Teplota svalů zad osob se sedavým a nesedavým zaměstnáním

Z pohledu laika je termografie nejvíce známa ve vojenském průmyslu a v oblastech spíše technického směru. Těmi jsou stavební průmysl či elektroprůmysl. Jakmile se termovize začala využívat v medicíně a v pohledu na lidské tělo, otevřelo se mnohem více nových možností.

Je to nová neinvazivní diagnostická metoda, která v mnoha případech může sloužit jako prevence i kontrola, jestli je poraněná oblast vyléčená. Výhody či nevýhody v lékařských oborech, zvláště pak ve sportovní medicíně, publikovala Maryšková (2007) a také Novotný (2009). Dále pak se na termografii a sport zaměřili Gabrhel a Tauchmannová (1997), kteří sledovali význam prevence poškození svalů. Čerpali a pokračovali v podobném výzkumu jako Garagiola s Giantim (1990). Ti bádali v oblasti termografie spojené se sportovním zraněním. Je na místě zmínit se i o průkopnících v tomto odvětví – Banzerovi a Freiwaldovi (1980). Zajímavý fakt přinesl Salisbury a kol. (1984), který zkoumal distribuci tepla v zatížených kloubech a mohl určit normální a abnormální vzor.

Je známo, že svaly při svém pohybu jsou elektricky aktivní (EMG). Z metabolického pohledu jsou aktivní také a jako vedlejší produkt vydávají teplo – tepelné záření. Jejich účinnost se téměř rovná žárovce. V pilotní studii jsme chtěli zjistit, jestli jsou svaly významně metabolicky aktivní i při statické zátěži (izometrické kontrakci).

V dnešní době je naše každodenní práce spojena s technickým zázemím, a tak využíváme počítače pro komunikaci, hledání a zpracování dat. Tuto činnost provádíme nejvíce v sedě, kdy jsou svaly zad velice namáhány. Zvláště pak lidé, kteří sedí 8 hodin denně u počítače, pociťují změny na svých zádech a krku bolestivě. Gúth (2000) doporučuje posez v práci tak, aby byly záda co nejméně dlouhodobě zatížené. Sed na okraji židle, nohy rozkročené, v kloubech dolních končetin úhel 90° atd. Dodává, že důležité je i postavení monitoru, klávesnice, myši apod.

Zajímá nás, zda-li je propastný rozdíl v metabolické aktivitě svalů zad u člověka, který má sedavé zaměstnání (sekretářka, programátor apod.), s porovnáním člověka, který pracuje více fyzicky aktivně (lesník, profesionální sportovec, kovář apod.). Dále jestli se projeví metabolická aktivita svalů po 8 a více hodinách sedavého způsobu zaměstnání u konkrétních svalů či svalových skupin.

Cíle studie

Zjistit metabolickou aktivitu svalů či svalových skupin zad (výpočtem teploty z měřeného infračerveného záření) u osob se sedavým zaměstnáním.

Zjistit, zda a jak se liší tato aktivita svalů zad člověka se sedavým zaměstnáním od svalové aktivity člověka s nesedavým zaměstnáním (po dynamické fyzické aktivitě).

Vypracovat metodiku pro vyhodnocení změn termografického obrazu vybraných svalů zad před a po několikahodinové fyzické zátěži.

Metodika

Provedli jsme měření se dvěma pracujícími muži s diametrálně odlišným zaměstnáním.

Muž A pracuje jako kameník a velice aktivně se věnuje horolezectví. Druhý muž (B) pracuje jako programátor, rekreačně (1x týdně) se věnuje kolu či plavání. Jejich věk, výška a hmotnost jsou uvedeny v tabulce 15.

Tab. 15 Základní údaje o pracujících

Měření proběhlo v laboratoři FSpS ve dvou dnech. Muž A byl měřen 25. 1. ráno v 8.30 a pak v podvečer v 17.50, obě cesty do univerzitního kampusu absolvoval autem. Ráno si stěžoval na mírnou bolest mezi lopatkami, večer pak byl bez pocitu bolesti. Během dne vyvíjel aktivity, které uvádíme spolu s mužem B v tabulce 16. Zdravotní aspekty zad v průběhu života uvádíme u obou mužů v tabulce 17. Vyšetřovaný B byl měřen 27. 1. ráno v 8.30 a pak večer v 17 hodin. Před oběma měřeními si nestěžoval na žádnou bolest ani tenzi. Na vyšetření se dostavil autem jako muž A.

Tab. 16 Aktivity mezi měřením

Tab. 17 Historie zdravotního stavu měřených osob

Tab. 18 Vnitřní fyzikální podmínky v průběhu měření

Oba dva měřené muže jsme usadili na židli a více než 15 min. jim foukali na záda vzduch z přenosného ventilátoru. Chtěli jsme zabránit znehodnocení výsledného obrázku v podobě prokrvené kůže. Po pravidelné kontrole infrakamerou jsme se ujistili, že se svaly a svalové skupiny pěkně promítají skrze kůži, a mohli jsme pořídit plnohodnotný obrázek.

Infračervené záření bylo snímáno a výpočet teploty prováděn s infračervenou termografickou kamerou FLIR SC620 (obr. 13): Teplotní citlivost 0.065°C ve 30°C, spektrální rozsah 7,5-13 µm, teplotní rozsah -40 až +120°C, přesnost stanovení teploty ±2°C, obrazové rozlišení 640x480 pixelů. Pro přenos obrazů do laptopu Philips bylo využito USB spojení.

Při měření byla kamera držena v ruce ve výšce asi 1,65 m, v pozadí byla vždy bílá stěna, různé barvy by mohly znehodnotit výsledné obrázky a jejich porovnání.

Ke zpracování snímků jsme použili software ThermaCAM Researcher Professional 2.9 (obr. 14). Po drobné, ale velice důležité úpravě v údajích o emisivitě lidské kůže (0,98), teplotě vzduchu, vlhkosti a dalších faktorech byla stanovena pole v podobě různoběžníků, které reprezentují a kopírují jednotlivé svaly nebo části svalů. Tato úprava proběhla velice přesně na základě podrobných anatomických obrázků a popisků svalů zad a krku, ukázka také na obr. 14 a 15.

Program Excel od společnosti Microsoft nám umožnil přehledné zpracování naměřených hodnot a připravit přehledné grafy.

Každou vymezenou část určitého svalu jsme porovnávali s průměrnou teplotou všech měřených ploch zad, abychom se vyhnuli ovlivnění ze strany okolní, atmosférické teploty.

V laboratoři, kde měření probíhalo, bylo velice obtížné uchovat stejnou teplotu ráno i večer. Teploty jednotlivých oblastí reprezentující svaly se lišily až o desetiny stupňů Celsia. To však na náš záměr porovnání teplot nemělo zásadní vliv.

Obr. 13 Infračervený termografický systém FLIR SC620

Obr. 14 Ukázka ze zpracování dat (označení ploch reprezentující svaly zad) v programu ThermalCAM Researcher Professional 2.9

Obr. 15 Vybrané obasti reprezentující svaly a jejich označení

Výsledky a diskuse

Program ThermoResearcher nám umožňuje výpočty jednotlivých oblastí, tzn. že máme kvantitativní výsledky, ale také z jednotlivých termogramů můžeme vyčíst a rozpoznat, jak se změnila jednotlivá tepelná těžiska z vizuálního pohledu – kvalitativní výsledky.

Ze základních kvantitativních výsledků vybíráme a předkládáme jako příklad teploty částí svalů na pravé straně zad u muže se sedavým zaměstnáním (tab. 19).

Tab. 19 Teploty částí vybraných svalů na pravé straně zad před prací a po práci u muže B

V následujících dvou tabulkách chceme ukázat srovnání teplot jednotlivých oblastí s průměrnou teplotou všech naměřených oblastí (100 %), tab. 20 a tab. 21.

Tab. 20 Srovnání jednotlivých částí svalů s průměrnout teplotou všech měřených svalů zad, ukázka muže A – pravá strana

Obr. 21 Srovnání jednotlivých částí svalů s průměrnout teplotou všech měřených svalů zad, ukázka muže B – pravá strana

Obrázek 16 ukazuje, jak byly metabolicky aktivní svaly zad muže A v průběhu dne. Opticky to nevypadá na nějaké dramatické změny, možná stojí za zmínku zatížená pravá strana horní části trapézu (oblast 1) a výrazný pokles teploty na levé straně horní části trapézu (oblast 1). Číselné hodnoty pak poukazují na zvýšení teploty na pravé straně horní části trapézu a celkové zvýšení teploty pravé strany zad (graf 3 a 4).

Obr. 16 Dva termogramy muže A a viditelná změna hlavně na pravé straně krku

Graf 3 Dva sloupce teplot (ráno, večer) u jednotlivých areí reprezentující svaly či svalové skupiny u muže A – levá strana

Graf 4 Dva sloupce teplot (ráno, večer) u jednotlivých areí reprezentující svaly či svalové skupiny u muže A – pravá strana

U testovaného muže B jsme zjistily, že se už z vizuálního hlediska měnila situace hlavně na pravé straně (obr. 17). Napomáhá tomu jednostranná práce pravou rukou (myš atd.). Zejména pak přesunu zátěže ze středu zad (rhombické svaly) na pravou horní část zad (horní část trapézu a vrchní část dolního trapézu). Na levé straně takové velké změny nebyly. Naměřené hodnoty však ukazují, že se udály podstatné změny i na levé straně, a to zejména v oblasti horní části trapézu, menší pak v oblasti rhombického svalstva a dolní části trapézu. V grafu (graf 5 a 6) nalézáme největší změny na pravé straně u svalů označených čísly 2, 3 a 7, což jsou části horního trapézu, dolního trapézu a část rhombického svalstva (spíše m.rhomboideus minor).

Obr. 17 Dva termogramy muže B a přesun tepelného centra ze středu více doprava

Graf 5 Dva sloupce teplot (ráno, večer) u jednotlivých areí reprezentující svaly či svalové skupiny u muže B – levá strana

Graf 6 Dva sloupce teplot (ráno, večer) u jednotlivých areí reprezentující svaly či svalové skupiny u muže B – pravá strana

Právě velice zajímavý je fakt, že všechny oblasti na pravé straně u muže A vykazovaly vyšší teplotu ve všech měřených oblastech. Kdežto na levé straně u muže A a na obou stranách u muže B se teploty v některých oblastech zvýšily a v některých snížily. Můžeme konstatovat, že se všeobecně zvýšily teploty v oblasti 1, 2 a 3 na pravých stranách u obou mužů a poklesly teploty oblastí 1 a 2 na levých stranách u obou mužů. Spodní část trapézu na levé i pravé straně u obou mužů se teplotně příliš nezměnila. Muž B, který velkou část dne seděl u počítače a programoval, zatížil spíše mezilopatkové svalstvo (rhombické svaly, horní část trapézu), stabilizátory páteře a trupu. Muž A, který ten den hodně sportoval, zatížil nejvíce oblast krku (horní část trapézu, kývač hlavy atd.).

Zatížené svaly muže A, zejména v oblasti krku, mohou poukazovat na nesprávné držení těla – poloha hlavy. Zatížené svaly muže B, hlavně v oblasti mezi lopatkami a nad pravou lopatkou, mohou poukazovat na ochablejší svalstvo a na to, jak velkou metabolickou i staticko aktivní zátěž dostávají právě svaly – stabilizátory trupu a fixátory při pohybech v ramenním kloubu.

V dostupné literatuře jsme nenašli případ, kde by pomocí termografie bylo zkoumáno statické zatížení svalů zad, proto nemůžeme výsledky porovnávat.

Shrnutí

Výsledky analýzy termogramů zad

– muže bez sedavého zaměstnání (A):

K relativnímu zahřátí došlo u všech měřených svalů na pravé straně. K výraznému zvýšení teplot došlo především na pravé straně v krční oblasti části m.trapezius a m. sternocleidomastoideus.

– muže se sedavým zaměstnáním (B):

Podle absolutních hodnot vypočtených teplot byla po ukončení sedavé práce zjištěna mírně nižší teplota sledovaných ploch kůže.

K relativnímu zvýšení teplot došlo po skončení sedavého zaměstnání u m.trapezius (horní část) a m.rhomboideus major et minor na pravé straně, v blízkosti horního vnitřního úhlu pravé lopatky (paraskapulárně ve výšce C8-Th3).

Naopak relativní pokles teploty se projevil bilaterálně v medio- a paravertebrálních částech (ve výšce Th5-8) m.rhomboideus major et minor a dolní části trapezu.

Lze tedy říci, že vlastně došlo k viditelnému přemístění tepelného epicentra z oblasti levé strany m.rhomboideus major et minor do oblasti více vpravo m.rhomboideus major et minor a m.trapezius (horní část).

U obou osob (se sedavým i nesedavým zaměstnáním) bylo zjištěno zřetelné zahřátí m. rhomboideus major et minor a m. trapezius.

K metodice hodnocení změn teplot ráno a večer

Při hodnocení změn teplot (metabolické aktivity svalů) zad před a po jednodenním zaměstnání je nutné se opřít o relativní ukazatele – poměry teplot jednotlivých ploch kůže (např. %) ke střední teplotě všech ploch (100 %). Nelze dobře použít pouze přímo vypočetné teploty.

Pro další zpřesnění metodiky ještě doporučujeme:

Zjistit, jaká doba pasivní teplotní adaptace kůže je potřeba pro stabilizaci teploty po ochlazení ventilátorem.

Ověřit vliv tloušťky kůže na emisivitu IR záření.