Patologické vzorce kloubů a jejich vliv na kinematiku pohybu Miroslav Tichý Klíčová slova: vzorec kloubu, kosterní sval, kinematika kloubu Abstrakt Biomechanické studie ukazují, že končetinové klouby mají svoje funkční vzorce. Funkční vzorec kloubu zahrnuje po jednom pohybu z každé osy otáčení. Z toho vyplývá, že při přirozených pohybech každý kloub využívá pouze dvě pohybové kombinace (jednu spojenou s flexí, druhou s extenzí), i když dvouosý kloub má k dispozici kombinace čtyři a tříosý kloub dokonce osm. Z těchto kloubních vzorců jsme odvodili tzv. vzorcové a nevzorcové svaly. Vzorcový sval vykonává při své kontrakci přesně buď flekční, nebo extenční vzorcovou kombinaci pohybů v kloubu. Nevzorcový sval vykonává pohyby z obou vzorců (flekčního i extenčního) a proto se podílí především na stabilizaci kloubu. Při vzniku patologických svalových řetězců, složených ze vzorcových svalů, se patologické vzorce kloubů projeví v kinematice pohybu. Key words: joint pattern, skeletal muscle, joint kinematics Abstract Biomechanical papers describe typical functional patterns in extremity joints. Functional joint pattern contains one movement from each joint axis. We can conclude that each joint uses during physiological movements only two movement combinations (one connected with flexion, the other wit extension), while two axial joint disposes of two and three axial joint even of eight ones. We deduced so called pattern and not pattern muscles from these functional joint patterns. A pattern muscle provides during its contraction exactly the pattern movement combination. A not pattern muscle provides movements from both joint patterns (flexion and extension). Pathological muscle chains consisting of the pattern muscles influence movement kinematics. Biomechanické studie přesvědčivě ukazují, že končetinové klouby mají svoje funkční vzorce, které se uplatňují při přirozených (podvědomých) pohybech. Například kinematika lopatky byla studována především v souvislosti s činnostmi, prováděními při elevaci paží, jako jsou například některé sporty (tenis, basketbal, volejbal, ). Při těchto činnostech dochází k útlaku a přetížení útvarů, které se nacházejí v prostoru mezi hlavicí humeru a nadpažkem lopatky (bursa subacromialis, m. supraspinatus, m. biceps brachii, caput longum). Pak dochází k patologickému stavu, který je označován jako impingement syndrom, který pracovníka nebo sportovce vyřazuje z činnosti. Lopatka se pohybuje kolem tří os: elevace deprese, addukce abdukce, zevní vnitřní rotace dolního úhlu (Kendall et al. 1993). Pokud budeme kombinovat všech šest základních pohybů do trojic tak, aby v každé trojici se nacházely pohybu ze všech tří pohybových os, získáme celkem osm možných kombinací. Všechny z nich můžeme provést, pokud se na pohyby soustředíme a budeme zapojovat do kontrakcí příslušné svaly. Výsledky biomechanických studií ukazují, že při přirozených (podvědomých) pohybech, na které se nesoustředíme, lopatka provádí kombinace pouze dvě. Jedna je spojená
s elevací paže, tedy s flekčním pohybem, (například nápřah při hodu míčem), druhá naopak s extenčním pohybem (odhod míče). Biomechanici již dnes celkem nepochybují o skutečnosti, že při flekčním vzorci pletence ramenního provádí lopatka depresi, addukci a zevní rotaci dolního úhlu. Při extenčním vzorci se pak kombinují elevace, abdukce a vnitřní rotace dolního úhlu. (Obrázek 1). (Oyama et al. 2010) Funkční vzorec kloubu tedy zahrnuje po jednom pohybu z každé osy otáčení. Z toho vyplývá, že při přirozených pohybech každý kloub využívá pouze dvě pohybové kombinace (jednu spojenou s flexí, druhou s extenzí), i když dvouosý kloub má k dispozici kombinace čtyři a tříosý kloub dokonce osm. Z těchto kloubních vzorců odvodili Tichý et al. (2010a) tzv. vzorcové a nevzorcové svaly. Vzorcový sval vykonává při své kontrakci přesně buď flekční, nebo extenční vzorcovou kombinaci pohybů v kloubu. Je proto spíše lokomoční a při svém přetížení vyvolává tzv. funkční blokády kloubu. Nevzorcový sval vykonává pohyby z obou vzorců (flekčního i extenčního) a proto se podílí především na stabilizaci kloubu. Jiným příkladem mohou být klouby zápěstí. Zápěstí jako celek lze považovat za kloub s dvěma osami otáčení. Základními pohyby jsou palmární a dorzální flexe a radiální a ulnární dukce. Kombinováním těchto čtyř pohybu do dvojic, Obrázek 1: Pohybové vzorce lopatky. Vlevo flekční, vpravo extenční získáme celkem 4 možnosti: dorzální flexe + radiální dukce, dorzální flexe + ulnární dukce, palmární flexe + radiální dukce, palmární flexe + ulnární dukce. Všechny čtyři kombinace lze provést volně. Biomechanické studie však ukazují, že při přirozených (podvědomých) pohybech jsou využívány kombinace pouze dvě: dorzální flexe + radiální dukce a palmární flexe + ulnární dukce (Obrázek 2). (Morimoto et al. 2004, Kaufmann et al. 2005) Obrázek 2: Funkční vzorce zápěstí. Vlevo palmární flexe + ulnární dukce, vpravo dorzální flexe + radiální dukce. Tichý et al. (2010a) vytvořili na základě výše uvedených kloubních vzorců, které jsou popsané biomechanickými studiemi, nový pohled funkci kosterních svalů. Jestliže takové funkční kloubní vzorce existují, pak je dle autorů možné rozdělit kosterní svaly kolem každého končetinového kloubu na ty, které při své kontrakci provádějí přesně vzorcovou pohybovou kombinaci (flekční nebo extenční), a na ty, které provádějí své pohyby z obou vzorců, flekčního i extenčního.
První z nich označili jako svaly vzorcové, druhé jako svaly nevzorcové. Dle jejich názoru jsou tedy svaly vzorcové především lokomočními, protože provádějí přirozené (podvědomé) pohyby dle funkčních kloubních vzorců. Svaly nevzorcové pracují v obou vzorcích (flekčním i v extenčním) současně. Dle autorů tedy zastávají především funkci stabilizační. Při vzniku funkční blokády kloubu (Tichý et al. 2010b) se stávají vzorcové svaly hypertonickými a způsobují zvětšování rozsahu pohybu ve směru jejich kontrakce. To se projeví v kinematice pohybu, pokud porovnáváme pohyby v obou polovinách těla, v polovině zdravé a v polovině postižené patologickým svalovým řetězcem, složeným z flekčních nebo extenčních hypertonických vzorcových svalů. Například při kostrčovém syndromu, způsobeném hypertonem svalů pánevního dna s převahou na pravé straně, vzniká v pravé dolní končetině patologický flekční svalový řetězec. Hypertonickými se stávají svaly, které (kromě jiného) provádějí v pravém kyčelním kloubu vnitřní rotaci. To se projeví ve velikosti vnitřní a zevní rotace ve srovnání s levým kyčelním kloubem (Obrázek 3). Obrázek 3: Aktivní zevní (vlevo) a vnitřní (vpravo) rotace kyčelních kloubů u pacientky trpící kostrčovým syndromem. Porovnáme-li pouhým okem velikosti zevních a vnitřních rotací mezi levou a pravou stranou, zjistíme, že pravý kyčelní kloub má větší vnitřní rotaci a levý kloub větší zevní rotaci. Po terapii kostrčového syndromu relaxací svalů pánevního dna tento rozdíl mizí. Domníváme se, že k asymetrii na Obrázku 3 došlo asymetrií svalového napětí a svalové síly u rotátorů pravého kyčelního kloubu, způsobené patologickým svalovým řetězcem, složeným ze vzorcových flekčních svalů. Podobně na Obrázku 4 je zachycen běh pacientky, trpící v době záznamu rovněž pravostranným kostrčovým syndromem. Nejprve byl proveden videozáznam mnoha cyklů běhu při pohledu ze zadní strany (2 fotografie vlevo) a skipinku při pohledu z boční strany (2 fotografie vpravo). Fotografie byly získány z videozáznamu pomocí PC softwaru tak, aby zachycovaly krajní rozsahy pohybu v kloubech. Klinické manuální vyšetření zjistilo, stejně jako u pacientky na Obrázku 3, přítomnost flekčního patologického svalového řetězce v pravé dolní končetině.
Obrázek 4: Aktivní zevní (vlevo) a vnitřní (vpravo) rotace kyčelních kloubů u pacientky trpící kostrčovým syndromem. To se projevilo v kinematice pohybu dolních končetin. I prostým okem je patrné, že na dvou fotografiích vlevo je stehno pravé švihové dolní končetiny ve větší addukci a bérec téže dolní končetiny ve větší zevní rotaci. Na dvou fotografiích vpravo (skipink) jsou u pravé stojné dolní končetiny všechny tři velké klouby ve větší flexi než u končetiny levé. Závěrem můžeme konstatovat, že kloubní vzorce, zjištěné biomechanickými studiemi, umožňují zcela nový pohled na funkci kloubů a na funkci kosterních svalů. Umožnilo nám to rozdělit kosterní svaly dle jejich funkce na svaly vzorcové a nevzorcové. První z nich hrají významnější roli při pohybu (lokomoci), druhé z nich jsou aktivnější při stabilizaci kloubu (postuře). Vzorcové svaly hrají významnou roli při vzniku tzv. funkční blokády kloubu, kdy se stávají hypertonickými. To způsobí svalovou nerovnováhu, která se projeví v kinematice pohybu. Pohyby prováděné vzorcovými svaly se zvětšují, pohyby opačné se zmenšují. To umožňuje také nový pohled na hodnocení stereotypů pohybů. Literatura 1. KAUFMANN, R., PFAEFFLE, J., BLANKENHORN, B., STABILE, K., ROBERTSON, D., GOITZ, R., 2005. Kinematics of the midcarpal and radiocarpal joints in radioulnar deviation: an in vitro study. J. Hand. Surg., 30A(5), 937-942. 2. KENDALL, F. P., McCREARY, E. K., PROVANCE, P. G. Muscles testing and function. 4th edition, Baltimore: Williams and Wilkins, 1993 3. MORIMOTO, H., MURASE, T., GOTO, A., OKA, K., SUGAMOTO, K., YOSHIKAWA, H., 2004. Capitate-based kinematics of the midcarpal joint during wrist radioulnar deviation: an in vivo free-dimensional motion analysis. J. Hand Surg. Am., 29(4), 668-7. 4. OYAMA, S., MYERS, J. B., WASSINGER, C. A., LEPHART, S.M., 2010. Threedimensional scapular and clavicular kinematice and scapular muscle aktivity during retraction exercise. J Orthop Sports Phys Ther, 40(3), 169-179. 5. TICHÝ, M., MACKOVÁ, E., JELÍNEK, M., ŤUPA, F., 2010a. Svalový vzorec kloubu. Kontakt, 12(4): 464-471.
6. TICHÝ, M., JELÍNEK, M., MACKOVÁ, E., 2010b. Funkční blokáda kloubu a její příznaky. Kontakt. 12(4): 472-479. Miroslav Tichý, doc. MUDr. CSc., Fakulta zdravotnických studií, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Velká Hradební 13, 400 96 Ústí nad Labem tel. 604 368 717, e-mail: miroslav.tichy@ujep.cz