubu i jeho stabilitu. Vazy. Podle jejich průběhu a tvaru, společně s tvarem kloubních ploch, se rozhoduje o kinematice kloubu. Zajišťují pasivní stabilitu kloubu a jejich bohatá senzitivní inervace tvoří percepční sloţku tzv. kinetického řetězce kloubu. Menisky se mohou více elasticky deformovat neţ chrupavka a kost. Tím tedy vyrovnávají inkongurenci kloubních ploch a při nárazech působí jako tlumič. Pomáhají také tonizaci kapsulárních vazů a zabraňují uskřinutí kloubního pouzdra při pohybu. Přispívají k lepšímu roztírání synoviální tekutiny, jejich funkce je tedy i lubrikační a stabilizační. Svaly zajišťují aktivní pohyb v kloubu. Jejich tonus určuje směr výsledné tlakové síly, která působí na kontaktní plochy kloubu. Svaly tvoří výkonnou sloţku kinetického řetězce, neboť mají vliv na aktivní stabilizaci kloubu (Paneš, 1993; Bartoníček 1991). 28

30 Kinematika kolenního kloubu Středem kolenního kloubu probíhá rovina frontální, transversální a sagitální. Roviny se protnou ve třech přímkách, které označíme x, y, z, které jsou zároveň osami moţných pohybů v kolenním kloubu. Kolem os je teoreticky moţné provést celkem šest druhů pohybů, tři rotační, tři translační (klouzavé), posun podél os x, y, z. Nejvýznamnějšími z hlediska aktivního pohybu jsou pohyby rotační (kolem osy y flexe - extenze, kolem osy z vnitřní a zevní rotace bérce a kolem osy x abdukce - addukce). Pohyby, které lze přímo v kloubu aktivně provést za pomocí svalů, jsou flexe - extenze a vnitřní a zevní rotace bérce. Ostatní pohyby mohou proběhnout pouze pasivně. Lze je vyvolat při vyšetřování nebo působením tlakových sil (Bartoníček, 1991). Rozsahy pohybů v kolenním kloubu - základní postavení klubu je extenze - flexe - extenze v rozsahu 120º - 150º - vnitřní rotace v rozsahu 10º - zevní rotace 40º - rotační pohyby je moţno provádět pouze při flektovaném koleni - funkční (uţitkový) rozsah kloubní pohyblivosti - flexe funkční (uţitkové) postavení kloubu 10 - kloubní vzorec: flexe - extenze - fyziologický abdukční úhel (zevně otevřený úhel femur - tibie) - abnormální postavení: genua valga, vara, recurvata 29

31 1.6 Osteoartróza Osteoartróza, téţ nazývaná jen artróza, je degenerativní onemocnění kloubů. Je pro ni typická destrukce aţ zánik chrupavky, která tvoří styčné plochy mezi hlavicí a jamkou kloubu. Zprvu přestává být chrupavka elastická, později dochází k jejímu tříštění a naposledy se deformace přenáší na obnaţenou kost. Degenerativní změny vznikají především ze dvou hlavních důvodů. Za prvé se jedná o nerovnováhu poţadavků, jenţ jsou kladeny na organismus. Za druhé při neschopnosti organismu se s těmito poţadavky vyrovnat. Na vzniku osteoartrózy se dále do značné míry podílí věk, nadváha, sloţení stravy, nošení a zvedání těţkých břemen, zánětlivá onemocnění kloubů, vrozené vývojové vady, morbus Perthes a další. Příčiny jsou tedy multifaktoriální. Poúrazová osteoartróza vzniká následkem traumat. Degenerativní pochody v kloubu mají nejdříve biomechanické a následně biochemické následky. Vznik osteofytů a zúţení kloubní štěrbiny vyvolávají bolest, nestabilitu a omezují rozsahy pohybů. Osteoartróza je dělena podle změn na RTG snímku do pěti stupňů (Dungl, 2005, Olejárová, 2002): 1. stupeň : kloubní štěrbina je lehce zúţená, začínají se tvořit drobné osteofyty 2. stupeň : kloubní štěrbina je zřetelně zúţená, tvoří se osteofyty, je přítomna lehká subchondrální skleróza 3. stupeň: kloubní štěrbina je značně zúţená, jsou vytvořeny početné osteofyty, subchondrální skleróza, tvoří se cysty a počínají vznikat deformity 4. stupeň: kloubní štěrbina je vymizelá, přítomny velké osteofyty, skleróza a subchondrální pseudocysty, značné deformity 5. stupeň: ankylóza kloubu zamezení hybnosti kloubu 30

32 1.6.1 Gonartróza Gonartróza (obr. 7) je osteoartróza kolenních kloubů. Její rozvoj je často velmi pozvolný. Potíţe s pohybem, bolest a kloubní změny se objevují postupně v průběhu několika let. Pro průběh gonartrózy jsou typická období, kdy dochází ke zhoršení bolesti a funkčního omezení, tzv. období dekompenzace, která mohou trvat i několik týdnů (Lékaři online, 2009). Dle projevů bolesti lze gonartrózu rozdělit na: a) akutní dekompenzovaná gonartróza bolesti jsou i v klidu b) subakutní subkompenzovaná gonartróza bolesti mizí c) chronická kompenzovaná gonartróza bolesti aţ v krajních polohách Rozvinutá gonartróza, jenţ způsobuje změny v kolenním kloubu, se téţ projeví poruchou propriocepce a svalovými dysbalancemi, vedoucí k oslabení m. quadriceps femoris. Toto oslabení je označováno jako artrotická svalová inhibice. Oslabení m. quadriceps femoris způsobí vznik instability kolenního kloubu a poruchu jejího osového zatěţování, jenţ je zdrojem nocicepce (Mífková, 2004). Obr. 7 Gonartróza (ortopedia.blogter.hu, 2009) 31

33 Léčba osteoartrózy Léčba osteoartrózy je komplexní záleţitostí. Důleţitá je jiţ prevence tohoto onemocnění. Do prevence jsou zařazena reţimová opatření. Jedná se především o redukci tělesné hmotnosti, vhodnou pohybovou aktivitu, dietní opatření a uţití ortopedických a protetických pomůcek (berle, hole, nástavce na WC apod.) Prevence patří do nefarmakologické léčby spolu s vyuţitím fyzikální léčby jako je magnetoterapie, elektroterapie, laser, kryoterapie, pulzní UZ, při chronických bolestech dále parafin a krátkovlnná diatermie, jenţ uvolní kloubní pouzdro. Do nefarmakologické léčby patří téţ vyuţití fyzioterapeutických postupů léčebné tělesné výchovy kinezioterapie. Nefarmakologickou léčbu doplňuje léčba farmakologická. Jsou podávány analgetika tišící bolest, nesteroidní antiflogistika s protizánětlivým účinkem, SYSADOA, DMOAD, případné intraartikulární aplikace kortikoidů proti otoku a enzymoterapie. Poslední volbou je léčba chirurgická. Chirurgickou léčbu lze rozdělit do třech skupin dle tíţe onemocnění a chirurgického postupu: 1. ochrana a uchování kloubního povrchu debridment, abraze, laváţ 2. osteotomie seříznutí postiţené kosti 3. parciální nebo totální náhrady kloubu endoprotézy Ostatní diagnózy vedoucí k TEP Ač je gonartróza nejčastější příčinou, kdy je nutné přistoupit k TEP kolenního kloubu, není jedinou příčinou. Další diagnózy vyţadující toto operační řešení jsou: rozvinutá stádia revmatoidní artritidy, nádorová onemocnění kostního původu, závaţné vrozené vývojové vady a poúrazové stavy v oblasti kolenního kloubu. 32

34 1.7 Artroplastika kolenního kloubu Jako artroplastika jsou označovány operace vedoucí k obnovení funkce kloubu. Jejich nejčastější formou je voperování kloubní náhrady, tzv. kloubní endoprotézy (Vokurka Hugo, 2006). A) Parciální náhrada kolenního kloubu Operace je realizována pomocí tzv. UNI TEP unikondylární kloubní náhradou. Takto je nahrazená pouze ta část kloubního spojení, která je postiţena. Tento druh operace je prováděn jiţ od roku Současné výzkumy uvádějí, ţe tento typ náhrady kloubu má celou řadu výhod, jako např. malou pooperační jizvu nebo podstatně rychlejší zhojení kloubního spojení. B) Totální náhrada kolenního kloubu Operační výkon je proveden pomocí tzv. TEP totální endoprotézy kolenního kloubu, kdy jsou nahrazeny všechny prvky kolenního kloubu. Tento výkon je prováděn častěji neţli UNI TEP. TEP jsou vyrobeny z vysoce pevného materiálu, který lidské tělo musí přijmout a nedojde k vyvolání obranné reakce. V dnešní době jsou protézy vyrobeny z kovu nebo umělé hmoty. V případě kovu je pouţita nejčastěji slitina kobaltu, chrómu a molybdenu. Umělohmotné protézy jsou vyrobeny z vysocemolekulárního polyetylénu. Femorální část TEP anatomicky odpovídá distálnímu konci kosti stehenní a je tvořena kovem. Tibiální komponenta odpovídá části holenní kosti, jenţ tvoří kolenní kloub. Její spodní část je z kovu, horní část je vyrobena z polyetylénu (obr. 8) (Lékaři online, 2009). 33

35 TEP mohou být v koleni upevněny několika způsoby. Pokud je pouţito kostního cementu a jsou li s jeho pomocí upevněny obě komponenty, jedná se o cementovanou endoprotézu. Druhým způsobem je pouţití speciálního pórovitého materiálu, do kterého kost prorůstá, čímţ je komponenta ukotvena. Je li jedna komponenta upevněna kostním cementem a druhá pórovitým povrchem, je endoprotéza nazývána hybridní. Třetím způsobem upevnění je, ţe ani jedna z komponent není cementována. O typu TEP a způsobu jejího upevnění rozhoduje věk pacienta a stupeň zachování kostní tkáně. Obecně je necementovaný typ pouţíván u mladších pacientů s nedeformovanou kostní tkání. Dle způsobu upevnění endoprotézy se poté odvíjejí následné rehabilitační postupy. Ţivotnost materiálu TEP je cca let. Poté se v případě nutnosti operační výkon můţe opakovat tzv. replantací. Nejedná se ovšem o šablonovitý postup. Komponenty se mohou opotřebovávat dle zatíţení a aktivity pacienta různou rychlostí (Lékaři online, 2009). Obr. 8 Přední a boční pohled na komponenty TEP (orthopale.com, 2009) 34

36 1.8 Rehabilitační postupy u TEP Rehabilitace před operačním výkonem Vlastní rehabilitační program začíná jiţ před operačním výkonem. Prvotním předpokladem následného dobrého hojení je redukce tělesné hmotnosti. Čím menší síla je na kolenní kloub vyvíjena, tím je méně zatěţován a nedochází tak k jeho rychlejšímu opotřebovávání. V době dekompenzace by měl být kloub šetřen pouţíváním vycházkové hole či berlí. Do předoperační přípravy se zahrnuje dechová gymnastika, cévní gymnastika jako prevence TEN, techniky PIR, protahovací cviky strečink se snahou docílit co moţná největšího rozsahu pohybu, nácvik vyuţití pomůcek (overball), vyuţití labilních ploch a celkové kondiční cvičení. Dále je nutné dbát na posílení svalů v oblasti kolene a celé DK. Vhodnou metodou je izometrické cvičení těchto svalových skupin. Při posilování je potřeba dbát i na korekci pohybových stereotypů. V neposlední řadě fyzioterapeut poučí pacienta o následné vertikalizaci a provede nácvik chůze o dvou podpaţních berlích se správným stereotypem. Pacientovi je provedeno vstupní goniometrické vyšetření Rehabilitace po operačním výkonu První den po operaci je pacient hospitalizován na JIP. Zde je prováděna dechová gymnastika, polohování operované DK do flexe/extenze a polohování celkové. Dle stavu pacienta je moţné provést časnou vertikalizaci do sedu. Proti bolesti a otoku je pouţita kryoterapie ve formě chladivých sáčků. Jako prevence TEN jsou pacientovi aplikovány bandáţe DKK. K rozcvičování kolenního kloubu se ještě nepřistupuje. Druhý den je pacient přeloţen na standardní lůţko a je moţné zahájit celkovou rehabilitaci. Postupně další dny, dle stavu pacienta, se přidává na 35

37 intenzitě rehabilitace zvyšováním počtu cviků a sérií. Je však stále potřeba mít na paměti a respektovat probíhající proces hojení či eventuelní komplikace. Lokálně je cílem obnovit hybnost, rozsah kloubního pohybu dle SFTR aktivně: S: , správný timing zapojování svalových skupin a koordinaci pohybu, svalovou sílu a zamezit vzniku chybných pohybových stereotypů. Pacient je edukován o správném polohování do flexe a extenze. Celkově se pokračuje s nácvikem postupné vertikalizace do stoje a chůze o dvou podpaţních berlích po rovině, v terénu a do schodů, aktivace HSS, dechovou gymnastikou a cévní gymnastikou, ADL. Současně s probíhající rehabilitací je opakováno a zaznamenáváno goniometrické měření kloubního rozsahu aktivně, eventuelně pasivně dle SFTR. Velmi vhodné a účinné je rehabilitaci doplnit pouţitím přístroje motodlahy, umoţňující opakované procvičování dle poţadovaných potřeb nastavitelných úhlů flexe i extenze. Terapie pomocí motodlahy se označuje zkratkou CPM Continuous Passive Motion a má značné výhody. Cíle CPM terapie: - zlepšení látkové výměny kloubu - zamezení ztuhnutí kloubu - podpora hojení chrupavek, vazů, šlach a měkkých tkání - rychlejší resorpce výronů - zlepšení lymfatické a krevní cirkulace v měkkých tkáních - předcházení trombózám a emboliím Klinické výhody CPM terapie: - pozitivní působení na průběh léčby - předcházení funkčním onemocněním - zlepšení pohyblivosti kloubů - zkrácení doby pobytu pacienta na oddělení 36

38 - sníţení rizika komplikací - sníţení celkové ceny rehabilitace - bez vedlejších účinků (mediset, 2010) Později, dle zdatnosti pacienta, je k rozcvičování pouţito trenaţérů šlapadla, rotopedu. Jako účinných fyzioterapeutických prostředků je vyuţíváno kinezioterapie zpočátku jen CG, RFT, izometrické LTV, analytické postupy a LTV v uzavřených řetězcích jsou později doplněny o syntetické postupy, LTV v otevřených řetězcích a další posilovací cviky s cílem zvýšení rozsahu pohybu v kolenním kl., nácviku koordinace pohybů DKK, udrţení a zlepšení sval. síly DKK. Při LTV se postupuje pasivně, dále aktivně s dopomocí, aktivně a v poslední fázi i proti odporu. Začínáme z niţších poloh s vyloučením antigravitačních svalů v poloze na zádech, na bocích a přecházíme do sedu a stoje. Po extrakci stehů přetáčíme pacienta i do polohy vleţe na břiše. Vţdy je nutné současně cvičit i zdravou DK a vyvarovat se vzniku svalových dysbalancí, jenţ hrozí při jednostranném cvičení m. quadriceps femoris (nutná aktivace hemstringů). S oblibou se vyuţívá senzomotorického LTV s vyuţitím pomůcek. Jako nečastěji uţívané RHB pomůcky jsou overbally, gymbally, válce a jeţci. Jsou vhodné především pro nácvik správného zapojování svalů do pohybových stereotypů maximalizací aference do CNS a ovlivněním efektorů. Samotná kinezioterapie je doplněna metodami manuální medicíny (ošetření MT a jizvy, PIR, mobilizace, tlaková masáţ) k ošetření okolí a samotného kolenního kloubu, ale i MT, svalů a kloubů vzdálených proximálně či distálně. Snaţíme se tak odstranit případné zřetězené reflexní změny a zajistit tak optimální příjem informací do CNS cestou proprio- a exterocepce. 37

39 Dále lze terapii při nedostatečné síle MQF způsobené artrotickou svalovou inhibicí doplnit tzv. NFES (nízkofrekvenční elektrostimulace) pomocí např. kontinuálních TENS, či elektrogymnastikou. Po cca čtrnácti dnech je pacient přeloţen do domácí péče a je nutné pokračovat individuálně s rehabilitací, nejlépe ve fyzioterapeutické ambulanci. Do jednoho roku po operačním výkonu následuje péče v ústavech či lázních zaměřených na pohybový aparát. Zde je pro rekonvalescenci klíčová důsledná kinezioterapie, případně doplněná vodoléčbou ve formě vířivých koupelí či hydrokinezioterapií. Je vhodné, aby pacient nastoupil do lázeňské léčby ve stavu, kdy je jiţ plně schopen vyuţívat všech důleţitých procedur. Po dobu minimálně třech měsíců od provedení operačního zákroku je nutné, aby pacient dodrţoval reţimová opatření týkající se celkového ţivotního stylu a dlouhodobě hlídal svoji tělesnou váhu (Hromádková, 2002; Kotková, 1992; Mífková, 2005; Müller, 1982; Nýdrle, 1992; Pauch, 2002; RHB odd. 23 FN U sv. Anny, 2010; Trojan, 1996). Zásady ADL - spát na pevném a rovném lůţku - nezvedat a nenosit těţká břemena - nepřetěţovat operovaný kolenní kloub dlouhodobým stáním - vyloučit kleky na kolena - vyvarovat se běhů, doskoků a hlubokých dřepů - v koupelně a na WC pouţívat pomůcky: madla, sedátka do vany, protiskluzové podloţky - pouţívat vhodné opěrné pomůcky a jejich modifikace (zimní nástavce) a odloţit je teprve se svolením lékaře - vyvarovat se chůze po mokrém a kluzkém terénu 38

40 - nosit vhodnou a pevnou obuv (pevný podpatek, poloelastická podešev, volná tuţinka, vzdušné, savé, dostatek prostoru, vhodná velikost) - nepouţívat ţádné formy tepla v oblasti jizvy - hlídat si svoji tělesnou váhu - jakékoliv náhle změny zdravotního stavu konzultovat s lékařem - dodrţovat doporučení v prevenci ţilních komplikací - denně cvičit (Příloha č. 1) - ze sportovních aktivit je vhodné plavání, jízda na kole, turistika do 5 km tzv. nordic walking, v zimě jízda na běţkách 39

41 1.9 Měření svalové síly Dynamometrie Dynamometrie je metodou uţívanou pro určení svalové síly. Tato metoda je metodou objektivní a přesnou. Z měření získáváme výsledné hodnoty, které lze vyjádřit pomocí fyzikálních jednotek. Jinak je moţno dynamometrii charakterizovat jako měření síly, kterou je člověk schopen mechanicky působit (tah nebo tlak) na určité těleso (snímací část tenzoru nebo dynamometru) po určitou dobu (Placheta, 1999). Tato metoda prodělala v průběhu posledních let výrazný posun vpřed. Dříve se svalová síla měřila pomocí zvedání závaţí o známé hmotnosti, kdy tah, který působil zvednutí závaţí, upravovala kladka, aby sílu mohla vyvíjet pouze vyšetřovaná svalová skupina. Jiný způsob měření na HK představovalo stlačování váhy. Jednalo se ovšem o metody značně nepřesné (Mífková, 2004). Samotné přístroje dynamometry, vystřídaly v průběhu svého vývoje mnoho podob. Přes první mechanické dynamometry měřící svalovou sílu při stisku ruky, přes dynamometry balónkové aţ po dnešní přístroje, kterými jsou jiţ výhradně dynamometry elektronické, napojené na výpočetní techniku se svým vlastním programovým vybavením. Současné elektronické dynamometry je moţné rozdělit na dynamometry izometrické a izokinetické. A) Izometrická dynamometrie Izometrická svalová síla spočívá v izometrické svalové kontrakci, při níţ se mění napětí svalu, délka svalu se však nemění a externí mechanická práce je nulová. K měření této síly se uţívají izometrické dynamometry. Jedná se o přístroje, jejichţ základními prvky jsou piezoelektrické snímací sondy tenzometry. Tenzometry zaznamenávají zatíţení v tlaku nebo tahu. 40

42 Hodnoty sejmuté prostřednictvím sondy jsou pomocí převaděče v podobě mikropočítače zpracovány a dle typu přístroje jsou buď přímo zobrazeny na výstupním zařízení, coţ bývá osciloskop, dnes spíše počítačový monitor, nebo jsou přenesena přímo do počítače, kde mohou být takto získaná data dále matematicky, případně graficky zpracovávána a dále vyuţívána. Je moţné tak vytvořit graf křivky závislosti síly v čase apod. Izometrické dynamometry můţeme rozdělit do dvou tříd dle svalových skupin, u kterých chceme měřit svalovou sílu. První třídu přístrojů tvoří jednoduché tenzometry určené pro měření svalové síly malých svalových skupin ovládajících jeden kloub. U těchto přístrojů bývá výsledkem měření informace přímo zobrazená na displeji. Tyto malé dynamometry mohou být, a často jsou přenosné a tedy vhodné k praktickému a rychlému uţití i v terénu. Druhou třídu tvoří dynamometry velké, statické. Jedná se o sloţitější systémy, kde je tenzometrická sonda součástí většího mechanismu. Nejčastěji mají tyto dynamometry podobu speciálního křesla, do nějţ je měřená osoba pevně zafixována (obr. 9). Tyto dynamometry jsou určeny jiţ k měření svalové síly větších dvoukloubových svalových skupin a bývají přímo napojeny do počítačového systému (Mífková, 2004; Novotná, 2006). Obr. 9 Izometrický dynamometr (Novotná, 2006) 41

43 Hodnocené veličiny Při izometrické dynamometrii získáváme jako výstupní hodnoty několik podstatných a pro další hodnocení svalové síly nezbytných veličin. První základní výstupní veličinou je maximální síla značená F max s jednotkou 1 N. Druhou výstupní veličinou je maximální moment síly M max, kdy platí, ţe M max = F max. délka páky. Jednotkou je 1 Nm. Někdy je jako třetí uváděna i strmost nárůstu síly do maxima v čase. (Mífková, 2004) B) Izokinetická dynamometrie Izokinetická dynamometrie slouţí k testování a měření izokinetických kontrakcí a to v celém rozsahu pohybu za určitých předem stanovených stálých rychlostí. Pohyb je moţné měřit i v různých směrech. Přístroje pro izokinetickou dynamometrii jsou náročná technická zařízení, která jsou zároveň značně nákladná (obr.10). Oproti izometrickým dynamometrům je izokinetický navíc především vybaven elektromotorem, jenţ zajišťuje pohyb v daném segmentu a patřičnou nastavenou rychlost. Obr. 10 Izokinetický dynamometr (staff.vu.edu.au, 2009) 42

44 Dle pouţití rozeznáváme dva typy dynamometrů. První typ udrţuje konstantní rychlost pohybu v ose kloubu. Pouţívá se na testování pohybu jednoho kloubu a jeho svalové skupiny. Druhý typ udrţuje stálý posun části těla v jedné přímce. Pouţívá se v případě testování většího počtu kloubů a svalových skupin. Při izokinetické dynamometrii je zaznamenávána velikost změny úhlu v testovaném kloubu a moment v daný okamţik vyvinuté svalové síly Dynamometrie MQF po TEP kolenního kloubu Musculus quadriceps femoris je svalem, který po operačním zákroku, jímţ je implantace totální endoprotézy kolenního kloubu, vyţaduje značnou pozornost následné rehabilitační péče. Důvodem je, ţe po implantaci TEP dochází k reflexnímu oslabení m. quadriceps femoris, které je způsobeno operačním zásahem. Jednou z priorit kinezioterapie je prevence jeho zkrácení, atrofie a současně snaha o jeho posílení. Jedním z prvních cviků, které jsou po zákroku prováděny, jsou právě posilovací izometrické cviky tohoto svalu, neboť na provedení nejsou náročné v porovnání s klasickými posilovacími cviky, jenţ nelze v současné pooperační situaci pouţít. Zároveň jsou velmi účinné. Výsledky tohoto cvičení, pokud je prováděno správně ve vhodném počtu opakování a přiměřeně dávkováno, se projeví na svalové síle cvičeného svalu. Vliv samozřejmě nemají pouze izometrické cviky, ale celková kinezioterapie. Změny v izometrické svalové síle MQF je moţné v průběhu rehabilitačního procesu pravidelně sledovat prostřednictvím opakovaného testování na izometrickém dynamometru a výsledky měření porovnávat a posuzovat tak účinnost probíhající rehabilitace. MQF je svalem, který je prostřednictvím izometrické dynamometrie sledován nejčastěji ze všech svalových skupin. 43

45 1.10 Cíle a pracovní hypotézy Cíle: 1. Pomocí izometrické dynamometrie změřit svalovou sílu m. quadriceps femoris před a po týdenní rehabilitaci u souboru pacientů muţů po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu v období postakutní fáze se započetím rehabilitačního programu v průměru do 12ti dnů od operace. 2. Posoudit vliv týdenního rehabilitačního programu na změny svalové síly m. quadriceps femoris u souboru pacientů - muţů po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu v postakutní fázi. 3. Porovnat změny svalové síly m. quadriceps femoris v závislosti na věku a BMI indexu u souboru pacientů - muţů po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu před a po týdenní rehabilitaci v postakutní fázi. Hypotézy: 1. Po absolvování týdenního rehabilitačního programu předpokládáme, ţe dojde u souboru pacientů muţů po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu v postakutní fázi ke zlepšení svalové síly m. quadriceps femoris. 2. U souboru pacientů muţů do 70ti let věku po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu v postakutní fázi předpokládáme výraznější zlepšení svalové síly m. quadriceps femoris, neţ u stejného souboru pacientů muţů starších. 3. U souboru pacientů muţů s BMI indexem do 30 po implantaci totální endoprotézy kolenního kloubu v postakutní fázi předpokládáme výraznější zlepšení svalové síly m. quadriceps femoris, neţ u stejného souboru pacientů muţů s vyšší tělesnou hmotností. 44

46 2 Vyšetřované osoby a metodika 2.1 Vyšetřované osoby Soubor je tvořen 21 pacienty, kteří absolvovali artroplastiku kolenního kloubu pro diagnózy M170 primární gonarthróza, oboustranná a M171 jiná primární gonarthróza (Tab. 3, Graf 2). Část pacientů prodělala tento typ výkonu prvně, jedná se u nich o unilaterální implantaci, u menší skupiny se jiţ jednalo o implantaci bilaterální. Celý soubor tvoří pouze pacienti muţského pohlaví. Všichni pacienti byli operováni na I. ortopedické klinice FN u svaté Anny v Brně. Zde byl také zahájen jejich pooperační rehabilitační program, který dále pokračoval po jejich přeloţení na lůţkové rehabilitační oddělení KFDR FN u svaté Anny v Brně, kde bylo také zároveň provedeno měření a získávání příslušných údajů. Do statistického šetření byli zařazeni pouze pacienti s normálním pooperačním průběhem a pacienti, u nichţ se nevyskytly ţádné následné komplikace. Základní charakteristika vyšetřovaného souboru je uvedena v tabulce č.1 (Tab. 1). V tabulce č. 2 (Tab. 2) a grafu 1 (Graf 1) jsou pro úplnost uvedeny typy operačních řešení a jejich počty. Typ operace není ovšem ve výzkumu zohledněn. Tab. 1 Základní informace o vyšetřovaném souboru Počet pacientů 21 Věk (roky): průměr / nejvyšší / nejniţší 69,8 ± 6,95 / 82 / 58 Výška (cm): průměr / nejvyšší / nejniţší 173,8 ± 5,2 / 183 / 162 Váha (kg): průměr / nejvyšší / nejniţší 90,2 ± 12,42 / 125 / 69 BMI index: průměr / nejvyšší / nejniţší 29,8 ± 3,31 / 39,01 / 23,88 Unilaterální implantace 16 Bilaterální implantace 5 45

47 Tab. 2 Typy operačních řešení Typ operace Počet uţití Zimmer NexGen 2 AGC Biomet 3 DePuy Sigma 9 Aesculap Search Evolution Zimmer NexGen AGC Biomet DePuy Sigma Aesculap Search Evolution Graf 1 Počet uţití jednotlivých typů operačních řešení Tab. 3 Diagnózy vedoucí k artroplastice Diagnóza Počet M170 3 M M170 M171 Graf 2 Počet a typ diagnóz vedoucích k artroplastice Všichni účastníci výzkumu podepsali informovaný souhlas. Taktéţ byli seznámeni s tím, ţe výsledky zkoumání budou pouţity pro vědecké účely. Kaţdý z členů měl moţnost z výzkumu odstoupit a to i bez udání důvodu. 46

48 Během celého experimentu bylo postupováno v souladu s etickými zásadami Helsinské konvence z roku 1975, v revidovaném vydání z roku Statistická charakteristika základních údajů Na úvod statistické charakteristiky je pro úplnost uvedena tabulka obsahující kompletní přehled všech testovaných subjektů včetně jejich iniciál, věku, výšky, hmotnosti a vypočítaného BMI indexu (Tab. 4). Pořadí v tabulce není náhodné. Jednotlivé subjekty jsou zde seřazeny dle pořadí, v němţ do výzkumu vstupovaly a podrobovaly se úvodnímu dynamometrickému měření svalové síly m. quadriceps femoris. Tab. 4 Kompletní přehled základních charakteristik celého souboru Iniciály pacienta Věk (roky) Výška (cm) Hmotnost (kg) BMI index V. D ,64 M. Z ,14 J. Š ,76 J. K ,36 F. I ,32 M. Ţ ,88 P. P ,08 J. J ,48 J. D ,35 V. V ,51 M. F ,22 L. Š ,12 G. W ,88 J. S ,1 F. T ,12 F. P ,8 A. K ,16 K. D ,01 J. U ,01 K. K ,7 J. B ,28 47

49 V následující tabulce (Tab. 5) jsou jiţ uvedeny statistický významné údaje vztahující se k celému základnímu statistickému souboru. Byly určeny aritmetické průměry jednotlivých skupin dat a jejich směrodatné odchylky. Tab. 5 Statistická charakteristika základních údajů Počet Průměrný věk Průměrná výška Průměrná hmotnost Průměrný BMI Soubor (n) (roky) (cm) (kilogramy) index (x ± SD) (x ± SD) (x ± SD) (x ± SD) Muţi 21 69,8 ± 6,95 173,8 ± 5,2 90, 2 ± 12,42 29,8 ± 3,31 Vysvětlivky: x aritmetický průměr, SD směrodatná odchylka 2.2 Metody a prostředky vyšetření Izometrická dynamometrie Pro získání potřebných dat bylo prováděno měření svalové síly m. quadriceps femoris na izometrickém dynamometru s označením PC-2 SDT (Recens s.r.o.). Měření probíhalo na oddělení 23., KFDR, Fakultní nemocnice u svaté Anny v Brně, v letech Svalová síla byla měřena na obou dolních končetinách. Pacienti byli před vlastním měřením řádně instruováni a poučeni o významu a průběhu tohoto vyšetření. Dále proběhla fixace pacienta v pevném křesle, jenţ je součástí přístroje, v základní poloze nutné pro izometrické vyšetření. Základní polohou je sed, kdy kolenní a kyčelní klouby zaujímají flexi rovnou 90 (obr. 9). Na distální konec bérce byl pacientovi umístěn pevný popruh, spojený se sondou tenzometru, jenţ zaznamenává zatíţení (obr. 11). Tento popruh je pevný 48

50 a neumoţňuje pohyby v kolenním kloubu. Poté proběhlo změření délky páky bérce od malleolus externus po tibiofemorální štěrbinu kolenního kloubu. Po této přípravě proběhlo samotné měření izometrické síly a to tak, ţe na kaţdé končetině byla provedena maximální izometrická kontrakce trvající do tří vteřin. Měření bylo zopakováno třikrát po sobě, v časových intervalech tří sekund na vlastní maximální kontrakci a sedmi sekund na odpočinek a uvolnění. Menší počet měření by motoricky oslabeným pacientům nemusel stačit na nácvik a větší počet pokusů vede k větší únavě. Tato vyhovující délka intervalů pro kontrakci a uvolnění byla jiţ dříve empiricky ověřena v souboru 160 pacientů (telesna-vychova.studentske.eu, 2010). U kaţdého pacienta bylo provedeno a zaznamenáno dvojí měření. První měření bylo vstupní a slouţilo k zaznamenání svalové síly. Bylo uskutečněno průměrně 12tý den po operaci. Druhé, kontrolní, proběhlo po týdenní rehabilitaci absolvované na rehabilitačním oddělení KFDR s cílem porovnání změn svalové síly a tím kontrolou efektu cílené terapie MQF. Měřené a zaznamenávané veličiny byly maximální síla F max (N), dále odvozený maximální moment síly M max (Nm) a k jeho vypočítání nutná délka bérce páky. Hodnoty získané z měření na operovaných dolních končetinách tvořily v tomto výzkumu základní porovnávaný statistický soubor. Měření na druhostranných končetinách tvoří soubor kontrolní. Do statistického šetření jsou zahrnuty pouze hodnoty odpovídající největší maximální síle F max a největšího maximálního momentu síly M max, kterých bylo během tří měřených pokusů dosaţeno na kaţdé končetině. Ve výsledcích je dále pracováno jak s maximální silou F max, tak s maximálním momentem síly M max, jenţ odpovídá skutečnosti více, neţli pouhá maximální síla F max. 49

51 Obr. 11 Umístění popruhu na distální konec bérce (Novotná, 2006) 2.3 Metodika řízeného rehabilitačního programu Řízený rehabilitační program probíhal pod vedením a kontrolou pracovníků Katedry fyzioterapie a rehabilitace LF MU. Všichni pacienti byli náleţitě instruováni a podepsali informovaný souhlas s účastí ve studii. Vyšetřovaní pacienti nastoupili do řízeného rehabilitačního programu v průměru do dvanáctého dne po operaci (12 ± 2,3). Nacházeli se tedy v subakutním stádiu. Rehabilitační program probíhal na lůţkovém rehabilitační oddělení KFDR FN u svaté Anny v Brně. Pacienti zde absolvovali 2x denně individuální, příp. skupinové cvičení v malých skupinách (2 3 osoby). Kaţdá tréninková jednotka trvala 30 minut a byla zaměřena lokálně na obnovení hybnosti, rozsahu kloubního pohybu, správný timing zapojování svalových skupin a koordinaci pohybu, svalovou sílu a zamezení vzniku chybných pohybových stereotypů (viz. kapitola 1.8). Sledovaný, řízený rehabilitační program měl trvání jeden týden 7 dní. Před jeho začátkem a po jeho zakončení zde proběhlo měření a zaznamenání svalové síly MQF. 50