UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE 2. LÉKAŘSKÁ FAKULTA Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství Bc. Jana Zajíčková Sledování aktivity trupového svalstva při vyšetření posturální stability dle testů DNS pomocí povrchové elektromyografie u osob s bolestmi zad Diplomová práce Praha 2015

Autor práce: Bc. Jana Zajíčková Vedoucí práce: Mgr. Petra Valouchová, Ph. D. Oponent práce: Mgr. Petra Mačkalová Datum obhajoby: 2015

Bibliografický záznam ZAJÍČKOVÁ, Jana. Sledování aktivity trupového svalstva při vyšetření posturální stability dle testů DNS pomocí povrchové elektromyografie u osob s bolestmi zad. Praha: Univerzita Karlova, 2. Lékařská fakulta, Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství. 2015. 74 s. Vedoucí diplomové práce Mgr. Petra Valouchová, Ph. D. Bibliographic identification ZAJÍČKOVÁ, Jana. Monitoring of the core muscles activity in postural stability examination by Dynamic Neuromuscular Stabilization tests using surface electromyography in patients with low back pain. Prague: Charles University, 2nd Faculty of Medicine, Department of rehabilitation and sports medicine, 2015. 74 p. Supervisor Mgr. Petra Valouchová, Ph. D.

Abstrakt Diplomová práce se zabývá sledováním aktivity trupového svalstva a m. biceps femoris během testování posturální funkce pomocí testů DNS u osob s lumbalgiemi. Vybrány byly test extenze trupu, test flexe trupu a test hlubokého dřepu. Cílem práce bylo sledovat časový sled zapojení měřených svalů u osob s LBP (v textu také pod pojmem timing), zhodnotit průměrnou eemg aktivitu měřených svalů (v textu také pod pojmem average activation) a porovnat symetrii zapojení měřených svalů na pravé a levé polovině těla. Vše bylo porovnáno s kontrolní skupinou. V teoretické části byla rozebrána souvislost mezi lumbalgiemi a posturální stabilizací. Dále jsou zmíněny principy DNS a problematika semg. Měřeny byly 2 skupiny - skupina osob s lumbalgiemi a kontrolní skupina bez bolestí zad, celkem 20 probandů. Z naměřených dat bylo vytvořeno průměrné pořadí zapojení pro každou skupinu a to bylo dále porovnáváno. Statistické testování dat proběhlo pomocí párového dvouvýběrového Wilcoxonova testu. Pro analýzu míry svalové aktivity jsme využili analýzu změny amplitudy v čase. Na základě našich výsledků lze signifikantní rozdíl mezi kontrolní skupinou a osobami s LBP nalézt v konečném pořadí zapojení svalů u m. ES l. dx pro test extenze trupu a u m. EO pro test hlubokého dřepu. Signifikantní rozdíl v symetrii pořadí zapojení byl prokázán pouze u m. IO pro flekční test. Diskrepance v symetrii pořadí zapojení svalů na pravé a levé sraně však byla pozorována i u ostatních svalů. Průměrná semg aktivita byla sledována a diskutována. Výsledky naší práce ukazují ve vybraných parametrech rozdíl v aktivitě měřených trupových svalů a m. biceps femoris mezi osobami s LBP a kontrolní skupinou. Klíčová slova dynamická neuromuskulární stabilizace, lumbalgie, trupové svalstvo, povrchová elektromyografie, timing, průměrná semg aktivita

Abstract The Master s thesis is focused on monitoring of the core muscles and m. biceps femoris activity in postural stability examination by Dynamic Neuromuscular Stabilization tests using surface electromyography in patients with LBP. Trunk extension test, trunk flexion test and squat test were chosen. The aim of this study was comparing muscle activity timing, symmetry of muscle activation and average activation between healthy subjects and patients with LBP. The changes of muscle activation pattern were observed and average activation was determined. In theoretical part the principles of DNS, surface electromyography and the relationship between postural stabilization and LBP are discussed. Two groups were measured patients with LBP and a control group, 20 subjects together. The onset times were measured and rank of activation for each test and for each subject was determined. Then the average order for whole group was specified. Measured data were evaluated according to Wilcoxon signed-rank test. In average activation there was analysed change of activation in time. Results were compared between two measured groups. There is significant difference between the two groups in the rank of activation of m. ES l. dx. in trunk extension test and m. EO in squat test. Assymetry in timing of the right and left body side was observed, but did not reach significant values. There was difference only by m. IO in trunk flexion test. The average activation was observed and discussed. In conclusion, there is difference in selected parameters between the activity of measured core muscles and m. biceps femoris in patients with LBP and control group. Keywords dynamic neuromuscular stabilization, low back pain, core muscles, surface electromyography, timing, average activation

Prohlášení Prohlašuji, že diplomovou práci jsem zpracovala samostatně pod vedením Mgr. Petry Valouchové, Ph. D., uvedla všechny použité literární a odborné zdroje a dodržovala zásady vědecké etiky. Dále prohlašuji, že stejná práce nebyla použita pro získání jiného nebo stejného akademického titulu. V Praze 22.7. 2015 Bc. Jana Zajíčková...

Poděkování Děkuji Mgr. Petře Valouchové, Ph. D., za vedení diplomové práce. Dále děkuji Mgr. Evě Kavanové, Mgr. Petře Mačkalové a dalším asistentům z Kliniky rehabilitace a tělovýchovného lékařství za cenné připomínky při analýze výsledků z měření semg za pomoc při zajištění technického zázemí pro měření na semg. Největší dík za pomoc při zpracování dat a jejich statistickém vyhodnocení patří Mgr. Liboru Mořkovskému a Mgr. Janě Duchoslavové.

OBSAH ÚVOD... 11 1 TEORETICKÝ PŘEHLED POZNATKŮ... 12 1.1 DYNAMICKÁ NEUROMUSKULÁRNÍ STABILIZACE... 12 1.1.1 Principy DNS... 12 1.1.2 Vývojová kineziologie... 13 1.1.3 Nitrobřišní tlak (IAT intra-abdominal pressure)... 14 1.2 LUMBALGIE V KONTEXTU POSTURÁLNÍ STABILIZACE... 14 1.2.1 Lumbalgie... 14 1.2.2 Posturální stabilizace... 17 1.3 PROBLEMATIKA EMG... 19 1.3.1 Měření semg... 19 1.3.2 Možnosti využití semg... 20 1.3.3 Limity semg v klinické praxi... 20 2 CÍLE A HYPOTÉZY... 24 2.1 CÍLE... 24 2.2 HYPOTÉZY... 24 3 METODIKA... 25 3.1 VÝZKUMNÝ SOUBOR... 25 3.2 PARAMETRY MĚŘENÍ... 25 3.2.1 Vybrané svaly a testy posturální stabilizace... 25 3.2.2 Měření intenzity bolesti... 25 3.2.3 semg... 26 3.3 PRŮBĚH MĚŘENÍ... 28 3.3.1 Test flexe trupu... 29 3.3.2 Test extenze trupu... 29 3.3.3 Test hlubokého dřepu... 30 3.4 ZPRACOVÁNÍ SEMG SIGNÁLU... 31 3.4.1 Analýza timingu... 31 3.5 VYHODNOCENÍ A STATISTICKÉ ZPRACOVÁNÍ DAT... 32 3.5.1 Analýza timingu... 32 3.5.2 Analýza průměrné semg aktivity... 33 4 VÝSLEDKY... 34 4.1 VYHODNOCENÍ DOTAZNÍKU OSWESTRY... 34 4.2 VAS... 35 4.3 HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ SEMG ANALÝZA TIMINGU... 35 4.3.1 Test flexe trupu... 36 4.3.2 Test extenze trupu... 39 4.3.3 Test hlubokého dřepu... 41 4.4 HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ - ANALÝZA PRŮMĚRNÉ SEMG AKTIVITY... 43 4.4.1 Test flexe trupu... 44 4.4.2 Test extenze trupu... 44 4.4.3 Test hlubokého dřepu... 45 5 DISKUZE... 46 5.1 DISKUZE K TEORETICKÉ ČÁSTI... 46 5.2 DISKUZE K PRAKTICKÉ ČÁSTI... 47 5.2.1 Analýza timingu - test flexe trupu... 48 5.2.2 Analýza timingu test extenze trupu... 49 5.2.3 Analýza timingu - test hlubokého dřepu... 50 5.2.4 Průměrná semg aktivita... 51 5.2.5 Průměrná semg aktivita test flexe a extenze trupu... 51 5.2.6 Průměrná semg aktivita Test hlubokého dřepu... 52

5.2.7 Měření semg... 53 ZÁVĚR... 56 REFERENČNÍ SEZNAM... 58 SEZNAM PŘÍLOH... 67 PŘÍLOHY... 68

SEZNAM ZKRATEK bilat. bilaterálně CNS centrální nervová soustava DKK dolní končetiny DNS dynamická neuromuskulární stabilizace DOF degrees of freedom EMG - elektromyografie FN fakultní nemocnice HKK horní končetiny HSS hluboký stabilizační systém IAT intra-abdominal pressure lat. dx. lateris dexter lat. sin. lateris sinister LBP low back pain m. musculus mm. musculi m. BF musculus biceps femoris m. ES musculus erector spinae m. EO musculus obliqus externus abdominis m. IO musculus obliqus internus abdominis m. QL musculus quadratus lumborum m. RA musculus rectus abdominis m. TA musculus transversus abdominis m. XBF musculus biceps femoris lateris dexter m. XES musculus erector spinae lateris dexter m. XEO musculus obliqus externus abdominis lateris dexter m. XIO musculus obliqus internus abdominis lateris dexter m. XQL musculus quadratus lumborum lateris dexter m. XRA musculus rectus abdominis lateris dexter m. XTA musculus transversus abdominis lateris dexter m. YBF musculus biceps femoris lateris sinister m. YES musculus erector spinae lateris sinister m. YEO musculus obliqus externus abdominis lateris sinister m. YIO musculus obliqus internus abdominis lateris sinister m. YQL musculus quadratus lumborum lateris sinister m. YRA musculus rectus abdominis lateris sinister m. YTA musculus transversus abdominis lateris sinister Obr. obrázek ot. otázka proc. processus Tab. tabulka číslo Th/L - thorakolumbální semg povrchová elektromyografie SIAS spina iliaca anterior superior SSP stabilizační systém páteře VAS vizuální analogová škála bolesti

ÚVOD Na začátku rozhodnutí pro zvolení daného tématu diplomové práce stál můj zájem o problematiku analýzy pohybu. Povrchová elektromyografie (semg) se proto zdála být vhodným kandidátem pro měření kineziologické analýzy a poněvadž Mgr. Petra Valouchová, Ph. D. má s měřením na tomto přístroji zkušenosti, rozhodla jsem se spolupracovat právě s ní. Vzhledem k tomu, že se Mgr. Petra Valouchová, Ph. D. dlouhodobě mimo jiné věnuje pacientům s vertebrogenními obtížemi a je lektorkou konceptu DNS směřovalo téma práce právě tímto směrem. Konečné znění práce Sledování aktivity trupového svalstva při vyšetření posturální stability dle testů DNS pomocí povrchové elektromyografie u osob s bolestmi zad bylo podpořeno též tím, že vertebrogenním pacientům jsem věnovala již svou bakalářskou práci. Vertebrogenní pacienti jsou možná na první pohled ohranou písničkou, ale jejich rehabilitace stále stojí v centru zájmu nejen fyzioterapeutů, jelikož jak zmiňují mnozí autoři, bolesti zad jsou nejen zdravotnickým, nýbrž také socio-ekonomickým problémem. V současné době se zdá být nejúčinnějším přístupem k ošetření osob s bolestmi zad zařazení posturální stabilizace do správné funkce. Testy DNS jsou pro nás metodou volby při zjišťování, v jaké kondici je trupová stabilizace našich pacientů. V případě osob s bolestmi zad, kde nenalézáme strukturální příčinu se odpověď sama nabízí. Popsání timingu zapojení trupových svalů během testů trupové stabilizace, sledování jejich aktivity a popsání rozdílů mezi zdravými a pacienty může nabídnout klíč k terapii a ukázat směr, jakým by se fyzioterapeutická intervence měla ubírat. 11

1 TEORETICKÝ PŘEHLED POZNATKŮ 1.1 Dynamická neuromuskulární stabilizace Koncept dynamické neuromuskulární stabilizace (DNS) rozpracoval Prof. Doc. PaedDr. Pavel Kolář, Ph.D. Vychází z principů vývojové kineziologie, kdy respektuje cvičení ve vývojových posturálně lokomočních řadách. Koncept je založen na obecných principech využívaných ve fyzioterapii. Zaměřuje se na zapojení stabilizačního systému páteře (SSP), kam Kolář (2009, s. 253) řadí bránici, hluboké flexory krku, břišní muskulaturu, svaly pánevního dna a hluboký svalový systém páteře a tím cíleně ovlivňuje stabilizační funkci trupu. Díky své komplexnosti je koncept využíván napříč obory nejen ve zdravotnictví u mnoha diagnóz, ale též ve sportovní rehabilitaci (Kolář 2009, s. 233). Zde se uplatňuje jak při prevenci bolestivých syndromů z přetížení muskuloskeletálního systému, tak při terapii sportovních úrazů. Své místo nachází i v metodice sportovního tréninku za účelem optimalizace, resp. zlepšení sportovního výkonu (Frank, 2013). 1.1.1 Principy DNS DNS pracuje s kvalitou a koordinací pohybu. Není koncipováno jako analytické cvičení vycházející pouze z anatomických souvislostí svalové soustavy a svalové síly. Pro DNS je zásadní koordinovaná souhra svalů SSP, protože pouze při správné stabilizaci trupu je možno vytvořit punctum fixum pro cílený pohyb končetin (Kolář, 2009, s. 235, Kobesová, 2013, s. 5-6). Výcvik hluboké stabilizace páteře ukáže výsledky kolem 3. týdne od zahájení terapie (Kolář et al., 2005). DNS pracuje se zapojením svalů do biomechanických řetězců odvozených z globálních pohybových vzorů vycházejících z opory. O těchto vzorech hovoří Kolář (2009) jako o centrálních programech, které jsou geneticky determinované a souvisí s řídící funkcí CNS. Důležitá je znalost vztahu mezi motorickým vývojem a zráním řídící funkce CNS, protože maturace CNS jde ruku v ruce s tělesným vývojem. Již neurolog Henner hlásal, že hybnost je vyjádřením CNS (Henner in Vojta, 1993). Lewit (2003) toto tvrzení ještě rozšiřuje a tvrdí, že pohybová soustava je zrcadlem všeho, co se v organismu děje. Cvičení posturálních funkcí probíhá ve vývojových řadách tzn. v polohách, které nalezneme v motorické ontogenezi zdravého dítěte před dosažením samostatné 12

sociální bipedální lokomoce. Typickým prvkem je funkční centrované postavení v kloubech, které nelze vnímat pouze jako statickou polohu, ale jako dynamickou neuromuskulární strategii vedoucí k nastavení optimální polohy kloubu a umožňující nejefektivnější využití rozsahů pohybu, které daný kloub nabízí (Kobesová, 2013, s. 6). Senzorická percepce je předpokladem adekvátní motorické funkce (Metcalfe et al., 2005). V rámci DNS pracujeme také s kortikální kontrolou pohybu procítěním pohybu a sebeuvědomováním těla. Čím lepší jsou tyto gnostické funkce, tím spíše jsme schopni dosáhnout kvalitnějšího fázického pohybu, provádět ekonomický (izolovaný) pohyb v jednom segmentu a docílit taktéž lepší relaxace (Kobesová, 2013, s. 8). Pro hlubší pochopení principu DNS je třeba pracovat s pojmy vývojová kineziologie, posturální stabilizace, nitrobřišní tlak. 1.1.2 Vývojová kineziologie Fyziologický vývoj CNS definuje funkční normy ideální postury ideální dechový stereotyp a ideální motorické vzory (Frank, 2013, s. 68). Kobesová a Kolář (2013) dělí řízení motoriky dle zralosti CNS do 3 úrovní. Míšní a kmenovou, subkortikální a kortikální. Se zráním CNS jsou nižší stupně řízení postupně překrývány řízením z vyšších etáží. U novorozenců (28 dní po porodu), kde sledujeme holokinetickou hybnost a vybavujeme primitivní reflexy, probíhá řízení na nejnižší úrovni. A to na úrovni míchy a mozkového kmene. Kvalita i kvantita primitivních reflexů nám může napovědět o maturačním věku CNS dítěte. V jejich dynamice se odráží dozrávání CNS. S nástupem vyšší etáže řízení mizí i primitivní reflexy a jsou integrovány do vyšších složek řízení. Poté nastupuje subkortikální úroveň řízení, která zraje především v průběhu 1. roku života. Do funkce se dostává trupová stabilizace, která je předpokladem fázické hybnosti končetin a jejich lokomoční funkce. Posturální vzor stabilizace je ve svém kineziologickém obsahu uložený v mozku jako program. Jako poslední nastupuje kortikální kontrola, která zodpovídá za individuální kvalitu a charakter pohybu. Zahrnuje tři základní složky: motorickou, gnostickou a ideomotorickou. Motorická složka zahrnuje exekutivní funkce (t.j. provedení izolovaného pohybu, schopnost a kvalitu relaxace, rytmicitu (diadochokinezi) pohybu, pohybový odhad, plynulost a rychlost přizpůsobení a balanční schopnosti). Gnostická složka představuje multisenzorickou integraci, percepci, stereognozii, somatognozii, 13

kinestezii a vnímání vlastního těla (body image). Hlavní součástí ideomotorické složky je schopnost plánování pohybu (Kobesová, 2013, s. 8-9; Kolář, 2014). 1.1.3 Nitrobřišní tlak (IAT intra-abdominal pressure) IAT je významným parametrem stability páteře. Stabilita páteře je výsledkem dynamické koordinace agonistických a antagonistických svalových skupin (Frank, 2013). Je regulován (vytvářen) koordinovanou spoluprácí bránice, pánevního dna a m. TA (Frank, 2013). Kolář (2009) nespecifikuje m. TA a uvádí břišní muskulaturu. Anticipační aktivitu bránice, která předchází aktivitám jiných svalů trupu popsali již Hodges a Gandevia (1997). Dávno před nimi v roce 1924 vyřkl Magnus dnes všem odborníkům v oboru známé tvrzení, že posturální aktivita doprovází pohyb jako stín. Aktivita stabilizačního systému páteře (SSP) tedy nejen předchází jakémukoli účelovému pohybu, ale koordinovaná spolupráce těchto svalů přenáší stabilizaci bederní páteře i do dynamiky pohybu (Frank 2013). Frank (2013) uvádí, že mezi autory panuje obecná shoda, že se zvýšením IAT vzroste i stabilita páteře. Čili dochází k jejímu menšímu zatížení. Význam IAT během stabilizace záleží na zamýšleném pohybu a je tedy účelově specifický (task and postural specific). Jakou přesně však hraje IAT v odlehčení bederní páteře roli není ještě jasné (Arjman, ShiraziAdl, 2006). Při studii na biomechanickém modelu páteře a její muskulatury dospěl Stokes (2010) k závěru, že při selektivní aktivaci m. OA a m. TA o 10 % maxima dojde jen k o něco větší stabilizaci bederní páteře než při flexi trupu. Se zvýšením na 20 % maxima se stabilita dále nezvyšuje. Při selektivní aktivaci m. RA nedochází ke stabilizaci vůbec. Prezentuje tedy názor, že zaměření se na selektivní posilování vybraných svalů břišní muskulatury při LBP není opodstatněné (Stokes 2011), což koresponduje s Kolářem (2009), který do SSP řadí břišní muskulaturu a nikoli pouze její vybrané svaly. Hall et al. (2009) naopak prezentují názor, že tréninkem izolované aktivace hlubokých břišních svalů na začátku terapeutické jednotky lze na rozdíl od koordinované aktivace trupové muskulatury dosáhnout změny v alterovaném řízení trupové stabilizace u osob s LBP. 1.2 Lumbalgie v kontextu posturální stabilizace 1.2.1 Lumbalgie 14

Lumbalgie jsou jednou z mnoha podob vertebrogenního algického syndromu (VAS). Označují bolesti zad v bederní oblasti, které Kolář (2006) popisuje jako nespecifické/idiopatické. Příčiny vzniku VAS dělí na strukturální a funkční. (Tab. 1) 1. Strukturální příčiny 2. Funkční příčiny postižení meziobratlové ploténky porucha řídíci funkce CNS degenerace intervertebrálních kloubů porucha ve zpracování nocicepce spinální stenóza porucha psychiky abnormity páteřního kanálu spondylolistéza, ankylozující spondylolistéza osteoporóza záněty nádory Tabulka 1 Příčiny vzniku VAS 1.2.1.1 Funkční poruchy Jedná se o poruchy, které nejsou přesně anatomicky definovány. Postihují pohybovou soustavu v jejím celku - nebo alespoň její velkou část (Lewit, 2003). Příčinou mohou být vnitřní síly způsobené svalovou aktivitou vzniklou při posturální stabilizaci. Posturální stabilizací je myšleno držení segmentů proti působení zevních sil. Vektory těchto sil ovlivňují vývoj regionálních a globálních parametrů, které popisují vzájemné anatomické vztahy mezi tělesnými segmenty. Při diskoordinaci (chybném náboru) svalů může dojít k narušení stability LS úseku a bolestem v lumbální oblasti. Dle délky trvání lze LBP rozdělit na akutní a chronické. U chronických lumbalgií je více méně vždy nutno počítat se strukturálním nálezem. Do jaké míry je však porucha struktury též činitelem způsobujícím bolest téměř nelze odhadnout. Strukturální nález často neodpovídá intenzitě bolesti, jakou pacient pociťuje. Stejně tak se stoupajícím věkem pacienta je strukturální základ bolesti pravděpodobnější. Paajanen (1997) uvádí, že u každé druhé osoby s LBP ve 20 letech byla nalezena degenerace disku. U osob nad 40 let s LBP lze dle Paajanena (1997) degeneraci meziobratlových plotének nalézt u všech. 15

Valat (2005) uvádí, že 2. měsíc prožívání bolesti dolní části zad bez výrazného zlepšení stavu je kritické období rozvoje chronicity tohoto onemocnění a pouze 50 % pacientů, kteří jsou v pracovní neschopnosti po dobu alespoň šesti měsíců, se vrátí do pracovního procesu. Existují potenciální rizikové faktory ovlivňující rozvoj chronicity bolestí zad. Tyto rizikové faktory lze rozdělit do čtyř skupin: pracovní, socioekonomické, zdravotně - právní a psychologické faktory. Progrese do chronicity daleko více závisí na psychologických, sociálních i pracovních faktorech než na faktorech zdravotních (Valat, 2005). Na významnou roli psychosociálních faktorů v rozvoji chronické bolesti dolní části zad poukazují rovněž Jellema et al. (2005). Shodují se tedy s Kolářem (2005, s. 458), který upozorňuje na to, že při výběru terapie nesmíme opomenout ani psychologické aspekty a kvalitu CNS. Chronické lumbalgie mohou vzniknout v důsledku kortikální reorganizace a degenerace (Wand and O Connel, 2010). 1.2.1.2 Timing trupových svalů při posturální stabilizaci u LBP Pro účely této práce jsou trupovými svaly myšleny m. RA, m. OI, m. OE, m. TA, m. QL, m. ES. Stabilizace páteře za fyziologických (geneticky determinovaných) podmínek probíhá v následujícím vzoru. Nejprve se zapojí hluboké extenzory páteře, které jsou následovně vyváženy aktivitou hlubokých flexorů krku a zvýšením nitrobřišního tlaku. Ten je zvyšován koordinovanou aktivitou bránice, břišního svalstva a pánevního dna (Kolář, 2009, s. 627). Panjabi (1992) navrhl rozdělit systém zodpovídající za spinální stabilitu do 3 subsystémů: pasivní subsystém (pojivové tkáně, kosti a intervertebrální disky), aktivní subsystém (svaly, šlachy) a řídící subsystém (nervová soustava). Změna v náboru motorických jednotek trupových svalů během stabilizace je vysvětlována několika způsoby. Adaptací tkání v důsledku spinální instability, která je výsledkem laxicity ligamentózního aparátu nebo jeho poškození, svalovou dysfunkcí a nebo v důsledku poruchy neuromuskulární kontroly (Panjabi, 1992). Při instabilitě páteře v důsledku dysfunkce pasivního subsystému dochází ke ztrátě kontroly řízení a ke zvýšení pohybů v neutrální zóně pohybového segmentu páteře. Za účelem udržení stability páteře jsou zařazeny kompenzační mechanismy v podobě aktivace trupového svalstva. Neutrální zónou je myšlena ta oblast rozsahu pohybu spinálního segmentu, kdy pohyb probíhá proti minimálnímu odporu vazivového 16

aparátu (Panjabi, 1992). U LBP tedy tělo kompenzuje zátěž alternativním a nevhodným náborem svalů s převahou napětí svalů povrchových - globálních stabilizátorů zahrnujících m. RA a m. ES (Chernick 2000). U LBP se ve srovnání se zdravými osobami při působení zevního faktoru vyžadujícího stabilizaci trupu (při zvedání břemene) aktivují dříve a po delší dobu povrchové extenzory páteře (m. ES) (Ferguson, 2004). Zároveň chybí u osob s LBP fáze relaxace m. ES na konci pohybu do maximální flexe (Kaigle et al., 1998), což v souvislosti se zvedáním břemene z předklonu vede ke značnému zvýšení doby aktivity m. ES a tedy jeho přetěžování. M. IO/m. TA, mm. multifidi a m. EO vykazují vyšší aktivitu ve stoji (tedy posturálně náročnější pozici), naopak u m. RA a m. ES zjistíme vyšší aktivitu vsedě. Z toho tedy vyplývá, že % maximální volní izometrická kontrakce záleží na pozici. U pacientů s LBP je vůči osobám bez bolesti zad narušena koordinace náboru trupových svalů. Rozdílný je i nástup aktivity SSP, který je aktivován s prodlevou. Vyšší variabilitu pohybových vzorů, kterými reagujeme na vnější zátěž nacházíme při porovnání zdravých a osob s LBP u osob s LBP. U LBP dochází při pohybu horních končetin k pozdější aktivaci m. TA a m. OI. Záleží však na rychlosti provedení pohybu. Při pomalém provedení není u LBP vůči zdravým rozdíl (Hodges a Richardson 1999). V timingu aktivace m. ES Hodges a Richardson rozdíl nenašli. Sníženou schopnost kokontrakce m. ES s břišní muskulaturu při provádění sed lehů u osob s LBP uvádí Soderberg (1983). K zajímavému výsledku došli i Luoto et al. (1995), když zjistili, že osoby s LBP vykazují delší reakční čas také v psychomotorické rovině, konkrétně při zmáčknutí tlačíta po rozsvícení světelného signálu. 1.2.2 Posturální stabilizace Jak bylo zmíněno výše, pro určení svalových souher, které zajišťují držení při optimálním biomechanickém zatížení kloubních struktur, je nutné vyjít z kineziologie posturální ontogeneze. Pro fyziologický a morfologický vývoj páteře je nejdůležitější souhra mezi dorzální a ventrální muskulaturou, která by měla být dokončena ve 3,5 měsíci. Lze ji rozdělit na: 1) cervikální + horní a střední thorakální: 1a) dorzální: m. semispinalis capitis et cervicis, m. splenius capitis et cervicis, m. longissimus cervicis et capitis 17

1b) ventrální: m. longus colli et capitis 2) bederní a dolní thorakální: 2a) extenzory dolní hrudní a bederní páteře 2b) flexory flekční synergie mezi bránicí, břišními svaly a pánevním dnem Pracujeme-li s posturálním systémem je vždy nutné brát v potaz též systém respirační, jelikož tyto dva systémy spolu úzce souvisí. Zásahem do respiračního systému lze vstoupit i do řízení posturální stabilizace, přičemž intenzitu aktivity můžeme cíleně volit. Výdech proti výdechovému odporu (výdechový trenažer Spirotiger) zajistí vyšší aktivaci SSP než klidový ( normální ) výdech, či brániční dýchání (Park et al., 2015). Při zapojení bránice do stabilizace se za fyziologických podmínek nemění její předozadní osa a musí se tedy rozšířit mezižeberní prostory. Nástup kostálního dýchání vidíme ve fyziologické ontogenezi v 6. měsících, kdy se zárověň stabilizuje Th/L přechod. Antagonistická aktivace břišní muskulatury a zvyšujícího se IAT je spojena se stabilizací bederní páteře a tudíž s jejím odlehčením (Stokes, 2011). Správné zapojení SSP vytvoří podmínky pro vznik nitrobřišního tlaku, který hraje významnou roli při stabilizaci páteře a jeho udržení i v průběhu pohybu (viz 1.3.). Akuthota (2008) hovoří o stabilizaci trupu též jako lumbální a popisuje ji jako jednu z terapeutických možností u LBP. 1.2.2.1 Vyšetření posturální stabilizace K vyšetření posturální stabilizace lze využít různé testy. Základem vyšetření posturální stabilizace je posouzení svalové souhry, která zajistí stablizaci páteře, pánve a trupu. Hodnotíme různé parametry. Kolář (2009) uvádí postavení v kloubu během pohybu, míru a poměr aktivity povrchových a hlubokých svalů, míru aktivity svalů mechanicky nesouvisejících s pohybem (iradiace aktivity do ostatních segmentů), symetrii zapojení stbilizačních svalů a časový sled, neboli timing zapojení. Tato práce je zaměřena na sledování timingu a míry aktivity vybraných svalů. Pro účely diplomové práce byly zvoleny 3 testy z baterie testů posturální stabilizace dle Koláře (Kolář, 2009). A to test extenze trupu, test flexe hlavy a test hlubokého dřepu (squat). Podrobný popis jednotlivých testů je uveden v metodice práce. 18

Dalšími testy, které se využívají pro testování trupové stabilizace jsou test extenze v kyčlích, test flexe v kyčlích varianta vsedě a vleže, test nitrobřišního tlaku a test polohy na čtyřech. Během kineziologického rozboru bychom neměli zapomenout ani na vyšetření dechového stereotypu. Respirační a posturální funkce jsou úzce spojeny především skrz práci bránice. Není-li tento sval aktivní ve své respirační funkci, nelze očekávat kvalitní práci ani v rámci posturální stabilizace. K tomuto účelu se nabízí brániční test, který o kvalitě posturální stabilizace napoví mnoho. 1.3 Problematika EMG Basmajian a DeLuca (1985) se zmiňují o elektromyografii (EMG) jako o metodě, díky níž můžeme zkoumat svalovou funkci skrz elektrický signál tvořený svalovou buňkou. Pomocí klasické (neurologické) EMG snímáme odpověď na externě vyvolanou svalovou stimulaci za statických podmínek. Jedná se o jehlovou EMG využívanou (jak název napovídá) především lékaři - neurology. Naproti tomu kineziologická (povrchová) EMG (dále jen semg z anglického surface electromyography) využívá k registraci bioelektrických potenciálů povrchové elektrody a je přístupem neinvazivním (Konrad, 2005). Jedná se o moderní diagnostickou metodu, která nalézá využití ve výzkumu i klinické praxi (Krobot, Kolářová, 2011). Dává nám informaci o nervosvalové aktivitě v průběhu dynamické pohybové aktivity (Konrad, 2005). Zaznamenává a analyzuje elektrické potenciály většího množství aktivních MJ v blízkosti snímacích senzorů, které jsou umístěny nad testovaným svalem na kůži a reflektuje tak kontrakční aktivitu kosterních svalů během konkrétního pohybu (Krobot, Kolářová, 2011). Ve srovnání s jehlovou EMG poskytuje možnost sledování většího množství svalů s redukovaným rizikem infekce (Zaheer et al., 2012). Vyšetření semg probíhá ve 2 krocích: 1. měření vybraných parametrů elektrické aktivity svalů 2. analýza surového semg záznamu pomocí počítačových programů 1.3.1 Měření semg Pro měření semg se nejčastěji využívá tzv. bipolárního snímání, kdy jsou na kůži nad měřeným svalem umístěny 2 elektrody paralelně s průběhem svalových vláken. Vzdálenost jejich středů nepřesahuje 2 cm. Konrad (2005) doporučuje umístění 19

těchto elektrod v polovině vzdálenosti mezi motorickým bodem a distální šlachou a Krobot s Kolářovou (2011, s. 23) navíc zamítají umístění přes inervační zónu. Obě elektrody snímají v daném okamžiku různé elektrické potenciály vůči referenční elektrodě, která je minimálně jedna a je umístěna v elektricky, co nejméně aktivní oblasti. Nejčastěji v místě, kde se blízko pod kůží nachází kostní výběžek (acromion, spina iliaca anterior superior, processus spinosus) či v oblasti kloubu. Konrad (2005) ale dále uvádí, že při využití moderních zesilovačů (aktivní systémy NORAXON) není nutná lokalizace v elektricky co nejméně aktivní oblasti. Zdůrazňuje pouze umístění v blízkosti detekčních elektrod. Naproti tomu Hermens et al. (2000) uvádí, že referenční elektroda bývá často umísťována i vzdáleně od aktivních svalů a ne vždy pouze v blízkosti detekčních elektrod. Podrobnější průběh měření a zásad dodržovaných během měření na semg je popsán v metodice práce. 1.3.2 Možnosti využití semg semg je využíváno v různých oborech. Nejvíce se uplatňuje v medicíně, rehabilitaci, sportu a ergonomii, jež se navzájem prolínají. Ve fyzioterapii nachází semg svůj význam nejčastěji při hodnocení velikosti svalové aktivity, timingu svalové aktivace, hodnocení svalové synergie, případně svalové únavy (Krobot a Kolářová, 2011, s. 15; De Luca, 1997). semg je využívána jak v experimentální kineziologii, tak v klinické rehabilitaci za účelem racionalizace terapeutické empirie. Jak bylo zmíněno výše, hodnotíme vzájemnou součinnost několika svalů. Na základě elektromyografického měření aktivity vybraných svalů lze provést kineziologickou analýzu (Valouchová in Čechovská, Tůma, 2009). semg nám může poskytnout informace o individuální pohybové strategii. Její hlavní klinická užitečnost tedy vyplývá z možnosti funkční (kineziologické) analýzy a současné objektivizace pohybu jako funkce. Dává nám možnost objektivně a reprodukovatelně analyzovat pohyb a funkční pohybové poruchy. Pomocí semg můžeme kvantifikovat i poměrně detailní, často jen klinicky podprahové, poruchy motoriky (Krobot a Kolářová, 2011). 1.3.3 Limity semg v klinické praxi Není korelace mezi velikostí amplitudy a mírou aktivace svalu. 20

Amplitudovou analýzu výsledného signálu, kdy amplituda charakterizuje svalovou aktivitu nelze interpretovat jako čím více tím lépe, ale pro stanovení vzorce charakterizujícího koordinaci jednotlivých svalů má amplitudová analýza vysokou výpovědní hodnotu. Výsledky amplitudové analýzy je tedy nutno chápat jako konstatování naměřených hodnot, nikoli ve smyslu dobře-špatně (Valouchová in Čechovská, Tůma, 2009). Obecně lze říci, že se zvyšující se aktivitou EMG, roste i síla svalu. Při prostém porovnání amplitudy však nelze říci, který sval produkoval větší sílu v absolutních číslech. Krobot a Kolářová (2011) uvádí, že trénovaný sval je při stejné elektromyografické aktivitě schopen produkovat větší konečnou sílu než sval unavený, či atrofovaný. Je to dáno tím, že k dosažení stejné síly by trénovanému svalu stačil nábor měnšího množství motorických jednotek (což by vedlo k nižší EMG aktivitě). Nejednotnost lokalizace elektrod V literatuře lze najít různá doporučení na umístění elektrod pro jednotlivé svaly. Vlastní doporučení vydává Surface ElectroMyoGraphy for the Non-Invasive Assessment of Muscles (SENIAM), Criswell (2010) uvádí lokalizaci dle Crama, o optimalizaci a sjednocení se pokouší i jednotlivé studie (Boccia, Rainoldi, 2014). Doporučená lokalizace je též ve firemním softwaru semg přístrojů (Myosystem 1400A firmy Noraxon MyoResearch XP Master Edition 1.07). Optimální uložení elektrod pro m. OE a m. OI dle Boccii a Rainoldiho (2014): m. OE - 14 cm laterálně od linea alba (B), méně než 1 cm (A) nad úrovní pupku, v linii spojující nejnižší bod žeberního oblouku s tuberculum pubis opačné strany ta většinou respektuje úhel 45 vůči linea alba (Obr. 1) m. OI 2 cm pod nejvíce prominujícím místem SIAS, mediálně a nad ligamentum inguinale (Obr. 2) 21

Obr. 1 Uložení elektrod m. EO Obr. 2 Uložení elektrod m. IO Faktory ovlivňující naměřený signál vnitřní svalová aktivita měřeného svalu aktivita okolních svalů (tzv. cross talk) elektrická aktivita okolních tkání (např. EKG) vlastnosti tkání vnější umístění elektrod vzdálenost a velikost elektrod kontakt mezi elektrodami a kůží externí šum Tabulka 2 - Faktory ovlivňující naměřený signál Inter- a intraindividuální variabilita lidského pohybu Během měření je třeba brát v úvahu, že nejen každý jedinec se liší ve fyziologickém pohybu, ale během svalové kontrakce dochází k různému náboru motorických jednotek. Za účelem minimalizování tohoto faktoru ovlivňujícího výsledky měření je vždy třeba, co nejpřesněji definovat prováděný pohyb (výchozí poloha, časový a prostorový průběh pohybu). Ani tak však nelze dosáhout absolutní standardizace (Krobot, Kolářová, 2011). Změna polohy elektrod vůči snímané části svalu 22

Je nutné počítat s tím, že během pohybu se tkáně po sobě navzájem pohybují, což působí změny charakteru snímaného signálu v průběhu měření (De Luca, 1997). Rozdílná metodika analýzy naměřených dat Tato limitace je více rozebrána v diskuzi. 23

2 CÍLE A HYPOTÉZY 2.1 Cíle Cílem teoretické části diplomové práce je popsání a shrnutí problematiky týkající se souvislosti mezi nedostatečností posturální stabilizace a lumbalgiemi. V práci je dále nastíněna problematika semg ve vztahu k fyzioterapii. Za cíl praktické části bylo stanoveno pozorování časového sledu zapojení (timingu), pozorování procentuálního podílu zapojení (průměrná semg aktivita, resp. average activation)u vybraných trupových svalů a m. biceps femoris a porovnání symetrie zapojení svalů na pravé a levé polovině těla u osob s lumbalgiemi a u osob bez bolesti zad při provádění vybraných testů DNS a diskuze pozorovaných výsledků. 2.2 Hypotézy H0 1: Časový sled zapojení svalů trupu a m. biceps femoris se při testech stabilizace trupu u osob s lumbalgiemi neliší od časového sledu zapojení těchto svalů u osob bez bolestí zad. H0 2: U osob s lumbalgiemi je při provádění stranově symetrických pohybů pořadí zapojení svalů bilaterálně symetrické. H0 3: U osob s lumbalgiemi se amplituda procentuálního zapojení aktivace svalů při testech posturální stabilizace oproti zdravým probandům neliší. 24

3 METODIKA 3.1 Výzkumný soubor Měření bylo provedeno na 2 skupinách probandů ve věku mezi 25 a 30 lety. Skupina s probandy s LBP čítala 9 osob a kontrolní skupina byla tvořena 11 osobami. Skupinu č. 1 tvořily osoby, které opakovaně (více než půl roku) trpěly bolestmi zad v lumbální oblasti. Jejich bolest nebyla takové intenzity, aby byly nuceny navštívit lékaře a pokud ano, tak jim ani po návštěvě zdravotnického zařízení nebyla diagnostikována morfologická příčina bolesti zad ani jiná klinicky významná jednotka zásadně ovlivňující testování posturální stability. Kontrolní skupina (skupina č. 2) byla tvořena osobami bez bolestí zad a bez dalších klinicky významných jednotek, které by mohly ovlivnit zapojení trupového svalstva při testech posturální stability. Žádný z probandů neprodělal v posledních 2 letech operaci významného rozsahu a v anamnéze neměl záznam o operaci v oblasti trupu. 3.2 Parametry měření 3.2.1 Vybrané svaly a testy posturální stabilizace Pro měření byly vybrány následující svaly: horní část m. rectus abdominis (m. RA), m. obliqus externus abdominis (m. EO), m. obliqus internus abdominis (m. IO), m. erector spinae v Th/L oblasti (m. ES), m.biceps femoris (m. BF) a v lumbálním trigonu byla z jedné lokalizace elektrod snímána aktivita m. transversus abdominis (m. TA) a m. quadratus lumborum (m. QL). Zvoleny byly testy předozadní stabilizace trupu: test extenze trupu, test flexe hlavy a test hlubokého dřepu (squat). 3.2.2 Měření intenzity bolesti Pro objektivizaci a porovnání intenzity bolesti probandů s lumbalgiemi byly zvoleny 2 metody. Probandům byl předložen k vyplnění dotazník Oswestry (Oswestry Disability Index, ODI) (Příloha 1), který hodnotí omezení běžných denních aktivit v důsledku bolestí dolní části zad, kvantifikuje subjektivní potíže pacienta a vyjadřuje míru disability. Jednalo se o verzi 2.1a přeloženou do českého jazyka, která je v současné době v zájmu sjednocení doporučována (Mičánková Adamová, 2012). 25

Dotazník byl poté vyhodnocen dle instrukcí uvedených v Oswestry protokolu. Dále byla použita vizuální analogová škála bolesti (VAS) (Příloha 2). V předloze byly zakresleny pouze číslice 1 a 10 (1 stav bez bolesti, 10 nejhorší možná bolest, jakou si dokážu představit) a probandi dle subjektivního vnímání své bolesti zakreslili čárku na tuto přímku. V případě, že je bolela záda v den měření, odpovídal záznam aktuální bolesti, v ostatních případech zaznamenali probandi intenzitu své obvyklé bolesti. V den měření neměl žádný z probandů akutní (neobvyklou) bolest zad. 3.2.3 semg Timing zapojení vybraných svalů byl měřen pomocí povrchové elektromyografie (semg). Měření probíhalo na Klinice rehabilitace a tělovýchovného lékařství ve FN Motol na 16 kanálovém polyelektromyografu Myosystem 1400A firmy Noraxon s použitím EKG elektrod značky Tyco-Kendall s Ag/AgCl povrchem. Získaná data byla zaznamenávána softwarem MyoResearch Master Edition 1.07. Pro snímání elektrické aktivity svalů bylo využito 12 kanálů. Referenční elektroda byla uložena na processus xyphoideus a snímána z 1 kanálu. Svalová aktivita byla snímána z těchto svalů: 1. kanál: m. RA, pars superior, lateris dexter (lat. dx.) 2. kanál: m. RA, pars superior, lateris sinister (lat. sin.) 3. kanál: m. EO lat. dx. 4. kanál: m. EO lat. sin. 5. kanál: m. BF lat. dx. 6. kanál: m. BF lat. sin. 7. kanál: m. ES lat. dx. 8. kanál: m. ES lat. sin. 9. kanál: trigonum lumbale m. TA /m. QL lat. dx. 10. kanál: trigonum lumbale m. TA /m. QL lat. sin. 11. kanál: m.io lat. dx. 12. kanál: m. IO lat. sin. 26

3.2.3.1 Lokalizace a aplikace elektrod Lokalizace elektrod vycházela z lokalizace dle Crama (Criswell, 2011) a shodovala se s přednastaveným zobrazením lokalizace elektrod u jednotlivých svalů v softwaru MyoReasearch Master Edition 1.07. U m. IO a m. EO byla lokalizace zvolena dle Boccii a Rainoldiho (Boccia, Rainoldi, 2014). m. ES Th/L: - v úrovni Th/L přechodu, 2 cm laterálně od processi spinosi m. BF: - ve vzdálenosti cca 2/3 mezi tuberem o. ischii a hlavičkou fibuly m. TA /m. QL: - v trigonum lumbale, v místě největší svalové exkurze během nádechu paralelně se směrem vláken m. TA Obr. 3 - Uložení elektrod m. ES Th/L, m. BF, m. TA /m. QL m. RA: - v ½ vzdálenosti mezi pupkem a proc. xiphoideus, 2 cm laterálně od linea alba, uprostřed svalového bříška m. RA m. EO: - v ½ vzdálenosti mezi SIAS a nejnižším místem žeberního oblouku (Obr. 1) m. IO: - 2 cm mediokaudálně od SIAS, v jamce nad ligamentum ilioinguinale (Obr. 2) 27

Obr. 4 - Uložení elektrod m. RA, m. EO a m. IO Před umístěním elektrod byla daná oblast na kůži očištěna abrazivní pastou nanesenou na mulu. Poté byla kůže otřena do sucha. Po ozřejmení svalu (palpací během jeho izometrické kontrakce) byly elektrody nalepeny na střední část svalového bříška, paralelně se svalovými vlákny. Elektrody byly nalepeny vždy, co nejblíže u sebe. Po spuštění softwaru MyoReasearch Master Edition 1.07 byly pro kontrolu správného umístění elektrod provedeny izolované kontrakce jednotlivých svalů za současné terapeutovi zrakové kontroly signálu na obrazovce. 3.3 Průběh měření Každý z probandů podepsal informovaný souhlas (Příloha 3). Od všech byla odebrána anamnestická data (věk, osobní anamnéza, sportovní anamnéza) (Příloha 4), probandi s lumbalgiemi navíc vyplnili dotazník Oswestry a zaznamenali intenzitu své bolesti na VAS. Poté již celé vyšetření a následné měření absolvovali probandi ve spodním prádle. U skupiny s LBP byl proveden kineziologický rozbor (Příloha 5). Vlastní měření spočívalo v provedení 3 výše zmíněných testů DNS. Nejprve byl daný test probandovi popsán a bylo mu umožněno si daný cvik zkusit. V případě potřeby byla provedena korekce způsobu provedení testu. Při testování jsme se řídili postupem popsaným Kolářem (2009). Pacienti zahájili pohyb vždy na vyzvání. Pohyb byl prováděn plynule a každý test byl zopakován 5x. Probandi byli upozorněni, aby se 28

mezi jednotlivými provedeními uvolnili. Každé opakování bylo zahájenou výzvou po 5 sekundách u testu extenze a flexe trupu a po10 sekundách u testu hlubokého dřepu. 3.3.1 Test flexe trupu Výchozí poloha: Leh na zádech. HKKvolně uloženy podél těla. Instrukce: Podívejte se na špičky u nohou. Konečná poloha: 3.3.2 Test extenze trupu Výchozí poloha: Pro měření byla vybrána modifikace leh na břiše s pažemi ve středním postavení volně položenými podél těla. Instrukce: Zvedněte hlavu nad podložku a mírně se zakloňte v páteři. Pro zajištění, co nejvyšší jednotnost provádění testu, byl pro zvedání zvolen rozsah pohybu 5 cm. Ve výchozí poloze byli probandi na tuto vzdálenost spojeni 29

s lehátkem pomocí krejčovského metru v úrovni horní části sterna a pohyb končili při napnutí metru. Konečná poloha: 3.3.3 Test hlubokého dřepu Výchozí poloha: Stoj s DKK na šíři ramen. DKK vytočeny zevně. Instrukce: Proveďte dřep. Vaše kolena ani ramena se nesmí dostat před špičky. Celé plosky nohou jsou neustále na zemi. V případě, že nebudete shopen/schopna provést dřep až na zem, jděte pouze tam, kam to půjde, abyste měl(a) stále celá chodidla na zemi. 30

Konečná poloha: 3.4 Zpracování semg signálu Záznam měření byl zpracováván dle toho zda byl připravován pro vyhodnocování timingu nebo procentuálního podílu zapojení. Metodika je popsána na příkladu zpracování výsledků pro 1 test. 3.4.1 Analýza timingu Pro zpracování signálu byl vytvořen vlastní skript, odpovídající softwaru MyoReasearch Master Edition 1.07, kde jsme nadefinovali požadovaná kritéria pro detekci onsetů. Surový signál byl nejprve upraven pomocí full-wave rektifikace, tj. převrácení negativních hodnot surového signálu do hodnot pozitivních. K odstranění externího šumu ze signálu byl použit band-pass Butterworth filtr, který ponechal v záznamu signál o frekvenci 10-400 Hz. Poté byl signál na základě vizuální kontroly rozdělen do bloků. Jeden blok odpovídal jednomu provedení testovaného pohybu. Z pěti opakování jednoho testu byly vybrány a dále analyzovány signály ze 3 provedení, které vykazovaly nejméně artefaktů. Konečná data pak byla získána z těchto 3 vybraných bloků. Onsety jednotlivých svalů odpovídají 1. detekované aktivitě v bloku, t. j. aktivitě, jejíž amplituda překročila stanovený detekční práh a splňovala i ostatní kritéria. Pro získání onsetů aktivity jednotlivých svalů v daném bloku byla nastavena následující kritéria: signál přesáhne hodnotu 0,9 SD z celého průběhu naměřené aktivity 31

signál bude nad stanoveným prahem po dobu alespoň 300 ms za konec svalové aktivity je pokládáno místo, kde amplituda signálu klesla pod práh alespoň na 60 ms 3.4.1.1 Analýza průměrné semg aktivity Český pojem průměrná semg aktivita je v práci střídán s pojem average activation. Udává nám procentuání podíl aktivity, kterou se daný sval podílí na pohybu. Průměrná semg aktivita všech měřených svalů tvoří 100%. Úprava signálu byla provedena stejným způsobem jako pro vyhodnocení analýzy timingu. Navíc byl signál upraven pomocí funkce smoothing. Ten slouží k potlačení vysokofrekvenčních fluktuací signálu. K vyhlazení byl použit algoritmus vyhlazení signálu pomocí střední kvadratické hodnoty (RMS - root mean square) s posuvným oknem 10 ms. Pro analýzu průměrné eemg aktivity svalu jsme využili analýzu změny amplitudy v čase tedy plochu pod křivkou. Od plochy pod křivkou během provádění pohybu byla odečtena plocha pod křivkou klidové aktivity. Pro hodnocení byl použit signál ze stejných bloků, ze kterých byly detekovány onsety pro analýzu timingu. Z výsledných hodnot byla získána konečná data, která byla dále statisticky zpracována. 3.5 Vyhodnocení a statistické zpracování dat Data byla zpracována částečně v programu v Microsoft Excel 2010 a částečně v programu R Project, kde byla i statisticky vyhodnocena. Pro zobrazení dat byl použit program Tableau 9.0. 3.5.1 Analýza timingu Ze statistického zpracování byly vyřazeny svaly, u kterých při provádění daného pohybu nebyla detekována aktivita alespoň u poloviny probandů. Dále byla k vyhodnocení použita data pouze těch probandů, u kterých byl detekován onset aktivity alespoň u 6 svalů. Sval se musel zapojit alespoň ve dvou ze třech analyzovaných pokusů. Proto se počet hodnocených probandů i svalů u jednotlivých testů liší. Příčinou nezaznamenání onsetů v signálu byla převážně nízká amplituda signálu, kdy amplituda nepřesáhla stanovený práh pro detekci onsetu. Pro každého probanda byl vytvořen timing (časový sled) zapojení jednotlivých svalů na základě onsetů získaných z analýzy semg signálu. A to vždy pro všechny 3 pokusy u jednotlivých testů (Graf 1). Tyto 3 pokusy byly poté zprůměrovány a každému 32

svalu bylo přiřazeno průměrné pořadí zapojení. Pro každého probanda tedy vznikl jeden výsledný časový sled zapojení svalů. Poté byl vytvořen výsledný timing pro skupinu s LBP a pro skupinu kontrolní s tím, že byl brán v potaz rozptyl zapojení u jednotlivých svalů. Pořadí přiřazené jednotlivým svalům bylo porovnáno mezi kontrolní skupinou a skupinou probandů s LBP pro každý sval zvlášť. Např. pořadí přiřazené m. BF v timingu svalové aktivity u osob s LBP bylo porovnáno s pořadím m. BF u osob z kontrolní skupiny. Ke statistickému hodnocení byl použit párový dvouvýběrový Wilcoxonův test. Pomocí zobecněného lineárního modelu binomické rodiny bylo testováno, zda se liší timing zapojení svalů u kontrolní skupiny a u osob s LBP. Symetričnost pořadí zapojení svalů na pravé a levé straně byla hodnocena pomocí párového dvouvýběrového Wilcoxonova testu. 3.5.2 Analýza průměrné semg aktivity Po zpracování signálu a jeho převedení do číslených hodnot jsme zprůměrováním 3 provedení daného pohybu u každého testu získali průměrnou aktivaci pro každý sval a každého probanda. Z výsledných dat pro každého probanda byl vytvořen medián průměrné semg aktivity pro každý sval a pro skupinu. Výsledné hodnoty byly porovnávány mezi osobami s LBP a kontrolní skupinou. 33

4 VÝSLEDKY 4.1 Vyhodnocení dotazníku Oswestry Výsledky Oswestry dotazníku byly zpracovány dle postupu uvedeného v Mičánkové Adamové 2012. Za odpověď lze získat 0-5 bodů. Nejprve byla pomocí vzorce (celkový počet bodů/5 x počet zodpovězených otázek) x 100 vypočítána hodnota ODI skóre. Jelikož všichni probandi zodpověděli v testu každou z 10 otázek, byl vzorec stejný pro všechny probandy a to (50/5x10)x100 a ODI činilo skóre u každého shodně 10 000 bodů. Ty byly považovány za maximální možný dosažitelný počet a tedy 100%. Na základě počtu dosažených bodů byl poté vypočítán u každého probanda procentuální výsledek z ODI skóre. Minimální hodnota ODI skóre činila 4 % u 8 probandů, 6 % u 1 probanda a maximální dosažené ODI skóre bylo 8% taktéž u jedné osoby. Všichni probandi spadali tedy do kategorie Minimální disabilita (Tab. 3). 0-20 % Může vykonávat vetšinu aktivit, léčba většinou Minimální disabilita ODI skóre zahrnuje režimová opatření a redukci váhy. Cestování a společenský život bývají obtížnější, 21-40 % Střední disabilita osobní péče, sexuální život a spánek nebývají výrazněji postiženy, léčba je obvykle konzervativní. 41-60 % Těžká disabilita Hlavním problémem jsou bolesti, postiženo také cestování, osobní péče, sexuální a společenský život a spánek. Podrobné komplexní vyšetření a dle výsledků konzervativní, nebo operační řešení. 61-80 % Ochromení Bolesti ovlivňují všechny aspekty života. Obvykle operační řešení. 81-100 % Pacient připoután na lůžko, nebo zveličuje potíže k odlišení nutné pečlivé pozorování pacienta během vyšetření a pokud bude vyloučena agravace, tak obvykle operační řešení. Tabulka 3 Vyhodnocení dotazníku Oswestry 34

4.2 VAS Pro VAS byla zvolena přímka o délce 12, 5 cm, která měla začátek označen číslicí 0 (žádná bolest) a konec číslicí 10 (nejhorší možná bolest) (Příloha 2). Probandi zakreslovali čárku na úsečku do místa, kam by zařadili intenzitu své typické chronické bolesti zad. Při vyhodnocení VAS byla na úsečce pravítkem změřena vzdálenost zakreslené čárky od nuly. Nejnižší zakreslená hodnota 1,2 a nejvyšší 6,8. Průměrná vzdálenost zakreslená probandy byla 3,28 cm, medián měl hodnotu 2,7. 4.3 Hodnocení výsledků semg Analýza timingu Při výběru svalů, které budou zahrnuty do hodnocení konečného timingu u jednotlivých testů pro porovnání pořadí svalů mezi oběma skupinami bylo zohledněno, kolikrát ze 3 provedení testovaného pohybu se daný sval zapojil. Zapojení pouze při 1 ze 3 pokusů bylo považováno za nedostatečné, jelikož neposkytovalo dostatečné množství dat pro další zpracování. Pro ilustraci primárních dat před jejich vyhodnocením, předkládáme zobrazení onsetů u m. XEO u všech 3 hodnocených pokusů před jejich zprůměrováním (Graf 1). 1 řádek odpovídá 1 probandovi a 1 bod v řádku onsetu v 1 pokusu. 3 body v řádku tedy znamenají zapojení svalu ve všech 3 pokusech provedení pohybu. Z grafu lze vyčíst, že se m. XEO zapojil při každém pokusu (tzn. 3x) u 5 osob s LBP a u 7 probandů z kontrolní skupiny. 2x se zapojil u 3 osob s LBP a u 2 osob z kontrolní skupiny. Tzn., že m. XEO byl hodnocen u všech probandů zahrnutých do vyhodnocení testu flexe trupu. Konkrétně u 8 osob s LBP a 9 osob z kontrolní skupiny. Z grafu lze též vyčíst, jaká variabilita byla mezi onsety z jednotlivých provedení. 35

Graf 1 - Zobrazení onsetů třech vybraných provedení pohybu pro test flexe trupu u m. XEO Grafy 2, 4 a 6 zobrazují podíl probandů, u kterých byla zaznamenána svalová aktivita měřených svalů. Lze z nich vyčíst, u jak velké části probandů byla zaznamenána aktivita daného svalu. Porovnání mezi skupinami je vytvořeno pro každý sval zvlášť. Při tomto hodnocení nebyl brán v potaz počet detekcí aktivity daného svalu v rámci 3 pokusů u jednoho člověka. Zapojil-li se tedy sval alepoň jednou ze 3 pokusů provádění testovaného pohybu, byl pro daný test u probanda počítán jako zapojený. Můžeme vidět, že m. XBF ani m. YBF nebyly u testu flexe trupu zapojeny ani u jednoho probanda z kontrolní skupiny. U osob s LBP se m. XBF i m. YBF zapojily u 1-2 lidí. 4.3.1 Test flexe trupu Do statistického zpracování výsledků byla zahrnuta data z měření 10 probandů kontrolní skupiny a 7 probandů ze skupiny s LBP. 3 probandi nebyli hodnoceni. Ze statistického zpracování byly vyjmuty svaly m. ES, m. TA/m. QL a m. BF, všechny bilat.. Důvodem byl nízký počet probandů, u kterých byl detekován signál z těchto svalů a tudíž neposkytovaly dostatečné množství naměřených dat (Graf 2). Osa y udává podíl probandů, u kterých byla detekována aktivita daného svalu číslice 1 udává, že se daný sval zapojil u všech probandů (100 %) během všech pokusů. Hodnoceny byly pouze svaly ventrální strany trupu - m. EO, m. IO a m. RA bilat.. 36

Graf 2 Podíl probandů s detekovanou svalovou aktivitou pro test flexe trupu V tabulce 5 je uvedeno porovnání průměrů konečného pořadí zapojení jednotlivých svalů u kontrolní skupiny a u skupiny s LBP. Hodnoty jsou zaokrouhleny na jedno desetinné číslo. Pořadí zapojení měřených svalů se pohybuje mezi 2,4 a 4,1. Nelze tedy jednoznačně určit, v jakém pořadí se svaly při flexi trupu zapojují. Rozdíl v pořadí zapojení nebyl u žádného svalu při porovnání osob s LBP a kontrolní skupiny signifikantní (Tab. 4). Zda se liší timing zapojení svalů u kontrolní skupiny a u osob s LBP se tedy po porovnání rozdílnosti pořadí zapojení svalů v rámci celé skupiny u testu flexe trupu nepotvrdilo (p = 0.9725) (Tab. 5). m. XEO m. YEO m. XIO m. YIO m. XRA m. YRA kontrolní 0,2096 0,0922 0,4150 0,7707 0,6279 0,8083 skupina Tabulka 4 Signifikance rozdílů v pořadí zapojení měřených svalů u kontrolní skupiny a skupiny s LBP Pro měřené svaly tedy byla potvrzena H0 1: Časový sled zapojení svalů trupu a m. biceps femoris se při testech stabilizace trupu u osob s lumbalgiemi neliší od časového sledu zapojení těchto svalů u osob bez bolestí zad pro test flexe trupu. Zajímavým výsledkem je, že u LBP vidíme daleko větší diskrepanci v pořadí zapojení svalů na pravé a levé polovině těla (Tab 5). Signifikantní rozdíl nacházíme pro sval m. IO u skupiny s LBP (p = 0,0084) - v tabulce vyznačeno červeně. Pro m. EO (p = 0, 5603), ani m. RA (p = 0, 6603) nebyl rozdíl signifikantní. U kontrolní skupiny je průměrné pořadí zapojení symetričtější. 37

H0 2 U osob s lumbalgiemi je při provádění stranově symetrických pohybů pořadí zapojení svalů bilaterálně symetrické byla tedy vyvrácena pro m. IO a potvrzena v případě m. RA a m. EO. m. XEO m. YEO m. XIO m. YIO m. XRA m. YRA zdraví 3,1 2,8 3,5 3,7 3,7 3,6 LBP 2,4 3,9 2,5 3,4 4,1 3,8 Tabulka 5 - Průměrné pořadí zapojení svalů během testu flexe trupu; m. XEO m. obliqus externus abdominis l. dx., m. YEO m. obliqus externus abdominis l. sin., m. XIO m. obliqus internus abdominis l. dx., m. YIO m. obliqus internus abdominis l. sin., m. XRA m. rectus abdominis l. dx., m. YRA m. rectus abdominis l. sin. Graf 3 zobrazuje průměrné pořadí zapojení měřených svalů během testu flexe trupu. Střední krabicová část je shora označena 3. kvartilem, zespodu 1. kvartilem a mezi nimi se nachází linie zobrazující medián průměrného pořadí zapojení daného svalu. Tzv. vousy, vycházející z krabicové části grafu vyjadřují variabilitu pořadí v zapojení jednotlivých svalů pod prvním a nad třetím kvartilem. Popis platí též pro grafy 5 a 7. Z grafu vyplývá, že variabilita pohybového stereotypu je veliká, protože pro téměř každý sval lze v rámci skupiny odečíst zapojení v jakémkoli pořadí. Tzn., že pro každý sval nalezneme v rámci dané skupiny pořadí od 1 do 6. Tento rozptyl v zapojení svalů během jednotlivých pokusů u jednoho člověka a rozptyl přiřazeného pořadí u jednotlivých probandů jsme brli v potaz při vyvozování závěrů. Graf 2 Srovnání konečního pořadí kontrolní skupiny a skupiny s LBP pro test flexe trupu 38

4.3.2 Test extenze trupu Do statistického zpracování výsledků byla zahrnuta data z měření 10 probandů kontrolní skupiny a 8 probandů ze skupiny s LBP. Dva probandi nebyli hodnoceni. Ze statistického zpracování byly vyjmuty svaly mm. IO bilaterálně pro nízký počet detekcí. Výsledky pro m. YBF u osob s LBP byly hodnoceny z důvodu zachování symetričnosti dat. Počet detekcí byl však také nízký (u 38 % probandů). Při hodnocení je tedy nutno myslet na to, že výsledky u m. YBF vychází z nižšího počtu dat, než je tomu u ostatních svalů (Graf 4). Graf 3 - Podíl probandů s detekovanou svalovou aktivitou pro test extenze trupu V tabulce 6 je uvedeno porovnání průměrů konečného časového sledu zapojení (timingu) jednotlivých svalů u kontrolní skupiny a u skupiny s LBP. Hodnoty jsou zaokrouhleny na jedno desetinné číslo. Signifikantní rozdíl v pořadí zapojení svalů při porovnání osob s LBP s kontrolní skupinou byl prokázán u m. XES, kdy se m. XES u osob s LBP zapojuje v průměru jako 4. v pořadí, zatímco u zdravých se zapojuje nejčastěji na 3,1 místě (p = 0,0399). U osob s LBP lze opět pozorovat (s výjimkou m. RA) větší asymetričnost mezi pořadím svalů na pravé a levé polovině těla. Rozdíly v pořadí však nejsou signifikantní (Tab. 7). Přijímáme tedy H0 2. m. XTA/m. m. YTA/m. m. XBF m. YBF m. XEO m. YEO YQL YQL zdraví 4,5 4,6 4,2 4,6 5,8 5,8 LBP 4,9 4,4 4,3 2,9 3,8 4,6 39

m. XRA m. YRA m. XES m. YES zdraví 4,9 6,2 3,1 3,5 LBP 5,8 6,5 4,0 4,5 Tabulka 6 - Průměrné pořadí zapojení svalů během testu extenze trupu m. XTA/m. XQL m. transversus abdominis l. dx./m. quadratus lumborum l. dx., m. YTA/m. YQL musculus transversus abdominis l. sin./ m. quadratus lumborum l. sin., m. XEO m. obliqus externus abdominis l. dx., m. YEO m. obliqus externus abdominis l. sin., m. XIO m. obliqus internus abdominis l. dx., m. YIO m. obliqus internus abdominis l. sin., m. XRA m. rectus abdominis l. dx., m. YRA m. rectus abdominis l. sin., m. XBF m. biceps femoris l. dx., m. YBF - m. biceps femoris l. sin., m. XES m. biceps femoris l. dx., m. YES m. biceps femoris l. sin. sval p-value sval p-value sval p-value m. BF 1, 000 m. RA 0,8846 m. ES 0,2330 m. m. EO 0,1367 m. IO 1,000 TA/m.QL 0,2531 Tabulka 7 - Signifikance rozdílů v symetrii pořadí zapojení měřených svalů na pravé a levé polovině těla u kontrolní skupiny a skupiny s LBP Graf 5 zobrazuje stejné informace jako graf 3, pouze pro test extenze trupu. Navíc zde vidíme odlehlé hodnoty, tzv. outliery, vykreslené jednotlivými body. Z grafu vyplývá, že variabilita pohybového stereotypu je opět veliká. Nejmenší rozptyl nacházíme u mm. ES, kdy se zmíněné svaly zapojovaly u většiny měření v 1. šestici svalů s jednou výjimkou u m. YES u probanda s LBP. Naopak největší rozptyl v pořadí zapojení nacházíme u m. YRA u zdravých a u m. YRA a m. XEO u osob s LBP. Graf 4 - Srovnání konečního pořadí kontrolní skupiny a skupiny s LBP pro test extenze trupu 40

Odlišnost timingu kontrolní skupiny a osob s LBP z pohledu porovnání pořadí zapojení svalů v rámci celé skupiny se prokázat nepodařilo (p = 0.8432) (Tab. 6). Byla tedy potvrzena H0 1: Časový sled zapojení svalů trupu a m. biceps femoris se při testech stabilizace trupu u osob s lumbalgiemi neliší od časového sledu zapojení těchto svalů u osob bez bolestí zad pro měřené svaly pro extenční test. 4.3.3 Test hlubokého dřepu Do statistického zpracování výsledků byla zahrnuta data z měření 10 probandů kontrolní skupiny a 8 probandů ze skupiny s LBP. 2 probandi nebyli hodnoceni. Ze statistického zpracování byly vyjmuty svaly m. IO, m. RA, m. BF bilat.. Do statistického zpracování byly zahrnuty svaly m. EO, m. ES a m. TA/ m. QL bilat. Ačkoli graf 6 ukazuje detekci aktivity m. BF bilat. u více než poloviny probandů, což by mělo vést k vyhodnocení jeho signálu, byl z konečného hodnocení vyřazen. Ve většině případů totiž došlo pouze k jedné detekci svalové aktivity v průběhu 3 hodnocených pokusů daného pohybu u probanda. Graf 5 - Podíl probandů s detekovanou svalovou aktivitou pro test hlubokého dřepu V tabulce 8 je uvedeno porovnání průměrů konečného pořadí zapojení jednotlivých svalů u kontrolní skupiny a u skupiny s LBP. Hodnoty jsou zaokrouhleny na jedno desetinné číslo. Signifikantní rozdíl v pořadí zapojení svalů při porovnání osob s LBP s kontrolní skupinou byl prokázán u m. XEO, kdy se m. XEO u osob s LBP 41