Objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta biomedicínského inženýrství Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF Objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu Objectivisation of rehabilitation process evaluations Disertační práce Doktorský studijní program: Biomedicínská a klinická technika Školitel: Školitel specialista: Doc. Ing. Lenka Lhotská, CSc. Ing. Karel Hána, Ph.D. MUDr. Michaela Tomanová, MBA Kladno 2014

2 PROHLÁŠENÍ Jméno doktoranda: MUDr. Michaela Tomanová, MBA Název disertační práce: Objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu Prohlašuji, že jsem uvedenou doktorskou disertační práci vypracovala samostatně pod vedením školitele doc. Ing. Lenky Lhotské, CSc. a Ing. Karla Hány, Ph.D. Použitou literaturu a další materiály uvádím v seznamu použité literatury. V Kladně dne MUDr. Michaela Tomanová, MBA

3 Poděkování: Za cenné rady a připomínky při řešení práce děkuji především paní doc. Ing. Lence Lhotské, CSc.. Zvláštní poděkování patří panu doc. RNDr. Mateji Danielovi, Ph.D. za pomoc při návrhu matematického modelování. Děkuji také panu Ing. Karlu Hánovi, Ph.D.

4 Abstrakt Cílem disertační práce bylo provést objektivizaci hodnocení průběhu rehabilitačního procesu s naší rehabilitační metodou a porovnat všechny sledované parametry před léčbou a po ní a dále zhodnotit vypovídající schopnost sledovaných parametrů přístroje MatScan, eventuálně navrhnout řešení pro další vývoj softwaru tohoto přístroje. Hlavním cílem bylo navrhnout vhodnou metodologii k objektivnímu hodnocení rehabilitačního procesu a ověřit její spolehlivost pomocí klinického experimentu. Pro splnění tohoto cíle jsme analyzovali dostupné metody měření a hodnocení průběhu rehabilitačního procesu. Zde jsme si jako základní požadavek definovali neinvazivnost, menší časovou náročnost, komfort pro pacienta a jednoduchost vyšetření pro zdravotnický personál. Jako nejvhodnější se ukázalo využití plantografického a posturografického přístroje. Kromě rozložení tlaku na končetiny a pohybu projekce těžiště mezi plosky nohou jsme dále sledovali hodnoty subjektivní bolesti pacientů zaznamenávané pomocí vizuální analogové škály bolesti (VAS) před léčbou a po ní. Přidali jsme i vyhodnocení dotazníku o zdravotním stavu SF-36 a hodnocení získané fotodokumentace. Dále jsme využili matematického modelování, které simulovalo konkrétní pohyby prováděné pacientem při naší terapii a zjišťovali jsme rozdílnost účinnosti těchto pohybů na strukturu a funkci páteře. Jako další cíl jsme si stanovili vytvoření experimentálního protokolu, na jehož základě byla sbírána a hodnocena experimentální data. Důvodem pro vytvoření protokolu bylo dodržení stejného postupu při měřeních, která probíhala v delším časovém období. Pacienti, které jsme sledovali, byli hospitalizováni v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí po dobu minimálně čtyř až maximálně sedmi týdnů. Pro vyhodnocení byla využita data ze tří studií, obsahujících 33, 100 a 331 pacientů. Experimenty prokázaly vhodnost navržené metodologie. Podařilo se identifikovat nejvíce vypovídající parametry o průběhu rehabilitačního procesu. Dále jsme pomocí matematického modelu verifikovali účinnost speciálních pohybů rehabilitační metody INFINITY method, jejíž výhodou je cvičení v tzv. mikropohybu, což je pohyb v milimetrech. Proto je možno tuto metodu využít i u pacientů, kteří nejsou schopni, například pro bolest, podstoupit standardní - konvenční rehabilitaci.

5 Abstract Aim of the PhD thesis was to propose objectification of evaluation of the rehabilitation process utilizing our rehabilitation method and compare all followed parameters before and after treatment, further to evaluate the informative value of parameters supplied by the MatScan device, and possibly to propose new features for future software development for this device. The main aim was to propose a suitable methodology for objective evaluation of the rehabilitation process and verify its suitability through a clinical experiment. For satisfying this goal, we analysed available measuring and evaluation methods of the rehabilitation process. Here we defined as basic requirements non-invasiveness, lower time demand, patient comfort and ease of examination for the medical professionals. Utilisation of plantography and posturography proved to be most suitable. In addition to load distribution on feet and movement of centre of force projection between soles, we followed values of subjective patient pain recorded using visual analogue scale (VAS) before and after treatment. We also added evaluation of the questionnaire SF-36 about health state and evaluation of photographic documentation. Further we utilised mathematic modelling that simulated concrete movements performed by a patient during our therapy and we assessed the differences in efficiency of these movements towards spine structure and function. Next goal we defined was specification of an experiment protocol on which collection and evaluation of experimental data was based. The reason for protocol specification was keeping the same procedure of data measurement and collection over longer time span. Data were collected from patients hospitalised in the Rehabilitation Centre Brandýs nad Orlicí minimally 4 weeks up to maximally 7 weeks. For evaluation data from three studies, containing 33, 100 and 331 patients were used. Experiments proved suitability of the proposed methodology. We succeeded to identify the most informative parameters about the course of the rehabilitation process. Further using the mathematical model we verified efficiency of special movements applied in the INFINITY method, whose advantage is exercise in so-called micro-movement (movement in millimeters). Therefore this method can be applied at patients that are not able, for example due to pain, to undergo standard conventional rehabilitation.

6 Obsah 1 Úvod Hlavní cíl Analýza existujících dostupných metod měření objektivizace rehabilitačního procesu Vytvoření experimentálního protokolu Návrh objektivních metod měření a jejich experimentální ověření Objektivizace návrhu rehabilitačního protokolu pomocí matematického modelování páteře Formulace problému z lékařského pohledu Stabilizace páteře Hluboký stabilizační systém (HSS) Svaly stabilizující páteř Lokální stabilizátory Globální stabilizátory Globální mobilizátory Funkce svalů podílejících se na stabilizaci páteře Vliv nitrobřišního tlaku na stabilizaci páteře Matematické vyjádření nitrobřišního tlaku Další stanovení intraabdominálního tlaku: Vyšetření Zatížení meziobratlového disku Terapie Shrnutí poznatků o stabilizaci páteře Rehabilitační metoda Metoda INFINITY Druhy pohybu Těžnice těla Indikace metody Příprava na terapii a terapie Četnost a směr cviků Symetrie a tvar cviků... 38

7 4.8 Shrnutí metody Matematický model zatížení bederní páteře při metodě INFINITY Matematické modelování Metody výpočtu zatížení páteře Trojrozměrný svalově-kosterní model oblasti bederní páteře Zpracování CT snímků Definice svalového modelu bederní páteře Matematický model zatížení bederní páteře Výsledky matematického modelování Metody hodnocení účinnosti rehabilitačního procesu Počítačová plantografie a posturografie Plantografie Posturální stabilita Historie posturografie Posturografie Technické parametry přístroje Software Porovnání technických parametrů jiných přístrojů Elektromyografie Přístrojové vybavení Elektrody Stimulátor Povrchová elektromyografie Jehlová elektromyografie Elektromyografické vyšetření Sonografie - ultrazvuk Účinky Zobrazení Návrh experimentu Metoda výběru pacientů v jednotlivých skupinách Popis měření a hodnocení Vizuální analogová škála (VAS) Dotazník o zdravotním stavu SF Fotodokumentace... 87

8 7.6 Metoda zpracování výsledů statistické testy Experimentální data a výsledky měření Kazuistiky Návrh metodologie objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu Metodologie Diskuze a závěr

9 Seznam zkratek Zkratka AP CNS COG COF COP CT DK EMB EMG EO FBSS fmr HK HRQoL HSS IAP ILC LBP LR MR MUL NMR OI PCSA RA RTG TA UZ VAS Význam předo-zadní směr pohybu těžiště cévní nervová soustava center of gravity center of force center of foot pressure počítačová tomografie dolní končetina Evidence Based Medicine elektromyografie m. externus obliquus syndrom neúspěšné chirurgické léčby (Failed back surgery syndrom) funkční magnetická rezonance horní končetina kvalita života v souvislosti se zdravím (Health-Related Quality of Life) hluboký stabilizační systém intraabdominální (nitrobřišní) tlak (intraabdominal pressure) m. iliocostalis bolesti dolní části zad pravo-levý směr pohybu těžiště magnetická rezonance m. multifidus nukleární magnetická rezonance m. obliquus internus fyziologický průřez svalu m. rectus abdominis rentgen m. transversus abdominis ultrazvuk vizuální analogová škála bolesti 9

10 Přehled dizertační práce Disertační práce je tematicky rozdělena do deseti celků. Jednotlivé kapitoly propojují ústřední téma nové, speciálně vyvinuté rehabilitační metody nazvané INFINITY method. Touto metodou byli v posledních sedmi letech léčeni pacienti Rehabilitačního ústavu Brandýs nad Orlicí. Nejprve je popsán teoretický základ, ze kterého v této práci vycházíme. Dále formulace problému z lékařského hlediska a vymezení daného cíle a popis samotné rehabilitační metody. Je popsán matematický model zatížení bederní páteře při metodě INFINITY, jeho teoretické základy a výsledky, kterých jsme při modelování dosáhli. Zmíníme současný plantografického a posturografického vyšetření, se kterým pracujeme a jeho technické zajištění a porovnáme ho s ostatními metodami hodnocení účinnosti rehabilitačního procesu. Následující kapitoly demonstrují výsledky praktické aplikace speciální rehabilitační metody na sledovaných skupinách pacientů a kazuistikách. Výsledkem je sestavení metodologie objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu na základě navrženého experimentu. Kapitola 1 dává stručný teoretický základ k problematice pacientů s onemocněním dolní části zad. Právě pacienti s tímto onemocněním byli vybráni pro provedení studie a následných měření a rozšíření softwarového vybavení. Zároveň vymezuje hlavní cíle práce. V kapitole 2 je popsána základní formulace problému z lékařského pohledu, který bude v práci řešen. Ten ve své podstatě nastoluje dva, na sobě závislé cíle. Prvním je ověření účinnosti naší speciální rehabilitační metody pomocí matematického modelu, který simuluje zapojení svalů při pohybech užívaných v metodě INFINITY a druhým je sestavení metodologie objektivizace hodnocení účinnosti rehabilitačního procesu na základě zvolených metod. Kapitola 3 vymezuje teoretický základ hlubokého stabilizačního systému, který je nejdůležitější pro správné fungování systému páteře a tak ovlivňuje i bolesti dolní části zad. Kapitola 4 popisuje použitou rehabilitační metodu. Objasňuje základní východiska samotné rehabilitační metody INFINITY. V kapitole 5 prezentujeme podstatu metody matematického modelování v oblasti bederní páteře, která nám pomůže objektivizovat dosud již dosažené výsledky s využitím nejmodernějších vědeckých přístupů. 10

11 Kapitola 6 dává přehled technického zajištění postupů posturografického a platnografického vyšetření při ověření účinnosti naší rehabilitační metody. Popisuje možnosti využití různých technologií a metod získávání a analýzy dat. V kapitole 7 je vymezen základ celého experimentu. Popisujeme metodu výběru pacientů a jejich léčebný plán, průběh měření a získávání dat a jejich následné zpracování. V kapitole 8 jsou prezentovány výsledky nejen provedených studií ale také jednotlivé kazuistiky pacientů. V kapitole 9 bude navržena metodologie hodnocení rehabilitačního procesu, která na základě námi provedeného experimentu může být objektivně využita i pro hodnocení jednotlivých rehabilitačních procesů mezi sebou. V poslední kapitole jsou potom naše výsledky diskutovány a shrnuty do závěrečného zhodnocení. 11

12 1 Úvod Lidské tělo, a tedy i pohybový systém, je vystavováno mnoha vnějším a vnitřním silám. Z pohledu biomechaniky podle toho, které síly ovlivňují jednotlivé části svalově-vazivového a kosterního aparátu je můžeme dělit na síly externí a interní. Pokud chceme znát zatížení pohybového systému a to především v oblasti bederní páteře, musíme poznat jak externí, tak interní síly. Externí síly jsou způsobeny externími objekty, silami a poli. Mohou to být síly kontaktní, které jsou způsobeny kontaktem externího prostředí s tělem. Dále sem patří tzv. inerciální síly, které vznikají jako důsledek pohybu v gravitačním poli (1) a síly, které vznikají působením zemské gravitace - tíhové síly (2). Poznáme-li hmotnost, polohu těžiště a moment setrvačnosti daného segmentu těla a jeho pohyb v třírozměrném prostoru, není problém určit externí inerciální a gravitační síly na něho působící (2). Síly interní působí uvnitř svalově-kosterního mechanizmu (3). Určit vnitřní síly je mnohem obtížnější než vnější síly. Interní síly jsou výsledkem působení jednotlivých částí a segmentů těla na sebe navzájem. V některých speciálních případech je možné interní síly určit přímo měřením. Týká se to hlavně výsledných sil působících v kloubech (4) a také sil svalů (2). V této práci se především zajímáme o oblast interních sil v oblasti bederní páteře. Jsou to síly svalového a vazivového aparátu a jejich vzájemné působení. Mezi ně můžeme zahrnout síly, které vznikají kontaktem dvou obratlů, působící na obratle buď pomocí kloubních disků tj. meziobratlových plotének anebo pomocí meziobratlových kloubů. Pokud nejsou tyto síly v rovnováze, dochází k nerovnoměrnému zatížení sil svalověkosterního systému, mohou vznikat dysbalance svalů, a pak dochází k destabilizaci a následně bolestem pohybového aparátu, především páteře a kloubů. Potíže a bolesti pohybového aparátu jsou dnes jedním z největších problémů, které řeší současná medicína. Je to široká problematika, která zahrnuje velké množství lékařských oborů a následně diagnóz. Velmi často se jedná o bolesti a potíže s páteří a klouby (jako je například artróza), dále jsou to různé pooperační a poúrazové stavy pohybového ústrojí, nebo revmatologická onemocnění. Tato všechna onemocnění mohou být buď vrozená, získaná anebo oboje současně. 12

13 Problémy s pohybovým aparátem jsou také velkou skupinou onemocnění, která snižuje kvalitu života pacientů, nejedná se vždy jen o nemocnost, ale často o zdravotní postižení, a to představuje i značný sociální problém. Dá se říci, že problémem není jen konkrétní onemocnění, jeho diagnostika a následná léčba z pohledu medicínského. Je to také finanční zátěž například pro zaměstnavatele, ministerstvo zdravotnictví a stát jako celek, nejen v České republice, ale i v jiných státech, je to zátěž i pro samotného pacienta. Problémy a bolesti páteře včetně onemocnění kloubů jsou největší skupinou onemocnění v civilizované kulturní společnosti, která zatěžuje všechny zmíněné strany. Může se jednat například o problémy s krční, s hrudní a s bederní páteří, které mohou být různého charakteru. Buď mají charakter běžné funkční bolesti z přetížení nebo (a) nedostatečné relaxace svalových a vazivových tkání v oblasti páteře a také v jiných částech pohybového aparátu. Někdy se lokální problém může přenášet do jiné oblasti např. na páteř. Čím dál častěji se u mladších lidí mohou vyskytovat různá degenerativní onemocnění typu artrózy nejen v oblasti páteře, ale i velkých a malých kloubů. Bolesti dolní části zad (Low Back Pain - LBP) představují v současné době velký sociální i ekonomický problém. Trvalá prevalence tohoto onemocnění se pohybuje mezi 60-85%. Navíc ve vyspělých zemích od druhé poloviny minulého století pokračuje nejen nárůst prevalence, ale také incidence tohoto onemocnění (5, 6). Nejvyšší incidence bolestí páteře se vyskytuje u pacientů mezi 30. a 55. rokem života (7, 8). Z mnoha randomizovaných studií přitom vyplývá, že jako prevence je pro pacienta ideální zachovat tělesnou aktivitu pomocí vhodného rehabilitačního režimu, který nezatíží pohybový aparát a který lze využít i jako následnou léčbu (6, 9). Pokud u pacienta hrozí porucha nervového systému, je třeba přistoupit k dalším metodám léčby. Včasná a správná diagnostika pomáhá rozpoznat, zda se jedná o závažnou, pro pacienta potenciálně ohrožující poruchu (tzv. červené praporky ) (10, 11, 12). V současné době neexistuje jediná správná a přesná definice pro chronické bolesti dolní části zad. V některých případech jsou chronické problémy definovány jako bolesti, které trvají déle než 7-12 týdnů. Jindy zase jako bolest, která trvá déle, než se předpokládá při běžné léčbě. Obecně se mohou klasifikovat také jako často se opakující bolesti zad, které nepravidelně ovlivňují jedince po delší dobu. (13) U velkého počtu pacientů s bolestmi páteře lze jen obtížně stanovit diagnózu i přes významný pokrok v dostupných vyšetřovacích postupech. V některých případech nelze jasně určit vazby mezi výsledky zobrazovacích metod, subjektivními příznaky, které pacient uvádí 13

14 a patologickými změnami pohybového aparátu (8). Další komplikací při stanovování správné diagnózy může být fakt, že jako bolest zad se může projevit celá řada různých příčin nejasné etiologie. Jako jeden z nejvýznamnějších etiopatogenetických faktorů vzniku vertebrogenních poruch uvádí zahraniční autoři jako například Hodges (14), ale i naši autoři jako je Kolář (8), poruchy hlubokého stabilizačního systému (HSS). Hluboké i povrchové svaly zabezpečují celkovou stabilizaci nejen páteře a celého těla během pohybu, ale i při statické zátěži. Při poruše či oslabení hlubokého stabilizačního sytému dochází k destabilizaci celého těla včetně páteře, jednostrannému přetěžování určitých svalových skupin, které nahrazují správnou funkci HSS, a také naopak k oslabování jiných. Následně tak dochází k celkové nerovnováze těla, nejen páteře. Otázkou však je, zda je vždy prvotní oslabení hlubokých svalů a následné přetížení povrchových svalů nebo i naopak. Tato nedostatečná stabilizace páteře, včetně celkové nerovnováhy těla, je velmi často dobře řešitelná léčebnou rehabilitací i fyzikální medicínou. Rehabilitace je právě jedna z možných nejméně invazivnějších a nejlevnějších metod, jak pacienta vyléčit anebo alespoň zmírnit jeho bolesti a problémy i disabilitu. V dnešní době existuje velké množství rehabilitačních metod, přístupů a konceptů, které se používají v rehabilitaci pohybového ústrojí pacientů. Problémem je, že dodnes není přesně a jasně a na základě Evidence Based Medicine (EBM) stanovena objektivizace měření a hodnocení výsledků rehabilitace a současně dán důkaz, jestli je konkrétní metoda účinná. Právě na tuto otázku jsme se v našem výzkumu zaměřili. 1.1 Hlavní cíl Cílem bylo najít co nejobjektivnější a z hlediska pacientů co nejméně zatěžující objektivizaci rehabilitačního procesu na podkladě srovnání účinnosti léčby před a po aplikaci speciální rehabilitační metody. Z tohoto vyplývá náš hlavní cíl disertační práce navrhnout vhodnou metodologii k objektivnímu hodnocení rehabilitačního procesu a ověřit si tak naše praktické zkušenosti pomocí klinického experimentu. Cílem práce je především objektivizace rehabilitačního procesu s naší vlastní rehabilitační metodou INFINITY method a zhodnocení vypovídající schopnosti sledovaných parametrů přístroje MatScan, eventuálně návrh řešení pro další vývoj softwaru tohoto přístroje. Vyvinutý software by pak následně mohl sloužit jako významný prvek při ověřování účinnosti naší speciální rehabilitační metody, včetně srovnání s metodami standardními. 14

15 1.1.1 Analýza existujících dostupných metod měření objektivizace rehabilitačního procesu Tyto metody vycházejí z různých technických, ale i netechnických principů, využívají různě složitá a různě nákladná technická zařízení a lékařské přístrojové vybavení, ale běžnou praxí je v současnosti objektivní vyšetření lékařem. a) Objektivní vyšetření lékařem: nese sice název objektivní, ale je to prakticky z části subjektivní pohled lékaře na pacienta. b) Obrazová dokumentace: běžná fotodokumentace nebo různé videozáznamy až celé filmy. c) Zobrazovací metody: běžné rentgenové snímky (RTG), počítačová tomografie (Computed Tomography - CT), nukleární magnetická rezonance (NMR), (dále budeme v textu používat pouze název magnetická rezonance (MR)), funkční magnetická rezonance (fmr), ultrazvuk (UZ) a další metody. d) Elektromyografie (EMG): kvalitní vyšetření pacienta, co se týče svalové aktivity. e) Plantografie: hodnotí zátěž pacientovy plosky nohy na senzorové desce. f) Posturografie: používá se buď statická nebo dynamická, jedná se o měření odchylek souřadnic projekce těžiště těla na podložku mezi plosky nohou. Naším cílem tedy bylo zhodnotit celkovou zátěž pro organismus pacienta, dostupnost, dosažitelnost kvality, opakovatelnost, časovou náročnost pro zdravotnický personál i pro pacienty a použitelnost v praxi u všech jednotlivých metod Vytvoření experimentálního protokolu Tento protokol jsme vytvořili k získání experimentálních dat. Jelikož byla data sbírána a analyzována za delší časové období a byla použita do několika různých studií a kazuistik, vznikla potřeba vytvořit experimentální protokol, který by zaručil jednotnost dat a tím jejich vzájemnou porovnatelnost. Při zachování stejného postupu experimentálního protokolu jsme docílili, že veškerá data ve sledovaném období byla sbírána stejným způsobem. 15

16 1.1.3 Návrh objektivních metod měření a jejich experimentální ověření Naším hlavním požadavkem na použité objektivní metody je snadné vyhodnocení, možnost jednoduché opakovatelnosti, minimální zátěž pro pacienta, co nejméně náročná práce pro zdravotnický personál, jak z hlediska časového zatížení, tak z hlediska jednoduchosti obsluhy. Objektivní metody měření jsou nezávislé na konkrétní osobě vyšetřujícího, výsledek by měl být srovnatelný u různých vyšetřujících a měl by být i snadno interpretovatelný Objektivizace návrhu rehabilitačního protokolu pomocí matematického modelování páteře Cílem práce je také využít biomechanický model páteře k objektivizaci vlivu navržené terapeutické metody na zatížení hlubokých stabilizačních svalů v oblasti bederní páteře a ověřit tak pomocí matematického modelování naše zkušenosti získané v rehabilitační praxi. 16

17 2 Formulace problému z lékařského pohledu Každý člověk se může narodit s potenciálně změněnými funkčními i strukturálními změnami pohybového ústrojí. Jedná se o změny od tzv. malé mozkové dysfunkce, tzv. dysmotorie (15) až k dětské mozkové obrně, vrozené vývojové vadě kyčlí apod. Dětí s vrozenými dysmotoriemi se rodí asi jedna třetina a přibližně jedna třetina z nich má v dospělosti nadále tento problém funkční a následně i strukturální změny pohybového ústrojí. To znamená, že jejich pohybový systém pracuje neefektivně, nekoordinovaně, částečně mají přetížené a částečně oslabené svaly, které pak neplní optimálně svoji funkci, nadměrně zatěžují nejen svalový, ale i vazivový a kloubní systém apod. Do určité doby mohou fungovat a tuto situaci řešit kompenzační, autoregenerační i autoreparativní mechanismy, ale po vyčerpání všech možností dochází k dekompenzaci a je nutno zahájit kvalitní rehabilitaci. Rehabilitace je nejúčinnější tam, kde ještě nevznikly strukturální změny, ale i tam, kde již vznikly, se snažíme situaci řešit a nastartovat v organismu co nejoptimálnější funkci pohybového ústrojí. Každý člověk dříve nebo později získává během života buď primárně, anebo sekundárně tzv. nasedající změny na vrozené dispozice, prvotní nebo další funkční a strukturální změny pohybového ústrojí. Dochází k funkčním změnám např. po přetížení, po jednostranném zatížení, po zatížení při našem civilizovaném způsobu života v naší kultuře apod. Do určité doby jsou ve hře kompenzační mechanismy, které v daném čase mohou pomoci tělo vrátit do co nejoptimálnějšího možného funkčního stavu. Po jejich vyčerpání je však situace neřešitelná bez léčebné rehabilitace. Naše speciální metoda INFINITY method je rehabilitační a fyzioterapeutická léčba, která se snaží znovu, lépe a co nejoptimálněji v daném čase, v němž je aplikována, nastartovat funkční i autoregenerativní mechanismy pohybového ústrojí a celého organismu. V praxi se metoda osvědčila a např. pacienti, kteří byli indikováni k operaci pro výhřez ploténky páteře nebo pro určité postižení šlach v oblasti ramene (16), (17) a rehabilitují aktivně i pasivně s touto metodou, nemusí být operováni. Důležité pro nás bylo zkusit najít možnosti objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu. Snažili jsme se proto otestovat co nejvíce pacientů s bolestmi dolní části zad před rehabilitační péčí a po ní, včetně toho, že jsme matematicky namodelovali specifický pohyb, který využívá naše metoda. 17

18 V první studii bylo vybráno 33 pacientů, kteří splňovali stanovená kritéria. U této skupiny jsme sledovali změnu posturografických a plantografických parametrů při stoji s korekcí zraku a změnu bolesti dle analogové vizuální škály bolesti (VAS) v hodnotách naměřených před zahájením léčby a po jejím ukončení. Tyto výsledky byly statisticky zpracovány. Již v této fázi se nám podařilo prokázat statistiky významnou účinnost naší speciální metody. Druhá studie čítala celkem 100 pacientů rozdělených do dvou skupin. První skupina absolvovala léčbu speciální metodou INFINITY, druhá skupina absolvovala konvenční rehabilitační léčbu bez INIFNITY method. U této skupiny jsme hodnotili, zda existuje statisticky významný rozdíl změny sledovaného parametru VAS před léčbou a po ní mezi oběma skupinami. Výsledky jsme hodnotili pomocí Wilcoxonova párového testu a i zde jsme potvrdili statisticky významný rozdíl mezi zvolenými skupinami. U skupiny pacientů léčených pomocí rehabilitační metody INFINITY jsme prokázali statistiky významně vyšší účinnost oproti skupině pacientů s konvenční léčbou. Pro více validní data i výsledky jsme se ve třetí studii rozhodli rozšířit počet pacientů i sledované parametry. Do této studie byl zahrnut celý vzorek pacientů s LBP, který čítá 331 pacientů, které jsme doposud za rok 2013 a 2014 v rehabilitačním ústavu změřili na plantografickém a posturografickém přístroji MatScan. V této studii jsme porovnávali dvě různé varianty stoje s korekcí zraku i bez ní. I tato studie potvrdila statisticky významné rozdíly mezi naměřenými hodnotami pacientů před léčbou a po ní. Abychom potvrdili tyto výsledky, využili jsme možnosti nejmodernějších technologií a pomocí matematického modelování jsme simulovali specifický pohyb, který provádí naši pacienti při cvičení naší speciální metody a porovnali jsme jej s ostatními druhy námi používaných pohybů. Tím jsme dosáhli srovnání jejich účinností na matematickém modelu. 18

19 3 Stabilizace páteře Rehabilitace při léčbě bolestí, především v oblasti bederní páteře, je složitý problém, bohužel vidíme často rozdíly mezi objektivním nálezem a subjektivními potížemi pacienta. Často jsou léčeny jen degenerativní změny, které lze vidět na rentgenových snímcích, eventuálně na počítačové tomografii a nukleární magnetické rezonanci, a tyto strukturální nálezy nejsou často ani doprovázeny žádnými subjektivními obtížemi pacientů. A naopak jsou pacienti, kteří mají bolesti páteře, někdy dokonce i s neurologickým nálezem, a žádné strukturální změny nemají. Vidíme tedy diskrepanci mezi objektivním nálezem a subjektivními potížemi pacienta. Problém je v tom, že nedostatečně diagnostikujeme složité funkční změny a jejich souvislosti. Nediagnostikujeme poruchy funkce pohybového ústrojí, změny struktury těla, změny postury a tvaru těla, s čímž souvisí i změna kvality svalových a vazivových tkání. Zdrojem bolesti jsou nejčastěji svaly, kloubní pouzdra a jiné vazivové a měkké tkáně. Pokud jsou léčeny svaly, používá se hlavně posilování povrchových zádových nebo (a) břišních svalů, s dobrým úmyslem, že to pacientovi pomůže. Potřeba je však aktivovat hluboký stabilizační systém, což jsou hluboké svaly v oblasti páteře a břicha a s tím související pánevní dno a bránice. Na prestižních pracovištích u nás i v zahraničí se tento problém řeší dynamickou stabilizací páteře. Koncept dynamické stabilizace páteře byl popsán mnoha zahraničními autory. U nás byl rozpracován prof. Jandou, prof. Kolářem a dalšími. Aktivní stabilizace je dynamický proces. 3.1 Hluboký stabilizační systém (HSS) Zapojení svalů do hlubokého stabilizačního systému (HSS) je automatické (podvědomé), je dáno vývojově centrálním programem a lze ho vyvolat reflexně. Fyziologicky je stabilizace celého těla včetně páteře zabezpečena souhrou svalů, vazů a CNS. Sval se neuplatňuje jen při pohybu, ke kterému je určen, ale má také funkci stabilizační a tím i posturální. Stabilizace je automaticky uplatňována při jakémkoliv statickém zatížení a pohybu (stoj, sed, pohyby HK a DK). Zatímco volný pohyb je závislý na naší vůli, stabilizační funkce svalů probíhá automaticky - nejen u hlubokých svalů, ale i u povrchových (v řetězovém propojení). 19

20 Potřebné je ale také zdůraznit, že každý sval musí být úponově stabilizován, musí mít punctum fixum (pevný bod), a pak je posturálně zajištěn. Pokud toto není dostatečně splněno, lokální problém se rozšíří do celého posturálního vzoru. 3.2 Svaly stabilizující páteř Svaly stabilizující páteř se dělí do 3 skupin: 1. Lokální stabilizátory 2. Globální stabilizátory 3. Globální mobilizátory Lokální stabilizátory Jejich vlákna spojují sousední obratle, tj. jednotlivé segmenty. Mezi lokální stabilizátory patří především musculi multifidi a funkčně i musculus transversus abdominis. Pro lokální stabilizátory je typické, že jejich kontrakce nevede k žádnému patrnému pohybu, kontrakce se projevuje pouze plynulou, přesně odměřenou změnou napětí svalových vláken spojujících jednotlivé obratle. Dále je velice důležité, že aktivita těchto svalů také předchází začátku jakéhokoli pohybu nezávisle na naší vůli. Už před začátkem jakéhokoli pohybu se objevuje změna napětí a aktivita těchto svalů. Jsou to svaly, které jsou určeny k tomu, aby naši posturu přizpůsobily očekávané aktivitě. Postavení každého segmentu by mělo být takové, aby součet sil a tlaků na segment působících byl navzájem vyrovnaný a vektorový součet byl pak nula, tím je segment ideálně ochráněn před jakýmkoliv přetížením Globální stabilizátory Jsou to svaly, které překračují několik obratlů, takže poskytují mnohem větší sílu a jsou schopny vyvinout poměrně značnou dynamickou kontrakci, ale rozhodně nám nepomohou ve stabilizaci jednotlivých segmentů, jejich aktivita není kontinuální v celém průběhu pohybu. Mezi globální stabilizátory patří především musculus obliquus abdominis internus, částečně i externus, dále střední vrstva paravertebrálních svalů. 20

21 3.2.3 Globální mobilizátory Mezi globální mobilizátory patří klasické povrchové svaly, které svou kontrakcí provedou zcela jasný pohyb. Pro udržení stability se aktivují hlavně v situacích, kdy dochází k výraznému náhlému narušení naší stojné základny a stability, při větších silových nárocích nebo při patologii jako kompenzační mechanismus nedostatečnosti hlubokých stabilizátorů. 3.3 Funkce svalů podílejících se na stabilizaci páteře Důležitá je souhra svalů hlubokého stabilizačního systému (HSS) s dlouhými povrchovými svaly. V oblasti krční páteře a cervikothorakálního přechodu páteře je kontrakce hlubokých flexorů a extenzorů páteře. V oblasti thorakolumbální páteře a lumbální páteře reflexně nastupuje kontrakce monosegmentálních svalů - především mm. multifidi, bránice, pánevního dna a svalů břišní stěny. Velkou roli ve stabilizaci hraje nitrobřišní tlak (21). Výsledky zjištění ukazují, že nitrobřišní tlak plní funkci nejen mechanickou, ale i facilitační pro břišní svaly a následně pro pánevní dno, a tím i pro krátké extenzory páteře (mm. multifidi apod.). Pravděpodobně při běžné činnosti v inspiriu dochází spíš k mechanické podpoře bederní páteře (nitrobřišní tlak) a následně k facilitaci transversus abdominis (TA) a pánevního dna, které pokračují ve své funkci v expiriu a pracují v součinnosti s krátkými extenzory bederní páteře (mm. multifidy). Tělo si v krajních životních situacích vybírá, zda je pro něho prvotní zajistit stereotyp dýchání nebo zabezpečit stabilizaci postury. Při výrazném narušení stability je jeho první volbou zajištění postury. Australská škola prokázala, že u pacientů s chronickými bolestmi páteře, (které ani nemusí mít jasný organický podklad a anatomický korelát), je signifikantně zpožděný nástup svalové aktivity lokálních stabilizátorů i snížení jejich celkové aktivity. Lokální stabilizátory pak nejsou schopny přesně stabilizovat každý pohybový segment. Dochází k přetížení (a to i při běžné lokomoci) a k vzniku opakovaných mikrotraumat. Je-li některá část pohybového ústrojí hypoaktivní, organismus vždy reaguje tím, že zapojí substituční kompenzační mechanismy. Nedostatečná funkce hlubokého stabilizačního systému je nahrazena hyperaktivitou povrchového svalstva. Tyto svaly překračují větší úseky páteře a jejich práce není tak jemně 21

22 a přesně odměřena. Dochází k zvýšení aktivity silných dlouhých vláken, což se projevuje jejich přetěžováním, k tvorbě spasmů, triger pointů a tender pointů a k tvorbě úponových bolestí. Australští, ale i naši autoři hledali takové postupy, aby se nejoptimálněji aktivovala bránice, pánevní dno a následně m. transversus abdominis a mm. multifidy, (aby se urychlila aktivace vláken svalů a zároveň tato aktivace probíhala fyziologicky asynchronně). 3.4 Vliv nitrobřišního tlaku na stabilizaci páteře Nitrobřišní neboli intraabdominální tlak (intraabdominal pressure - IAP) je tlak, který je v dutině břišní. Je tvořen všemi tkáněmi, které ohraničují dutinu břišní, což jsou především bránice, svaly břicha, svaly dna pánevního, svaly v oblasti bederní páteře, ty se na jeho vzniku podílejí jak svojí funkcí, tak odporem svých struktur. Dále se na nitrobřišním tlaku podílí všechny tkáně, které se v dutině břišní nacházejí včetně orgánů, které obsahuje. Normální hodnoty intraabdominálního tlaku jsou od 0 do 20 mmhg ( od 0 do 2,7 kpa). Fyziologicky se intraabdominální tlak zvyšuje při nádechu, při zátěži (více např. při zvedání těžkých břemen), dále při kašli, při tlaku na stolici, v těhotenství, také při jakémkoli vnějším tlaku na hrudník, hlavně jeho dolní část a při tlaku na břicho (včetně ležení a cvičení na břiše). Zvýšená tuhost břišní stěny, ať fyziologická (správná funkce svalů) nebo patologická (nepoddajnost břišní stěny, snížení její elasticity) zvyšuje tedy nitrobřišní tlak a naopak. Patologicky zvýšený nitrobřišní tlak může mít různou etiologii a nachází se u velkého množství diagnóz a patologických stavů. Z biomechanického hlediska pokud tělo je zatíženo zvedáním nějaké zátěže, působí v tu chvíli na něj a na páteř ohybový moment, který nutí tělo, potažmo páteř, k předklonu, tzn. flexi trupu a ta se musí následně vyvážit aktivitou erektorů páteře. Na kompenzaci tohoto ohybového momentu se také podílejí svalové, vazivové a jiné tkáně, které se nacházejí před páteří, nitrobřišní tlak, který může zvýšit tuhost těchto tkání. Na nitrobřišním tlaku se podílí z velké části aktivita bránice a břišních svalů, a právě břišní svaly se účastní předklonu těla a flexe trupu, tzn., že jejich účinek je podobný jako zátěž působící na lidské tělo, tzn., že dojde k zvýšení komprese na bederní obratle. Nitrobřišní tlak se tak podílí na zlepšení a zvýšení stabilizace páteře s pomocí hlubokého stabilizačního systému. Práce některých autorů popisují fakt, že při zvýšení nitrobřišního tlaku dojde k zmenšení zátěže na bederní obratle (15). Mohlo by k tomu docházet tak, že při zvýšení intraabdominálního tlaku dojde k zvýšení tuhosti všech struktur, které se na jeho zvýšení podílejí. Tím vznikne 22

23 podpora pomocí všech vnitrobřišních tkání, pomocí struktur, které dutinu břišní ohraničuji (především svalů, ale i vazivových tkání) a spolu s vnitrobřišním tlakem všechny tyto struktury a tkáně, v součinnosti s bederní páteří, zajistí celkovou podporu pro horní část trupu i pro hlavu. Dosud bohužel neexistují práce, které by výše uvedené skutečnosti jasně a přesně určily a charakterizovaly.. Obr. 3.1: Vliv intraabdominálního (nitrobřišního) tlaku (intraabdominal pressure - IAP) na zatížení bederních obratlů. Vektory břišních: EO - m. externus obliquus, OI m. obliquus internus, RA - m. rectus abdominis Matematické vyjádření nitrobřišního tlaku Matematické vyjádření hodnoty nitrobřišního tlaku vychází z Chaffinových rovnic (1969) a modifikuje se. 1) úhel Θ hrudního koše je měřen od horizontály; tento je uvažován dvakrát pro rovnost s originálním Chaffinovým úhlem měřeným od torza až ke stehnům (úhel stehna v tomto případě nebyl měřen); 23

24 2) moment M je vztažen spíše k hybnému segmentu L4/L5, než k segmentu L5/S1; 3) součinitel γ A udává závislost intraabdominálního tlaku v souladu s velikostí elektrické aktivity břišní stěny. 1,8 IAP = γ A (0,0001 (0,6516 0, Θ) M ), [ mmhg] γ A - koeficient aktivity břišní stěny Θ - úhel hrudního koše k horizontále [ ] M moment kolem [ ] L4/L5 kg cm Součinitel γ A je stanoven na základě poměru elektrické aktivity břišních svalů (mm.obliquii) a maximální kontraktilní aktivity svalů. Reálná hodnota je porovnána s tlakem, předpovězeným dle Chaffinových rovnic a menší hodnota je uvažována v předložené analýze. Horní hladina intraabdominálního tlaku je stanovena na 20 kpa Další stanovení intraabdominálního tlaku: 1) Chaffin 1,8 IAP = 0,0001 (0,6516 0, Θ) M, [ mmhg ] 2) Regresní rovnice Anderson (1985) 3,0145 0, ,9359 IAP = e (cos ξ ) M, [ mmhg ] ξ - úhel od ramene do horizontály [rad] M moment kolem [ ] L5/S1 N cm 3) Konstantní hodnota intraabdominálního tlaku, kterou můžeme předpokládat (Roozbazar, 1975) IAP = 13,33, [ kpa ] Pokud bychom chtěli provést výpočet zatížení páteře je nutno znát tvar a velikost bránice a také výslednici nitrobřišního tlaku. Plocha bránice je 0,0243 m 2 dle S. M. McGill a Norman 1987 ( 0,0299 m 2 dle Troup et al. 1983; 0,0465 m 2 dle Chaffin, 1969; 0,0511 m 2 dle Morris et al. 1961) a její těžiště je 0,038 m anteriorně od středu obratlového disku Th12. 24

25 Plocha bránice byla stanovena z 3D modelu kostry, který byl upraven na hodnoty průměrného amerického muže. Měřením geometrie a rozměrů hrudního koše a z CT snímků byla ověřena hodnota plochy bránice (McGill a Norman, 1987). Výslednice nitrobřišního tlaku se promítá do centrum tendineum bránice a rameno příslušného momentu sil je vztaženo k centru meziobratlového disku (nukleus pulposus) L4/L5. Konkrétní rozměry bránice jsou zde výše uvedeny pro matematické modelování. U každého jedince se ale tyto rozměry liší. Teoreticky by bylo nutné tyto rozměry získat vyšetřením každého pacienta pomocí počítačové tomografie nebo magnetické rezonance. Prakticky je to ale pro standardní rehabilitační péči zbytečné a zatím nerealizovatelné. Obr. 3.2: Velikost a tvar průmětu plochy bránice do transverzální roviny byl stanoven u živých amerických mužů a z pitev. Plocha bránice cm 2 (převzato McGill a Norman, 1987). 25

26 Nitrobřišní tlak je důležité popsat, protože s ním budeme pracovat i v dalších kapitolách práce, především v kapitole matematické modelování oblasti bederní páteře, a je důležitý pro funkci hlubokého stabilizačního systému a celé páteře. 3.5 Vyšetření Nedostatečnost HSS lze předpokládat a odečíst z celkového postavení a tvaru těla, viz Příloha č. 1, a typu dýchání (zdali se jedná o brániční nebo kostální dýchání) a to při objektivním vyšetření lékařem nebo jiným odborníkem. Pokud je vyšetřující zkušený odborník, je to někdy i lepší důkaz stavu pohybového ústrojí než drahé a složité vyšetřovací metody pomocí přístrojů. Oblast krční páteře - přetížení a zkrácení svalů v oblasti krční páteře (hyperaktivita) - musculus sternocleidomastoideus (S.C.M), musculi scalenii (SC), horní trapéz apod. Hrudník je v kraniálním postavení: primárně nebo se do tohoto postavení dostává při inspiriu při inspiriu se nerozvíjí, hlavně v oblasti sterna předo-zadně a v dolní části hrudníku laterálně (někdy je potřeba použít palpaci). Břicho: V oblasti horního břicha můžeme vidět přetížení včetně ThL přechodu. Je možné také provádět testy na HSS dle Koláře: brániční test, flekční test, extenční test, test břišního lisu. Dále máme v současné době velké možnosti v použití různých diagnostických přístrojových vyšetření, jako je MR,CT, RTG, EMG a jiné. Problém je v tom, že často nedokážeme přesně určit vazbu mezi objektivním nálezem při těchto vyšetřeních a subjektivními obtížemi pacienta a diskrepanci mezi nimi. Ve své práci uvádí Allat (26), že u jedinců, kteří neuvádějí žádné subjektivní obtíže, se v 39% vyskytuje hernie disku. Dále uvádí, že při radikulografii odhalili v 50% případů protruzi meziobratlové ploténky a v 24% případů objevili hernii disku (26). Kolář (27) odhalil abnormality u 35,4% případů za pomocí počítačové tomografie (CT) v oblasti dolní bederní páteře ve skupině 52 dobrovolníků, kteří netrpěli kořenovým syndromem ani lumbalgiemi. Zřetelné hernie meziobratlových plotének objevili ve 20 % případů u osob mladších 40 let (27). Dalším problémem při léčbě bolestí páteře může být tzv. syndrom neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní 26

27 páteře (FBSS). Tento termín není v současné době jednoznačně definován. Odlišné definice uvádí ve své práci například Burton (28) nebo také Mezinárodní společnost pro studium bolesti (IASP). Obecně lze říci, že jde o bolesti páteře a dolních končetin, případně kombinace obojího, které u pacientů přetrvávají i po operaci, ke které byli na základě obtíží indikováni. Z hlediska epidemiologie se výskyt FBSS pohybuje mezi 5-50% (29, 30) operovaných pacientů. Medián neúspěšných operací je tedy mezi 15-20%. Ve všech výše uvedených případech se snažíme, a často se nám to daří, řešit přetrvávající obtíže pacientů účinnou rehabilitační léčbou včetně stabilizace páteře. 3.6 Zatížení meziobratlového disku Při biomechanickém zatížení těla vsedě, ve stoje a při jakémkoli pohybu při různých polohách těla dochází k zatížení páteře, tzn. meziobratlových kloubů a především meziobratlových disků. Dochází k zvýšení hydrostatického tlaku v nucleus pulposus, tento tlak je úměrný jeden a půl násobku axiální kompresivní síly, působící na obratel přesně na meziobratlovou ploténku. Intradiskální tlak u zdravého člověka v oblasti bederní páteře se uvádí od 0,47-0,5 MPa při stoji (31). Axiální kompresivní síla je přibližně od 705 do 750 N a je úměrná intradiskálním tlakům, jak je uvedeno výše. 3.7 Terapie Lokální, ale i globální stabilizátory můžeme stabilizovat a aktivovat různými metodikami, my používáme naší speciální nově vyvinutou rehabilitační metodu INFINITY method. Dále je možno aplikovat senzomotorickou stimulaci - cvičení na úsečích, balančních sandálech, na posturomedu apod., reflexní lokomoci dle Vojty a posturální terapii J. Čápové, stabilizaci páteře dle PhDr. Čumpelíka, metodiku stabilizace páteře dle prof. Koláře - DNS: dynamickou neuromuskulární stabilizaci, stabilizace páteře dle australských autorů. 3.8 Shrnutí poznatků o stabilizaci páteře Je důležité každý cvik provádět technicky správně, s malou silou, co možná s největší korekcí fyzioterapeutem nebo pak samotným pacientem. Jde nám o kvalitu, ne o kvantitu. Při stabilizaci musíme dát pozor na přetížené svaly a únavu oslabených svalů, které jsou často se spoušťovými body (trigger points). Cvičení je proto nutné přizpůsobit 27

28 momentálnímu zdravotnímu stavu a diagnóze pacienta. Pokud je prováděna pasivní terapie fyzioterapeutem nebo lékařem jsou podmínky stejné, s tím rozdílem, že k tonizaci svalů a současně k uvolnění svalů i vazivových tkání dochází pasivně a pacient nemusí vynakládat prakticky žádnou energii. 28

29 4 Rehabilitační metoda V Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí se zabýváme léčbou pacientů s problémy pohybového ústrojí. K léčbě pacientů byly v minulosti využívány standardní léčebné postupy a techniky českých autorů. Byly to například posturální terapie dle J. Čápové (2008), stabilizace hlubokých svalů dle PhDr. Čumpelíka (2006) nebo stabilizace hlubokých svalů dle prof. Koláře (2009). Postupem času ale vznikala potřeba nové rehabilitační metody, která by byla více variabilní, použitelná i pro pacienty s významným pohybovým omezením nebo například i pro pacienty ihned po operacích. Důležité pro nás bylo i vytvořit velké množství autoterapeutických cviků. Začali jsme vyvíjet vlastní rehabilitační metodu na základě teoretických znalostí a po mnoha letech terapeutických zkušeností v rehabilitační praxi. Metoda dostala název INFINITY method a stala se nedílnou součástí léčby většiny pacientů v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí, bez rozdílu diagnóz. Metoda se dále vyvíjela a přizpůsobovala potřebám pacientů a v současné době je používána asi sedm let. V této fázi jsme se rozhodli metodou testování a měření pacientů prokázat statisticky významnou účinnost při léčbě naší speciální rehabilitační metodou. Velkou část našich pacientů tvoří skupina s diagnózou bolestí dolní části zad (LBP). A právě vysoká prevalence, zvyšující se incidence a významný sociální i ekonomický dopad na celou společnost byly hlavními důvody, proč jsme do studií zvolili právě tuto skupinu pacientů. 4.1 Metoda INFINITY Je speciální rehabilitační metoda, která byla vyvinuta na našem pracovišti. Je aplikována při rehabilitaci pacientů s problémy pohybového aparátu. Metoda nese svůj název podle ležaté osmičky - symbolu nekonečna, anglicky infinity. INFINITY method je rehabilitační metoda vypracovaná na základech biomechaniky, neurofyziologie a anatomie. Tato metoda má jednoduchý a dobře pochopitelný princip, ale současně velké množství variací a možností. Je indikována pro léčbu onemocnění pohybového systému, např. onemocnění páteře, kloubů, svalů, poúrazových a pooperačních stavů, některých neurologických onemocnění, stejně jako pro lidi, kteří potřebují pomoc 29

30 s držením těla i s psychickou stabilizací. Současně slouží jako preventivní pohybový program u lidí, kteří chtějí udělat něco pro své zdraví a svou postavu. Cvičení je založeno na zlepšení stabilizace, centrace, koordinace, vnímání a ovládání celého těla včetně páteře. Umožňuje uvolnění, protažení, posílení celého pohybového ústrojí i zlepšení mobility, flexibility a kvality tkání (pružnost, poddajnost, elasticitu, pevnost, ). Dále tato metoda využívá např. propriocepci, exterocepci, cerebelovestibulární systém až po mechanismy kůry mozkové apod. Oslovuje svaly, šlachy, vazy, fascie, kloubní pouzdra a další měkké tkáně. Pracuje na celkové postuře a stabilitě těla včetně páteře s pomocí gravitace. Metoda a cvičení zapojuje tělo do fyziologických pohybů, které pak postupně tělo vrátí do momentálního možného optimálního pohybového a posturálního stavu a vzoru. Využívá aktivaci horních a dolních končetin, hlavy, hrudníku včetně bránice, pánve včetně pánevního dna, dýchání i vrozených, geneticky daných reflexů a programů centrálního nervového systému apod. 4.2 Druhy pohybu Pro metodu INFINITY, tedy česky nekonečno, je využíván symbol nekonečna (ležatá osmička, osmičkový pohyb), který je základem části cviků a terapie, které jsou prováděny v různých rovinách a směrech ve tří-dimenzionálním prostoru. Metoda pracuje s pohybem do osmičky, dále do nuly (oválu), kruhu, spirály, proti odporu nebo jenom prostého pohybu určitým směrem apod. Cvičení je aktivní, aktivní s dopomocí, pasivní a s vizualizací. Využívá se koncentrická, isometrická i excentrická kontrakce. Jako příklad uvádíme cvičení, kdy používáme symbolu nekonečna osmičky a zapojujeme jej do pohybů, které kladou důraz na centraci a stabilizaci těla, na těžiště, těžnici těla apod. INFINITY method využívá pohybu do osmičky: laterolaterální anteroposteriorní x posteroanteriorní kraniokaudální x kaudokraniální 30

31 Obr. 4.1: Latero-laterální, antero-posteriorní resp. posteroanteriorní, kraniokaudální, resp. kaudokraniální směr. Obr. 4.2: Jejich obdoby v různých rovinách a segmentech těla. 4.3 Těžnice těla Pacientovi k lepšímu uvědomování těla a pohybu pomáháme tím, že mu popíšeme fyziologickou těžnici těla (osu těla), přímku vestoje, která prochází od středu hlavy, před páteří, oblastí perinea až do stojné základny mezi oběma ploskami. Pacienta vyzveme, aby si tyto body zkusil pomyslně spojit a aby si tuto přímku představil a dále mohl s její pomocí pracovat se svým tělem. Při cvičení celým tělem s důrazem na těžiště těla a na těžnici je tato přímka osou každého cviku - osmičky (nuly ), tzn., že pohyb vychází z centra těla eventuálně z končetin. Cviky začínáme cvičit nejdříve v oblasti pánve ve všech rovinách a pak můžeme postupovat výše po těle, hlavních center etáží INFINITY je osm (viz Obr. 4.8). 31

32 A B C Obr A, B, C, D: Těžnice těla. D Obr. 4.4: Cviky těla je možno provádět ve třech rovinách - transversální, frontální a sagitální tak, že v každé rovině provádíme alespoň dva na sebe kolmé cviky (osmičku, ). 32

33 A B C D E F 33

34 G Obr A, B, C, D, E, F, G: Transversální rovina. A B C D 34

35 E Obr A, B, C, D, E: Frontální rovina. A B C Obr A, B, C: Sagitální rovina. 35

36 4.4 Indikace metody Tato metoda má mnoho možností a prakticky nemá kontraindikace, protože pokud bude pacient cvičit v představě, tak normálně mentálně vybavený člověk v podstatě může mít jakoukoli diagnózu a dochází k aktivaci svalů, ale nemůže dojít k jejich přetížení nebo poškození. Opatrně a pomalu je nutno začít, pokud se jedná o člověka s prokázanou patologií, hypofunkčním pohybovým systémem, dysbalancemi různých svalů, přetížením svalů, šlach a vazů apod., změněným tonusem svalů (jako např. trigger a tender pointy), nedostatečnou, nefunkční kvalitou tkání (především u starších pacientů), degenerativními změnami pohybového ústrojí, které mají vliv na funkčnost a bolestivost pohybového ústrojí (jako například kořenové syndromy, artrózy všech možných kloubů včetně páteře), s různými pooperačními a poúrazovými stavy apod. 4.5 Příprava na terapii a terapie Nejdříve se snažíme pacienta uvolnit, aby pak mohl lépe vnímat pohyb, jeho prostorové vyjádření, jeho rychlost, aby se pak snažil k určitému pohybu využívat jen svaly, které jsou k tomu pohybu opravdu potřebné. Před každým cvičením vedeme pacienta k tomu, aby se v klidu, se zavřenýma očima, velmi pomalu a hluboce nadechl a vydechl třikrát až sedmkrát za sebou a aby tímto také ukončil i sérii cviků a fyzioterapie. Metoda umožňuje tři typy pohybů. Je to tzv. makropohyb (tj. pohyb v cm), který připomíná např. Tai-Chi. Dále je to tzv. mikropohyb (tj. pohyb v mm), který je určen především pro pacienty s výraznou bolestí, a pro ty, kteří mají pohyb s větším rozsahem omezený, zakázaný nebo ho nejsou schopni. Tento pohyb slouží i jako trénink uvědomování si vlastního těla. Pak je to také pohyb s vizualizací, kdy si pacient pohyb představuje. Zpočátku je výhodné INFINITY method provádět jen v představě nebo téměř v představě se zavřenýma očima. Z biomechanického pohledu v oblasti bederní páteře definujeme mikropohyb jako pohyb, který výrazně neovlivňuje geometrii oblasti lumbální páteře. Naopak makropohyb se pomocí kinematického řetězce přenáší do celé páteře. Nejdříve doporučujeme pohyb provádíme v tzv. mikropohybu a to co nejpomaleji a osmičky děláme jen centrální, jen s naznačenými exkurzemi těla malé centrální osmičky (nuly, 36

37 přímky), tzn., že dovolíme vychýlení těžnice a těžiště z centra těla jen nepatrně ve všech možných určených směrech. Při pohledu na tělo je pohyb zpočátku téměř neviditelný. Využíváme také odporu a dýchání (nádechu a výdechu). Postupně pohyb provádíme v tzv. makropohybu a to tehdy, když tělo získává lepší stabilitu, centraci, koordinaci a tonizaci a současně začíná docházet k protažení, uvolnění, propracování, lepší pružnosti, flexibilitě a kvalitě tkání. Můžeme přidávat osmičky větší s větším rozsahem pohybu, s větším vychýlením a s větší velikostí osmiček a s normální rychlostí pohybu, nesnažíme se zatím moc přesáhnout přes obrysy těla (přidáváme na velikosti dle konkrétního cviku do délky a do šířky osmiček (nul, ). Pokud je kvalita, koordinace, rovnováha, stabilita a uvědomování pohybu dostatečné, můžeme cvičení provádět rychleji s velkými exkursemi pohybu, hodně přes osu těla, přes okraj těla, s větším vychýlením těla, s větším rozsahem pohybu. Když se zdravotní stav pacienta zlepší natolik, že motorika, svalová síla a rozsah pohybu jsou na dobré úrovni, nebo se jedná o preventivní cvičení u zdravých osob, pak cvičíme i rychleji než při běžném pohybu a můžeme pak využívat i větší sílu. Když už provádíme pohyb s většími exkursemi a když při dotažení pohybu do krajních poloh je pohyb ještě bolestivý nebo je po cvičení větší bolestivá reakce, cvičíme a pracujeme velmi opatrně, s malými exkurzemi pohybu, postupně a pomalu, především při pasivním cvičení. Čím starší člověk, tím spíš doporučujeme především protahovací a uvolňovací cviky provádět pomaleji a s menším rozsahem pohybu s ohledem na předpokládanou změněnou kvalitu tkání - (pružnost, poddajnost, pevnost ) svalů, vazů, ligament, fascií, kloubních pouzder celého těla. Všechny cviky můžeme provádět v různých částech těla HK, DK, hlava a v tzv. etážích INFINITY (viz Obr. 4.8) 37

38 Obr. 4.8: Etáže INFINITY. 4.6 Četnost a směr cviků Každý cvik opakujeme třikrát jedním a třikrát druhým směrem (tzn. v protisměru) v každé určité poloze. Se základními cviky začínáme vždy v centru těla v pomyslné těžnici nebo ve středu (osy) končetiny na HK a DK. Vždy bereme ohled na konkrétní diagnózu, na momentální stav pacienta a vyšetření pohybového ústrojí. 4.7 Symetrie a tvar cviků Jestliže nám to anatomické poměry nedovolí, osmičky nemusí být a nejsou vždy přesně symetrické, a to hlavně u uvolňovacích, protahovacích cviků a cvičení s HK a DK. 38

39 Symetrie u cviků stabilizujících a centrujících je důležitější a snažíme se to co nejvíce dodržovat. Trénovaný nebo zdravý jedinec pak může postupně více uvolňující, protahovací a posilovací cviky provádět přes danou rovinu a osu těla a využívat tak více gravitaci. Nestačí pouze provádět pohyb a držet posturu se správnou korekcí, musíme centrovat a stabilizovat tělo vůči gravitaci a snažit se o správné držení těla při stabilizujícím cvičení a pak i při běžném pohybu co nejvíce symetricky kolem osy těla, aby tělo bylo co nejvíce vyvážené a tím při běžném pohybu, co nejméně ovlivnitelné gravitací. V těle je velmi silný, prvotní pohybový program udržení postury, udržení stability proti gravitaci. Důležitější je tedy neupadnout a nezpůsobit si zranění, až pak mozek umožní tělu dýchat, jíst apod. My a naše tělo se musíme naučit co nejvíce gravitaci odolat, protože je to síla, která svým způsobem velmi ovlivňuje a poškozuje náš pohybový systém. Ale současně je naše tělo stavěno na prostředí s gravitační silou a bez ní by nebylo funkční. Zpočátku, když si pacient pohyb nemůže dobře představit a uvědomit, můžeme provádět i velmi ploché osmičky (nuly ), které jsou ve výsledku totožné s pohybem v přímce, tzv. Kompas cvičení. Cvičení provádíme v určitě části těla, ve všech třech rovinách, alespoň dva na sebe kolmé cviky (osmičky, pohyb v přímce ), eventuálně postupně i více, tzn. diagonálně. Jako když si představíte kompas, tak provádíte pohyb směrem sever-jih a opačně nebo (a) západ-východ a opačně (tzn. v té určité rovině oba tyto cviky) nebo se dá přidat i směr diagonální ( mezi ), tzn. severovýchod, severozápad atd. Obr. 4.9: Kompas. 39

40 4.8 Shrnutí metody Protože využíváme pohybů ve všech rovinách a všech možných směrech, oslovujeme a aktivujeme i svaly a vazy, ligamenta a další tkáně, které při civilizovaném způsobu života používáme málo nebo jsou hypoaktivní z jiných příčin (např. při bolesti, stresu). Současně opakovanými a protisměrnými pohyby uvolňujeme a normalizujeme svaly a další přetížené, hyperaktivní a často zkrácené tkáně pohybového systému a zlepšujeme jejich kvalitu, pružnost a současně funkčnost. Cviky cvičíme většinou v určité části těla (etáži INFINITY method, viz Obr. 4.8), ale často se jejich účinek především v makropohybu přenáší více nebo méně na jeho další části. Důležité je, že pohyb by měl být subjektivně pro pacienta příjemný, ladný, jemný a plynulý. Uvolňovací cviky provádíme pomalu buď jako protahovací cviky s většími exkurzemi, nebo s menšími jako mobilizaci. Např. tak, že pánev zastabilizujeme nebo (a) držíme a následně pohybujeme segmenty nad ní, nebo naopak pohybujeme pánví a stabilizujeme nebo (a) držíme segmenty nad ní a stabilizujeme hrudník apod. (využíváme odpor a aktivní i pasivní pohyb). Pokud cvičíme s důrazem spíše na vnímání, uvědomování, ovládání a koordinaci těla, začínáme cvičit vleže se zavřenýma očima v představě a v mikropohybu. U cviků, u kterých využíváme gravitaci, provádíme cvičení vestoje nebo (a) vsedě, a tím lépe aktivujeme stabilizaci a centraci těla. Ve stoje (vsedě) se můžeme také soustředit na pohyb s celkovým pohybem těla v prostoru, snažíme se o maximální vnímání, ovládání a koordinaci pohybu. Stále je důležité korigovat pokud možno co nejsprávnější postavení těla včetně neutrálních poloh. Nejdříve je výhodnější cvičit v uzavřených pohybových řetězcích (s oporou těla nebo končetin nebo s odporem) aktivně i pasivně s využitím kokontrakce a tlaku do kloubu, eventuálně také trakčně pro uvolnění tkaní. Pak s přibývající stabilitou, koordinací a při celkovém zlepšení funkce pohybového aparátu přidáváme cviky v otevřených kinematických řetězcích. INFINITY method cvičíme dynamicky nebo staticky ( dynamickoisometricky ) s odtlačením, s odporem, a tím se vytváří svalové zřetězení, jež facilituje napřímení (změny např. v dýchání, bránici, hrudníku, kořenových kloubech, apod.). INFINITY method vlastně kombinuje i částečně kopíruje všechny možné fyziologické pohyby těla - flexi, extenzi, rotaci vnitřní rotaci, zevní rotaci, abdukci, addukci, lateroflexi, 40

41 u končetin i supinaci, pronaci, everzi, inverzi. Pracuje s trakcí a distrakcí resp. aproximací do kloubů dále ve spojení s pohybem infinity v mikropohybu i makropohybu dle individuálního stavu a vyšetření pohybového ústrojí. Tato metoda umožňuje zlepšení nastavení posturálního systému těla, kdy dochází postupně k lepšímu vyvážení i symetrizaci celého těla v prostoru, a tím k předpokladu vytvoření kvalitnějšího a efektivnějšího pohybu. Zlepšení posturálního nastavení můžeme u pacientů mnohdy odečíst z postavení, tvaru a kontury těla (viz Příloha č. 1). Také metoda pozitivně ovlivňuje funkci pohybového ústrojí a kvalitu tzv. měkkých struktur, jako jsou svaly a vazivové tkáně. Vzhledem k dobře zpracované metodice, snadnému nácviku aktivního cvičení a pasivní terapii prováděné terapeutem, se metoda osvědčila pro nemocné s bolestivými poruchami páteře a kloubů. INFINITY method je rehabilitační metoda zaměřená na stabilizaci a posílení trupového svalstva, zádových i břišních svalů včetně hlubokého stabilizačního systému s návazností na brániční dýchání. Současně umožňuje ale i zvýšení mobility a flexibility na základě uvolnění, protažení, mobilizace měkkých tkání pohybového systému. Pracuje na celkové postuře a stabilitě těla včetně páteře pomocí gravitace. Aktivuje podvědomé i vědomé nastavení posturálního systému těla a účinné zapojení hlubokého stabilizačního systému a současně nepřetěžuje svalově-vazivový aparát. Využíván je mimovolní (podvědomý) a volní (vědomý) pohyb, ať jako aktivní pohyb pacienta, nebo jako pasivní pohyb s terapeutem, nebo kombinací obojího. Oslovuje více informačních vstupů, včetně propriorecepce a exterorecepce. Výhodou naší metody je, že léčba pacienta je možná už v akutní fázi onemocnění a i s výraznější bolestí. Součástí terapie jsou i dechová cvičení a práce s dechem, která umožní relaxaci svalů, aktivaci některých svalových skupin včetně hlubokého stabilizačního systému a v neposlední řadě zlepšení psychického stavu pacienta. Předností metody je možnost velké šíře autoterapie, dobře pochopitelný princip a široké množství variant provedení. Po ošetření a nácviku této metody s terapeutem lze očekávat zlepšení celkové stabilizace těla, tzn. biomechanického vyvážení a symetrizaci těla v prostoru tak, jak nám to umožní funkce a struktura pohybového ústrojí a současně centrální nervové soustavy. Výsledkem by mělo být následné zlepšení kvality a efektivity pohybu, ale také zlepšení kvality a funkčnosti především měkkých tkání (svaly, vazivové tkáně), a tím i snížení bolesti pohybového ústrojí. U této léčby a cvičení je svalově-vazivový aparát zatěžován, ale není přetěžován, dochází k aktivaci a současně také často k uvolnění těchto struktur. 41

42 Existují různé rehabilitační metody, které vykazují různou úspěšnost u různých diagnóz. Náš empirický pohled nás vedl k tomu, abychom se hlouběji zajímali o teoretické matematické modelování svalově-kosterního systému, které by ukázalo aktivitu svalů při různých typech pohybu a tím mohlo teoreticky ověřit účinnost různých pohybů, které využívá naše metoda. A B C D E F Obr A, B, C, D, E: Příklady cvičení v transversální rovině. Obr Příklady cvičení v transversální rovině, viz Příloha č

43 A B C Obr A, B, C: Terapie s odtlačením dopředu a dozadu. Obr. - 5., 6. - Terapie s odtlačením dopředu a dozadu, viz Příloha č. 3. Obr. 4.12: Příklady terapie a cvičení v transversální rovině anteroposteriorně a zpět. Obr Příklady terapie a cvičení v transversální rovině anteroposteriorně a zpět, viz Příloha č

44 Obr. 4.13: Příklady terapie a cvičení laterolaterálně a zpět. Obr Příklady terapie a cvičení laterolaterálně a zpět, viz Příloha č. 5. Obr. 4.14: Příklad cvičení vestoje u kuchyňské linky. A Obr A, B: Příklad terapie a cvičení vsedě. B 44

45 A B C Obr A, B, C, D: Příklad cvičení vsedě v autě. D Obr. 4.17: Příklad terapie a cvičení s hlavou v transversální rovině. Obr Příklad terapie a cvičení s hlavou v transversální rovině, viz Příloha č

46 A B C D E F 46

47 G Obr A, B, C, D, E, F, G: Příklad terapie a cvičení s HK. Obr Příklad terapie a cvičení s HK, viz Příloha č. 7. Obr. 4.19: Příklad terapie a cvičení s DK. Obr Příklad terapie a cvičení s DK, viz Příloha č

48 5 Matematický model zatížení bederní páteře při metodě INFINITY V této kapitole budou popsány základy matematického modelu zatížení bederní páteře při rehabilitační metodě INFINITY method. Je zde využit model vyvinutý v laboratoři biomechaniky strojní fakulty ČVUT. Pro model byla použita redukce uvažovaných pohybů tak, aby byly simulovány čtyři typy pohybů, které se při rehabilitačním cvičení bederní páteře nejčastěji aplikují v naší rehabilitační metodě. Pomocí modelu se podařilo ověřit jakým způsobem jsou jednotlivé svalové skupiny zatěžovány a který pohyb je nejúčinnější. Matematický model vychází z popisu páteře jako systému tuhých těles, která jsou navzájem spojena prostřednictvím vazů, kloubů, svalů a meziobratlových plotének. Při vytváření modelu byla využita data z CT snímků a rovnice rovnováhy byly sestaveny pomocí metody řezu. 5.1 Matematické modelování Protože je obtížné provést měření sil přímo v lidském těle u většího množství pacientů, provádí se odhad interních sil pomocí matematických simulací. Při vytváření matematických modelů se využívá mnoho zjednodušení a předpokladů (32), např. pohybový systém bohužel bývá popisován jako soubor absolutně tuhých kostních segmentů, které pojí ideální klouby bez tření (33). Pohyb lidského těla je uskutečněn velkým množstvím svalových a vazivových struktur, které zajišťuji vzájemný pohyb jednotlivých částí a segmentů celého těla. Dá se zjednodušeně říci, že pohybový systém je mechanický systém popsatelný rovnicemi rovnováhy, v nichž jsou obsaženy různé vnější a vnitřní síly. Chování pohybového systému můžeme popsat určitým počtem rovnic rovnováhy, který se rovná počtu neznámých vnitřních sil. Můžeme teoreticky určit neznámé veličiny z rovnic rovnováhy, ve kterých se vyskytují. Bohužel v praxi počet neznámých překračuje počet rovnic rovnováhy. Problém je v tom, že počet působících svalů je vyšší než počet svalů nevyhnutelně potřebných pro zabezpečení daného pohybu (3). Tento fakt bývá označován pojmem svalová redundance (34). 48

49 Chceme-li vytvořit model svalově-vazivového systému, respektive svalů a měkkých vazivových struktur pohybového ústrojí, je jednodušší určit interní síly pasivních struktur (tzn. vazů, šlach kloubních pouzder) a směr svalů, složitější je určit velikost sil aktivní složky (tzn. svalů) a směry interních kontaktních sil. Pokud nás zajímají svalové síly, můžeme k jejich určení dojít různými způsoby. První možností je metoda přímé dynamiky. V metodě přímé dynamiky se nejdříve určí svalové aktivace, aby charakteristika pohybu odpovídala předem přijatým předpokladům, a pak se pohyb dopočítává. Druhou možností je metoda inverzní dynamiky, kdy je nám známý pohyb těla v prostoru, což je náš případ, protože známe základní pohyby v naší rehabilitační metodě INFINITY method. U konkrétního pohybu se pak můžeme snažit určit síly, které tento pohyb způsobily. V našem modelu jsme použili princip inverzní dynamiky. 5.2 Metody výpočtu zatížení páteře U těchto metod předpokládáme, že jsou známé směry sil svalů, síly pasivních vazivových struktur i vnější síly, a pokud toto máme dáno, můžeme určit pak vnitřní síly, jež jsou síly aktivních struktur a kontaktní síly. 49

50 Obr. 5.1: Síly působící na horní část těla. Horní část těla je zatížena hmotností segmentů těla W hlava, W hrudník působících v jednotlivých těžištích segmentů těla (Tab. 5.1). Kromě toho zde působí ještě síla nitrobřišního tlaku P. Předpokládáme, že zatížení páteře R působí ve středu souřadnicového systému. Síly působící na horní končetiny nejsou znázorněny. Tab. 5.1: Hmotnosti a souřadnice těžišť segmentů horní části těla. Tyto hodnoty odpovídají tělesné hmotnosti 65 kg. Upraveno z Janda, Valenta (2000). Segment těla Hmotnost (kg) x (mm) y (mm) Hlava 5,06 24,0 0 Hrudník 31,72-5,9 0 Levá paže 3,61 9,1 240 Pravá paže 3,61 9,

51 Pro každou část těla, každý segment platí dynamické rovnice rovnováhy, tj. rovnice rovnováhy sil a momentů sil (1). Počet neznámých v těchto rovnicích převyšuje jejich počet (34). Problémem se označuje jako staticky neurčitý a existuje nekonečný počet kombinací svalových sil, jež vyhovuje rovnicím rovnováhy. Abychom vyřešili tento problém, musíme ho převést na staticky určitý, který získáme nárůstem počtu rovnic nebo snížením počtu proměnných (používá častěji). V našem případě máme v modelu velké množství uvažovaných svalů, které bychom museli snížit, Tato metoda se nazývá metoda redukce a je jednou z nejstarších metod biomechanického modelování a je také nejčastěji popisována v publikacích o biomechanice, např. Nordin, 1989, Hall, Základem metody redukce je seskupení svalů s obdobnou funkcí do skupin, zatímco celá skupina je dále považována za jeden sval. Problém je pak staticky určitý, je-li počet svalů, které způsobují pohyb v daném kloubu, rovný počtu stupňů volnosti kloubu (3). Model zatížení bederní páteře v stoji prezentovali Asmussen a Klausen, Uvažovali, že dva sousední bederní obratle jsou spojeny sférickým kloubem v 2D prostoru a kloub má pouze jeden stupeň volnosti. Tudíž do modelu můžeme zahrnout pouze jednu svalovou sílu, která prezentuje činnost extensorů páteře (31, 35). Díky jednoduchosti této metody je s ní možno řešit složité úlohy se sníženým počtem svalů, které se redukují na svalové jednotky, které není pak možno rozdělit na příslušné svaly a jejich svalové síly =0 (5.1) + + =0 (5.2) kde Wj je váha části těla v Tab. 5.1 a rj jsou polohové vektory směřující do těžiště daných částí. Jelikož má hmotností síla W pouze složku z, ohybový moment v Eq. (5.2) lze vypočítat, pokud je projekce částí těla k rovině segmentu známa. 51

52 Tab. 5.2: Svaly zahrnuté do muskuloskeletálního modelu bederní páteře. Svaly připojené přes velké oblasti byly rozděleny na individuální svalové segmenty. Číslo Sval Zkratka Číslo segmentu svalu 1 Rectus abdominis RA 6 2 Pyramidalis PY 2 3 Obliquus externus abdominis OEA 36 4 Obliquus internus abdominis OIA 34 5 Transversus abdominis TA 68 6 Quadratus lumborum QL 24 7 Multifidus MF 34 8 Longissimus thoracis LT 10 9 Iliocostalis lumborum IL Erector spinae ES Psoas major PM 22 Úlohu můžeme také převést na staticky určitou, dodáme-li další rovnice popisující systém založený na fyziologických, neurofyziologických nebo mechanických kritériích (36, 37). Počet rovnic, které tak můžeme získat je však omezený a jejich matematická definice je problematická (36). Výhodnější je tento staticky neurčitý problém řešit metodou optimalizace. Zde akceptujeme možnost více řešení a snažíme se najít to optimální. Definujeme zde další kritérium, které slouží pro výběr nejvhodnějšího řešení. Základem této metody je předpoklad, že centrální nervový systém (CNS) aktivuje pohybový systém včetně svalů tak, aby výsledný efekt byl co nejlepší, tzn., aby kvalita pohybu byla optimální. Není však přesně známo, jak CNS pracuje, jak aktivuje svaly, svalové skupiny a jak je přesně celý pohybový systém řízen centrálním nervovým systémem. Jsou známy základy neurofyziologie, ale skutečný princip neznáme. Na základě těchto skutečností zavádíme tzv. optimalizační kritérium, které se snaží tento princip definovat a jeho matematickým vyjádřením je tzv. optimalizační funkce. Optimalizační funkce G příslušným svalovým silám přiřadí hodnotu a definuje nejvhodnější řešení, a to jako řešení s minimální nebo maximální hodnotou optimalizační funkce. Matematicky vyjádřeno jde o problém minimalizace nebo maximalizace funkce, je-li řešení 52

53 omezeno rovnicemi rovnováhy systému, tento problém se označuje jako vázaná optimalizace. Postup při řešení inverzní dynamické optimalizace je možné rozdělit do více kroků (36): 1. ze svalového modelu a z analýzy pohybu definujeme okrajové podmínky ul horní hranice interní síly; uu dolní hranice interní síly, a rovnice dynamické rovnováhy pro daný okamžik pohybu. 2. definujeme optimalizační funkci 3. řešením problému určíme interní síly působící na pohybový systém. V následující části se budeme věnovat především definici optimalizační funkce. Cílem je podat přehled různých typů optimalizačních funkcí s ohledem na funkce užité při popisu zatížení bederní páteře. 5.3 Trojrozměrný svalově-kosterní model oblasti bederní páteře Ke kvantitativnímu určení geometrie bederní páteře byl použit program, který byl vyvinut v laboratoři biomechaniky fakulty strojní ČVUT v Praze. Tento program je založen na zpracování série CT snímků, ze kterých je vygenerována třírozměrná(3d) kostní geometrie lumbální páteře. Na této 3D geometrii je následně možné definovat různé svaly v oblasti bederní páteře. Počítačový systém, který by použit, využívá kombinaci již dříve vyvinutých počítačových programů. Proto má počítačový program možnost stavebnicového uspořádání, ve kterém je použito několik podprogramů. Posouzení trojrozměrného svalově-kosterního modelu oblasti bederní páteře je rozděleno do tří fází: 1. zpracování CT snímků 2. vizualizace 3D kostní geometrie oblasti bederní páteře 3. definice svalového modelu bederní páteře 53

54 Obr. 5.2: Schéma systému pro určení 3D modelu oblasti bederní páteře. 5.4 Zpracování CT snímků Zpracování CT snímků se sestává z filtrování, vyrovnání histogramu, snižování šumu atd. Metody na zvýšení obrazu jsou definovány jako matematické operace na dvojrozměrné matici obrazových pixelů. Obr. 5.3: Vytvoření pseudo RTG obrazu z CT snímků. 54

55 Systém pro 3D interaktivní vizualizaci byl naprogramován ve specializovaném vizualizačním prostředí OpenDX také známém jako Data Explorer (DX). OpenDX je programovací prostředí pro vizualizaci dat a analýzu, která používá datový tok řízený klientským serverem výpočtového modelu. V našem zpracování bylo pro vybudování finální aplikace využíváno grafické uživatelské rozhraní, vizuální programování a také zapsání skriptu v programovacím jazyku OpenDX. Aplikace vykonává datový import, množství vyobrazení a výpočet 3D iso hladiny. Jak dobře jsou kostní struktury odděleny na CT snímcích, tak dobře je vytažen 3D model kostního obrazu. Při analýze v biomechanice jsou celé svaly obvykle popisovány jako pružná vlákna s určitým směrem působení svalu a každý sval může být považován za přímý od počátku (proximální úpon) do jeho úponu (distální úpon). Proto byla v naší práci geometrie příslušného svalu definována: bodem proximálního úponu rprox=[xprox; yprox; zprox], kde rproxje polohový vektor proximálního úponu bodem distálního úponu rdist=[xdist; ydist; zdist], kde rdist je polohový vektor distálního úponu fyziologickým průřezem svalu (PCSA), který je možné definovat jako poměr mezi objemem svalu a jeho délkou. Délku svalu je možné určit na základě znalostí proximálního a distálního úponu. Pro určení modelování lumbální páteře byly využity CT snímky dostupné z The Visible Human Project (38). Pro vizualizaci byl vytvořen muskuloskeletální model bederní páteře. Pro zjednodušení byl jako centrum souřadnicového systému zvolen střed meziobratlového disku L5/S1 v oblasti bederní páteře. Těžiště horní části těla ve stoje se nachází před bederní páteří. Na udržení rovnováhy je potřebná činnost posturálních svalů. Souřadnicový systém odpovídá souřadnicím definovaným v projektu Visible Human. Osa x směřuje dopředu, osa z je souběžná s podélnou osou těla a směřuje nahoru a osa y směřuje příčně doprava, viz Obr

56 Obr. 5.4: Zobrazení souřadnicového systému a muskuloskeletálního modelu. Abdominální svaly nejsou zobrazeny. Počátek souřadnicového systému koresponduje s projekcí těžiště horní části těla do transverzální roviny v oblasti L5/S Definice svalového modelu bederní páteře Při definici svalového modelu bederní páteře byl použit již publikovaný model autorů Stokes, Gardner-Morse, Svaly jsme modelovali jako elastická vlákna, která spojují body proximálního úponu a distálního úponu. U břišních svalů je problémem definovat geometrii, protože jejich úpon je na aponeuroze, která se nezobrazuje na CT snímcích. Proto jsme úpon šikmých břišních svalů definovali na vláknech musculus rectus abdominis, jehož průběh je shodný s průběhem úponu břišních svalů. 56

57 Obr. 5.5: Využití programu OpenDXpro definici svalů abdominální části. 5.6 Matematický model zatížení bederní páteře Naším záměrem bylo vytvořit funkční matematický model zatížení bederní páteře. To se nám podařilo na základě otestování možnosti použití námi definovaného geometrického modelu svalu. Matematický model vychází z práce Jandy (1998). Řadíme ho mezi modely řezu a náš řez je veden ve výší L5/S1 - patého bederního a prvního křížového obratle. Náš řez je totožný s transverzální rovinou. V tomto matematickém modelu jsme určili zatížení v oblasti bederních obratlů L5/S1, kde počátek souřadnicového sytému je totožný s centrem meziobratlového disku (anulus fibrosus). Dle analýzy CT snímků, jsme v souřadnicovém systému těchto snímků určili pozici středu O L5/S1 jako O=[235,7, 240,1, 1733,0] kde zadané hodnoty jsou uvedeny v milimetrech a udávají pozici středu souřadnicového systému vzhledem k souřadnicovému systému CT snímkování. V rovině řezu nám působí vnější a vnitřní síly. Váha horní části těla W je rozdělena na jednotlivé části (Tab. 5.3) 57

58 Gravitační síly jednotlivých segmentů můžeme promítnout do místa řezu, jelikož tíhové síly jsou kolmé na rovinu řezu. Těžiště a váhy segmentů těla pro muže s váhou 77 kg jsou uvedeny v tabulce. Tab. 5.3: Těžiště a váhy jednotlivých segmentů promítnuté do roviny řezu. i Segment Váha segmentu (kg) x (mm) y (mm) z (mm) těla 1 Hlava 5, Hrudník Levá ruka 3, Pravá ruka 3, Velikost tíhové síly jednotlivých segmentů působí ve směru osy z. [ 0,0 g] W i =,m i (5.3) kde m je váha segmentu těla i (Tabulka 5.3) Za externí sílu považujeme také výslednici působení intraabdominálního tlaku na bránici, protože ji můžeme jednoznačně určit pro danou polohu těla a stav aktivace svalů. Hodnotu intraabdominálního tlaku můžeme aproximovat vztahem: IAP 1,8 = IAP0 + 0, M (5.4) kde IAP je počáteční intraabdominální tlak v klidovém stavu při relaxovaném stoji a jeho hodnota je 133,322 Pa a M je velikost momentu od vnějšího zatížení ke středu L5 v Newton metrech. Velikost síly prezentující účinek intraabdominálního tlaku na bránici se spočítá podle vztahu: P = IAP S p (5.5) kde Sp je plocha průřezu bránice Sp=0,0243 m 2 (5.6) 58

59 Protože síla P odlehčuje páteř má složky: P=[0,0,-P] (5.7) a tudíž působí proti gravitační síle. Souřadnice průmětu působiště výslednice síly intraabdominálního tlaku do roviny řezu jsou: rp=[0,90,0] (5.8) kde rozměry jsou udávány v milimetrech. Interními silami jsou síly působící na obratel R a síly svalů protínajících místo řezu. Svaly zahrnuty do modelu jsou svaly, které mají odstup nad rovinou řezu a úpon pod rovinou řezu. Tedy jsou určeny jako svaly, kterých z-ová souřadnice proximálního odstupu je menší než 0 a zároveň z-ová souřadnice distálního úponu je větší než 0. Tato definice platí pro lokální souřadnicový systém s počátkem v rovině řezu. Počet svalů označíme jako m. Sílu ve svalu můžeme stanovit na základě znalosti její velikosti a směru. Zatímco je velikost síly působící ve svalu většinou neznámá a tudíž je výsledkem výpočtu, směr síly svalu můžeme odhadnout na základě znalosti proximálního a distálního úponu. V tabulce (viz Příloha č. 9) jsou určeny souřadnice proximálního úponu (počátku) a distálního úponu (úponu) svalu v globálním souřadnicovém systému. Z literatury jsme určili průřezy svalů (PCSA) (40, 41, 42, 43). Širší svaly, které mají úpon na větší ploše, byly rozděleny na několik svalových vláken: m. rectus abdominis do tří částí, m. obliquus abdominis do dvanácti částí, m. obliquus internus abdominis do deseti částí, m. transversus abdominis do sedmnácti částí, m. quadratus lumborum do dvanácti částí, m. multifidus do sedmnácti částí, m. longissimus thoracis pars lumborum do pěti částí, m. iliocostalis lumborum do třinácti částí, m. erector spinae do patnácti částí a m. psoas major do jedenácti částí. Především šikmé svaly břišní nemají přímý průběh od začátku k úponu, jejich průběh je zakřivený. Zde bylo nutno definovat ještě tzv. body obtočení, tzn., že svaly byly rozděleny do více částí. Model oblasti bederní páteře má ve výsledku nadefinováno 294 svalových vláken, vizualizace svalových skupin, které jsou uvedeny v obr byly realizovány v programu OpenDX. 59

60 Obr. 5.6: Vizualizace svalové geometrie v programu OpenDX všechny námi nadefinované svaly. Obr. 5.7: Abdominální svaly. m. rectus abdominis modrá barva m. pyramidalis žlutá barva m. obliquus internus abdominis růžová barva m. obliquus externus abdominis zelená barva m. quadratus lumborum červená barva m. transversus abdominis oranžová barva 60

61 Obr. 5.8: Zádové svaly, pohled zezadu. m. multifidus červená barva m. longissimus thoracis pars lumborum zelená barva m. iliocostalis lumborum žlutá barva m. erector spinae modrá barva m. psoas major růžová barva Obr. 5.9: Zádové svaly, pohled zepředu. m. longissimus thoracis pars lumborum zelená barva m. iliocostalis lumborum žlutá barva m. erector spinae modrá barva 61

62 m. psoas major růžová barva Souřadnice svalů u všech obrázků jsou definované v programu OpenDX. Jednotlivé pohyby při terapii byly modelovány na jako pohyb horní části těla. Byly modelovány čtyři typy pohybů (Obr. 5.10). (A) Lineární pohyb pravo-levý, (B) Lineárně diagonální pohyb předo-levý, zado-pravý, prezentuje jednoduchý kyvadlový pohyb v přední šikmé rovině, v tomto pořadí. (C) Kruhový pohyb je prezentován elipsovou trajektorií počínaje anteriorní pozicí. (D) Nejvíce komplexní trajektorie má zakřivení, označené v algebraické geometrii jako Bernoulliho lemniskáta. Ve studii byla předpokládána pomalá cvičení, to znamená, že byla provedena statická analýza. Dále bylo předpokládáno, že malé posuny těžiště horní části těla významně nezmění muskuloskeletální geometrii spodní části bederní páteře, to znamená, že pohyb se odehrává převážně v horních segmentech bederní páteře s větší mobilitou. Výpočty byly provedeny pro referenčního pacienta, který vážil 65 kg a měřil 170 cm. Obr. 5.10: Trajektorie těžiště horní části těla v transverzální rovině. (A) pravo-levý lineární pohyb, (B) předo-levý, zado-pravý lineárně diagonální pohyb, (C) pohyb ve tvaru elipsy, (D) zakřivení (Bernoulliho lemniskáta). 62

63 ax; ay označuje amplitudy pohybu, černá tečka označuje začátek pohybu, směr pohybu je znázorněn malými šipkami. Směr síly můžeme definovat jednotkovým vektorem si, který se určí následovně. s i = r r dist dist r r prox prox (5.9) Kde rdist je polohový vektor distální úponu a rprox je polohový vektor proximálního úponu. Poznáme-li směr i-té svalové síly můžeme ji jednoznačně určit pomocí její velikosti F. Fi=F si (5.10) Za centrum rotace zvolíme střed souřadnicového systému, který je totožný s centrem pátého bederního obratle. Ideální je skutečnost, kdy je celé tělo v rovnováze, a pak musí byt součet momentů sil působících v rovině řezu nulový. 4 j= 1 m r W Wi + rp P+ rf Fi = 0 i i (5.11) Vezmeme-li vztah (5.10) můžeme vyjádřit rovnici (5.11) následovně: 4 j= 1 i= 1 m i= 1 ( r ) = 0 r W Wi + rp P+ i Fi F s i i (5.12) Síla působící na obratel se objeví v rovnici rovnováhy sil. 4 j= 1 m W i + P + Fi + R = 0 (5.13) i= 1 Podařilo se nám vytvořit 6 rovnic rovnováhy, 3 pro rovnováhy složek momentů (vztah 5.11) a 3 pro rovnováhu složek sil (vztah 5.13). Neznámé jsou velikosti svalových sil Fi, i=1 10 a složky výsledné síly. Máme tedy systém šesti rovnic o m neznámých, tj. systém je staticky neurčitý. Následně budeme tento systém řešit metodou optimalizace. Optimalizační kriterium má obvykle tvar optimalizační funkce G, která udává vhodnost daného řešení (3, 44, 45). Problémem optimalizačního algoritmu je najít nejvhodnější hodnotu vnitřních silových veličin tak, aby byla dosažena minimální nebo maximální 63

64 hodnota optimalizační funkce. Zároveň musí být splněny rovnice rovnováhy (2, 36, 46). Jak už jsme uvedli, pokud uvažujeme rovnováhu sil a momentů působících na daný element těla, můžeme optimalizační problém definovat jako: maximalizuj nebo minimalizuj G ( F1,..., F N, R x, R y, R z ) za podmínek N i= 1 N i= 1 F i M = 0 i = 0 (5.14) Pokud definujeme tímto způsobem optimalizační problém, nezaručí nám to nekompresivní síly svalů. Jelikož svaly mohou působit jenom tahově, musíme doplnit uvedenou definici o podmínku F i > 0. Mimo to má každý sval svou maximální sílu, s kterou je schopný pracovat. Na základě toho musíme z matematického hlediska omezit svalovou sílu také horní hranicí Fi<Fmax. 0 Fi σ max PCSAi i = 1,..., N (5.15) kde maximální síla, kterou může daný sval dosáhnout, je brána jako přímo úměrná fyziologické ploše průřezu (47) a maximální napětí ve svalu je označeno jako ( σ max ). Uvažovali jsme zde, že hodnota σ max je rovná hodnotě 1 MPa. V naší práci byla použita optimalizační funkce, kterou navrhli Crownishield a Brand, Crownishield a Brand při své definici optimalizační funkce vycházeli z kvantitativního měření závislosti mezi sílou a výkonností svalu. Na jeho základě navrhli při inverzní optimalizaci minimalizovat sumu třetích mocnin svalových napětí (48, 49, 50). Pomocí této funkce můžeme testovat svalový model v oblasti bederní páteře. Princip minimálního svalového napětí: minimalizovat součet průměrného svalového napětí na sílu m, kde svalové napětí σ je vypočítáno jako svalová síla děleno fyziologický průřez svalu (PCSA). G = m i= 1 Fi PCSA kde Fi jsou velikosti svalových sil a PCSA je fyziologická průřezová plocha svalu. i 3 (5.16) 64

65 Naše funkce je nelineární, a tak jsme použili nelineární optimalizaci. Abychom mohli vyřešit nelineární optimalizační problém, využili jsme modul SOLNP, který je naprogramován pro Matlab. Podrobný popis algoritmů využitých v modulu SOLNP je dán v Ye (1989). 5.7 Výsledky matematického modelování Obr představuje závislost zatížení páteře v oblasti L5/S1 na obecném posunu těžiště horní části těla. Čím je pření posun větší (x > 0), tím vyšší je zatížení páteře. Čím větší je zadní posun (x < 0), tím nižší je zatížení páteře. Zatížení páteře je méně citlivé na pravo-levý posun, než na posun předo-zadní. Na základě vypočtených hodnot zatížení páteře byla bezpečná zóna velikosti posunu v předo-zadním (ax) a pravo-levém (ay) posunu stanovena mezi 2 a 4 cm, v tomto pořadí. Obr. 5.11: Závislost mezi zatížením páteře v oblasti L5/S1 a posunem těžiště horní části těla v transverzální rovině. Šedá oblast označuje bezpečnou zónu definovanou maximální 10% odchylkou zátěže páteře v neutrální poloze. 65

66 Lineární pravo-levý pohyb nemění zatížení L5/S1 páteře. Perioda lineárního předo-levého a zado-pravého pohybu a perioda pohybu ve tvaru elipsy je stejná jako perioda funkce popisující kinematiku pohybu. Posuny ve tvaru ležaté osmičky ukazují dvě maxima a dvě minima zatížení páteře během jednoho cyklu, to znamená, že frekvence změny zatížení páteře je dvojnásobkem frekvence pohybového cyklu. Obr. 5.12: Zatížení páteře v oblasti L5/S1 při různých typech pohybů. Přidané obrázky ukazují trajektorii pohybu těžiště horní části těla v transverzální rovině pro (A) pravo-levý lineární pohyb, (B) předo-levý a zado-pravý lineární pohyb, (C) pohyb ve tvaru elipsy, (D) pohyb ve tvaru ležaté osmičky (Bernoulliho lemniskáta). 66

67 Průběh svalové síly v musculus iliocostlis a musculus multifidus je znázorněn na obr a obr. 5.14, v tomto pořadí. Všechny studované pohyby kromě lineárního diagonálního pohybu zatěžují levou a pravou stranu symetricky, zatímco lineární diagonální pohyb znatelně přetěžuje pravý svalový segment. Posun těžiště do předo-levého segmentu zvyšuje zatížení v pravých svalových segmentech, zatímco posun dozadu do zado-pravého segmentu snižuje točivý moment gravitačních sil na páteř, nevyžaduje rozsáhlou aktivaci levého segmentu. Průběhy zatížení dalších svalů jsou z uvedeny v Příloze č. 10. Frekvence svalového zatížení následuje frekvenci řízení pohybu kromě pohybu, kde průběh svalové síly nenásleduje jednoduchou křivku. Obr. 5.13: Zatížení v levém a pravém segmentu musculus iliocostalis (ILC) pro různé typy pohybů: (A) pravo-levý lineární pohyb, (B) předo-levý a zado-pravý lineární pohyb, (C) pohyb ve tvaru elipsy, (D) pohyb ve tvaru ležaté osmičky (Bernoulliho lemniskáta). 67

68 Obr. 5.14: Zatížení v levém a pravém segmentu musculus multifidus (MUL) pro různé typy pohybů: (A) pravo-levý lineární pohyb, (B) předo-levý a zado-pravý lineární pohyb, (C) pohyb ve tvaru elipsy, (D) pohyb ve tvaru ležaté osmičky (Bernoulliho lemniskáta). Abychom získali přesné informace o struktuře a funkci těla, museli bychom hodnotit určitý validní počet pacientů a bylo by nutné vyšetřit např. CT, MR u každého pacienta, což je pro jeden matematický model pro zobecnění v naší práci obtížné až nerealizovatelné. Z obrázků 5.13 a 5.14 je jasně patrné, že trajektorie zatížení ovlivňuje nejen velikosti, ale výrazným způsobem také průběh aktivace svalů. Zatímco při jednoduchém pohybu po přímce, nebo elipse (viz Obr. 5.13, A,B,C) dochází k relativně jednoduché aktivaci, kterou můžeme popsat harmonickou funkcí, při trajektorii INFINITY vykazuje aktivace svalů mnohem složitější vzorec (viz Obr. 5.13, 5.14 D). V případě metody INFINITY můžeme vidět, že jednotlivé svaly mají vždy periodu vyšší a nižší aktivace, t.j. vyšší a nižší svalové síly, která je ovšem oddělena periodou konstantní svalové síly, a tudíž také konstantní aktivace svalů. Přenos signálu aktivace svalu z motorických center CNS do jednotlivých svalů je poměrně složitý proces, který v sobě zahrnuje komplexní elektrofyziologické děje v nervových a svalových buňkách a jejich spojeních. 68

69 Představíme-li si svalově-kosterní systém jako systém řízení, je tento vzorec aktivace při metodě INFINITY mimořádně náročný na řízení, tzn. vyžaduje zapojení vyšších motorických center CNS. Pacient tak při metodě INFINITY nejen posiluje dané svaly, ale co je možná ještě důležitější, učí centrální nervový systém jejich přesnému ovládání. 69

70 6 Metody hodnocení účinnosti rehabilitačního procesu V této práci jsme se rozhodli hodnotit a objektivizovat účinnost použité speciální rehabilitační metody u pacientů s diagnózou bolesti dolní části zad. Pro získání a objektivizaci dat jsme předem zvolili a definovali parametry potřebné k porovnání jednotlivých měření a výsledků. Tato měření jsme prováděli pomocí námi dostupných přístrojů a přístrojového vybavení. Níže popíšeme všechny metody, které jsme použili k hodnocení rehabilitačního procesu. 6.1 Počítačová plantografie a posturografie Metodou volby je využití plantografie a statické posturografie v posouzení objektivizace reahabilitačního procesu se speciální rehabilitační metodou INFINITY method. Tato vyšetření a jejich zhodnocení a výstupy by měly nastínit funkčnost hlubokého stabilizačního systému a zlepšení celkové stability těla po terapii a cvičení INFINITY method. Pro náš výzkum jsme použili pedobarografický přístroj MatScan výrobce TekScan, jenž umožňuje plantografické vyšetření a jeho modul SAM (Sway Analysis Module), který je součástí programového vybavení tohoto přístroje a který umožňuje posturální analýzu Plantografie Počítačová plantografie je metoda, která se zabývá vyšetřením plosek nohou člověka vestoje. Pomocí plantografie jsou měřeny tlaky přenášené z chodidel na senzorovou desku, která obsahuje různé druhy senzorů, jejichž deformace se převádí na číselné hodnoty a do obrazu v barevném spektru přes počítač na monitor (51). V případě našeho přístroje jde o senzory odporové. Plantografie umožňuje zjistit rozložení tlaku mezi chodidlem a podložkou. Toto měření je využíváno především v klinické praxi pro posouzení možných morfologických změn chodidel, anatomických deformací, případně jiných odchylek v diagnostice. Měření probíhá za určitý časový úsek, přičemž dochází ke změnám sledovaných hodnot. To vše nám následně umožní nalézt správnou diagnózu a zahájit vhodnou léčbu, protože struktura nohy ovlivňuje následně její funkci. Přístroj lze využít také pro měření při chůzi i pro měření rovnováhy neboli stability. 70

71 6.1.2 Posturální stabilita Na udržení posturální rovnováhy zejména při chůzi a stoji se společně podílí složky systémů senzorických a motorických. Tyto systémy pracují především na základě řady nepodmíněných reflexů, které zajišťují stále udržování těžnice těla ve středu opěrných bodů, což znamená, že projekce těžiště těla při stoji je mezi ploskami nohou, ve shodném směru s gravitačními silami. Smyslové systémy jako je vestibulární systém, ale i zrak, sluch či hmat, zajišťují především orientaci v prostoru, motorický systém pak zajišťuje správnou aktivitu posturálních svalů (10). Jsou to především extensory, které působí antigravitačně. Posturální rovnováha je efektivně udržována pouze, pokud všechny tyto systémy a jejich složky fungují současně a správně a dohromady. Těžiště je pojem dobře známý z fyziky. Je to bod, ve kterém si můžeme představit soustředěnou veškerou tíhu tělesa. Při vychýlení z rovnováhy se těleso opět vlivem gravitace vrací do stabilní polohy, což platí v ideálním případě (52). U člověka při statickém stoji nedojde nikdy ke konečnému vyrovnání, a tak jsou výsledkem rovnovážných mechanismů mírné oscilace celého těla kolem rovnovážné polohy projekce ideálního těžiště těla mezi plosky nohy Historie posturografie Za zakladatele posturografie je považován Giovanni Alfonso Borelli (53), který již v 17. století ve své knize popsal výkyvy lidského těla v klidovém stoji. V roce 1853 bylo provedeno první kvantitativní měření posturální stability na základě Rombergových testů (54). Následně byl v roce 1938 poprvé zaveden termín Center of foot pressure (COP), který je v literatuře stále používán. Teprve v 60. letech 20. století se poprvé objevuje publikace, kde jsou výkyvy těžiště zaznamenány elektronicky. Thomas a Whitney (55) zachytili časový průběh COP na osciloskopu. Od 70. let 20. století se začíná posturografie pomalu využívat i v klinické praxi. V současné době je pohled na posturografii v klinické praxi ještě stále poněkud kontroverzní a českých autorů není mnoho. Většina autorů však hodnotí posturografii jako přínosnou, i přes to, že má spíše kvantitativní charakter, tzn., že umožňuje spíše posoudit míru poruchy rovnováhy. Limitací posturografie je v těchto případech velký rozptyl jednotlivých výsledků. 71

72 6.1.4 Posturografie Odchylky ve stabilitě pacientů s určitými diagnózami mohou být klasickými klinickými testy jen těžko odhalitelné. Proto je potřeba mít možnost posoudit stabilitu stoje objektivními metodami. Statická posturografie, kterou provádíme, je charakterizována jako výkyvy projekce těžiště těla mezi plosky nohou, které můžeme měřit a kvantifikovat (10). Pro objektivizaci tělesné nestability jsme použili právě metodu statické posturografie, při níž se indikuje pohyb těžiště pacienta, který se promítá na půdorys sensorové silové plošiny. Posturografie je metoda měření reakční síly podložky silovou plošinou. Silová podložka pracuje na principu piezoelektrickém nebo odporové a měří působiště reakční síly pomocí definovaného parametru COP center of pressure nebo COF center of force. Tento parametr, po matematickém přepočtu, koreluje s projekcí těžiště do opěrné báze, COG center of gravity. COP nebo COF se zaznamenává v čase a podle testu, který se na plošinách realizuje, se s tímto parametrem dále pracuje. Pokud je testovanou situací stoj, dostane se množina bodů (trajektorie) do tvaru elipsy, jenž vypovídá o ploše, kde se těžiště pohybuje. Tento parametr se nazývá konfidentní elipsa, která je 95% výběrem všech zaznamenaných poloh těžiště. Další důležité parametry jsou odchylky středu konfidentní elipsy ve směru mediolaterálním (LR) a anteroposteriorním (AP). Pro posturografické měření jsme použili pedobarografický přístroj MatScan, společnosti Tekscan, USA. Tento přístroj obsahuje speciální posturografický modul SAM (Sway Analysis Module), který měří parametr COF (center of force). Nahrávání probíhá ve statickém stoji po dobu určitého časového intervalu, v našem případě bylo pro účely klinických testů doporučeno firmou Tekscan jako optimální délka měření 30 sekund, během kterého jsou zaznamenávány výchylky těžiště těla při této statické pozici. V různých zdrojích je projekce těžiště těla popsána a definována rozdílně. Dungl definuje, že při klidném stoji se promítá těžiště těla lehce dopředu před os naviculare. Stavba nohy zůstává i při zatížení zachována bez svalové práce díky vazivovému aparátu. Při stoji na obou nohách je zatížení paty vyšší než na přednoží (56). Perry uvádí, že na podložce je projekce těžiště těla lokalizována mírně za vertikální osou procházející středem kyčelního kloubu a před vertikální osou procházející středem kolenního kloubu, při rovnoměrném rozložení tělesné hmotnosti mezi obě dolní končetiny by mělo být umístěno uprostřed opěrné báze (57). Přímo výrobce našeho přístroje firma Tekscan definuje ideální umístění těžiště těla na svých internetových stránkách takto: Pokud máme optimálně vyvážené rozložení plantárních tlaků 72

73 na obě dolní končetiny a distribuce tělesné hmotnosti je symetrická, pak těžiště těla (COF) se nachází na pomyslné střední čáře procházející mezi nohama a zároveň v úrovni střední linie tarzálních kloubů. Kdybychom si znázornili geometricky umístění těžiště dle různých autorů, zjistíme, že i u každého zdravého člověka bychom mohli získat rozdílné projekce těžiště mezi plosky nohou. Důvodem je variabilita tělesné stavby. Pro účely našeho hodnocení používáme definici umístění těžiště podle firmy Tekscan. Obr. 6.1: Porovnání plantografických a posturografických parametrů u zdravého jedince (obrázek vlevo) a pacienta s diagnózou bolesti dolní části zad (obrázek vpravo). Ve stoji dochází k posturálním výchylkám a tím k mírnému pohybu těžiště těla uvnitř opěrné báze v předo-zadním i v pravo-levém směru. Tento mírný pohyb je důsledkem srdeční aktivity a nedokonalé propriocepce. Dle (57) by pohyb těžiště těla měl být v ideálním případě plynulý, jeho frekvence by se měla pohybovat mezi 4 6 kmitů za vteřinu, rozsah výchylek by měl být do 5 mm v předo-zadním a 8 mm v pravo-levém směru. Toto tvrzení jsme experimentálně ověřovali měřením na zdravých jedincích. Nepodařilo se nám však prokázat stejný rozsah výchylek jako v (57). U našich subjektů byla o 2 mm větší výchylka v předo-zadním směru, oproti pravo-levému. Z fyziologického hlediska je tento rozdíl nevýznamný. 73

74 Obr. 6.2: Porovnání pravo-levých (obrázek vlevo) a předo-zadních (obrázek vpravo) exkurzí projekce těžiště těla u zdravého jedince (červený) a u našeho pacienta s diagnózou bolesti dolní části zad (zelený). Na rozdíl od zdravého jedince má pacient s bolestmi dolní části zad většinou nerovnoměrně zatížené dolní končetiny, špatně distribuované váhy těla v předo-zadním směru a větší exkurze těžiště COF, které jsou pravděpodobně způsobeny destabilizovanou posturou. Obr. 6.3: Porovnání posunu těžiště těla v centimetrech a velikosti plochy pohybu těžiště těla u pacienta s bolestmi dolní části zad (zelený) oproti zdravému jedinci (červený). Principem statické posturografie, kterou v této práci využíváme, je zachycení pohybu projekce těžiště těla mezi plosky nohou vyšetřovaného pacienta v časovém průběhu při stoji na posturografické plošině. Jde o snahu objektivizovat do jisté míry subjektivní hodnocení stoje. Tato metoda však není zatížena subjektivní interpretací a tak jí můžeme považovat za objektivní. V klinické praxi se posturografie v současné době používá především pro 74

75 identifikace balančních poruch, rozlišení různých typů vestibulárních poruch a odlišení vestibulárních, vizuálních a somatosenzorických deficitů při posturální kontrole. Výsledky našeho měření jsou uváděny a dokumentovány jak graficky, tak i numericky. Z těchto výsledků můžeme poté objektivně zhodnotit příčiny poruch rovnováhy u jednotlivých pacientů. Program dále umožňuje porovnávání výsledků měření před léčbou a po ní u jednotlivých pacientů, ale i různých pacientů mezi sebou, archivaci výsledků a jejich převedení do jiných datových formátů, se kterými můžeme dále pracovat Technické parametry přístroje Pedobarografický přístroj MatScan 3150 má vnitřní šířku snímací plochy 43,56 cm a výšku 36,88 cm. Tloušťka položky je 0,57 cm. Hustota senzorů je 1,4 na 1 cm 2. Celkový počet senzorů je a tlakový rozsah je 862 kpa. Vodiče jsou ke snímači připojeny přes systém Evolution a data jsou přenášena USB kabelem ze senzorové podložky do počítače k následnému zpracování. Data jsou při měření snímány rychlostí 100 Hz. Distribuce váhy při plantografické analýze je znázorněna graficky, barevným odlišením různě zatížených ploch chodidla. Nastavené rozlišení je od 0 do 0,8 kg/cm 2 pro nízkou zátěž (modrá až zelená), 0,9 1,7 kg/cm 2 pro střední zatížení (žlutá až oranžová) a více jak 1,8 kg/cm 2 vysoké zatížení (červená). Zpracování dat probíhá pomocí speciálně volitelného softwarového vybavení SAM (Sway Analysis Module), které je vhodné pro klinické testování. Tento systém umožňuje snímat rozložení tlaku na plosky nohou a pohyb projekce těžiště mezi plosky nohou v daném čase a tak rozšířit měření o prvky statické posturografie Software Software použitého systému MatScan je kompatibilní s použitým operačním systémem Windows 7. Je schopen zobrazovat data ve 2-dimenzionálním prostoru, některá data týkající se silových map je možné zobrazit i ve 3-dimenzionálním prostoru, v reálném čase nebo ze záznamu, který lze opakovat dle potřeby. Umožňuje zobrazení křivky tlaku a síly v čase, grafické srovnání výsledků před léčbou a po ní a také umožňuje zobrazení snímek po snímku dle záznamu. Graficky lze též izolovat a analyzovat konkrétní oblasti plosky nohy. Díky přidanému softwaru SAM (Sway Analysis Module) je možné též zobrazit těžiště těla jako jeho projekci mezi plosky nohou a jeho trajektorii po čas nahrávání. S touto zaznamenanou trajektorií je možné dále pracovat a zobrazovat jednotlivé parametry jak graficky, tak i numericky vyhodnocovat. V neposlední řadě softwarové vybavení umožňuje importy 75

76 i export souborů pacientů, takže je možné data po převodu dále zpracovávat v jiných programech například v MS Excel Porovnání technických parametrů jiných přístrojů První vyvinuté posturografické přístroje měly pouze několik málo senzorů, které umožňovaly zaznamenat rozložení tlaku na plosky chodidel a také znázornit pohyb těžiště těla. Tyto desky měly běžně pouze čtyři senzory umístěné v rozích. Tomuto rozložení odpovídal například typ desky Wii Fit Balance Board od firmy Nintendo. V současné době jsou technické parametry většiny senzorových desek podobné. Výrobci používají kalibrované senzory, nejčastěji používanými typy jsou kapacitní nebo odporové senzory, které jsou zabudované přímo v plošině. Rozdíly jsou především v principu snímání a přesnosti senzorů. Hustota senzorů se pohybuje od 1,4 až do 4 senzorů na cm 2. Vzorkovací frekvence je nejčastěji 120 Hz, ale může se pohybovat mezi 100 až 500 Hz. Rozsah měření plošiny může být od 1 až do 120 N/cm 2. V současné době jsou dalšími nejvýznamnějšími výrobci podobných plošin firmy Advanced Mechanical Technology, Inc. (AMTI), Berte, Biodex Medical Systems, Inc. nebo Kistler International. 76

77 6.2 Elektromyografie Elektromyografie je souhrnné označení pro skupinu elektrofyziologických metod, které.umožňují vyšetřit stav především periferního nervového systému a kosterního svalstva (58). Pod pojmem elektromyografie ( EMG) rozumíme některá zcela odlišná vyšetření, například kondukční studii vedení periferních nervů, jehlovou metodu vyšetření svalů, což je v užším slova smyslu elektromyografie. Elektromyografie patří mezi elektrofyziologické techniky, které napomáhají hodnocení funkčního stavu motorického systému. Východiskem pro tuto metodu byl vznik a rozvoj neurofyziologie (59, 60, 61) Přístrojové vybavení V podstatě základ přístrojového elektronického vybavení je stejný pro všechny elektromyografické přístroje, ať už starší, novější, složitější, jednodušší, či od různých výrobců. Nejnovější elektromyografické přístroje jsou vybaveny složitým programovým vybavením, které nabízí možnost různých typů vyšetření včetně poloautomatických nebo automatických zpracování všech měření. Každý přístroj se skládá ze základních jednotek - elektrod, stimulátoru, digitální vyhodnocovací jednotky, zesilovače, monitoru, akustického zesilovače, reproduktoru a tiskárny Elektrody Dělíme podle použití na povrchové a jehlové a podle funkce na registrační a stimulační Stimulátor Stimulátor produkuje impulzy v různé polaritě, přičemž jejichž trvání je µs. Pravoúhlý puls, je synchronizován se zobrazovací jednotkou. Existuje napěťový stimulátor a proudový stimulátor. U napěťového stimulátoru je podráždění exitabilní tkáně úměrné množství proudu procházejícího touto tkání, která má většinou různý odpor. Největší odpor je na povrchu kůže. Rozdíl odporu tkání způsobuje, že procházející proud může být větší či menší. Proto byl vyvinut proudový stimulátor. Stimulátor je u některých přístrojů součástí vlastního přístroje. 77

78 6.2.4 Povrchová elektromyografie Povrchová svalová aktivita bývá nyní nejčastěji snímána bipolárně pomocí dvou elektrod umístěných paralelně s průběhem svalových vláken. Při monopolárním snímání, kdy je měřeno napětí mezi elektrodou nad svalem a zemnící elektrodou, je vyšší riziko souběžného snímání aktivity okolních svalů (62). Povrchová elektromyografie (SEMG) je vhodnější k podání obrazu o neurálních mechanismech pohybové kontroly, protože poskytuje informace z většího množství svalové tkáně a umožňuje měřit více svalů současně během rozličných pohybových aktivit. V případě povrchové elektromyografie jsou snímány bioelektrické signály (akční potenciály) většího množství aktivních motorických jednotek v blízkosti snímaných senzorů, které jsou umístěny na kůži nad testovaným svalem (63) Jehlová elektromyografie Jehlová elektromyografie umožňuje snímání jednotlivých akčních potenciálů motorických jednotek ve vyšetřovaném, respektive testovaném svalu. Jedná se o invazivní vyšetření, které může vyvolat bolest, změnu, eventuálně i poškození tkání, především při pohybech s déle trvajícími a velkými exkurzemi pohybu, který pak může být takto i ovlivněn. Pomocí této metody můžeme hodnotit charakter inzerční aktivity během aplikace jehlové elektrody, dále aktivitu během kontrakce svalu i v klidovém stavu Elektromyografické vyšetření Elektromyografické vyšetření je vyšetřovací metoda, která snímá bioelektrické signály a umožňuje hodnocení nervosvalové činnosti. Pomocí svalu během spontánní aktivity. Tuto metodu jsme se zpočátku pokusili použít na 15 pacientech. Dostupnost pro naše pracoviště byla problematická, jak z hlediska časové náročnosti, finanční náročnosti a v neposlední řadě i dostupnosti pro pacienty, a také z hlediska složitosti provést kontrolní vyšetření těsně před skončením nebo po skončení hospitalizace. Tato metoda je také velmi závislá na zkušenostech a znalostech vyšetřujícího. Hlavním důvodem, proč jsme tuto metodu vyřadili, bylo to, že povrchová elektromyografie nemůže snímat aktivitu hlubokých svalů a jehlová elektromyografie by musela být umístěna vždy do stejného místa u těchto jemných svalů, což by bez ultrazvukové kontroly zaváděných jehel nebylo realizovatelné. Navíc tato metoda nesplňuje požadavek neinvazivity. 78

79 Ve světě byly prováděny studie, které se zaměřily na hodnocení funkčnosti po terapii hlubokého stabilizačního systému. Problém je však verifikovat funkčnost těchto svalových struktur, jako je např. bránice, pánevní dno, hluboké zádové svaly (např. mm. multifidi, mm. rotatores apod.) a břišní svaly v čele s transversus abdominis. Například Hodges a Carvalho uvádějí elektromyografické i sonografické měření funkčnosti m. transversus abdominis a mm. multifidi (64, 65) při cvičení a ve vztahu k bolesti bederní páteře. 6.3 Sonografie - ultrazvuk Diagnostický ultrazvuk je bezpečná a zároveň efektivní zobrazovací metoda, která je neinvazivní. Využívá ultrazvukového vlnění s frekvencí vyšší než 20 khz pro anatomické zobrazení měkkých tkání při vyšetření v určité oblasti lidského těla. Čím vyšší je frekvence vln, tím vyšší je rozlišení zobrazení. Diagnostickou informaci získáváme na základě registrace odraženého ultrazvuku od jednotlivých typů tkání, jeho zachycením a následným zpracováním a zobrazením těchto signálů. Ultrazvukové vlnění vytvářejí piezoelektrické sondy s intenzitou maximálně 10 Wm -2. Ultrazvukové vlny mají velmi krátkou vlnovou délku a při odrazu dochází k částečné změně směru jejich šíření. Rychlost šíření vlnění a akustická impedance nejsou ve všech tkáních stejné, čehož se využívá právě v diagnostice. = R = procento odražené energie dopadající vlny, z1 a z2 = akustické impedance dvou prostředí (6.1) Ultrazvuk je vysílán v mikrosekundových impulzech, aby bylo možné odražené vlnění registrovat. Snímá se doba, za kterou se impulz vrátí po vyslání zpět do senzoru, a také jeho intenzita. Rozpoznaný signál je potřeba dále upravit, aby došlo ke kvalitnímu zobrazení. Jelikož intenzita ultrazvukového vlnění klesá exponenciálně, používá se k úpravě signálu jeho zesílení, které je úměrné době, která uplynula od jeho vyslání. 79

80 6.3.1 Účinky Kromě využití při diagnostice lze ultrazvuk využít i pro jeho terapeutické účinky, a to nejčastěji při frekvenci 0,8 1 MHz s nižší intenzitou mezi 0,5 3 W/cm 2. Například tepelné účinky jsou využívány pro tišení bolestí. Dochází zde k absorpci na tkáňovém rozhraní s různou akustickou impedancí. Mechanické účinky, kdy při průchodu ultrazvukové vlny určitým prostředím dochází k lokálním tlakovým změnám (MPa/mm). Ultrazvuk má také disperzní účinky, které jsou využity při přípravě jemných emulzí či suspenzí, a také koagulační účinky, které se využívají například k čištění plynů Zobrazení Nejčastěji používaným zobrazením je 2D, které se používá především při vyšetřování vnitřních orgánů těla a ostatních měkkých tkání. V případě potřeby lze z tohoto zobrazení získat i jednorozměrný obraz v různých módech zobrazení. Několik paprsků lze získat buď využitím řady měničů, které pracují současně, nebo vychylováním paprsku jednoho měniče. Jednotlivé typy sond (snímačů) můžeme rozdělit podle uspořádání měničů na lineární, konvexní a sektorové. Lineární sonda je tvořena rovnoběžnou řadou měničů, jejichž výstupem je obdélníkový obraz. Konvexní sonda je vypouklá (konvexní) řada měničů, jejichž výstupem je obraz ve tvaru kruhové výseče. U sektorové sondy může být ultrazvukový paprsek postupně vychylován buď elektronicky, nebo mechanicky. Ultrazvukové vyšetření jsme nakonec z experimentu také vyřadili pro náročnost pro vlastní vyhodnocení zobrazení měkkých tkání resp. výše jmenovaných svalů. Tato metoda je závislá na kvalitě přístroje a na zkušenostech vyšetřujícího. Světoví autoři, kteří se zabývali pacienty s diagnózou dolní části zad a zobrazením svalu transversus abdominis pomocí sonografie, tyto výsledky dokumentovali v reálném čase a porovnávali naměřené hodnoty při aktivitě svalu a následně při relaxaci. Sledovali zlepšení aktivity a celkové zvětšení objemu svalu přímo při provádění cviků.(66). Nešlo ovšem o porovnání účinnosti jakékoliv rehabilitační metody, protože v této studii nebylo porovnáno měření před léčbou a po ní. Nemůžeme tedy s jistotou říci, že by se sonografické vyšetření dalo pro toto srovnání spolehlivě použít, protože celkové zvětšení objemu svalu by pak bylo minimální a těžko zhodnotitelné. 80

81 7 Návrh experimentu Pro ověření účinnosti naší speciální rehabilitační metody jsme zvolili studie, ve kterých jsme hodnotili statistickou významnost změn jednotlivých naměřených parametrů u pacientů s bolestí dolní části zad (LBP). Nástup pacienta Rehabilitační pobyt hospitalizace Propuštění pacienta Protokol experimentu 1. vstupní vyšetření (včetně objektivního vyšetření lékařem, anamnézy a nynějšího onemocnění) 2. edukační záznam provedený lékařem, ošetřovatelským personálem, fyzioterapeutem 3. dotazník bolesti VAS (vizuální analogová škála bolesti) 4. dotazník SF 36 o zdravotním stavu - při zahájení léčby 5. měření plantografie a posturografie 6. foto dokumentace 1. kontrolní vyšetření lékařem (denně) 2. individuální terapie s INFINITY method 30 min. (5 6 x týdně) 3. skupinová léčebná rehabilitace s INFINITY method 30 min. (6 x týdně) 4. skupinová léčebná rehabilitace s INFINITY method v bazénu 30 min. (6 x týdně) 5. vodoléčba (max. 1-2x týdně) 6. elektroléčba (průměrně 5x týdně, Rebox ) 7. klasická masáž (max. 1-2x týdně) 1. výstupní vyšetření lékařem 2. edukační záznam provedený lékařem, ošetřovatelským personálem, fyzioterapeutem 3. dotazník bolesti VAS (vizuální analogová škála bolesti) 4. dotazník SF 36 o zdravotním stavu - při ukončení léčby 5. měření plantografie a posturografie 6. fotodokumentace 81

82 a) Objektivní vyšetření lékařem je sice nazýváno objektivní, ale prakticky prezentuje subjektivní pohled lékaře na pacienta. Objektivní vyšetření lékařem - jedná se především o jeho zkušenosti a znalosti, o jeho schopnosti palpačního vyšetření a o jeho vybavení obrazovou pamětí a podobně. Bohužel z hlediska Evidence Based Medicine musí být pro verifikaci tvrzení vyšetření lékařem postaveno právě na medicíně důkazů, která využívá moderních technologií, jak je tomu ve světovém výzkumu v medicíně, včetně vědeckých studií a článků v odborných lékařských časopisech. Tím je tato metoda, tzn. objektivní vyšetření lékařem, brána za neprůkaznou. b) Další možností, která nám může dát alespoň částečný důkaz o objektivizaci a účinnosti rehabilitace, je obrazová dokumentace jako je například běžná fotodokumentace, různé videozáznamy nebo celé filmy. Na fotodokumentaci se dá vyhodnotit statická poloha pacienta a porovnává se postavení těla, postura, před léčbou léčebnou rehabilitací a fyzikální terapií a po ní. Podobně tomu je v různých videozáznamech a filmech, kde můžeme pracovat a srovnávat dynamický záznam, to znamená pohyb, jako je například chůze, různé schopnosti sebeobsluhy a také sportovní výkon před a po léčbě. Co se týče obrazové dokumentace, dá se říci, že zde už můžeme uvažovat o objektivizaci léčby v rehabilitaci, ale v dnešní době, kdy jsou možné různé počítačové úpravy těchto materiálů, může být i zpochybněna. Tato metoda není nijak zvlášť nákladná na přístrojové vybavení, je jednoduchá na provedení, ale je náročná časově pro zdravotnický personál i pro pacienty. A proto se nevyužívá masově, ale spíše pro malé počty pacientů nebo pro kasuistiky. c) Zobrazovací metody mohou být například běžné rentgenové snímky, počítačová tomografie (CT), magnetická rezonance (MR), funkční magnetická rezonance (fmr), ultrazvuk a další metody. Zobrazovací metody jsou další možností, jak můžeme zhodnotit stav pacienta před rehabilitací a po ní. Zde je více problémů pro naše zhodnocení. Tyto metody jsou finančně náročné, především zobrazovací metody založené na principu rentgenového záření jsou při vícečetném použití zatěžující pro organismus. Nedají se tak použít u většího množství pacientů a dostupnost těchto metod pro rehabilitační ústavy či kliniky v masovém měřítku je problematická, dalo by se uvažovat snad jen o ultrazvukovém vyšetření, které jsme zhodnotili výše. 82

83 d) Elektromyografie (EMG) je jednou z možností, jak kvalitně vyšetřit pacienta, co se týče svalové aktivity před léčbou, při ní a také po ní, na základě měření elektrických biosignálů, které svaly vydávají. Zaznamenává změnu elektrického potenciálu, ke které dochází při aktivaci svalů. EMG poskytuje značné možnosti uplatnění, ale zároveň má mnoho omezení, se kterými je třeba při použití počítat. e) Při plantografii se zaznamenává rozložení váhy chodidel na senzorovou desku. Výstupy z těchto přístrojů jsou buď přímo grafické, které zobrazují barevně rozložení zátěže na ploskách nohou nebo pomocí číselných, tlakových nebo váhových výstupů. Tato metoda není příliš nákladná na vybavení, ani nijak významně časově nezatěžuje pacienty a zdravotnický personál. Není také složitá pro personál, který měří a následně vyhodnocuje záznamy pacientů. f) Posturografie se používá statická nebo dynamická. Přístrojové vybavení pro posturografii je různě složité, přesné, ale nákladné. Z hlediska zjednodušení ve všech výše uvedených skutečnostech je výhodné využít posturografii statickou, která je méně nákladná, snadněji dostupná, časově nenáročná pro pacienta i pro personál, prakticky nezatěžuje pacienta a má jednoduchou obsluhu pro personál. 7.1 Metoda výběru pacientů v jednotlivých skupinách Všichni pacienti, kteří se účastnili provedených studií, měření a byli zařazení do kazuistik, podepsali informovaný souhlas. První retrospektivní studie zahrnovala skupinu 33 pacientů a měla za cíl pomocí počítačové plantografie a posturografie zhodnotit a statisticky ověřit účinnost námi používané speciální rehabilitační metody u pacientů s onemocněním dolní části zad. Tito pacienti byli vybráni z původního souboru 192 pacientů na základě předem stanovených kritérií, která museli pacienti splňovat, jinak došlo k jejich vyřazení ze studie. Prvním kritériem byl čas a doba léčení. Pacienti byli léčeni v období od února do listopadu roku 2013 v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí. Celková doba léčení se pohybovala v rozmezí čtyř až sedmi týdnů. Druhým kritériem byla diagnóza bolest dolní části zad (LBP). Třetím kritériem bylo, že pacient v této stanovené době podstoupil vyšetření na přístroji MatScan, a to nejdéle tři 83

84 dny po zahájení léčby a opakovaně nejdříve tři dny před jejím ukončením. Podíl žen a mužů v této skupině byl 8:3. Průměrný věk že a mužů byl 64,42 ± 11,52 u žen a 58,33 ± 12,11 let u mužů. Pacienti v obou skupinách absolvovali shodně minimálně pětkrát týdně 30 minutovou individuální rehabilitační terapii s fyzioterapeutem využívající metodu INFINITY method. Současně absolvovali pacienti šestkrát týdně 30 minutové skupinové cvičení v tělocvičně a v bazénu využívající také metodu INFINITY method. Dále byly pacientům jako doplněk naší speciální rehabilitační léčby poskytnuty doprovodné léčebné procedury, jako jsou elektroléčba, vodoléčba nebo občasné masáže, které mohou mít také částečný podíl na dosahování zlepšených výsledků při léčbě pacientů. Druhá studie měla retrospektivní design. Náhodně byla vybrána skupina pacientů s diagnózou bolesti dolní části zad, kteří byli následně rozdělení do dvou skupin podle toho, zda absolvovali léčebnou rehabilitaci s INFINITY method - IMT (n=55), nebo zda absolvovali konvenční terapii CMT (n=45). Ve skupině CMT byl průměrný věk 61 ± 13 let ve skupině IMT byl 57 ± 14 let. Pro porovnatelnost výsledků pacienti v obou skupinách absolvovali pětkrát týdně 30 minutovou individuální terapii s fyzioterapeutem. Ve skupině IMT se speciální metodou INFINITY method, ve skupině CMT s běžně používanou konvenční rehabilitační metodou. Shodně byla pacientům poskytnuta doprovodná rehabilitační a fyzioterapeutická léčba, jako jsou elektroléčba, vodoléčba nebo občasné masáže, které mohou mít také částečný podíl na dosahování zlepšených výsledků při léčbě pacientů. Skupina 33 a 100 pacientů byla ale pro spolehlivé zhodnocení statisticky významných rozdílů malá, proto jsme ještě realizovali třetí studii. Ve třetí retrospektivní studii jsme se rozhodli zahrnout údaje všech 331 pacientů s diagnózou LBP, kteří byli v rehabilitačním ústavu léčeni v roce 2013 a 2014 a zároveň podstoupili plantografické a posturografické vyšetření na přístroji MatScan. Také u těchto pacientů byla sledována a hodnocena vizuální analogová škála bolesti. Celková doba léčby nebyla kratší než čtyři týdny a zároveň nepřesáhla sedm týdnů. Podíl žen a mužů v této skupině byl téměř 2:1. Průměrný věk byl 60,93 ± 12,92 let. Pacienti museli splňovat stejná kritéria, jako byla stanovena v první studii, kromě časového vymezení léčení, které jsme rozšířili. Zároveň také podstoupili stejnou léčbu, jako pacienti v první studii. 84

85 7.2 Popis měření a hodnocení Účinnost naší rehabilitační léčby jsme hodnotili pomocí výsledků změřených na přístroji MatScan, kterým testujeme naše pacienty. Je vhodný při zjišťování plantárního tlaku, tedy plantografii, při které zjišťujeme rozložení vah a sil působících na anatomické struktury chodidel. Výsledkem vyšetření je poté tlakový obraz chodidel daného pacienta (67). Hodnotícími parametry pro nás byly rozložení tlaku na obě chodidla, rozložení vah mezi oběma chodidly v pravo-levém a předo-zadním směru. Navíc díky systému Sway Analysis Modul (SAM) můžeme na tomto přístroji hodnotit další parametry pomocí statické posturografie. Posturografie zahrnuje techniky používané ke kontrole postury a stoje pacienta ve vzpřímené pozici s otevřenýma či zavřenýma očima (68). Sledovali jsme průměrné COP označené jako projekce těžiště těla mezi plosky nohou (69, 70, 71), které nás nejvíce zajímalo, ale také plochu v cm 2, po které se po dobu měření pohybuje COP, dále parametry předo-zadní a pravo-levé exkurze COP v cm, a také posun COP od ideálního centra opěrných sil těla v cm. Porovnávali jsme hodnoty měření před a po aplikaci naší rehabilitační metody. Měření jsme prováděli po dobu 30 sekund se snímkovou frekvencí 30 Hz. Pro srovnání měření před léčbou a po ní, jsme požili měření ve vzpřímené pozici ve stoji (přirozený stoj pro pacienta), s nohama rozkročenýma na šířku pánve, paže volně podél těla a s otevřenýma očima pro možnost vizuální kontroly. Z jiných provedených studií vyplývá, že právě tato pozice je vhodná pro porovnávání výsledků mezi jednotlivými skupinami pacientů i při použití srovnání výsledků před léčbou a po ní. Například Valkovič et al. považuje statickou posturografii za přínosnou v indentifikaci rizik spojených se stabilitou. Tato metoda představuje rychlé a jednoduché řešení pro objektivizaci nestability stoje, které je dostatečně senzitivní pro odlišení zdravých pacientů od pacientů s poruchou posturální rovnováhy. Měřeno, hodnoceno a porovnáváno bylo pět základních parametrů snímání. Prvním je plocha (eliptický prostor), po které se těžiště pohybovalo během nahrávání. Plocha je měřena v cm 2. Pomocí přidaného software je tato plocha vypočtena s 95% intervalu spolehlivosti a je možné ji zobrazit nejen v číselném vyjádření, ale také pomocí grafu pro vizuální srovnání. Druhý je vzdálenost (délka), kterou vykoná těžiště během nahrávání. Délka trajektorie, kterou urazí těžiště za určitý vymezený časový úsek, je měřena v cm. Třetím je variabilita ve vzdálenosti, kterou vykoná těžiště mezi snímky během záznamu. Tato variabilita je vypočtená jako směrodatná odchylka všech jednotlivých vzdáleností těžiště od 85

86 snímku k dalšímu snímku v cm. Vyjadřuje tak rychlost změn pohybu pacienta mezi snímky v průběhu snímání. Čtvrtým a pátým parametrem jsou již zmíněné předo-zadní a pravo-levá exkurze těžiště. Hodnota tohoto parametru je vypočtena jako součet maximální exkurse těžiště na jednu a druhou stranu. Jako limitaci této metody bychom mohli uvést možný vysoký rozptyl měřených výsledků, který se snažíme kompenzovat vyšším počtem provedených měření. Pokud bychom chtěli dále omezit limitace tohoto měření a zpřesnit výsledky, které nám poskytuje, museli bychom pracovat na rozšíření softwaru. 7.3 Vizuální analogová škála (VAS) Dále jsme u pacientů sledovali subjektivní vnímání bolesti v průběhu léčby pomocí vizuální analogové škály bolesti (VAS). Bolest je u pacientů měřena po celou dobu hospitalizace dvakrát týdně pomocí dotazníku bolesti. Pacienti vyznačí v dotazníku stupeň intenzity bolesti dle grafického znázornění na horizontální nebo vertikální přímce, na stupnici bolesti (0-10), kde 0 znamená bez bolesti až 10, znamená velmi krutou bolest (72). Hodnoty VAS mezi 0-4 považujeme za snesitelnou bolest (73, 74). Pro zhodnocení účinnosti léčby jsme zvolili hodnoty intenzity bolesti při zahájení léčby a při jejím ukončení. 7.4 Dotazník o zdravotním stavu SF-36 Dotazník SF-36 o zdravotním stavu pacientů je jedním z nástrojů široce používaných ke zjišťování kvality života v souvislosti se zdravím (HRQoL). Tento dotazník byl navržen především k použití v klinické praxi. Slouží k plošnému vyšetřování pacientů, využívá se ve výzkumu a při monitorování kvality života jedince i populace jako celku. Oblíbenost tohoto dotazníku je především v jeho stručnosti ale zároveň i jeho komplexnosti. Je zde zahrnuto jak fyzické, tak i celkové duševní zdraví. Dotazník je vhodný ke zjištění kvality života u velmi širokého spektra onemocnění. Zároveň je tento dotazník standardizovaný a v České republice se překladem dotazníku zabýval již koncem minulého století např. Z. Sobotík z lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Hradci Králové (75). Dotazník je konstruován pro samovyplňování osobami staršími 14 let. V rehabilitačním ústavu vyplňuje dotazník pacient sám dle tištěných instrukcí, které si přečte na začátku vyplňování. Při vyplňování má pacient možnost obrátit se na zdravotnický personál, pokud si není jistý smyslem otázky. Dotazník je také možné vyplňovat na základě pohovoru s tazateli osobně nebo telefonicky. Dotazník 86

87 obsahuje celkem 36 otázek, které jsou rozděleny do osmi základních kategorií - fyzické funkce, fyzické omezení rolí, emoční omezení rolí, vitalita, duševní zdraví, sociální funkce, bolest a všeobecné zdraví. (76) Každá otázka obsahuje několik navržených odpovědí na škálovém principu. Jednotlivé odpovědi v dotazníku jsou strukturované tak, že čím vyšší skóre pacient dosáhne, tím vyšší je kvalita jeho života v závislosti na zdraví. Rozmezí skóre je od 0 do 100 procentních bodů. Skóre pod 50 může být interpretováno jako pod normou obecné populace. Při využití dotazníku SF-36 pro akademický výzkum není třeba licence, jeho použití v těchto případech není zpoplatněno. Nevýhodou nebo spíše omezením tohoto dotazníku může být fakt, že dotazník nezahrnuje žádnou otázku týkající se spánku. Také je třeba zvážit jeho použití u osob starších 65 let, vzhledem k jejich pomalejším reakcím. 7.5 Fotodokumentace Druhou možností je využití obrazové fotodokumentace pacientů před rehabilitačním procesem a po něm. Tuto metodu lze využít jen u některých pacientů, kde můžeme předpokládat, očekávat a následně zjišťovat větší a viditelné tvarové odchylky ve struktuře a postavení těla a kdy je viditelné změněné posturální nastavení těla. Pacienty je možno fotit ze všech stran, zepředu, zezadu, ze stran. Můžeme tedy využít pohled na tělo na rovinu frontální, sagitální. Zhodnocení i při celkem výrazných odchylkách v postavení těla, které je vyšetřitelné i zkušeným rehabilitačním lékařem, jsou u dokumentace často téměř neviditelné nebo těžko zobrazitelné a popsatelné. Důležitá je zde i kvalita přístrojového vybavení a zkušenosti fotografa. 7.6 Metoda zpracování výsledů statistické testy Posturografické parametry, měřené pomocí přístroje MatScan, byly analyzovány pomocí párového T-testu. Subjektivní hodnocení bolesti dle vizuální analogové škály bolesti bylo analyzováno pomocí Wilcoxonova párového testu. Výstupy měření jsou popsány jako průměrná hodnota ± standardní odchylka (SD). Z dat uvedených pro jednotlivé parametry byly nejdříve vypočteny průměrné hodnoty a následně byly příslušné hodnoty porovnávány mezi sebou navzájem. Statistická síla testů byla stanovena jako 0,8 pro rozdíly u měření před léčbou a po ní u jednotlivých parametrů, závislých proměnných, zvolených v této studii. 87

88 Statistická významnost byla stanovena na hladině alfa = 0,05. Dále byl vypočten průměrný rozdíl s 95% intervalem spolehlivosti. Statistická analýza byla provedena v programu IBM SPSS Statistika pro Windows, Verze (Armonk, NY, USA). U druhé studie byl pro statistické testování použit párový T-test na všechny posturografické i plantografické parametry. Výsledky jsou prezentovány jako dosažená p-hodnota, kdy hladina významnosti byla stanovena opět alfa = 0,05. Statistické zhodnocení bylo provedeno v programu MS Excel

89 8 Experimentální data a výsledky měření V této kapitole budeme prezentovat tři studie a pět kazuistik našich pacientů s diagnózou bolesti dolní části zad. Níže uvedené studie sledovaly skupiny 33, 100 a 331 pacientů. Na základě předchozího vyhodnocení měřených parametrů byly zvoleny významné hodnoty a parametry. Výběr kazuistik byl proveden tak, aby pokryl co nejvíce často se opakujících diagnóz. Tyto výsledky byly dále využity pro sestavení obecné metodologie objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu. Studie 1. V první skupině pacientů jsme sledovali především změnu v měřených parametrech před zahájením léčby a po jejím ukončení. Rozdíl jsme stanovili jako hodnotu měření před zahájením léčby a hodnotu po ukončení léčby (viz Tab. 8.1). Zhoršení některých pacientů u jednotlivých ukazatelů můžeme vysvětlit ne zcela ukončenou stabilizací postury. Ovšem i v těchto případech je možné u pacientů sledovat výrazné snížení bolesti dle vizuální analogové škály a také vizuální zhodnocení korekce postury. Ve všech sledovaných ukazatelích pohybu těžiště, které lze naměřit na přístroji MatScan, došlo u 60,6 % pacientů ke zlepšení všech pěti měřených parametrů, což odpovídá zlepšení u 20 pacientů. Dále u 15,2 % z nich došlo ke zlepšení čtyř z pěti měřených parametrů, tedy u 5 pacientů. U 18,2 % došlo ke zlepšení ve třech z pěti měřených parametrů, což je 6 pacientů a v 6 % případů došlo ke zlepšení pouze ve dvou z pěti parametrů, což odpovídá 2 pacientům z našeho souboru. Tab. 8.1 dává přehled o souboru pacientů s diagnózou bolestí zad, léčených pomocí INFINITY method v roce 2013, měřených přístrojem MatScan, USA. Ukazatele plocha v cm 2, po které se pohybovalo po dobu měření průměrné COP (Centrum of Force) označené jako projekce těžiště těla mezi plosky nohou. Dále vzdálenost v cm, což je celková délka trasy, kterou vykonalo COP během nahrávání, variabilita v cm, vzdálenost, kterou vykoná COP mezi snímky během záznamu, A-P v cm je maximální předozadní exkurze COP během nahrávání, L-R v cm je maximální pravolevá exkurze COP během nahrávání. 89

90 Tab. 8.1: Porovnání měřených parametrů posturografie před léčbou a po ní a subjektivního parametru bolesti VAS u zvolené skupiny 33 pacientů v případové studii č. 1. Číslo Věk Pohlaví Plocha COF (cm2) před léčbou Plocha COF (cm2) po léčbě Vzdálenost COF (cm) před léčbou Vzdálenost COF (cm) po léčbě Variace COF (cm) před Variace COF (cm) po A-P (cm) před léčbou A-P (cm) po Léčbě L-R (cm) před léčbou L-R (cm) po Léčbě Počet zlepšených položek 1 61 Ž 10,05 2,692 74,93 38,75 0, , ,91 2,832 5,63 1, Ž 5,7 0, ,61 31,22 0,05 0,02 3,534 2,126 5,175 1, M 14,54 2,313 65,58 39,36 0,05 0,03 6,531 4,816 3,888 0, M 1,524 3,28 34,43 35,31 0, , ,616 3,681 1,688 1, Ž 5,549 3,564 46,78 43,85 0,044 0,04 5,067 3,902 3,585 1, M 3,856 2,985 65,94 43,71 0,053 0,031 3,264 3,019 2,961 1, M 0,8695 0,7 32,23 27,23 0,021 0,0187 2,085 1,773 0,971 0, Ž 3,278 1,266 38,09 33,09 0,0287 0,0249 2,899 2,549 2,444 0, Ž 3,904 0, ,43 21,39 0,045 0,013 2,81 1,177 3,193 0, Ž 6,47 1,534 38,73 30,12 0,041 0,021 5,163 2,698 3,245 1, Ž 5,302 2,743 66,99 63,24 0,052 0,052 4,931 2,525 2,401 2, M 5,54 1,015 44,4 35,54 0,0338 0,0274 3,501 3,006 3,443 0, M 8,258 11,74 75,3 69,74 0,065 0,062 4,463 4,445 5,177 4, M 2,814 2,73 36,68 36,6 0,0257 0,0282 2,166 3,344 2,225 1, Ž 3,29 1,829 45,75 38,08 0,0423 0,034 2,28 1,897 4,009 2, Ž 9,13 1,718 50,64 29,82 0,063 0,021 3,259 2,36 5,365 1, M 11,33 5,585 97,28 99,09 0,0936 0,082 5,177 4,484 4,337 3, Ž 4,634 1,335 42,06 28,69 0,0447 0,026 3,992 1,954 2,838 1, Ž 2,392 0,391 26,24 27,64 0,019 0,018 2,754 1,194 1,647 0, Ž 2,481 1,353 29,15 44,52 0,0228 0,0374 4,107 2,754 1,004 1, Ž 1,927 1,067 22,98 27,52 0,0183 0, ,245 2,442 0,9286 0, Ž 1,625 2,078 28,27 26,06 0,0175 0,0171 2,171 2,006 1,276 1, Ž 7,097 2,857 32,97 35,56 0,024 0,028 3,643 3,12 4,018 2, Ž 3,369 1,844 32,68 33,87 0,0246 0,0248 2,664 1,197 2,803 2, VAS před léčbou VAS po léčbě Celkové zlepšení 90

91 25 64 Ž 2,238 0, ,02 24,45 0, , ,222 1,546 2,078 0, Ž 0,6888 0, ,27 26,96 0, , ,356 1,7 0,777 0, Ž 1,061 0, ,68 29,19 0, , ,947 1,692 1,222 1, Ž 2,208 2,129 40,89 35,39 0, , ,521 2,92 1,673 1, Ž 1,657 0, ,56 20,5 0, , ,369 1,597 1,413 0, M 1,147 0, ,16 24,8 0, , ,852 1,628 0,8676 0, Ž 5,228 1,297 46,22 37,09 0,0402 0, ,312 2,537 2,23 1, Ž 0,3577 0, ,79 25,9 0, , ,123 0,657 0,8352 0, Ž 2,048 0, ,69 28,71 0, , ,415 2,666 0,9554 0,

92 Dále při měření intenzity bolesti pomocí vizuální analogové škály (VAS) došlo ke zmírnění bolestí při ukončení léčby v porovnání s počátkem léčby u 91 % pacientů, tedy u 30 pacientů. Pouze ve třech případech zůstala bolest nezměněna oproti začátku léčby, a to u většiny na úrovni 2, což je mírná bolest (viz Tab. 8.2). Tab. 8.2: Charakteristika celého souboru 33 pacientů. průměrný věk (SD) ženy ± muži ± Pohlaví ženy 24 (72.7 %) Muži 9 (27.3 %) počet zlepšených položek 5 (všechny) 20 (60.6 %) 4 5 (15.2 %) 3 6 (18.2 %) 2 2 (6 %) VAS (vizuální analogová škála) lepší 30 (90.9 %) Stejné 3 (9.1 %) Dále jsme námi sledované hodnoty testovali pomocí vhodně zvolených statistických testů. Při testování jsme vycházeli za stanovených nulových hypotéz: H0 1. Není žádný rozdíl v porovnání parametru VAS mezi pacienty před léčbou s INFINITY terapií a po ní. H0 2. Není žádný rozdíl v porovnání posunu COP mezi pacienty před léčbou s INFINITY terapií a po ní. H03. Není žádný rozdíl v porovnání parametru posunu A-P mezi pacienty před léčbou s INFINITY terapií a po ní. H04. Není žádný rozdíl v porovnání parametru posunu L-R mezi pacienty před léčbou s INFINITY terapií a po ní. Tab. 8.3: Analýza naměřených hodnot A-P a L-R pomocí párového T-testu. Průměr Standardní odchylka Standardní chyba A-P před léčbou 3,6763 1, ,25530 A-P po léčbě 2,7209 1, ,20792 L-R před léčbou 3,0938 1, ,29268 L-R po léčbě 1,6510 0, ,

93 Následně jsme tyto parametry pro potvrzení či vyvrácení stanovených hypotéz podrobili statistickému testování. Jeho výsledky jsme shrnuli následovně: Plocha pohybu COF (střední hodnota rozdílu měření 2,80 cm 2 ), p<0,0001; Předozadní exkurze COF (střední hodnota rozdílu měření 0,96 cm), p<0,0001; Pravolevé exkurze COF (střední hodnota rozdílu měření 1,45 cm), p<0,0001; VAS (střední hodnota rozdílu měření 2,50), p<0,0001. Námi naměřené hodnoty testované skupiny pacientů s LBP prokázaly statisticky významné p = 0,0001 rozdílnosti výsledků v měření před léčbou a po ní ve všech sledovaných a testovaných parametrech. Dle výsledků testů jsme tedy zamítly nulovou hypotézu, a to na hladině spolehlivosti α = 0,01. U pacientů tedy došlo ke statisticky významnému zlepšení sledovaných posturografických parametrů stabilita stoje a také snížení subjektivně uváděných hodnot bolesti měřených podle VAS, z čehož hodnotíme i výrazné zlepšení jejich celkového zdravotního stavu. 93

94 Tab. 8.4: Charakteristika souboru dle lékařem určených diagnóz a popisu výsledů vyšetření magnetické resonance (MR). Diagnóza MR LI syndrom pravostranný s iradiací bolesti v dermatomu S1 údajně fraktura obratle nejasného stáří stav po totální vertebrektomii L 3 a stabilizaci L1-5 vertebrektomie L3 a stabilizace L1-5 pro resekci tumoru chronický VAS Lp a Cp včetně CC syndromu protruse disku v segm. L3/4 a L4/5 a nestabilita v úseku L3/4 chronický polytopní VAS s maximem z Lp a Cp, LI v oblasti L5/S11 artrosa facet, osteochondrotické změny L3/4-L5/S1 s dorzálními protruzemi disků syndrom bilaterálně chronický VAS Lp a Cp, LI syndrom s iritací S1 degen disku L4/5 s patrnou paramed až foramin. herniací doleva, hraniční šíře páteř. vpravo kanálu v L4-S1 chronický VAS Lp stav po dorzální stabilizaci L4/5 s laminektomii pro herniace disku L5/S1 herniaci disku L5/S1 VAS Lp s pravostranným LI syndromem. Diskopatie Scheuermannovská stigmatisace ThL přechodu.víceetážová spondylogenní a diskogenní zúžení L úseku páteřního kanálu cca 9-10 mm a foramin.spojené s deformitou durál- v oblasti L2/3,L3/4 a L4/5 a L5/S1,zúžení páteřního kanálu v oblasti L páteře ního vaku a útlakem nervových struktur lokalisované v úrovni široce paramediálně až foraminálně vpravo herniující ploténky L4/5,s přesahem cca 5mm,mírně mediodorsálně se vyklenujících plotének L2/3, L5/S1 s přesahem cca 2 mm VAS Lp s atypickou svalovou hypertonií více vlevo průkazná protruze 2,5 mm v oblasti C6/7 nejasné etiologie, VAS Cp RTG: spondylosa, snížení L5/S1 94

95 chronický VAS celé páteře, toho času s maximem obtíží v bederní oblasti chronický VAS Lp acp, CB syndrom, polyartrosa chronický polytopní VAS s maximem z Lp a Cp chronický VAS Lp a Th stav po parciální hemilaminektomii L2/3 vpravo, extrakci extruze, LI syndrom s iritací Sl bilaterálně, zánik L2/4 vpravo, na podkladě velké transligament. vycestovalé extruze disku L2/3 LI syndrom oboustranný, dekompresní laminectomie L3-L5 a stabilizace L2-L5 VAS Lp a Cp při degenerativních změnách VAS Lp chronický polyetážový VAS s maximem z Lp a Cp, CB syndorm bilaterálně a LI syndrom levostranný osteochondrosa ploténky TH11-12 s dors.osteofyt.valem, který kryje protrusi ploténky,dorsál.posun L4 do 5 mm a drobný ventrální posun L5 Lp kritická kanalikulární stenoza s kompresí durálního vaku a kořenů L2/3 vpravo, pravděpodobně na podkladě sekvestrované hernie disku L2/3 většinou objemu zasahující nad úroveň meziobratlového prostoru L2/3. stav po dekompresní laminectomie L3-L5 a stabilizaci L2-L5 víceetážová spináolní stenosa spondylogenní a diskogenní s kompresí nervových struktur v segmentu L2/3, L3/4, L4/5 a L5/S1 s pokročilou spondylartrosou Lp: L2/3 cirkulární protruze do 2mm, L3/4 malá, kraniálně vybíhající hernie disku s dorsálním přesahem 3,1 mm, L4/5 protruze 1,5 mm při ventrolistéze Cp: Osteofyt C5/6 vpravo, dorsální osteofyt s protruzí C3/4 mediálně, menší unkoapozice C4/5 bilaterálně, kyfotizace Cp, erozivní osteochondrosa C3-5 95

96 chronický VAS s maximem z Lp, LI syndrom pravostranný polyetážový VAS Lp, Cp a Th chronický VAS Lp a Cp chronický polyetážový VAS celé páteře FBSS u pacienta po opakované operaci Lp pro diskopathie VAS Lp a Cp na podkladě vrozené stenózy páteřního kanálu, skoliosy a těžkých degenerativních změn prostor L3/4 - bilaterálně středně významná foraminostenosa, mírně zúžen i lat- recessus, prostor L4/5 mělká protruse disku 3 mm, naznačená ventrolisteza L4, středně významné foraminostenosy, prostor L5/S1 foram. protruse vlevo do 4 mm, těžká hyppertrof. Spondylartrosa sek. kanalik. stenosa L4-S1, obraz adhezivní arachnoiditis EMG: lehká axonální distální symetrická PNP, chron. kořen. léze S1 bilat., proti minulým vyšetřením progrese nálezu výrazný úzký páteřní kanál v dolní oblasti Lp 96

97 Studie 2. Cílem této studie bylo pomocí vizuální analogové škály jistit, zda je rehabilitační léčba pacientů s diagnózou bolesti dolní části zad účinnější při použití metody INFINITY method, nebo bez ní. Byla zvolena nerandomizovaná, retrospektivní, dvou kohortová studie. Byly sestaveny dvě skupiny pacientů, u kterých byla indikována rehabilitační léčba s použitím INFINITY method a bez ní. Terapie u těchto pacientů byla prováděna minimálně 3 a maximálně 5 týdnů. Do studie bylo zahrnuto 100 pacientů, rozdělených do dvou skupin. První skupina (45 pacientů) podstoupila rehabilitační léčbu bez použití INFINITY method - conventional method treatment (CMT), druhá skupina (55 pacientů) podstoupila rehabilitační léčbu s použitím INFINITY method treatment (IMT). Průměrný věk ve skupině CMT byl 57±14 let ve skupině IMT byl 61±13 let. Pomocí vizuální analogové škály (VAS) jsme u obou skupin pacientů zjišťovali stupeň intenzity bolesti na začátku léčby a po ukončení terapie. Pro každou skupinu pacientů jsme následně zjistili průměrnou hodnotu rozdílů intenzity bolesti před zahájením rehabilitační léčby a po ní, kterou jsme testovali na statistickou významnost pomocí Wilcoxonova signedranks testu. Výsledky byly hodnoceny v programu SPSS, verze 19. U obou skupin pacientů došlo po terapii ke snížení intenzity bolesti. U skupiny CMT byla již na začátku léčby nižší průměrná hodnota intenzity bolesti než u skupiny IMT. Po skončení terapie byla naopak průměrná intenzita bolesti vyšší než u skupiny IMT. Průměrná hodnota rozdílu intenzity bolesti na začátku terapie a na jejím konci je u skupiny CMT 1,86 a u skupiny IMT 2,54. Rozdíl v účinnosti terapie s INIFINITY method a bez ní je 0,68, což je téměř 36,5 % (p<0,001). 97

98 Obr. 8.1: Porovnání výsledků dvou skupin pacientů s terapií s INFINITY method a bez ní. Studie potvrdila, že rehabilitační léčba pacientů s chronickou low back pain je účinnější při použití terapie INFINITY method. Pacientům, kteří podstoupili terapii s INFINITY method, se podle vizuální analogové škály snížila intenzita bolesti o 36,5 % více ve srovnání s pacienty bez terapie s INFINITY method. Studie 3. V rámci studie 3 jsme hodnotili statisticky významnou změnu u všech sledovaných posturografických a plantografických parametrů u pacientů s bolestmi dolní části zad, kteří byli léčeni v roce 2013 a 2014 v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí a byli změřeni na přístroji MatScan. Dále jsme hodnotili také statisticky významnou změnu u subjektivního parametru bolesti VAS. Soubor zahrnuje celkem 331 pacientů s diagnózou bolesti dolní části zad. Na základě zpracovaných výsledků měření pacientů v programu Sway Analysis Module (SAM), které jsme exportovali do programu MS Excel k dalšímu zpracování, jsme hodnotili statisticky významné rozdíly mezi průměry naměřených parametrů ve všech 4 měřených pozicích stoje - nohy od sebe otevřené oči, nohy od sebe zavřené oči, nohy u sebe otevřené oči a nohy u sebe zavřené oči. Všichni pacienti byli edukováni, že stoj s nohama od sebe je 98

99 rozkročení na šířku pánve. Při vizuální kontrole byl určen bod, na který se měli pacienti zaměřit. Po ověření normálního rozdělení dat jsme se rozhodli použít pro statistické zhodnocení párový T-test. Byla zvolena 5% hladina významnosti p < 0,05. Z výsledků statistického hodnocení vyplývá, že při měření plochy, po které se COF pohybovalo a zároveň pravolevých exkurzí COF, byl statisticky vysoce významný (p < 0,05) výsledek ve všech 4 pozicích stoje. V tabulce 8.5 jsou tyto výsledky vyznačeny nejtmavějším odstínem modré. Proces rehabilitace měl tedy vysoce významný vliv na plochu pohybu těžiště a pravo-levé exkurze těžiště. Dále jsme potvrdili významné snížení předozadních exkurzí při stoji bez korekce zrakem se zavřenýma očima. Ke statisticky významným změnám došlo i u dalších parametrů při stoji bez korekce zraku. V tabulce 8.5 jsou tyto statisticky významné změny vyznačeny světlejším odstínem modré. Také došlo ke statisticky významnému rozdílu u hodnot parametru rozložení vah pravé a levé končetiny u pacientů při stoji s nohama rozkročenýma na šířku pánve jak s korekcí zraku, tak bez ní. Naopak při stoji s nohama u sebe došlo ke statisticky významným změnám v hodnotách rozdělení tlaku v předo-zadním směru jak u pravé, tak i u levé končetiny, a to jak s korekcí zraku, tak bez ní. Velmi překvapujícím výsledkem pro nás byl fakt, že při stoji jak s nohama od sebe, tak i s nohama u sebe došlo dle výsledných hodnot k významnému snížení nejen pravo-levých, ale také předozadních exkurzí u pacientů při stoji bez korekce zraku. Dle našeho názoru je tento výsledek způsoben tím, že pacienti se při cvičení speciální metody učí vědomě kontrolovat, korigovat a centrovat posturu. Při stoji se zavřenýma očima se jim více daří soustředit na tuto vědomou korekci postury. Tab. 8.5: Výsledné p-hodnoty pro zvolený párový T-test hodnocených plantografických a posturografických prametrů ve všech čtyřech testovaných pozicích stoje. Nohy od sebe otevřené oči Nohy od sebe zavřené oči Nohy u sebe otevřené oči Nohy u sebe zavřené oči parametr p hodnota Parametr p - hodnota parametr p hodnota parametr p - hodnota Area 0, Area 0, Area 0, Area 0, Dist 0, Dist 0, Dist 0, Dist 0, Var 0, Var 0, Var 0, Var 0, AP Exc 0, AP Exc 0, AP Exc 0, AP Exc 0,

100 LR Exc 0, LR Exc 0, LR Exc 0, LR Exc 0, Avg L-T 0, Avg L-T 0, Avg L-T 0, Avg L-T 0, Avg R-T 0, Avg R-T 0, Avg R-T 0, Avg R-T 0, Avg L-RF 0, Avg L-RF 0, Avg L-RF 0, Avg L-RF 0, Avg L-FF 0, Avg L-FF 0, Avg L-FF 0, Avg L-FF 0, Avg R-RF 0, Avg R-RF 0, Avg R-RF 0, Avg R-RF 0, Avg R-FF 0, Avg R-FF 0, Avg R-FF 0, Avg R-FF 0, Při měření subjektivního parametru bolesti VAS jsme opět hodnotili, zda existuje statisticky významný rozdíl mezi průměrnou hodnotou před léčbou a po ní. Opět byl pro ověření statistické významnosti v tomto případě použit párový T-test. Testovací hladina významnosti byla zvolena na p < 0,001. I pro výsledky měření bolesti pomocí VAS jsme pomocí statistických testů ověřili vysoce významný rozdíl mezi hodnotami měřenými před léčbou a po ní. Průměrná hodnota bolesti na bodové škále VAS u pacientů před léčbou byla 5,3±1,78 a hodnota bolesti při ukončení byla 3,5±1,77. Z tohoto vyplývá, že průměrná změna intenzity bolesti u pacientů léčených metodou INFINITY byla 1,76±1,55. Pro demonstraci použité subjektivní metody hodnocení kvality života v závislosti na zdraví pomocí dotazníku SF-36 přikládáme zpracované výsledky z tohoto dotazníku na souboru pacientů. Z výsledků dotazníku vyplývá, že podle subjektivního hodnocení pacientů se kvalita jejich života v závislosti na zdraví zlepšila pouze o jednotky procent. Neshoda mezi objektivními výsledky a subjektivním hodnocením zdravotního stavu pacientů může být způsobena nevhodným použitím dotazníku SF-36 na skupině starších pacientů, kteří nepodstupují ambulantní léčbu, ale jsou hospitalizováni v rehabilitačním ústavu. Výsledky jsou prezentovány zvlášť pro jednotlivé kategorie - fyzické schopnosti, činnosti limitované fyzickými problémy, činnosti limitované psychickými problémy, energie/únava, psychické schopnosti, začlenění do společnosti, bolest a zdraví. 100

101 Tab. 8.6: Výsledky hodnocení jednotlivých kategorií dotazníku SF-36 o zdravotním stavu u souboru pacientů. Fyzické schopnosti kat. 1 Činnosti limitované fyz. probl. kat. 2 Činnosti limitované psych. probl. kat. 3 Energie/ únava kat. 4 Psychické schopn. kat. 5 Začlenění do spol. kat. 6 Bolest kat. 7 Zdraví kat. 8 celkem Zlepšení Zhoršení Stejné Nejvíce zlepšení pociťovali pacienti v kategoriích energie/únava, fyzické schopnosti a také psychické schopnosti. Zlepšení pociťovali také v kategoriích zdraví a bolest. Naopak nezměněné podle jejich pocitů zůstaly především kategorie činnosti limitované kvůli fyzickým a psychickým problémům. To je odrazem toho, že se pacienti po dobu hospitalizace věnují jiným činnostem než v domácím prostředí. Tab. 8.7: Průměrné hodnoty před léčbou a po ní v jednotlivých kategoriích dotazníku SF-36 o zdravotním stavu u souboru pacientů. Průměrná hodnota Kategorie č. 1 při zahájení 39 Kategorie č. 1 po ukončení 47 Kategorie č. 2 po zahájení 16 Kategorie č. 2 při ukončení 24 Kategorie č. 3 po zahájení 51 Kategorie č. 3 při ukončení 54 Kategorie č. 4 po zahájení 42 Kategorie č. 4 při ukončení 51 Kategorie č. 5 po zahájení 62 Kategorie č. 5 při ukončení 69 Kategorie č. 6 po zahájení 49 Kategorie č. 6 při ukončení 55 Kategorie č. 7 po zahájení 34 Kategorie č. 7 při ukončení 42 Kategorie č. 8 po zahájení 46 Kategorie č. 8 při ukončení 50 Celkem po zahájení 42 Celkem při ukončení 50 Rozdíl Při porovnání průměrných hodnot u všech kategorií před zahájením léčby a při jejím ukončení, můžeme říci, že největší procentní rozdíl je v kategoriích činnosti limitované 101

102 z důvodu fyzických problémů a energie/únava. Následují kategorie fyzické schopnosti a bolest. V tomto případě jde ovšem pouze o jednotkové procentní změny. Tento dotazník nám neposkytuje žádné výsledky, ze kterých bychom mohli dále čerpat. 8.1 Kazuistiky U některých pacientů můžeme již při vizuálním posouzení pořízené fotodokumentace posoudit, efekt a účinek rehabilitační léčby. Tuto skutečnost demonstrujeme na několika následujících kazuistikách pacientů. Kazuistika č. 1 Pacient s kořenovým syndromem, narozen v roce 1992, student, aktivně hrál fotbal. Bolesti LSp se u pacienta objevily již v roce 2009 při hře a při kontaktu s protihráčem. Bolesti byly řešeny lokálními obstřiky, elektroléčbou a užíváním myorelaxancií, po nichž uváděl pacient mírné zlepšení. V březnu roku 2010 se u něj objevily opětovné bolesti LSp při vstávání od PC, pacient se nemohl narovnat a zůstal v částečném předklonu (viz Obr. 8.2). Dále byl rehabilitován 3 týdny v Rehabilitačním centru Pardubice. Po této intervenci udával mírné zlepšení, ale stále se nemohl narovnat. V červnu roku 2010 byl následně přijat na rehabilitaci do Rehabilitačního ústavu Brandýs nad Orlicí pro levostranný LI syndrom a lumbago. U pacienta bylo při přijetí objektivně zhodnoceno výrazné AF držení těla, paravertebrální kontraktury v oblasti Th -L páteře bilaterálně. Na MR v úrovni L4/5 byla zřejmá dorzální mediální protruze disku do 2-3 mm dorzálního přesahu s mírnou impresí do předního okraje durálního vaku. Subjektivně pacient udával zhoršení bolesti při delším sedění a při chůzi či delším stání a dále bolesti v oblasti Lp s propagací do LDK. V Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí absolvoval individuální a skupinovou rehabilitaci s INFINITY method, nácvik autoterapie s INFINITY method, elektroléčbu, vodoléčbu a masáže. Po terapii u pacienta objektivně došlo během 8 týdenní hospitalizace ke korekci postury a páteře, zlepšení hybnosti a snížení tonusu oblasti Th a L páteře. Subjektivně pacient uváděl snížení bolesti Lp a propagace do LDK, zmírnění bolestí dle vizuální analogové škály (VAS) bolesti z 5 na 3 stupně bodové škály. 102

103 Pacientovi bylo doporučeno pokračovat doma v navozeném rehabilitačním režimu. Následně byl přijat v březnu roku 2012 k opakované rehabilitaci. Po terapii opět došlo ke zlepšení držení těla a zlepšení hybnosti (viz Obr. 8.2). Dále došlo k výrazné redukci bolesti v oblasti Lp, dle vizuální analogové škály bolesti z 5 na 0 stupňů bodové škály a k vymizení propagace do LDK. Obr. 8.2: Vizuální srovnání fotodokumentace pacienta (kazuistika 1) v různých stádiích léčby. 1. před zahájením léčebné rehabilitace, 2. po ukončení léčebné rehabilitace, 3. po 2 letech od ukončení terapie Kazuistika č. 2 Pacient s kořenovým syndromem, narozen v roce 1967, povoláním elektrikář. Bolesti LSp měl pacient již celkem asi 20 let, od roku 2007 se objevila výrazná progrese. Bolesti byly spojené s námahou, s propagací do DKK, délka chůze se postupně zkracovala. Pacient hospitalizován v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí v lednu roku 2011 pro bolesti v oblasti LSp s propagací do DKK. Objektivně bylo zjištěno špatné držení těla předsunuté postavení celého těla včetně oblasti Lp, zkrácení a přetížení bederních erektorů, méně výrazné v oblasti C Th páteře. 103

104 Objektivní nález při přijetí na MR úzký páteřní kanál, L3/4 snížení ploténky, L4/5 cirkulární protruze s deformitou durálního vaku, L5/S1 dorsální protruze. Subjektivně pacient udával bolesti nárazové, píchavé až tupé v oblasti Lp s projekcí do obou DKK spíše po zadní straně, které byly zhoršené při námaze či chůzi (po m). V Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí absolvoval individuální a skupinovou rehabilitaci s INFINITY method, nácvik autoterapie s INFINITY method, magnetoterapii, vodoléčbu a masáže. Po 5 týdnech rehabilitace došlo objektivně ke korekci postury a páteře, ke zlepšení hybnosti páteře, zlepšení tonu paravertebrálního svalstva, došlo ke zlepšení psychosomatického stavu pacienta. Subjektivně pacient udával snížení bolesti v oblasti Lp a odeznění bolesti do DKK, dle vizuální analogové škály snížení bolesti ze 7 na 3 stupně bodové škály. Dále také uváděl zlepšení celkové kondice, subjektivně se cítil pohyblivější, uvolněnější, zlepšila se stabilita chůze. Pacientovi bylo doporučeno pokračovat v navozeném rehabilitačním režimu s metodou INFINITY method. Obr. 8.3: Vizuální srovnání fotodokumentace pacienta (kazuistika 2) v různých stádiích léčby. 1. před zahájením léčebné rehabilitace, 2. po ukončení léčebné rehabilitace 104

105 Kazuistika č. 3 Pacientka se skoliózou, narozena v roce 1968, pracuje jako OSVČ. Diagnostikována skolióza při základním onemocnění, v 10 letech zjištěna progresivní svalová dystrofie s postupnou progresí. Otec i teta trpěli stejným onemocněním. V červenci roku 2010 a v srpnu roku 2011 byla pacientka hospitalizována v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí pro bolesti v oblasti Lp a Cp. Pacientka při přijetí objektivně vykazovala skoliotické držení těla při progresivní svalové dystrofii s postižením i axiálních svalů. Subjektivně popisovala bolesti zhoršené hlavně při dlouhém sezení či stání a při chůzi, chůze o 1 vycházkové holi. Bolesti šíje a v oblasti trapézů a v bederní oblasti. Dále pocit nevyváženého držení těla a problémy s chůzí. V Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí pacientka absolvovala individuální a skupinovou rehabilitaci s INFINITY method, nácvik autoterapie s INFINITY method, elektroléčbu, vodoléčbu, termoterapii a masáže. Objektivně došlo po 3 týdnech rehabilitace k výraznému zlepšení držení těla, zlepšení stereotypů chůze a zmírnění skoliotické křivky. Pacientka subjektivně pociťovala snížení bolesti v oblasti celé páteře, dle vizuální analogové škály bolesti z 5 na 4 stupně bodové škály, dále zlepšení hybnosti, postavení těla a chůze. Pacientka i po ukončení terapie nadále doma cvičila metodu INFINITY method po dobu 1 roku. Poté byla přijata k opakované hospitalizaci na 3 týdny v srpnu roku Objektivně se po rehabilitaci dále výrazně zlepšila stabilita stoje i chůze, došlo k další celkové korekci postury a zmírnění skoliotického postavení těla, korekci lopatek (viz Obr. 8.4). Subjektivně uvádí zmírnění bolestí a zlepšení mobility. 105

106 Obr. 8.4: Vizuální srovnání fotodokumentace pacientky se skoliózou (kazuistika 3) v různých stádiích léčby. 1. před zahájením léčebné rehabilitace, 2. po ukončení léčebné rehabilitace, 3. po 1 roce od ukončení terapie V době kdy byli vyšetřováni pacienti ze tří předchozích kazuistik, nebyl námi použitý přístroj ještě k dispozici, ale z ostatních parametrů je patrné zlepšení zdravotního stavu pacientů po rehabilitačním procesu. Kazuistika č. 4 Muž, 40 let, pracuje jako řidič, v dětství sledován pro skoliózu, stav po fraktuře pravého bérce. Rodinná anamnéza nevýznamná. Zvažována operační léčba, ale nakonec byla zvolena konzervativní léčba neurologickým pracovištěm. Pět měsíců se pacientovi postupně zhoršovaly bolesti bederní i hrudní páteře, nejvíce při těžší práci, například při sekání dříví. Před třemi měsíci se přidaly křečovité bolesti a dlouhotrvající (hodiny) stažení břišních svalů, které občas omezovalo dýchání a dále bolesti v pravém třísle. Bolesti vycházely ze zad, zpočátku byly horší ráno, ale pak už přetrvávaly celý den. Na základě těchto potíží byl pacient vyšetřen a hospitalizován na neurologické klinice s těžkým recidivujícím vertebrogenním algickým syndromem distálního úseku hrudní páteře a bederní páteře s radikulární iritací Th12-L1 vpravo ve výrazném antalgickém držení. Dle vyšetření MR hrudní a bederní páteře byla prokázána osteochondrosa ploténky Th11-12 s dorsálním 106

107 osteofytickým valem, který kryje protrusi ploténky, které jsou v kontaktu s míchou při impresi do durálního vaku, toho času bez myelopathie. Dorsální posun L4 do 5 mm a ventrální posun L5, suspektně při isthmické bilaterální spondylolýze oblouku L5, pravostranná foraminostenosa L4-L5. Prosáknutí v oblasti erektorních svalů v úrovni L4-S1. Neprokázaná spondylodiscitida a absces. Pacient byl doporučen k lůžkové rehabilitaci na naše pracoviště pro těžký recidivující vertebrogenní algický syndrom distálního úseku hrudní páteře a bederní páteře s radikulární iritací Th12-L1 vpravo ve výrazném antalgickém držení. Při příjmu objektivně zhodnoceno - výrazné nestabilní držení těla - anteflekční držení s inklinací vpravo, kyfotizace v oblasti Th páteře a hrudníku, L páteř s paravertebrálními kontrakturami s vyrovnanou lordózou, mírná skolióza Th - L páteře, Thomayer ke kolenům, vybočený levý bok, funkční zkrácení pravostranných břišních svalů, včetně horní porce rectusabdominis, zkrácení a přetížení flexorů pravé kyčle, lassegue negativní, stoj na patách a špičkách zvládne. Pacient zvládá chůzi jen s francouzskými holemi. Pacient byl vyšetřen na přístroji MatScan společnosti Tekscan, USA, kterým bylo provedeno plantografické a posturografické vyšetření při přijetí. Při příjmu subjektivně pociťuje - bolesti hrudní a bederní páteře, o něco menší než na neurologické klinice, dále pociťuje nárazové pálivé bolesti břicha, stažení svalu v dolní části břicha vpravo, pnutí a menší mravenčení v pravé dolní končetině. Dle vizuální analogické škály bolesti (VAS) udává intenzitu bolesti 4. Při hospitalizaci v našem rehabilitačním ústavu pacient průměrně za týden absolvoval 8 x individuální a 6 x skupinovou léčebnou rehabilitaci po 30 minutách, 1 x částečnou masáž, 1 x vodoléčbu, 5 x elektroterapii, 6 x cvičení v bazénu, 3 x vířivku na dolní končetiny. Individuální léčebná rehabilitace byla zaměřena na uvolnění a následnou stabilizaci celé páteře, centraci a stabilizaci kyčelních kloubů a korekci postury a autoterapii. Při propuštění po šesti týdnech hospitalizace došlo objektivně - k výraznému napřímení postury a páteře (viz Obr. 8.5), včetně stabilizace a centrace trupu a pánve, dále k uvolnění a zlepšení funkce povrchových a hlubokých svalů břicha a páteře, zlepšení stabilizace a centrace pravého kyčelního kloubu. Pohyblivost a stereotyp chůze se zlepšily, pacient se pohyboval bez francouzských holí. Pouze na delší vzdálenosti mu bylo doporučeno ještě jako prevence přetížení povrchových svalů používat francouzské hole. Při propuštění subjektivně - pacient udává snížení intenzity bolesti dle vizuální analogové škály (VAS) ze 4 na 2. Přetrvává bolest pravého třísla, objevuje se jen při větší zátěži, například při delší chůzi. 107

108 Obr. 8.5: Vizuální posouzení postury dle fotodokumentace pacienta (kazuistika 4) před léčbou a po ní, plantogram pacienta. Dle vyšetření na přístroji MatScan společnosti Tekscan, USA je na plantografu viditelné výrazné snížení zatížení levé končetiny a vyrovnání poměru zatížení jednotlivých končetin ze 77:23 na 46:54 a dále redukce zejména pravo-levé exkurze těžiště a to v průměru o 0,4 cm díky stabilizaci těla (viz Obr. 8.6). Celková délka dráhy, kterou urazilo těžiště, se snížila průměrně o 5,5 cm, v porovnání měření před léčbou a po ní. U pacienta došlo ke zlepšení téměř ve všech hodnocených parametrech posturografického vyšetření. 108

109 před léčbou po léčbě Obr. 8.6: Grafické znázornění exkurzí těžiště pacienta (kazuistika 4). Kazuistika č. 5 Muž, 45 let, pracuje jako řidič, osobní anamnéza nevýznamná, rodinná anamnéza - matka trpěla polyartrózou a otec artrózou. Pacient udával tři měsíce bolesti v oblasti bederní páteře, trvale ve vztahu k zátěži. Postupně docházelo ke zhoršování se bolestí s projekcí nejprve do levé dolní končetiny po zevní straně stehna a přední straně lýtka provokována pohybem. Po čtyřech dnech při zvýšení nitrobřišního tlaku na WC vznikla krutá bolest bederní páteře nově s projekcí do pravé dolní končetiny. Pacient dále pociťoval hypestezii do DK bialterálně, slabost pravé dolní končetiny při pokusu o extenzi v pravém koleni, nebyl schopen chůze. Sfinkterové poruchy neměl. Postupně se objevila i progrese neurologického nálezu - zánikový syndrom L2-4 vpravo a iritační syndrom S1 bilaterálně. Bolesti byly tak kruté, že týden na to byla pacientovi provedena MR bederní páteře a pro výrazný objektivní i subjektivní nález byla okamžitě provedena spodylochirurgická operace. Dle vyšetření MR bederní páteře byla zjištěna kritická kanalikulární stenoza s kompresí durálního vaku a kořenů L2/3 l.dx, velmi pravděpodobně na podkladě sekvestrované hernie disku L2/3, která většinou objemu zasahovala nad úroveň meziobratlového prostoru L2/3. Pacient byl doporučen k pooperační lůžkové rehabilitaci na naše pracoviště pro stav po parciální hemilaminectomii L2/3 vpravo, extrakci extruze pro LI syndrom s iritací Sl bilaterálně, zánik L2-4 vpravo, na podkladě velké transligamentózní vycestovalé extruze disku L2/3 paramediálně vpravo. 109

110 Při příjmu objektivně zhodnoceno - výrazné nestabilní AF držení těla, paravertebrální kontraktury oblasti Th -LS páteře bilaterálně, oslabení hlubokého stabilizačního systému (viz. obr. 8.6). Lassegue 40 stupňů vpravo a 60 stupňů vlevo, PDK pacient aktivně nezvedne nad podložku jen flexe v koleni po podložce, oslabené flexory kyčle bilaterálně, více vpravo, výrazné oslabení extenzorů kolene vpravo, pacient byl bez akroparéz, bez fenoménu palce, objevuje se hypotrofie pravostranných stehen svalů, hypestezie přední a zevní strany stehna a přední strany bérce PDK. Pacient nezvládl stoj na patách a špičkách vpravo. Břišní lis byl pozitivní. Svalový test udává: m. iliopsoas svalová síla (dále sv. s) 2 st., m. gluteus maximus sv. s 2 st., mm. adductores sv. s 2- st., m. rectus femoris sv. s 2 st., mm. vastimedialis, lateralis, intermedius sv. s 2 st.. Pacient zvládá chůzi jen s chodítkem a za asistence. Pacient byl vyšetřen na přístroji MatScan, společnosti Tekscan, USA, kterým bylo provedeno plantografické a posturografické vyšetření při přijetí. Při příjmu subjektivně pacient udává bolest v oblasti horní bederní páteře, do obou hýždí, dle vizuální analogové škály bolesti (VAS) udává intenzitu 8, dále pocit oslabení pravé dolní končetiny především pravého stehna při skrčení a oslabení natažení kolenního kloubu. Dále má pacient pocit snížení citlivost pření strany stehna a bérce pravé dolní končetiny, mravenčení a brnění plosky pravé nohy. Na našem pracovišti pacient průměrně za týden absolvoval 5 x individuální a 6 x skupinovou rehabilitaci s INFINITY method, každý den po 30 minutách, dále nácvik autoterapie s INFINITY method, 5 x elektroléčbu, 2 x vodoléčbu, 2 x masáže, 3 x termoterapii a 5 x cvičení v bazénu v posledních dvou týdnech pobytu. Dále absolvoval nácvik chůze v chodítku a postupně o dvou francouzských holích. Během hospitalizace pacient užíval 3 týdny Neuromax, dále byl bez medikace. Při propuštění objektivně došlo - během sedmi týdenní hospitalizace ke korekci postury a páteře, došlo ke zlepšení stabilizace a centrace trupu, pánve, páteře a PDK, včetně celého těla (viz Obr. 8.7). Dále došlo i ke zlepšení aktivace hlubokého stabilizačního systému, snížení aktivity povrchových paravertebrálních svalů, snížení tonusu a zkrácení svalů v oblasti hrudní a bederní páteře a následně došlo také ke zlepšení pohyblivosti i mobility pacienta. Neurologicky byl bez patologického nálezu. Dle svalového testu všechny výše uvedené svaly, které měly při přijetí sv. s cca 2 st., zvýšily svou svalovou sílu na stupeň 4+. Mobilita a chůze se zlepšila natolik, že pacient jen na delší vzdálenosti používal francouzské hole, na kratší vzdálenosti chodil bez podpory a bez dopomoci. Pacient byl vyšetřen na 110

111 přístroji MatScan společnosti Tekscan, USA, kterým bylo provedeno plantografické a posturografické vyšetření při propuštění. Při propuštění subjektivně - pacient udává snížení intenzity bolesti z 8 na 4 dle vizuální analogové škály bolesti (VAS). Dále vymizel pocit oslabení, mravenčení a snížení citlivost pravé dolní končetiny. Obr. 8.7: Vizuální posouzení postury dle fotodokumentace pacienta (kazuistika 5) před léčbou a po ní, plantogram pacienta. Dle vyšetření na přístroji MatScan společnosti Tekscan, USA je na plantografu viditelná korekce rozložení váhy na plosky nohou v porovnání měření před a po léčbě, které je viditelné i z fotografické dokumentace. Dále došla k výrazné redukci zatížení pravé 111

112 končetiny včetně paty ze 76 % na 48 % váhy. Také je viditelné snížení exkurzí těžiště v předozadním směru (průměrně o 0,3 cm), jak můžeme vidět na obrázku 8.8. Celková plocha, po které se těžiště pohybovalo, se snížila v průměru o 0,1 cm 2. U pacienta došlo ke zlepšení téměř všech měřených parametrů. po léčbě před léčbou Obr. 8.8 Grafické znázornění exkurzí těžiště pacienta před léčbou a po ní (kazuistika 5). Zvolili jsme srovnání posunu těžiště pacientů vůči zdravému jedinci. Dle práce pana doktora Normana Murphyho, MD (Using SAM for Posture, Sway, and Balance) jsme vybrali jedince bez patologických změn se správnou fyziologií nohy a projekcí těžiště podle Tekscan. Tab. 8.8: Porovnání posunu těžiště před terapií a po ní u pacientů vůči zdravému jedinci. Pacient - kazuistika I. Pacient - kazuistika II. vzdálenost těžiště vzdálenost těžiště vzdálenost těžiště v vzdálenost těžiště v cm L-P v cm P-Z cm L-P v cm P-Z Před -2,76-2,01 0,53-1,4 Po 0,75-0,15-0,1 1,4 112

113 9 Návrh metodologie objektivizace hodnocení rehabilitačního procesu Pro ověření této metodologie byla použita data pacientů hospitalizovaných v Rehabilitačním ústavu Brandýs nad Orlicí po dobu minimálně 3 týdny a maximálně 7 týdnů. Na začátku hospitalizace jsme vždy provedli příjem pacienta, který představuje objektivní vyšetření lékařem, včetně ucelené anamnézy a takzvaného nynějšího onemocnění, ve kterém je popsán momentální stav pacienta a nakonec stanovena diagnostická rozvaha. Dále byla provedena ošetřovatelská anamnéza a edukace pacienta v lékařských, ošetřovatelských a fyzioterapeutických oblastech. Pacient byl poučen o režimových opatřeních souvisejících s daným onemocněním, o správné medikaci, o vhodných a nevhodných pohybech a dalších zásadách. Při přijímacím pohovoru byl s pacientem vyplněn dotazník bolesti VAS (vizuální analogová škála bolesti) a dotazník SF-36 o zdravotním stavu, pokud jej však pacient z nějakého důvodu neodmítl vyplnit. Tyto výše uvedené dotazníky popíšeme později. Nejpozději do tří dnů po nástupu pacient absolvoval také plantografické a posturografické měření a vyšetření na přístroji MatScan a také focení pro případnou fotodokumentaci, která je pořízena pouze s pacientovým souhlasem. V průběhu hospitalizace se pacient řídil svým individuálním léčebným a rehabilitačním plánem, který na začátku léčby stanovil lékař a který byl neustále během hospitalizace upravován dle individuálního stavu pacienta na základě každodenního vyšetření a zhodnocení vývoje zdravotního stavu lékařem. Léčba je stanovována individuálně, ale vždy obsahuje individuální terapii s INFINITY method, skupinovou léčebnou rehabilitaci s INFINITY method, u většiny také i skupinovou léčebnou rehabilitaci s INFINITY method v bazénu, vodoléčebné a elektroléčebné procedury nebo masáže. Na konci hospitalizace byl opět ošetřujícím lékařem objektivně zhodnocen zdravotní stav pacienta při výstupním vyšetření stejným způsobem jako při přijetí. Pacientovi byla vystavena propouštěcí zpráva s popisem průběhu hospitalizace a s vyhodnocením jeho zdravotního stavu. Pacient byl opět poučen o základních režimových opatřeních v domácím prostředí, správné medikaci, ale také o vhodné autoterapii, aby mohl v léčbě pokračovat i doma. Pacient opět vyplnil s ošetřovatelským personálem dotazník bolesti VAS a dotazník SF-36 při ukončení léčby. Tři dny před ukončením pobytu byl pacient opět změřen na 113

114 plantografickém a posturografickém přístroji MatScan a byla pořízena jeho fotodokumentace, pokud dal pacient souhlas. 9.1 Metodologie Na základě rozboru možných metod měření jsme došli k závěru, že objektivním vyšetřením a metodou je především plantografie a posturografie, dále také dotazníky, a pokud je dobře viditelná i fotodokumentace. Na základě experimentálního měření navrhujeme následující metodologický postup při hodnocení rehabilitačního procesu. 1. Použití jasně definovaného experimentálního protokolu Nástup pacienta Rehabilitační pobyt hospitalizace Propuštění pacienta 1. vstupní vyšetření (včetně objektivního vyšetření lékařem, anamnézy a nynějšího onemocnění) 2. edukační záznam provedený lékařem, ošetřovatelským personálem, fyzioterapeutem 3. dotazník bolesti VAS (vizuální analogová škála bolesti) 4. dotazník SF 36 o zdravotním stavu - při zahájení léčby 5. měření plantografie a posturografie 6. fotodokumentace 1. kontrolní vyšetření lékařem (denně) 2. individuální terapie s INFINITY method 30 min. (5-6x týdně) 3. skupinovou léčebnou rehabilitaci s INFINITY method 30 min. (6x týdně) 4. skupinovou léčebnou rehabilitaci s INFINITY method v bazénu 30 min. (6x týdně) 5. vodoléčbu (max. 1-2x týdně) 6. elektroléčbu (průměrně 5x týdně, Rebox ) 7. klasická masáž (max. 1-2x týdně) 1. výstupní vyšetření lékařem 2. edukační záznam provedený lékařem, ošetřovatelským personálem, fyzioterapeutem 3. dotazník bolesti VAS (vizuální analogová škála bolesti) 114

115 4. dotazník SF 36 o zdravotním stavu - při ukončení léčby 5. měření plantografie a posturografie 6. fotodokumentace 2. Hodnocení naměřených dat Data jsou měřena u každého pacienta, jedná se o plantografické a posturografické vyšetření, dále o sledované dotazníky, všechny hodnoty jsou zaznamenávány před rehabilitačním procesem a po něm. Hodnoty mohou být porovnávány se zdravými jedinci i s pacienty se stejnou nebo podobnou diagnózou. V plantografickém vyšetření jsou zaznamenávány změny zatížení plosek nohou na senzorové desce, kde fyziologický nález je rovnoměrné zatížení. Podle toho vidíme rozložení zatížení plosek nohou dle barevné škály (kde modrá je nejmenší zatížení, dále přes zelenou a žlutou až k největšímu zatížení, které je zobrazeno barvou červenou) hodnotíme plantografické vyšetření. U zdravého jedince jsou zatíženy více paty v jejich středu v barvě žlutozelené až žluté, do periferie paty přechází v světle modrou až tmavě modrou, světle modře je zobrazena i oblast příčné klenby a palec, viz Obr. 9.1 níže. Obr. 9.1: Modelové rozložení tělesné hmotnosti na dolní končetiny pacienta při statickém stoji a optimální umístění projekce těžiště COF, dle firmy Tekscan, USA. 115

116 Na výše uvedeném vedeného obrázku 9.1 vidíme modelový příklad firmy Tekscan, kde doporučené procentní rozložení tělesné hmotnosti je 50:50 na pravou a levou dolní končetinu a 40:60 pro rozložení váhy těla na přední segment oproti zadnímu segmentu obou plosek nohou. (Nápomocen je zobrazený kříž, který určuje optimální rozdělení mezi pravou a levou končetinou a mezi předním a zadním segmentem plosek nohou). Obr. 9.2: Porovnání posunu těžiště těla v centimetrech a velikosti plochy pohybu těžiště těla u pacienta s bolestmi dolní části zad (zelený) oproti zdravému jedinci (červený). Ve statické posturografii jsou porovnávány změny projekce těžiště těla do stojné základny před rehabilitační léčbou a po ní. Patologické hodnoty vykazuje výchylka, která se liší od fyziologické projekce těžiště (COF), které se promítá do stojné základny do střední linie mezi plosky nohou v úrovni tarzálních kostí tj. v zadní třetině podélné klenby (Obr. 9.2). Hodnoty normálních výchylek centra opěrných sil zdravého jedince v předo-zadním a pravolevém směru mají na výše uvedeném obrázku centrovanější pozici, ideálně ve středu kříže, kde je výchylka výrazně menší, než u pacientů (červená barva), pro srovnání je zobrazen patologický stav u pacienta s diagnózou LBP (zelená barva), viz Obr

117 Obr. 9.3: Porovnání u pravo-levých (obrázek vlevo) a předo-zadních (obrázek vpravo) exkurzí projekce těžiště těla u zdravého jedince (červený) a u pacienta s diagnózou bolesti dolní části zad (zelený). Výchylky by měly rovnoměrně oscilovat kolem definovaného středu, tedy pomyslného optima, kdy je tělesná hmotnost rovnoměrně rozložena na obě dolní končetiny. Plocha, po které se těžiště za daný časový úsek pohybuje, by měla být co nejmenší a centralizovaná do určeného středu (Obr. 9.3). 3. Hodnocení fotodokumentace Pacienta je nutno vyfotit na začátku a na konci léčby a porovnat změny postavení těla a změny jeho tvaru a to v rovině frontální - zepředu a zezadu a v rovině sagitální - z obou stran. Každá fotodokumentace bohužel není tak vypovídající a není z ní možno interpretovat tvar a postavení těla, které lze zjistit z objektivního vyšetření, které provede zkušený rehabilitační lékař nebo jiný odborník. Fotodokumentace není skutečným obrazem, protože je zmenšená a nemá skutečnou kvalitu obrazu. Proto můžeme hodnotit jen záznamy, které jsou na ní viditelné. Každého pohledu je možno více a méně využít pro různé diagnózy a postavení a tvar těla. Například zvýšenou lordózu v oblasti bederní páteře můžeme vidět z pohledu ze strany na rovinu sagitální a naopak skoliózu můžeme diagnostikovat ve frontální rovině zezadu. 117