Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury HODNOCENÍ SVALOVÉ AKTIVITY POMOCÍ POLY-EMG PŘI SKOKU PŘED A PO CORE TRÉNINKU Diplomová práce Autor: Bc. Marie Ostárková, fyzioterapie Vedoucí práce: Mgr. Amr Zaatar, PhD. Olomouc 2012
Jméno příjmení autora: Bc. Marie Ostárková Název diplomové práce: Hodnocení svalové aktivity pomocí poly-emg při skoku před a po core tréninku Pracoviště: Katedra fyzioterapie a algoterapie Vedoucí diplomové práce: Mgr. Amr Zaatar, PhD. Rok obhajoby bakalářské práce: 2012 Abstrakt: Stabilita svalů trupu pro sportovní i pro běžné denní činnosti je předpokladem pro ekonomický a efektivní pohyb. Hlavním cílem práce bylo sledovat změnu aktivace vybraných svalů trupu a dolních končetin u hráček volejbalu před a po core tréninku. Dále jsme sledovali, zda má core trénink vliv na testy posturální stabilizace dle Koláře. Výzkumný soubor tvořilo 10 hráček (ve věku 24,1 ± 2,11 let) volejbalu TJ Kotouč Štramberk hrající Krajský přebor II. třídy. Experimentální skupina (n=5) podstoupila v průběhu 8 týdnů core trénink, skupina kontrolní (n=5) tento trénink neabsolvovala. Před a po core tréninku byla všem probandkám snímána aktivita těchto svalů: na preferenční dolní končetině pro odraz m. tibialis anterior a m. gastrocnemius medialis, bilaterálně m. gluterus maximus, m. obliquus externus abdominis a erector spinae pomocí poly-emg při vertikálním skoku, podstoupily vyšetření zkrácených svalů dle Jandy, testy dle Koláře zaměřené na posturální stabilizaci. Výsledky studie ukázaly, že core trénink se neprojeví změnou svalové aktivity při vertikálním skoku. Podle výsledků nemůžeme potvrdit ani vyvrátit vliv core tréninku na stabilizační systém páteře. Nebyla zjištěna změna svalového zkrácení před a po core tréninku. Vzhledem k malému počtu probandů, má tato práce charakter pilotní studie. Klíčová slova: poly-emg, vertikální skok, core trénink, hluboký stabilizační systém Souhlasím s půjčováním diplomové práce v rámci knihovních služeb.
Name and Surname of Author: Bc. Marie Ostárková Thesis Title: Evaluation of muscle activity using poly-emg during jumping before and after core training Department: Department of Physiotherapy and Algotherapy Supervisor: Mgr. Amr Zaatar, PhD. Year of Defence: 2012 Abstract: The stability of the trunk muscles for sport and for common daily activities is a prerequisite for economical and efficient movement. The main objective of the thesis was to monitor the change in the activation of selected trunk muscles and lower extremities in female volleyball players before and after core training. We further observed whether core training has an effect on postural stability tests according to Kolář and whether it influences the muscle tone. The research sample consisted of 10 female players (aged 24.1 ± 2.11 years) of a volleyball team TJ Kotouč Štramberk playing in Class II Regional Championship. The experimental group (n = 5) underwent 8-week core training, the control group (n = 5) did not. Before and after core training, the activity of the following muscles was detected for all probands: in the preferential take-off leg m. tibialis anterior and m. gastrocnemius medialis, bilaterally m. gluterus maximus, m. obliquus externus abdominis and erector spinae using poly-emg during vertical jump; the probands underwent a shortened muscle examination according to Janda and postural stabilisation tests according to Kolář. The study results showed that core training does not induce any changes in muscle activity during vertical jumping. According to the results we cannot confirm or disprove the influence of core training on the spine stabilisation system. No change was evidenced in muscle shortening before and after core training. Given the small number of probands, this thesis has the character of a pilot study. Keywords: poly-emg, vertical jump, core training, deep stabilisation system I hereby consent to lending the thesis within library services.
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracovala samostatně pod vedením Mgr. Amra Zaatara, PhD., uvedla všechny použité literární a odborné zdroje a dodržovala zásady vědecké etiky. V Olomouci, dne 26. dubna 2012.....
Děkuji Mgr. Amr Zaatarovi, PhD. za vedení, odborný dohled, pomoc, cenné rady a připomínky při zpracování této diplomové práce a RNDr. Milanu Elfmarkovi za pomoc při statistickém zpracování dat. Dále děkuji Mgr. Petře Milichové za vedení core tréninku a volejbalistkám, které se tohoto výzkumu zúčastnily. Děkuji také mojí rodině za podporu v průběhu celého studia.
OBSAH 1 ÚVOD... 8 2 PŘEHLED POZNATKŮ... 9 2.1 Povrchová elektromyografie... 9 2.1.1 Snímání EMG signálu... 9 2.1.2 Surový EMG signál... 10 2.2 Skok... 11 2.2.1 Vertikální skok... 11 2.2.1.1 Kineziologie svalů podílejících se na vertikálním skoku... 12 2.2.2 Fáze vertikálního skoku... 16 2.2.2.1 Přípravná fáze... 16 2.2.2.2 Fáze odrazu... 16 2.2.2.3 Fáze bezoporová fáze letu... 16 2.2.2.4 Fáze dopadu... 16 2.2.3 Hodnocení vertikálního skoku... 17 2.2.3.1 Hodnocení aktivace svalů při vertikálním skoku pomocí poly-emg... 17 2.2.4 Skok ve volejbale... 18 2.2.4.1 Zdravotní aspekty volejbalu a stabilizační systém... 19 2.3 Posturální stabilizace... 20 2.3.1 Stabilizační systém... 20 2.3.1.1 Bránice... 21 2.3.1.2 Břišní svaly... 22 2.3.1.3 Pánevní dno... 24 2.3.1.4 Autochthonní svaly zad... 25 2.3.2 Stabilizační funkce svalů trupu... 26 2.3.3 Stabilizace trupu v rehabilitaci... 27 2.3.3.1 Porovnání stabilizačního cvičení s běžnou terapií u low back pain... 28 2.3.4 Stabilizace trupu ve sportu... 29 2.3.4.1 Core trainig... 29 2.3.4.2 Poly-EMG studie k vybraným stabilizačním cvikům... 30 3 HYPOTÉZY... 32 3.1 Cíle diplomové práce... 32 3.2 Hypotézy... 32 3.3 Výzkumné otázky... 32
4 METODIKA... 33 4.1 Charakteristika vyšetřovaného souboru... 33 4.2 Vyšetření... 33 4.2.1 Anamnéza... 33 4.2.2 Vyšetření zkrácených svalů... 34 4.2.3 Vyšetření stabilizačního systému páteře... 34 4.2.4 Další vyšetření... 34 4.3 Příprava před měřením... 35 4.3.1 Umístění elektrod... 35 4.4 Parametry elektromyografického přístroje... 35 4.5 Vlastní provedení pohybového úkolu... 35 4.6 Metodika vyhodnocování výsledků... 36 4.6.1 Analýza poly-emg záznamu... 36 4.6.2 Statistické zpracování dat... 36 4.7 Průběh studie... 37 4.7.1 Tréninkový program core trénink... 37 5 VÝSLEDKY... 47 5.1 Anamnestické vyšetření... 47 5.2 Hypotéza H 0 1... 48 5.3 Hypotéza H 0 2... 50 5.4 Hypotéza H 0 3... 51 5.5 Výzkumná otázka 1a... 54 5.6 Výzkumná otázka 1b... 55 5.7 Výzkumná otázka 2... 56 6 DISKUZE... 58 6.1 Diskuze k výsledkům výzkumu... 58 6.2 Limity výzkumu... 63 7 ZÁVĚRY... 64 8 SOUHRN... 65 9 SUMMARY... 66 10 REFERENČNÍ SEZNAM... 67 11 PŘÍLOHY... 73
1 ÚVOD Stále se hledají ty nejlepší, nejefektivnější metody tréninku ve sportu, ale také v rehabilitační praxi. Přicházejí nové trendy, vyvíjejí se nové metody, některé jsou obměňovány jenom názvem s pár novými prvky, v jiných hrají roli různé pomůcky. V dnešní době se stále častěji zdůrazňuje potřeba stability trupu k závodnímu i rekreačnímu sportu. Nedostatečná stabilizační funkce páteře je často příčinou bolesti zad a jiných problémů pohybové soustavy. Nejen hypoaktivita a sedavý způsob života je příčinou bolestí zad, ale také nezdravé a nesprávné sportování, posilování. Někteří trenéři upouští od analytického posilování při tréninku svých svěřenců a hledají nové metody tréninku, jednou z nich je core trénink. Termínem core je míněno jádro, v našem případě jádro těla, tedy trénink svalů trupu a lumbopelvické oblasti. Cílem tohoto tréninku je mít dostatečně funkční a pevný trup, který poskytne oporu pro končetiny, což by mělo vést k lepší výkonnosti, zlepšení techniky a také snížení rizika zranění. Výhodou tohoto posilovacího cvičení je prostorová nenáročnost, není nutností kupovat drahé pomůcky a sportovní náčiní. Pomocí core tréninku chceme oslovit hluboké svaly trupu, tzv. hluboký stabilizační systém - lokální svaly. Pokud budou tyto svaly aktivovány, měla by se snížit aktivita svalů povrchových, tzv. globálních stabilizátorů, při různých činnostech sportovních i nesportovních. Zajímalo nás tedy, zda se tento trénink projeví i při vybrané sportovní činnosti, v našem případě volejbale, konkrétně při skoku, který je pro volejbal charakteristický. Cílem této práce je zjistit, zda 8 týdenní core trénink se projeví při skoku změnou aktivity vybraných svalů trupu a dolních končetin. 8
2 PŘEHLED POZNATKŮ 2.1 Povrchová elektromyografie Povrchová EMG, v angličtině surface Electro-Myo-Graphy (SEMG), někdy také označována jako poly-emg, PEMG, patří do skupiny elektrofyziologických metod, které se souhrně nazývají elektromyografie. Tato metoda pracuje na principu registrování elektrických projevů svalového a nervového aparátu. Záznam se nazývá elektromyogram (Rodová, 2002). Poly-EMG je přístrojová elektronická technologie, která se využívá pro záznam a analýzu elektrických potenciálů z kontrakční aktivity kosterních svalů během pohybu. Díky poly-emg lze hodnotit vzájemnou součinnost několika (až 32) kosterních svalů. Poly-EMG poskytuje poznatky o individuální pohybové strategii a zároveň o funkční integritě mnoha systémů pohybové periferie a centrálních senzomotorických oblastí (Krobot & Kolářová, 2011). Obecně elektromyografie je experimentální vyšetřovací metoda, která podává obraz o aktivitě svalů, umožňuje objektivní hodnocení neuromuskulární činnosti prostřednictvím snímání bioelektrických signálů. Díky poly-emg lze relativně snadno a neinvazivně snímat aktivitu více svalů současně v průběhu pohybu. Můžeme hodnotit velikost svalové aktivity, svalové synergie, timing svalů, svalovou únavu (Krobot & Kolářová, 2011). Využití poly-emg je široké, především se používá jako nástroj k hodnocení v medicíně (ortopedie, neurologie), v rehabilitaci (hodnocení před a po terapii, analýza chůze neurologických pacientů), ve sportu (biomechanika pohybu, analýza pohybu, trénink sportovců) (Konrad, 2005). 2.1.1 Snímání EMG signálu U poly-emg dochází ke snímání bioelektrických signálů v blízkosti snímacích senzorů, které jsou umístěny na kůži nad testovaným svalem. Ideální uložení elektrod je ve střední linii svalu přes jeho největší bříško. Nejčastěji se poly-emg snímá bipolárně pomocí dvou elektrod, které jsou umístěny paralelně s průběhem svalových vláken (Rodová, 2002). 9
Mezi faktory, které ovlivňují snímaný signál, patří: počet aktivních motorických jednotek, převaha určitého typu vláken, jejich průměr, prokrvení tkáně, vlastnosti tkáně mezi elektrodami a aktivními svalovými vlákny. Dále ovlivňují signál elektrody jejich velikost, tvar, vzdálenost a také jejich lokalizace na svalu (De Luca, 1997). Ideální je snímat aktivitu svalu, který nemůže být ovlivněn jinou svalovou skupinou, prakticky to není vždy možné, především u svalů, které jsou uloženy v několika vrstvách, nebo jsou částečně překryty s jiným svalem, či svaly. Vzniká tzv. crosstalk interference EMG signálů od blízko uložených svalů (Rodová, 2002). Při kineziologických studiích, např. při skoku, chůzi jsou většinou používány povrchové elektrody. Jejich aplikace je na rozdíl od jehlových elektrod nebolestivá, umožňuje globálnější posouzení elektrické aktivity svalu, a lze je použít při pohybu. Nevýhodou povrchových elektrod je crosstalk (Yanak Paredes, 2010). 2.1.2 Surový EMG signál Neupravený signál se nazývá surový, hrubý (Obrázek 1). Jak vypadá, záleží na množství faktorů: na kvalitě EMG zesilovače, okolnímu hluku a pokožce, na kterou se lepí elektrody (zda je vhodně očištěna). Již tento hrubý záznam může sloužit jako první objektivní informace o inervaci svalu (Konrad, 2005). Úprava EMG signálu zahrnuje usměrnění negativní amplitudy se převedou na pozitivní, dále vyhlazení vytvoření souvislé křivky, redukce EKG křivky (Obrázek 2), která může být přítomna např. u břišních svalů (Konrad, 2005). Obrázek 1. Surový EMG signál (Konrad, 2005, 16) 10
Obrázek 2. Úprava surové EMG křivky. Usměrnění, vlevo redukce EKG křivky, vpravo vyhlazení (Kondrad, 2005, 35) 2.2 Skok 2.2.1 Vertikální skok Skok je součástí našeho života a také různých sportů ve volejbale, v basketbale, skok na lyžích, skoky v atletice, ve fotbale atd. Vertikální skok vypadá jako velmi jednoduchý pohyb, ale skutečnost je jiná. Vertikální skok je složitý úkol vyžadující rychlou a sladěnou koordinaci jednotlivých částí těla, skládá se z odrazu, letu a dopadu (Babič & Lenarčič, 2007, Vaverka, 2000). Spägele, Kistner a Gollhofer (1999) rozdělují skok do 3 fází: odrazu, letu (bezoporová fáze) a dopadu. Brügermann (in Vaverka, 2000) přidává další fázi a to fázi přípravnou, kdy dochází ke snížení těžiště. McGinnis (1999) dělí vertikální skok do 3 fází přípravná fáze, fáze odrazu a fáze letu. Při fázi přípravné dochází ke snížení těžiště, v hlezenních kloubech k dorsální flexi, v kolenním a kyčelním k flexi a v ramenních kloubech k hyperextenzi. V plantárních flexorech hlezenního kloubu, v extenzorech kolenního kloubu a extenzorech kyčelního kloubu je excentrická kontrakce. Na konci přípravné a odrazové fáze dochází k akceleraci těla směrem vzhůru. Ve fázi odrazu ve svalech nastává koncentrická kontrakce a postavení ve výše zmíněných kloubech se mění z extenze do flexe, z dorsální flexe do plantární flexe, z hyperextenze do flexe (McGinnis, 1999, Bartlett, 2007). 11
Výkon vertikálního skoku se hodnotí výškou skoku, ta závisí na rychlosti těžiště v momentě odlepení nohou od země. Dalšími faktory pro vertikální skok je zajištění rovnováhy, svalová práce při fázi odrazu, zrychlení těžiště vertikálním směrem do napřímené polohy. Při odrazové fázi skoku musí být těžiště nad opěrnou bází (Babič & Lenarčič, 2007). Vařeka (2002) definuje těžiště takto: těžiště je hypotetický 'hmotný bod', do kterého je soustředěna hmotnost celého těla v globálním vztažném systému. Nejčastěji se při testování využívá dvou typů skoku. Skok s protipohybem counter movement jump (CMJ) a skok z podřepu squat jump (SJ). Výhodou testu vertikálního skoku je jeho prostorová a časová nenáročnost, možnost opakování pokusů, symetrie pravé a levé poloviny těla (Vaverka, 2000). Vertikální skok je často využíván k testování síly dolních končetin, takže provedení skoku musí být rychlé, s dostatečným odrazem a koordinované. Jako výsledek se hodnotí výška skoku (Bartlett, 2007). 2.2.1.1 Kineziologie svalů podílejících se na vertikálním skoku Z biomechanického hlediska svaly podílející se na vertikálním skoku jsou především tyto: plantární flexory mm. gastrocnemii, m. soleus, extenzory kolenního kloubu m. quadriceps femoris, extenzory kyčelního kloubu m. gluteus maximus, m. biceps femoris, m. semimembranosus, m. semitendinosus (Bartlett, 2007, McGinnis, 1999). Spägele, Kistner a Gollhofer (1999) do biomechanického modelu řadí ještě m. tibialis anterior a m. iliopsoas. M. tibialis anterior patří mezi svaly, které kontrolují postavení hlezenního kloubu, je antagonistou plantární skupiny svalů bérce. Z pohledu volejbalových trenérů jsou pro skok důležité tyto svalové skupiny: m. triceps sureae, m. extensor hallucis longus, m. quadriceps femoris, m. gluteus maximus, m. biceps femoris, paravertebrální svalstvo spolu se svaly jádra těla (Haník & Vlach, 2008). Studie věnující se elektromyografii při vertikálním skoku nebo jeho jednotlivými fázemi nejčastěji vybíraly svaly dolních končetin dle záměru dané studie (Tabulka 1). Studie týkající se nestabilit hlezenních a koleních kloubů hodnotily svaly pouze v okolí daného kloubu. 12
Tabulka 1. Poly-EMG studie věnující se skoku Iida et al. (2011a, 2011b) Goodwin et al. (1999) Kulas et al. (2006) m. tibialis anterior m. soleus m. gastrocnemius medialis m. vastus lateralis m. biceps femoris m. rectus femoris m. gluteus maximus m. rectus abdominis m. obliquus externus abdominis erektory páteře m. gastrocnemius medialis m. gastrocnemius lateralis m. vastus medialis m. biceps femoris m. rectus femoris m. rectus abdominis m. obliquus externus abdominis m. obliquus internus abdominis m. transversus abdominis V našem výzkumu jsme hodnotily tyto svaly: m. tibialis anterior, m. gastrocnemius medialis a oboustranně m. gluteus maximus, m. obliquus externus abdominis a erektory páteře. Tyto svaly jsou popsány dále spolu se svaly podílejících se na vertikálním skoku podle Bartletta (2007). M. tibialis anterior Začátek tohoto svalu je na laterální ploše tibie, zhruba ve dvou třetinách, sestupuje před vnitřním kotníkem k vnitřnímu okraji nohy pod plantu. Úpon je na plantární straně os cuneiforme mediale a na bazi 1. metatarzu, inervace je z n. fibularis profundus (Číhák, 2001). Je výrazně posturální sval, pomáhá udržovat rovnováhu ve stoji, stabilizuje klouby, přes které prochází. Při chůzi svou aktivitou pomáhá noze opustit podložku během švihové fáze kroku. Sval se výrazněji aktivuje během sportovních aktivit Při skoku snožmo jeho aktivita vzroste, ještě když je noha položená na zemi, přestane před dosažením výskoku. Opět výrazná aktivita svalu nastává při dopadu na zem až do té doby, než je tělo stabilní (Travell & Simons, 1992). 13
M. triceps surae Tento sval má tři hlavy mm. gastrocnemii, které začínají na horních okrajích obou kondylů ferumu a jsou na povrchu a m. soleus, který je jimi kryt a začíná na horní části tibie a fibule. Tři hlavy se spojují a upínají se na tuber calcanei a inervován je z n. tibialis (Číhák, 2001). M. gastrocnemius se účastní plantární flexe v hlezenním kloubu, napomáhá flexi v koleni, pomáhá uzamčení kolene při stojné fázi kroku, zajišťuje stabilitu horního i dolního hlezenního kloubu. Jeho správná funkce je důležitá pro udržení vzpřímené postury (Travell & Simons, 1992). Dle Véleho (1997) je jeho funkce hlavně flexe hlezenního kloubu, flexi kolene napomáhá minimálně. Při stoji je m. soleus stále aktivní a mm. gastrocnemii jsou v klidu. Kamon (in Travell & Simons, 1992) zjistil, že při skoku aktivita laterální hlavy rychle vzroste při fázi odrazu a najednou zmizí ve chvíli, kdy tělo je v letu - nedotýká se země. Mírná aktivita svalu se znovu objeví před dopadem na zem. M. quadriceps femoris Součástí čtyřhlavého svalu je m. rectus femoris, který je dvoukloubový, a mm. vasti, které patří mezi jednokloubové svaly. M. rectus femoris začíná na spina iliaca anterior inferior a na malém políčku nad acetabulem. Mm. vasti začínají na stehenní kosti, všechny čtyři svaly se spojují nad patelou, ta je do úponové šlachy zavzata, a upínají se na tuberositas tibie. Inervován je z n. femoralis (Číhák, 2001). Tento sval je jediným extenzorem kolenního kloubu, m. rectus femoris je ještě flexorem kyčelního kloubu. Mm. vasti jsou důležité pro stabilizaci kolene. Při nezatíženém stoji není aktivita m. quadriceps femoris příliš velká, stoupá při posturální nejistotě a tam, kde je třeba vyvinout stav připravenosti k rychlé změně polohy (Véle, 1997). Při chůzi m. quadriceps femoris je aktivován dopadem paty na zem, kontroluje kolenní kloub při flexi a stabilizuje koleno v extenzi. Je aktivní při chůzi ve švihové fázi, jeho aktivita je vyšší s větší rychlosti chůze a při nošení vysokých podpatků. Dále kontroluje pohyb při dřepu, sestupování ze schodů (excentrické kontrakce). Jeho správná funkce je důležitá pro chůzi do schodů, vstávání ze židle, dřepu a při mnoha sportovních aktivitách např. při cyklistice, skocích. Při silném skoku je jeho největší aktivita ve fázi odrazu a při dopadu na zem (Travell & Simons, 1992). 14
M. gluteus maximus Začíná na vnější straně lopaty kyčelní, dále od kosti křížové a kostrče, jeho vlákna mají šikmý průběh a inferiorní vlákna jsou téměř v horizontálním směru. Upíná se na zadní a zevní stranu proximálního konce femuru, inervován je z n. gluteus inferior (Číhák, 2001). Patří mezi extenzory kyčelního kloubu, je z nich nejdůležitější a také největší, nejsilnější. V jeho funkci mu napomáhají posteriorní vlákna m. gluteus medius a m. gluteus minimus (Kapandji, 1987). Tento sval je důležitý pro stabilní stoj, stabilizuje pánev ve všech rovinách, zabraňuje pádu trupu dopředu. Ve stoji a běžné chůzi se aktivuje minimálně, ale přitom udržuje správný sklon pánve (Travell & Simons, 1992). Bez toho svalu není možný výskok ani chůze do schodů, pozadu, v předklonu, v podřepu nebo po šikmém terénu (Véle, 1997). Dle Travell a Simons (1992) není rozdíl v aktivaci tohoto svalu při schůzi s podpatky a bez nich. Při jízdě na rotopedu je tento sval inaktivní nebo v minimální aktivitě. Při různých sportovních aktivitách a při skoku vzroste jeho aktivita, ale ne víc než aktivita hemstringů. M. obliquus externus abdominis Tento sval je podrobněji popsán u břišních svalů viz kapitola 2.3.1.2. Mm. erector trunci Erektory páteře, vzpřimovač trupu zahrnuje čtyři systémy svalů, každý má jiný průběh a tedy liší se i svou funkcí. Systém spinospinální je na povrchu. Snopce probíhají od trnových výběžků vzhůru k příčným výběžkům obratlů, přeskakuje několik obratlů. Systém spinospinální spojuje obratlové trny a systém transversospinální má snopce opačného směru než systém spinotransversální (Číhák, 2001). Zádové svalstvo při symetrické aktivaci při fixaci pánve extenduje páteř. Zvětšují bederní lordózu a účastní se při výdechu. Povrchové svaly se uplatňují při větší instabilitě. Při stoji je jejich aktivita malá a zvětšuje se při předklonu (Véle, 1997). EMG studie ukázaly, že erektor spinae může být relaxován ve stoji i při předklonu (Travell & Simons, 1999). 15
2.2.2 Fáze vertikálního skoku 2.2.2.1 Přípravná fáze Nagano, Komura, Fukashiro a Himeno (2005) popisují u skoku s protipohybem CMJ, že se v časné fázi zapojuje hlavně m. iliopsoas, m. rectus femoris, krátká hlava m. biceps femoris, m. gastrocnemius a tibialis anterior. Vhodné zaktivování těchto svalů na začátku CMJ zlepší celkový výkon skoku. M. gluteus medius, m. gluteus minimus, m. adductor longus, m. adductor magnus a zevní rotátory kyčle jsou v napětí v průběhu celého pohybu. Tyto svaly stabilizují kyčelní kloub. 2.2.2.2 Fáze odrazu Zapojuje se hlavně m. gastrocnemius a m. soleus, pro tuto fázi je charakteristická jejich silná kontrakce. Proti těmto svalům působí m. tibialis anterior, ale v první fázi skoku se příliš neaktivuje. Extenze holeně je způsobená současnou aktivitou m rectus femoris a mm. vasti. Extenzi stehna zajišťují gluteální svaly spolu s hamstringy. Skupina gluteální svalů a hamstringů současně působí proti požadovanému pohybu holeně. V první fázi skoku aktivita gluteálních svalů roste (Spägele, Kistner & Gollhofer, 1999). Dle Nagano et al. (2005) m. gluteus maximus, mm. vasti, m. soleus a plantární flexory jsou aktivovány především v poslední fázi CMJ při odlepení palce od země. 2.2.2.3 Fáze bezoporová fáze letu Během letové fáze (druhé) je pouze pár svalů ve větší aktivaci (Spägele, Kistner & Gollhofer, 1999). Goodwin et al. (1999) popisují, že v bezoporové fázi je svalová aktivita minimální. 2.2.2.4 Fáze dopadu Na začátku poslední fáze - dopadu jsou v intensivní aktivitě mm. vasti a m. rectus femoris, tyto svaly zpomalují dopad na zem. U této svalové skupiny je nutné, aby byla schopna vyvinout dostatečnou sílu - excentrickou kontrakci. Před dopadem je pozorována preaktivace plantárních flexorů mm. gastrocnemii a m. soleus, ta je nutná pro zpevnění jednotlivých kloubů (Spägele, Kistner & Gollhofer, 1999). 16
Těsně před dopadem jsou kyčelní a kolenní klouby ve flexi, hlezenní klouby v plantární flexi, celé tělo je připraveno na dopad, na absorpci nárazu. V této fázi jsou ve vyšší aktivitě svaly břišní (m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis) a plantární flexory (Iida, Kanehisa, Inaba & Nakazawa, 2011a). Kulas et al. (2006) zjistili, že při dopadu je rozdíl v aktivaci břišních svalů u mužů a žen. Hodnotili pomocí poly-emg aktivitu m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis, spodní vlákna internus abdominis a m. transversus abdominis těsně před a po dopadu. U mužů byla vyšší aktivace m. obliquus internus abdominis a m. transversus abdominis v porovnání s m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis. Zatímco u žen v aktivaci svalů nezjistili žádný významný rozdíl. Při porovnání aktivace svalů, u mužů byla jednoznačně vyšší před dopadem než po dopadu. U žen nebyly rozdíly mezi aktivací svalů těsně před a po dopadu. U svalů, které řadíme do globálního stabilizačního systému m. rectus abdominis a m. obliquus externus abdominis nebyl zjištěn rozdíl v aktivaci v průběhu dopadu, jak u mužů, tak i u žen (Kulas et al., 2006). 2.2.3 Hodnocení vertikálního skoku V laboratorních podmínkách se skok hodnotí pomocí dynamometrických plošin. Tyto plošiny snímají silový impuls, který je vyvíjen na desku v průběhu skoku, tento údaj slouží k výpočtu výšky skoku. Dále se hodnotí čas jednotlivých fází skoku, především fáze bezoporové, ze které lze také vypočítat výšku skoku (Vaverka, Salinger & Novosad, 1979). 2.2.3.1 Hodnocení aktivace svalů při vertikálním skoku pomocí poly-emg Iida, Kanehisa, Inaba a Nakazawa (2011b) zkoumali EMG aktivitu svalů dolních končetin a trupu při dopadu a opětovném výskoku. Tento pohyb rozdělili do čtyř fází: těsně před dopadem z 35 cm vysoké bedýnky, při absorpci, brzdění dopadu a na začátku dalšího výskoku. Erektory páteře měly velkou aktivitu při dopadu (absorpci a brzdění) oproti fázi těsně před dopadem a m. rectus abdominis měl přesně opačnou aktivitu. Na začátku dalšího výskoku v prvotní fázi se aktivovaly erektory páteře a v pozdější fázi byl ve větší aktivitě opět m. rectus abdominis spolu s m. obliquus externus abdominis. Aktivita m. gluteus maximus spolu s m. rectus femoris, m. vastus lateralis a m. biceps femoris vzrostla mírně při dopadu a především při opětovném výskoku 17
při odrazu. M. tibialis anterior byl ve vyšší aktivitě při dopadu než při odraze a m. gastrocnemius medialis reagoval přesně opačně. Svaly trupu extensory a flexory se aktivují v recipročním vzoru při dopadu a odrazu. Při odraze je aktivace svalů v pořadí proximální distální, ale při dopadu není aktivace extenzorů dolních končetin a trupu od distální části k proximální (Iida et al., 2011b). Iida et al. (2011a) zjistili, že m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis a m. gastrocnemius medialis se aktivují hlavně před dopadem na zem. Jejich aktivita je důležitá pro zvýšení nitrobřišního tlaku a zpevnění hlezenního kloubu, tedy příprava těla na dopad. Dle jejich studie byla aktivita m. obliquus externus abdominis vždy větší než m. rectus abdominis. Goodwin et al. (1999) zkoumali reliabilitu poly-emg při skoku. Hodnotili svalovou aktivitu m. rectus femoris, vastus medialis, m. biceps femoris a m. gastrocnemius při vertikálním skoku v odstupu dvou týdnů. Zjistili, že k hodnocení poly-emg při maximálním vertikálním skoku je reliabilní m. rectus femoris a m. vastus medialis. Reliabilita opakovaného měření pomocí povrchového EMG je dána několika faktory: umístěním elektrod, velikostí odporu mezi elektrodou a kůží, rychlostí a velikostí pohybu (Goodwin et al., 1999). 2.2.4 Skok ve volejbale Ve volejbale je základní pohybovou činností výskok. Skoky ve volejbalu můžeme rozdělit na skok při útoku smeči, skok při blokování soupeře a výskok při podání. Největší skokanské zatížení mají hráči, kteří hrají na postu blokař (75 110 výskoků za zápas), dále diagonální hráči (65 85), nahrávači a smečaři (55 75). Diagonální hráč je v současném vrcholovém volejbale hlavní útočnou sílou družstva. Je zapojován do útočných akcí na síti i do útoku ze zadní části hřiště (Anonymus, 2011). Tillman et al. (2004) vyhodnocovali u žen I. divize v USA typ (při smeči a blokování) a počet výskoků, způsob odrazu a dopadu v průběhu čtyř zápasů. V průměru každá hráčka provedla 22 výskoků za zápas. U 84 % výskoků při smeči byl odraz uskutečněn snožmo, 14 % odrazů bylo z levé nohy a 2 % z pravé nohy. Z 55 % byl dopad na obě dolní končetiny. U blokařského výskoku byl odraz proveden snožmo 18
z 99 % a dopad na obě dolní končetiny byl z 57 %. Výskok s odrazem snožmo je stabilnější a umožní větší produkci síly a tedy i lepší výkon. Dle Haníka a Vlacha (2008) jsou pro odraz důležité tyto svalové skupiny: m. triceps sureae, m. extensor hallucis longus, m. quadriceps femoris, m. gluteus maximus, m. biceps femoris, paravertebrální svalstvo spolu se svaly jádra těla. Výšku skoku ve volejbale ovlivňují silové schopnosti a to výbušná síla dolních končetin, trupu a paží. Ženy mají dosah ve výskoku z místa 290 325 cm a z rozběhu 305 330 cm. Skok při útoku smečařský útok se skládá z rozběhu, odrazu a dopadu. Postoj hráče před rozběhem vypadá následovně: mírný předklon těla, nohy jsou ve výkročném postoji, kolena mírně pokrčená. Optimálně provede hráč tři až čtyři kroky. Zde je popsán rozběh pro hráče praváka. Lehkým odrazem z pravé nohy přesune hmotnost na nohu levou a pravou nohu zároveň přesouvá v prvním kroku vpřed. Rozběh hráč zrychlí tak, že se odrazí z pokrčené levé nohy a pak následuje rychlý delší krok pravou nohou. Hráč došlapuje přes patu pravé nohy, špička je přitom vytočena vně ke směru rozběhu. Při tomto jdou natažené paže hráče do protipohybu do zapažení. Kyčle se snižují, trup se mírně předklání a levá noha se rychle přesouvá vpřed před pravou nohu a je pokládána na plochu chodidla. Při přesouvání levé nohy vpřed paže zahajují švihový pohyb také vpřed. Pro plné využití sil dolních končetin při odraze je nutná rychlá švihová práce obou paží. Aby skok byl vertikální, musí být odraz vzhůru zahájen v okamžiku, kdy jsou kyčle pod místem opory odrazové nohy, to znamená, že chodidla i kolena jsou před kyčlemi. Při dopadu je důležité, aby jednak hráč dopadl do vyváženého postoje, ze kterého může dále hrát a také z důvodů zdravotních. Každý dopad vyvolá nárazy v kloubech dolních končetin a páteře. Prodloužení dopadu dopad na špičky a zhoupnutí se v kolenou sníží sílu nárazu při dopadu (Císař, 2005). Výskok při blokování je víceméně odraz snožmo z místa, paže jsou vedeny šikmo vzhůru. Při výskoku při podání je rozběh podobný jako smečování s doskokem. Hráč provede odrazový dvojtakt výkrok pravou nohou, předsunutí levé nohy a provede odraz a výskok. Hráč nemusí zastavit horizontální pohyb a stoupat pouze vertikálně jako je tomu při smečování u sítě (Císař, 2005). 2.2.4.1 Zdravotní aspekty volejbalu a stabilizační systém Akutní úrazy související s hraním volejbalu jsou poranění kotníku, kolene a prstů. Zdravotní problémy vznikající při zátěži v důsledku volejbalového tréninku, zápasu jsou bolesti bederní páteře, kolenních a rameních kloubů (Reeser et al., 2006). 19
Při smečování, blokování a podání dochází k hyperextenzi bederní páteře, což vede k jejímu přetížení. Při smečování dochází také k rotaci trupu směrem za smečující paži. Při dopadu páteř tlumí náraz v ose páteře a jejích odchylek dle dopadu. Na páteř jednak působí tlak ve směru gravitačních sil a jednak nadměrný ohyb. Paravertebrální svaly jsou téměř vždy přetížené - hypertrofované, až ve spasmu (Juda, 2008). Reeser et al. (2006) uvádí, že nedostatečně zpevněné svaly okolo tělesného jádra mohou být příčinou svalové dysbalance a to zvyšuje riziko patelární tendopatie - jumper s knee. Juda (2008) jako prevenci bolesti zad u volejbalistů doporučuje udržení stability jádra těla a flexibilitu kyčlí a bederní páteře. 2.3 Posturální stabilizace Je popisována jako aktivní držení segmentů těla proti působení zevních sil řízené centrálním nervovým systémem. Při každém pohybu segmentu těla náročném na silové působení je vždy generována kontrakční svalová síla, která je potřebná k překonání odporu. Účelem této reakce je zpevnění jednotlivých segmentů, aby bylo získáno co nejstabilnější punctum fixum (Kolář, 2006). Kolář (2009) popisuje posturální reaktibilitu neboli reakční stabilizační funkci. Účelem této reakce je zpevnění jednotlivých pohybových segmentů, aby kloubní segmenty odolávaly účinkům zevních sil. Bylo experimentálně zjištěno, že aktivace bránice, břišních a zádových svalů předbíhá pohybovou činnost horní a dolní končetiny. Neexistuje pohyb končetiny bez stabilizace trupu (Kolář, 2006). Tvrzení Magnuse (in Kolář, 2009, 234) posturální aktivita doprovází pohyb jako stín Kolář (2009, 234) poopravuje posturální aktivita předchází a doprovází každý cílený pohyb. 2.3.1 Stabilizační systém Stabilizační systém se skládá ze tří subsystémů a to pasivního, aktivního a neurálního. Do pasivního subsystému patří kostěné a chrupavčité struktury, ligamenta. Svaly, které se podílejí na přímé stabilizaci, patří do aktivního subsystému a neurální subsystém ovlivňuje stabilitu prostřednictvím řízení aktivní složky (Suchomel, 2006). 20
Zde bude podrobněji popsán systém aktivní svalový. Pro fyziologické zatížení páteře je důležitá stabilizace a koordinace svalů dorsální a ventrální muskulatury. Z anatomického hlediska můžeme rozdělit stabilizační systém na 2 části, a to na úsek krční a horní hrudní páteře a na oblast dolní hrudní a bederní páteře. V oblasti cervikální jsou to hluboké extensory (m. semispinalis capitis et cervicis, m. longissimus capitis et cervicis) a hluboké flexory (m. longus coli et eapitis). Pro bederní páteř jsou uváděny tyto svaly: bránice, břišní muskulatura, pánevní dno a hluboké monosegmentální extensory páteře (mm. multifidi). 2.3.1.1 Bránice Bránice (diaphragma) je plochý sval, který odděluje dutinu hrudní od břišní. Má tvar dvojité kopulovité klenby, která je vyklenutá vysoko do hrudníku. Centrum tendineum je šlašitý střed bránice a k němu se sbíhají svalové snopce od bederní páteře (pars lumbalis), od žeber (pars costalis) a od sterna (pars sternalis). Inervace bránice je z nervus phrenicus, z plexus cervicalis (C3 C5) (Číhák, 2001). Dvořák a Holibka (2006) zjistili, že snopce bránice a m. transversus abnominis v interkostálním prostoru tvoří souvislou svalovinu bez přechodu úponové šlachy. Makroskopicky popisují laminární přechod svaloviny bránice v příčný břišní sval bez zjevné přítomnosti vazivového přechodu. Z mikroskopického hodnocení není možno jednoznačně určit, zda vlákna jsou ještě brániční nebo náleží m. transversus abdominis. Bránice má vliv na pohyby hrudníku. Při aktivní kontrakci se posouvá centrum tendineum dolů a vzniká podtlak, dochází k nasátí vzduchu. Pokud je dobrá funkce břišních svalů a pánevního dna je udržován nitrobřišní tlak, bránice vyčerpá svůj pohyb směrem distálním. Centrum tendineum se opře o orgány břišní dutiny a dochází k rozšíření spodní části hrudníku do stran. Při výdechu se bránice uvolňuje, dochází ke zmenšení latero-laterálního a předozadního rozměru hrudníku, klenba se stahuje nahoru díky rostoucímu nitrobřišnímu tlaku a centrum tendineum se dostává do původní polohy (Kapandji, 1974). Její funkce je respirační (hlavní vdechový sval) a posturální. Spolu s břišními svaly a svaly pánevního dna vyvíjí a adjustuje nitrobřišní tlak. Pro stabilizaci páteře, tvorbu nitrobřišního tlaku, má zásadní význam. Její aktivace je podmínkou každé pohybové činnosti. Stabilizační funkce bránice je závislá na jejím tvaru, který závisí na tvaru hrudníku (Kolář, 2006). 21
Podstatné je postavení předozadní osy bránice. Je to osa mezi koncem pars sternalis a kostofrenickým úhlem. Tato osa je za fyziologické situace postavena horizontálně, hrudník je postaven kaudálně. K tomu je nutné, aby byla vyvážena aktivita břišních svalů se svaly prsními, skalenovými. Důležitá je synchronní aktivita pánevního dna a tím i sklon pánve. Hrudník tvoří punktum fixum, které umožňuje kontrakci bránice (její oploštění). Bránici pomáhají břišní svaly svou koncentrickou nebo izometrickou aktivitou zvýšit nitrobřišní tlak (Kolář, 2009). 2.3.1.2 Břišní svaly Mezi břišní svaly patří m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis, m. obliquus internus abdominis a transversus abdominis. M. rectus abdominis Začíná od chrupavčitého konce 5. 7. žebra, procesus xiphoideus a od přilehlých ligament costoxiphoidea, úpon je na os pubis mezi symfysou a turculum pubicum. Inervován je z 7. 11. interkostálního nervu a nervu subcostalis (Číhák, 2001). V antigravitační poloze je primárním svalem pro flexi trupu. Je to fázický sval, který má významnou posturální funkci, ovlivňuje sklon pánve. Byla prokázána jeho neustálá EMG aktivita při výskoku (Travell & Simons, 1999). M. rectus abdominis přibližuje sternum a symfýzu a má vliv na retroflexi pánve a na snížení bederní lordózy (Véle, 1997). M. obliquus externus abdominis Začíná od osmi kaudálních žeber, thorakolumbální fascie a upíná se na labium externum cristae iliacae (zadní a kaudální snopce) ostatní snopce přechází zevně od m. rectus abdominis a tvoří povrch předního listu a upínají se do linea alba. Inervace je z 5. -11. Interkostálního nervu a n. subcostalis (Číhák, 2001). Podílí se na rotaci trupu spolu s m. obliquus internus abdominis, m. transversus abdominis a paravertebrálními svaly. Na lateroflexi trupu se podílí výše uvedené svaly jednostrannou kontrakcí vláken, která mají alespoň částečně vertikální průběh (Travell & Simons, 1999). M. obliquus internus abdominis Začátek svalu je na okraji hlubokého listu thorakolumbální fascie, crista iliaca a na laterální polovině ligamenta inguinale. Úpon je na ventrálním úseku posledních tří 22
žeber, upíná se do linea alba, dolní okraj svalu srůstá s aponeurosou m. transversus abdominis. Inervace je z 8. 11. Interkostálního nervu, nervu subcostalis, n. iliohypogastricus a n. ilioinguinalis (Číhák, 2001). M. transversus abdominis Začátek svalu Číhák (2001) popisuje na vnitřní ploše chrupavek 7. 12. žebra, okraji hlubokého listu thorakolumbální fascie, crista iliaca a na laterálním úseku ligamentum inguinale. Svalové snopce probíhají jako široký pás kolem břišní stěny k zevnímu okraji m. rectus abdominis a přecházejí do aponeurosis musculi transversi. Úpon je prostřednictvím aponeurosy po zadní straně pochvy m. rectus abdominis do linea alba. Dolní okraj splývá s okrajem aponeurosy m. obliquus internus. Inervace je ze 7. 11. mezižeberního nervu, n. subcostalis, n. iliohypogastricus, n. ilioinguinalis a n. genitofemoralis. M. transversus abdominis jako celek podpírá orgány břišní dutiny a zvyšuje intrabdominální tlak. Horní vlákna mají stabilizační funkci vzhledem k hrudníku a podílejí se na dýchání, střední vlákna, která se upínají na thorakolumbální fascii přes její napínání zvyšují intrabdominální tlak, a podílí se tak na stabilizaci páteře. Na kompresi pánve se podílejí dolní vlákna s úponem na pánvi (Jalovcová a Pavlů, 2010). Podle Číháka (2001), sval může chybět a má četné variace. Variace svalu zkoumal u kadaverů Urquhart et al (2005) a zjistil, že je možné celkové nebo částečné oddělení svalu od crista iliaca, ostrý přechod směru fascií u dolních a středních vláken, splynutí dolních fascií s m. obliquus internus abdominis. Dvořák a Holibka (2006) také popisují spojitost vláken m. transvesrsus abdominis s bránicí. Společná funkce břišních svalů Břišní svaly tvoří dohromady břišní lis, udržují břišní orgány proti vyklenutí bilaterální zapojení všech břišních svalů. Pomalé zapojení těchto svalů spolu s pánevním dnem a bránicí je při defekaci, močení, rychlé zapojení je při kašli, kýchání, porodu a zvracení (Travell & Simons, 1999). Břišní svaly jsou ve vztahu k dýchání svaly výdechovými a nejvíce se aktivují při rychlém usilovném výdechu, ale svou aktivitou se podílí i na nádechu (Travell & Simons, 1999). 23
Při nedostatečné funkci netvoří punctum fixum pro bránici a při nádechu dochází k vyklenování břišní stěny, bez rozvinutí hrudního koše (Kapandji, 1974). Břišní svaly se s m. gluteus maximus, m. iliopsoas a hamstringy podílí na sklonu pánve, to má vliv na tvar páteře a funkci svalstva zad. Při jejich insuficienci se zvýrazní bederní lordóza (Véle, 1997). Všechny břišní svaly se aktivují při chůzi, jejich aktivita se zvýší při chůzi do kopce (Travell & Simons, 1999). Břišní svaly spolu s pánevním dnem se během stabilizace zapojují proti kontrakci bránice, adjustují nitrobřišní tlak. Nesmí ve své aktivaci předbíhat aktivaci bránice, významná je vyváženost v aktivaci břišních svalů. Při porušené stabilizaci se nadměrně aktivuje horní porce m. rectus abdominis a m. obliquus abdominis externus a insuficientně se chová dolní část m. rectus abdominis, m. obliquus abdominis internus a m. transversus abdominis (Kolář, 2006). Granata, Orishimo a Sanford (2001) zjistili rozdíly v aktivaci břišních svalů u žen a u mužů. V jejich studii probandi nesli v rukou plastovou bedničku, do které bylo dáno závaží. Pomocí poly-emg měřili bilaterálně tyto svaly: m. rectus abdominis, m. obliquus abdominis externus, m. obliquus abdominis internus a paravertebrální svaly. Hodnotili reakci břišních svalů na náhlé zatížení. Ženy měly vyšší aktivaci m. rectus abdominis a m. obliquus externus abdominis v porovnání s muži. Žádné změny nepozorovali na paravertebrálních svalech. García-Vaqeuero et al. (2012) tvrdí, že není rozdíl v aktivaci břišních svalů u stabilizačních cviků u žen a u mužů. 2.3.1.3 Pánevní dno Pánevní dno tvoří dva útvary diafragma pelvis a diafragma urogenitale. Do diafragma pelvis se řadí m. levator ani a m. coccygeus. M. levator ani se skládá z pars pubica a z pars iliaca, tyto části tvoří ventrální a boční úseky diafragma pelvis. Pars pubica m. pubococcygeus je nejdůležitější součást uzávěrového systému konečníku, snopce lemují, obkružují hiatus urogenitalis a rectum. Pars iliaca m. iliocococcygeus se nachází mezi kostí stydkou a trnu sedací kosti. M. coccygeus tvoří svalové snopce přiložené k vnitřní ploše ligamenta sacrospinale. Má stejný tvar a průběh jako toto ligamentum - tvar trojúhelníku a výraznou senzitivní inervaci. Inervace je zajištěna z přímých větévek z plexus sacralis (Číhák, 2001). 24
Vélé (1997) k diafragma pelvis přiřazuje m. shpincter ani externus. Marek et al. (2005) řadí tento sval spíše ke svalstvu gastrointestinálního traktu, jednak protože nemá přímý úpon ke skeletu a také zde vývojově nepatří. Diafragma urogenitale tvoří povrchovou vrstvu, je to tuhá vazivová trojúhelníková ploténka, mezi sedacími kostmi a rameny kosti stydké. K ní se přikládají drobné svaly (Marek et al., 2005). Dle Skalky (2002) se neúčastní na držení těla. Pánevní dno tvoří pružnou spodinu pánve, podpírá orgány pánve a spolu s břišními svaly se během stabilizačního vzoru zapojuje proti kontrakci bránice (Kolář, 2006). Skalka (2002) rozděluje pánevní dno ještě z hlediska funkce. Povrchová vrstva se podílí hlavně na sfinkterové funkci, její tah je předozadním směrem. Do posturálních funkcí se zapojuje méně. Střední vrstva má laterolaterální tah a je odpovědná za stabilizaci kyčlí a pánevního pletence, ovlivňuje i funkci chodidel. Nejhlubší vrstva je součástí hlubokého stabilizačního systému, je spojena funkčně s bránicí. Vějířovitě se rozbíhá od stydké kosti ke kyčlím. 2.3.1.4 Autochthonní svaly zad Tyto svaly jsou označovány jako m. erector trunci. Odlišují se 4 systémy a každý má jiný průběh svalových vláken i jinou funkci. Čím hlouběji leží tím, je kratší průběh jednotlivých snopců. Nejkratší spojují jen dva nejbližší segmenty, povrchněji uložené snopce spojují více segmentů. Do stabilizačního systému jsou z těchto svalů řazeny mm. multifidi, které jsou v nejhlubší vrstvě (Véle, 1997). Musculi multifidi jsou řazeny do systému transversospinálního, průběh mají od příčných výběžků obratlů vzhůru k trnům kraniálnějších obratlů, přeskakují dva, tři, nebo čtyři obratle (Číhák, 2001). Mají především stabilizační a proprioceptivní funkci, podílí se na extenzi páteře, rotaci a přispívají k lateroflexi. Při akutním low back pain vlivem nocicepce nastává hypertonus svalů a dochází k vyčerpání energetických zásob a mm. multifidi atrofují (Travell & Simons, 1999). Mm. multifidi patří mezi hluboké monosegmentální extensory páteře, při insuficienci přední stabilizace páteře se aktivují povrchové extensory páteře a mm. multifidi jsou v oslabení (Kolář, 2006). 25
2.3.2 Stabilizační funkce svalů trupu Svaly, které se podílejí na stabilizaci trupu, můžeme rozdělit na globální a lokální systém. Do globálního systému patří svaly, které zajišťují pohyb trupu a stabilitu mezi hrudníkem a trupem, pánví a převod sil na končetiny. Lokální systém zahrnuje svaly uloženy nejhlouběji. Za lokální stabilizátory je považován m. transversus abdominis a mm. multifidi. Tyto svaly pracují v návaznosti na aktivitu bránice a svalů pánevního dna (Bergmark in Jalovcová & Pavlů, 2010, Suchomel, 2006). Suchomel (2006) didakticky popisuje lokální systém jako ten, který má intersegmentální průběh, převažují svalová vlákna I. typu. Jejich funkce je proprioceptivní, podílí se na anticipaci, jsou zodpovědné za segmentální stabilitu, nastavení jednoho segmentu vůči druhému a jsou důležité pro centraci. Globální stabilizátory mají často multiartikulární průběh, převažují svalová vlákna II. typu, zajišťují silový pohyb a převod sil mezi končetinami a trupem. Při stabilizaci svaly nikdy nepracují izolovaně, ale vždy koaktivaci. Nemůžeme ani od sebe striktně rozdělit funkci lokálních a globálních stabilizátorů. Někteří autoři rozdělují svaly na lokální a globální stabilizátory (Bergmark in Jalovcová & Pavlů, 2010), jiní poukazují, např. McGill et al. (2003), McGill (2007) a Cholewski a VanVliet (2002), že toto dělení je nesprávné a nelze určit, který sval je nejdůležitější pro stabilitu páteře. Uvádí, že všechny svaly pracují dohromady a podílejí se na zajištění dostatečné stability páteře. Hodges a Richardson (1997) zjistili, že při flexi, abdukci a extenzi kyčle předbíhá aktivace m. transversus abdominis a m. obliquus abdominis internus aktivaci ostatních břišních svalů a svalů odpovědných za pohyby v kyčli. Hides et al (2006) také zjistili, že aktivita m. transversus abdominis a m. obliquus abdominis internus je společná a předpokládají, že nelze aktivovat m. transversus abdominis izolovaně. Hides et al (2006) testovali zdravé asymptomatické jedince, při zpevnění břicha došlo k bilaterální aktivitě m. transversus abdominis, toto svalové zpevnění označují jako hluboký myofasciální korzet. I Allison et al (2008) tvrdí, že m. transversus abdominis a m. obliquus abdominis internus se aktivují u zdravých jedinců dřív než např. svaly horní končetiny, která pohyb provádí, ale aktivují asymetricky, a to na dřív na kontralaterální straně. Stabilita páteře není tedy závislá na izolované bilaterální aktivaci m. transversus abdominis a při běžných činnostech ji ani nenajdeme. 26
Lederman (2008) kritizuje cvičení stabilizačního systému, nebo spíše izolovaný trénink m. transversus abdominis jako hlavního svalu odpovědného za stabilizaci páteře. Odkazuje především na jeho morfologii (četná variabilita svalu a propojenost s jinými svaly), obtížnost zapojení pouze jednoho svalu. Dále kritizuje nevyužitelnost jeho zapojení do ADL a sportovní činnosti. 2.3.3 Stabilizace trupu v rehabilitaci Již Lewit (1999) píše, že funkce jednotlivých svalů není důležitá pro stabilizaci bederní páteře, ale že je to především funkce břišní dutiny břišní svaly, pánevní dno, bránice a funkce autochtonních zádových svalů. Suchomel (2006) charakterizuje pojem hluboký stabilizační systém takto: je zásadě tvořen tzv. lokálními stabilizátory. Nejpodstatnější je schopnost přímé participace na segmentálním pohybu. Ekonomická práce globálních svalů je odvislá také od dobře vytvořeného 'punctum fixum' opět prostřednictvím lokálních, hlubokých svalů. Dále uvádí, že pokud chceme při terapii cíleně oslovit lokální stabilizátory, tak prováděný pohyb by měl být proveden pomalou rychlostí se soustředěním na danou oblast. Pojem hluboký stabilizační systém (HSS) používá Jalovcová a Pavlů (2010) a také Suchomel (2006) dále ho dělí na hluboký stabilizační systém bederní páteře, kyčlí, hrudní a krční páteře a dělení svalů na lokální a globální stabilizátory chápou z hlediska didaktického. Tyto dva systémy od sebe nemůžeme rozdělit. Kolář (2005, 2006) používal pojem hluboký stabilizační systém páteře (HSSP), nyní tento pojem označuje za nepřesný a zavádějící. Suchomel (2012) upouští od slova hluboký stabilizační systém a používá pouze stabilizační systém. Kolář (2009) definoval svůj koncept DNS dynamická neuromuskulární stabilizace, uvádí, že tento koncept zahrnuje obecné principy: ovlivnění trupové stabilizace, cvičení ve vývojových posturálně lokomočních řadách, respektování, že zpevnění segmentu není vázáno pouze na svaly příslušného segmentu, ale je začleněno do globální svalové souhry. Cviky ke zlepšení stabilizace trupu jsou v terapii často používané. Optimální stabilizace bederní páteře při základním stabilizačním cvičení je díky správné aktivaci zapojení lokálních stabilizátorů. Hlavním cílem těchto stabilizačních cviků je ochránit páteř od opakujících se mikrotraumat, degenerativních změn. Různé studie ukazují, že cviky na stabilizaci bederní páteře snižují intenzitu bolesti dolní části zad a frekvenci epizod bolesti (Stevens et al, 2006). 27
Studie Hides, Jull a Richardson (2001) prokázala, že při terapii, zaměřené na aktivaci mm. multifidi s kokontrakcí m. transversus abdominis, kterou absolvovali pacienti s první atakou bolesti zad, má z dlouhodobého hlediska efekt. V porovnání s kontrolní skupinou měli méně recidiv bolestí zad v průběhu 3 let. Jednou z možností, jak facilitovat hluboký stabilizační systém je využití opor o akra horních a dolních končetin. Tento koncept ACT (Akrální koaktivační terapie) uvedla Palaščáková-Špringerová (2011), vychází z principu Roswithy Brunkow a při cvičení využívá vývojové polohy dítěte. Velký důraz je kladen na správné vzepření o akra, výsledkem tohoto vzpěru je napřímení trupu, stabilizace páteře a končetin. Honová (2012) uvádí, že díky balančním pomůckám lze jednak lépe facilitovat hluboký stabilizační systém, oslovit ho u lidí, kteří neví jak a co zapojit a také pomocí těchto pomůcek lze cvičení hlubokého stabilizačního systému udělat náročnější a také pestřejší. Ve svém článku představuje pomůcky BOSU balanční půlmíč, FLOWIN což je plastová deska, na které kloužou končetiny podložené speciálními podložkami. Dále pomůcka TRX což jsou dva nepružné nastavitelné popruhy, v nichž je při cvičení zavěšena část těla. 2.3.3.1 Porovnání stabilizačního cvičení s běžnou terapií u low back pain Muthukrishnan et al (2010) porovnávali ve svém výzkumu dvě skupiny lidí s low back pain. Cílem bylo zjistit, zda cviky zaměřené na stabilizaci trupu zlepší posturální kontrolu. Před a po terapii byly pacienti vyšetřeni na plošině, která snímala vychylování jejich těžiště při normálním stoji a při stoji na jedné dolní končetině. Jedna skupina byla tvořena pacienty, kteří měli běžnou rehabilitaci, v rámci terapie měli mobilizace bederní páteře, trakce, posilovací cvičení (posilování břišních svalů flexí trupu z lehu, zvedání pánve, posilování zádových svalů extenzí), které se učili provádět tak, aby nedocházelo k provokaci bolesti. Druhá skupina byli pacienti, kteří cvičili především stabilizační cviky se zacílením na oblast trupu a bederní páteře (v pozicích v kleku na čtyřech, v sedu, stoji, lehu na břiše, zádech). Na začátku byla u nich podporována izolovaná svalová aktivita, uvědomění si správného dechového stereotypu. Obě skupiny byly vedeny ke správné ergonomii pohybu (ergonomický sed, zvedání předmětů). Doba cvičení trvala osm týdnů a poté proběhlo kontrolní měření. Výsledky ukázaly, že u skupiny, kde probíhala běžná rehabilitační léčba, nebyly výrazné změny, co se týče posturální kontroly. Oproti skupině druhé, kde bylo zlepšení posturální kontroly. (Muthukrishnan et al, 2010). 28