Úvod
Páteř, pánev a hrudník tvoří pomocí stabilizační funkce svalů pevný rám pro funkci svalů s vlivem na končetiny. Velmi důležitá je spolupráce mezi ventrální a dorzální muskulaturou pro správný vývoj páteře. Tu můžeme z hlediska anatomického i funkčního rozdělit na krční, hrudní (horní a dolní část) a bederní páteř. Na rovnováhu vnitřních sil v oblasti cervikální a torakální páteře má zásadní vliv souhra mezi hlubokými extenzory, které tvoří m. semispinalis capitis et cervicis, m. splenius capitis, m. splenius cervicis, m. longissimus cervicis et capitis a ventrální muskulaturou zastoupenou m. longus coli et capitis. Obě skupiny svalů mají začátky svých úponů ve střední a horní hrudní páteři. Pro vznik, vývoj a kompenzaci vertebrogenních obtíží má rozhodující roli souhra mezi extenzory bederní a dolní hrudní páteře s flexory, které jsou tvořeny funkční souhrou svalů mezi bránicí, břišními svaly a pánevním dnem. Tato flekční synergie stabilizuje páteř z přední strany a to prostřednictvím nitrobřišního tlaku. Je aktivována při jakémkoliv statickém zatížení a doprovází každý cílený pohyb horních a dolních končetin. Vyvážená souhra mezi hlubokými extenzory páteře na jedné straně a hlubokými flexory krku spolu se synergistickou aktivací mezi bránicí, břišními svaly a pánevním dnem na straně druhé je určena motorickým programem mozku, který uzrává v průběhu posturálního (ontogenetického) vývoje a participuje na vývoji spino-pelvi-femorálních vztahů a globálních biomechanických vztahů, neboť formuje budoucí lordoticko-kyfotické zakřivení. U vertebrogenních poruch je největším problémem insuficience přední stabilizace páteře a naopak převaha extenční aktivity povrchových zádových svalů (Kolář, 2007).
Pro stabilitu bederní páteře, jsou důležité svaly břišní stěny, které tvoří: m. obliquus abdominis externus et internus, m. transversus abdominis, m. rectus abdominis a m. quadratus lumborum a jsou ve funkční svalové souhře s bránicí a svaly pánevního dna. Břišní svaly se nacházejí mezi dolním obvodem hrudníku a horním okrajem pánve. Jde o ploché široké svaly, které se podílejí na tvorbě břišní stěny, účastní se tvorby břišního lisu, dýchání a kinetiky páteře. Hluboký stabilizační systém páteře (HSSP) v oblasti bederní páteře je tvořen zmíněnými břišními svaly, z nichž nejdůležitější je m. transversus abdominis, dále hlubokými autochtonními intervertebrální svaly (např. mm. multifidi), svaly pánevního dna a bránicí. Uvedené svaly fungují společně jako jedna funkční jednotka, kde mm. multifidi a m. transversus abdominis tvoří lokální stabilizátory a svaly pánevního dna a bránice jsou jejich synergisté, dysfunkce jediného z nich znamená vždy dysfunkci celého systému. Tyto svaly obklopují ze všech stran břišní dutinu, kde jsou uloženy vnitřní orgány. HSSP má významný vliv na držení těla (posturální funkce), dynamickou stabilitu páteře a je klíčový pro zajištění posturální báze pohybu a dále je provázán s funkcí dechovou.
Souhra všech svalů tvořících HSSP dovoluje udržet relativně neměnný nitrobřišní tlak v průběhu dýchání. Nitrobřišní tlak se uplatňuje při kontrole neutrálního postavení. Neutrální postavení je nastavení dvou sousedních obratlů, kde je jejich vektorový součet sil působících na segment nulový (Lewit, 1999). Tato poloha maximálně chrání segment před přetížením. Proto je při zvýšených nárocích na zatížení páteře nutné, aby se i přiměřeně zvyšoval nitrobřišní tlak. To nastává většinou automaticky - podvědomě tím, že zadržíme dech. Tím nastane synergická kontrakce všech svalů HSSP, která je úměrná intenzitě zátěže a rozšíří se i do povrchových svalových skupin, současně se zvýší nitrobřišní tlak, který působí na páteř zpředu. To znamená, že při oslabení svalů HSSP je páteř méně stabilní. Při provádění pohybu se zvyšuje aktivita povrchových svalů, které však nemají segmentové uspořádání. Jejich aktivita působí na delší úseky páteře, kde jsou nedostatečně zajištěny vzájemné pozice obratlů jednoho vůči druhému. To s sebou nese zvýšené riziko vzniku mikrotraumat měkkých tkání v oblasti páteře (Kolář, 2001).
Správný model držení páteře, který je cílem edukace, vychází z vývojové kineziologie. Během posturální ontogeneze uzrává držení těla, které je výhradně lidské. Současně je dokončován i morfologický vývoj skeletu (úhly kyčelního kloubu, klenba nožní, zakřivení páteře apod.). Posturální ontogeneze je děj, který probíhá automaticky v závislosti na optické orientaci a emoční potřebě dítěte. Posturální vývoj je geneticky určen a obsahuje motorické vzory, které vytváří základ našeho automatického, mimovolně orientovaného motorického chování (Kolář, & Lewit, 2005).
Cílené ovlivnění hlubokého stabilizačního systému páteře je u chronických, ale i u akutních vertebrogenních obtíží možné kompenzačním postupem. Z uvedeného vyplývá, že při výskytu vertebrogenních obtíží či svalových dysbalancí je nutné vždy nejprve provést kompenzaci dysbalancí a odstranění primárních příčin vertebrogenních obtíží. Jestliže toto nebude provedeno, pak jakékoliv další posilování nebo cvičení v nevhodných pohybových stereotypech pouze prohlubuje svalové dysbalance, vertebrogenní obtíže a zhoršuje celkový zdravotní stav jedince (Kolář, 1999).
Pro neinvazivní vyšetření síly svalů HSSP byl sestrojen svalový dynamometr a byla ověřena jeho účinnost (Malátová et al., 2007). Byla ověřena i účinnost intervenčních programů na ovlivnění HSSP svalovým dynamometrem. Výsledky intervenčního programu prokázaly pozitivní vliv cílené pohybové činnosti na aktivaci svalů hlubokého stabilizačního systému páteře. Dále potvrdily skutečnost, že pouze aktivní a svědomitý přístup cvičenců k terapii pohybem přináší pozitivní výsledky a zlepšení jejich zdravotního stavu. Výsledky intervenčního programu také prokázaly možnost objektivizace léčebných (rehabilitačních, kompenzačních) metod v oblasti HSSP svalovým dynamometrem (Malátová et al., 2008). V současné době v praxi využíváme zdokonalenou třetí verzi svalového dynamometru (Obr. 3).
Obr. 3 Sestava svalového dynamometru.
Čtyřkanálový digitální svalový dynamometr svojí konstrukcí umožňuje současně měřit okamžité hodnoty silového působení svalů v závislosti na čase (tzn. lze vyhodnocovat jak velikost síly, tak i její dynamiku). Obecně lze měřit různé svaly a svalové skupiny na lidském těle (1 až 4 sondami nezávisle), ale hlavním cílem SD je měření svalů HSSP. SD je tvořen čtyřmi svalovými sondami (dále jen S), které se pomocí pásů s upnutím „suchým zipem“ upevňují na lidské tělo. Sondy obsahují tenzometrický převodník síly na digitální signál, který je přenášen do mikroprocesorové vyhodnocovací jednotky (dále jen MVJ).
MVJ jednotka upravuje digitální signály ze sond do kompatibilního tvaru s USB vstupem notebook. Prostřednictvím USB připojení je vyhodnocovací jednotka a sondy napájena. Součástí SD jsou dvě úrovně software (SW1 a SW2). SW1 je použit pro MVJ a SW2 je uložen v notebooku. SW1 zajišťuje kompatibilitu digitálního signálu pro USB vstup počítače. SW2 zajišťuje zobrazení a zpracování výstupů z jednotlivých sond. MVJ zajišťuje dále izolační oddělení sond od notebooku na úrovni 5kV. Sonda svalového dynamometru, převodník se skládá z měrného nosníku jednostranně (ev. dvoustraně upevněného) s nalepenými tenzometry. Působením kolmé síly na nosník dojde k rozvážení tenzometrického můstku a výstupní napětí z něj je převedeno převodníkem na číslicový výstupní signál. Ten je potom veden na vstup vyhodnocovací jednotky MVJ, která celkově až ze čtyř sond upravuje signály pro USB vstup do počítače a SW2 počítače.
Jak jsme se již zmínili, síla a stav břišních svalů v rámci HSSP ovlivňuje i stav, či bolestivost bederní páteře. Ke zjištění stavu břišních svalů se v tělovýchovné praxi nejčastěji používá test sed-leh opakovaně z testové baterie UNIFITTEST (Měkota et al., 2002), jedná se o test dynamické, vytrvalostně silové schopnosti břišního svalstva a bedrokyčlostehenních flexorů. Cílem práce bylo porovnat výsledky získané měřením svalovým dynamometrem během testu sed-leh opakovaně z testové baterie UNIFITTEST s výsledky získanými během bráničního testu (Kolář, & Lewit, 2005), který sleduje schopnost jedince vědomě aktivovat HSSP jako celek. Na základě skutečnosti, že svaly hlubokého stabilizačního systému páteře tvoří jednu funkční jednotku, předpokládáme, že za fyziologické situace výsledky zvolených testů prokážou shodný poměr zapojení přímého břišního svalu i příčného břišního svalu. Dále očekáváme, že při dynamické zátěži břišních svalů, sed-leh opakovaně, bude vyvinuto vyšší úsilí jak celkově, tak jednotlivými svaly HSSP.
Metody
Soubor tvořilo 45 zdravých žen, průměrný věk 21,6 let (± 3,1 roku). Jednalo se o záměrný výběr. Měření svalovým dynamometrem probíhalo za standardních podmínek (stejná místnost, teplota, čas, oblečení). Místo pro správné umístění dotykových ploch svalového dynamometru SD02 bylo nutné nejprve palpačně vyhledat. Svalový dynamometr byl upevněn na probanda pomocí popruhů. Nejprve byl prováděn brániční test (Kolář, & Lewit, 2005), (test 1). V dorzální části jsme silové senzory umístili pod dolními žebry na rozhraní regio lumbalis a regio lateralis, tj. laterálně od zevní hrany m. guadratus lumborum. Na ventrální straně jsme silové senzory umístili na horní a dolní část přímého břišního svalu. Probanda jsme instruovali, aby v kaudálním postavení hrudníku provedl nádech a současně s výdechem provedl protitlak na všechny dotykové plochy svalového dynamometru tak, aby došlo k roztažení dolní části hrudníku a provedl výdrž v zapojení svalů. Tento test proband prováděl opakovaně po dobu 60sekund. V místech dotykových ploch nastává aktivace, rozšiřuje se obvod pasu a vzniká tlak na dotykové plochy svalového dynamometru. Tímto testem hodnotíme schopnost aktivovat svaly hlubokého stabilizačního systému páteře společně v koordinaci s bránicí, břišními svaly a svaly pánevního dna. Během testu dochází ke statickému zatížení svalů HSSP. Testem vyšetřujeme, jak je proband schopen aktivovat bránici v souhře s aktivitou břišního lisu a pánevního dna.
Dále byl prováděn test leh-sed opakovaně (test 2) z testové baterie UNIFITTEST 6-60 po dobu jedné minuty (Měkota et al., 2002). Proband byl instruován, aby zaujal základní polohu leh na zádech pokrčmo (úhel 90 stupňů, vzdálenost chodidel 20–30 cm), paže skrčil vzpažmo zevnitř, ruce v týl, lokty se dotýkaly podložky. Druhá osoba fixovala chodidla u podložky. Proband na povel prováděl co nejrychleji opakovaně sed-leh s cílem dosáhnout maximálního počtu cyklů za dobu 60 sekund.
Výsledky měření, respektive signály ze všech čtyř silových senzorů byly přes USB rozhraní převáděny do notebooku jak u testu 1, tak u testu 2. Naměřené hodnoty testu 1 a 2 byly uloženy do souborů s označením probandů. Později byla data importována do EXCELu a připravena pro statistické vyhodnocení (Malátová, & Dřevikovská, 2008, 2009).
Pro srovnání mezi hodnotami získanými testem 1 a testem 2 byl použit jednak párový t-test (normální rozložení dat bylo ověřeno Lillieforsovým testem). Vzhledem k nižšímu počtu subjektů v souboru byl pro porovnání hodnot použit také Wilcoxonův test pro dva závislé výběry. Shodnost poměrů zapojení břišních svalů při dynamické a statické zátěži byla ověřena testem χ2 dobré shody). Za statisticky signifikantní bylo považováno p < 0,05.
Výsledky
V klasickém vyhodnocení testu leh-sed, z testové baterie UNIFITTEST podle standardizace Měkoty et al. (2002), byla skupina celkově mírně podprůměrná (2,64 bodu). 40 % probandů dosáhlo podprůměrných hodnot, 35,6 % subjektů bylo průměrných a 24,4 % bylo nadprůměrných.
Obr. 4 Vyhodnocení testu leh-sed opakovaně po dobu 60 sekund testované skupiny, z testové baterie UNIFITTEST podle standardizace Měkoty a kol. (2002), vyjádřeno v procentech.
Pro statistické vyhodnocení bylo přístrojem SD02 zaznamenáno 6002 signálů za 60 sekund na každé sondě při jednotlivých testech. Při testu 1 bylo u probandů naměřeno průměrné úsilí 3,1 kg/60s. Měřením nad přímým břišním svalem jsme zaznamenali celkově 58,9% (horní část 42,5% a dolní část 16,4%) aktivaci při zapojení bránice, břišních svalů a pánevního dna za účelem zvýšení intraabdominálního tlaku a měřením nad příčným břišním svalem jsme zaznamenali celkově 41,1% (levá část 15,1% a pravá část 26%) aktivaci při zapojení bránice, břišních svalů a pánevního dna za účelem zvýšení intraabdominálního tlaku (Obr. 5). Jednalo se o sílu bránice a sílu expanze břišní dutiny.
Obr. 5 Podíl zapojení jednotlivých částí HSSP v důsledku zvýšení intraabdominálního tlaku (síla expanze břišní dutiny) ve sledované oblasti u testované skupiny při testu 1, vyjádřeno v procentech. Měření bylo prováděno nad horní a dolní částí přímého břišního svalu a nad pravou a levou stranou příčného břišního svalu.
Při testu 2 bylo u probandů naměřeno průměrné úsilí 4,25 kg/60s. Měřením nad přímým břišním svalem jsme zaznamenali celkově 61,7% (horní část svalu 45,4% a dolní část 16,3%) aktivaci při zvýšení intraabdominálního tlaku a měřením nad příčným břišním svalem jsme zaznamenali celkově 38,3% (levá část 20,7% a pravá část 17,6%) aktivaci při zvýšení intraabdominálního tlaku (Obr. 6).
Obr. 6 Podíl zapojení jednotlivých částí HSSP v důsledku zvýšení intraabdominálního tlaku (síla expanze břišní dutiny) ve sledované oblasti u testované skupiny při testu 2, vyjádřeno v procentech. Měření bylo prováděno nad horní a dolní částí přímého břišního svalu a nad pravou a levou stranou příčného břišního svalu.
Obr. 7 Porovnání celkového zapojení (měření nad dolní a horní částí přímého břišního svalu a nad pravou a levou stranou příčného břišního svalu) při testu 1 – brániční test a testu 2 – test sed-leh z testové baterie UNIFITTEST.
Obr. 8 Porovnání zapojení ventrální skupiny břišních svalů při testu 1 – brániční test a testu 2 – test sed-leh z testové baterie UNIFITTEST (měření nad horní a dolní částí přímého břišního svalu) a laterální skupinou břišních svalů při testu 1 – brániční test a testu 2 – test sed-leh z testové baterie UNIFITTEST (měření nad pravou a levou částí příčného břišního svalu).
Obr. 9 Porovnání testu 1 – brániční test (červená 1, zelená 1, modrá 1, hnědá 1) a testu 2 – test sed-leh z testové baterie UNIFITTEST (červená 2, zelená 2, modrá 2, hnědá 2), kde červená sonda zaznamenává zapojení horní části nad m. rectus abdomins, zelená sonda zaznamenává zapojení dolní části nad m. rectus abdomins, modrá sonda zaznamenává zapojení pravé oblasti nad m. transversus abdominis a hnědá sonda zaznamenává zapojení levé oblasti nad m. transversus abdominis.
Diskuse
Test sed-leh opakovaně (test 2) byl vybrán záměrně. Jedná se o terénní test, který je v tělovýchovné praxi hojně používán. Test hodnotí silově vytrvalostní schopnosti břišního svalstva, nepřímo ukazuje na úroveň silových předpokladů břišních svalů a tonických flexorů kyčelních kloubů, které se hyperaktivně zapojují do pohybu. Tuto skutečnost je třeba brát v úvahu u lidí se zvětšenou bederní lordózou a se slabým břišním svalstvem (Měkota et al., 2002). Opakované sedy-lehy s fixací chodidel u podložky nepříznivě zatěžují bederní část páteře. Flexe trupu má být provedena bez účasti pánve. Pohyb pánve a překlápění provádí bedrokyčlostehenní sval, který se zkracuje, místo aby plnil funkci ohýbače. Při posilování v nesprávné stabilizační poloze posilujeme právě ohýbače kyčle a bederní části páteře (Jarkovská, & Jarkovská, 2005) místo posilování břišních svalů.
Měření svalovým dynamometrem ukázalo, že při testu 1 tak i testu 2 se nejvýrazněji zapojuje horní část při měření nad přímým břišním svalem, dále se významně zapojí pravá část při měření nad příčným břišním svalem a nejméně jsou zapojeny spodní část při měření nad přímým břišním svalem a levá část při měření nad příčným břišním svalem.
První hypotéza, kde jsme předpokládali na základě faktu, že HSSP je jedna funkční jednotka, proto budou přímý i příčný břišní sval zapojen ve stejném poměru, nebyla vyvrácena, přesto při správném provedení testu 1 by měla být aktivita horní části, při měření nad přímým břišním svalem, eliminována. Z toho vyplývá, že brániční test probandi neprovedli správně, že neumí aktivovat svaly hlubokého stabilizačního systému páteře. U vertebrogenních poruch je největším problémem insuficience přední stabilizace páteře a naopak převaha extenční aktivity povrchových zádových svalů (Kolář, 2007). Jestliže proband není schopen kontrolovat aktivaci bránice spolu s laterální skupinou břišních svalů, tak nedochází k dostatečné přední stabilizaci páteře. Důsledkem je přetěžování dolní bederní části páteře s nadměrnou aktivací paravertebrálních svalů. Jedná se o funkční poruchu břišního lisu (Kolář, & Lewit, 2005). Při testu 1 bylo zapojení pravé a levé části laterálních břišních svalů odlišné (výrazněji se zapojila pravá část) od testu 2 (výrazněji se zapojila levá část). Celkově se pravá část laterálních břišních svalů během testování zapojila aktivněji. To poukazuje na výskyt svalových dysbalancí v oblasti bederní páteře u testované skupiny.
Oslabené břišní svaly jsou přítomny u lidí s bolestí v bederní části páteře, to může být upraveno tréninkem těchto svalů. Izolované posilování hlubokých břišních svalů odděleně od ostatních svalů trupu je nutné v počáteční fázi tréninku, aby se zlepšilo načasování aktivace posilovaných svalů a redukovaly se příznaky a návrat bolesti v bederní páteři (Hall et al., 2007). I další autoři poukazují (Urquhart et al., 2005; McCook et al., 2007) na souvislost mezi stavem břišních svalů, stabilizací páteře a bolestí v bederní části páteře. Svalový dynamometr je ojediněle schopen hodnotit koordinaci zapojení těchto svalů a sílu expanze břišní dutiny, díky rozmístění dotykových senzorů na více místech těla.
Na základě získaných výsledků bráničním testem, kdy jak již bylo zmíněno, aktivita horní části přímého břišního svalu měla být eliminována, můžeme konstatovat, že celkově se u testovaných osob vyskytuje nedostatečná přední stabilizace páteře. Během bráničního testu, při zvýšení intaabdominálního tlaku, byla celkově expanze břišní dutiny dozadu laterálně při měření svalovým dynamometrem o 23,4 % menší než expanze břišní dutiny ventrálně dopředu.
Shrnutí
Z výsledků experimentu sledované skupiny je zřejmé, že hojně používaný test sed-leh opakovaně z testové baterie UNIFITTEST podá určitou informaci o kondici břišních svalů, zejména přímého břišního svalu a bedrokyčlostehenních flexorů, ale neodhalí nedostatečnou přední stabilizaci páteře a poruchu funkce HSSP.