Alai

Autor dzieli się 10 latami dowodów klinicznych na wykorzystanie elektromiografii powierzchniowej do przywrócenia zdrowego i funkcjonalnego zakresu ruchu – na przykładzie barku.

Staw barkowy

Dla klinicystów medycyny fizycznej i rehabilitacji (PM&Rs), staw barkowy jest jednym z najbardziej złożonych stawów ciała. Dziewiętnaście różnych mięśni posiada różne elementy składowe i wspólnie uczestniczy w każdym ruchu. Staw ramienny wraz z mięśniami przechodzi z pozycji czworonożnej do pozycji dwunożnej, zwisając luźno w pozycji stojącej, leżącej lub leżącej na wznak. W pozycji wyprostowanej mięśnie naramienne modulują i utrzymują neutralną pozycję szyi i głowy. Chociaż barki są w dużej mierze niezależne od siebie, zazwyczaj pracują w tandemie. Jednakże, każde z ramion może jednocześnie wykonywać niezależną czynność. Podtrzymują one i nadają pęd mięśniom łokciowym oraz pośrednio dystalnym jednostkom miotatycznym nadgarstka i ręki.1

Staw ramienny składa się z kilku elementów anatomicznych. Podczas gdy te komponenty istnieją w pozycji czworonożnej, ich funkcja zmienia się w pozycji dwunożnej. Szereg mięśni otacza staw ramienny, a niektóre mięśnie pokrywają się ze ścisłym anatomicznym określeniem pozycji na barku:

• okolica górna: levator scapulae, supraspinatus, deltoid środkowy, trapez górny, coracobrachialis
• okolica przednia: deltoid przedni, pectoralis major i minor
• okolica tylna: subscapularis, tylny deltoid, środkowy i dolny trapezius
• obszar tylny, aspekt boczny: infraspinatus, teres major i minor, latissimus dorsi
• obszar tylny, aspekt przyśrodkowy: rhomboid major i minor
• obszar dolny: serratus anterior.

Klasycznie, staw ramienny ma kilka segmentów ruchu, które razem składają się na zakres ruchu (ROM):

• abdukcja
• addukcja
• zgięcie przednie
• zgięcie boczne
• zgięcie tylne
• rotacja wewnętrzna
• rotacja zewnętrzna.

Właściwe zrozumienie fizycznych zasad pędu, bezwładności i aktywności wektorowej ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia ROM. Zjawisko współaktywacji lub współskurczu jest egzemplifikowane przez obecność niskiego poziomu aktywnych potencjałów w mięśniu w stanie spoczynku, podczas gdy homologiczny mięsień kontralateralny jest aktywny i porusza się.2 U zdrowej osoby aktywne potencjały amplitudy ruchu podczas ruchu mięśnia jednej kończyny nie spotykają się z żadnymi aktywnymi potencjałami w homologicznym mięśniu drugiej kończyny, podczas gdy ta kończyna jest w stanie spoczynku. Zrównoważony związek pomiędzy mięśniami stawu sprzyja normalnej funkcji, takiej jak zdolność do wykonywania ruchów przez długi okres czasu bez zmęczenia i bólu.

Jeśli nawet jeden mięsień stawu jest dysfunkcyjny, mięsień ten będzie miał wpływ na funkcję całego stawu poprzez ograniczenie ruchu, wykorzystanie energii, oporu i siły. W konsekwencji, dobrowolnie lub mimowolnie, ten staw może stać się niewykorzystany („splinted”), a kontralateralny staw będzie wykazywał ochronną straż i stanie się nadmiernie wykorzystany. W przypadku większej nierównowagi, staw, który jest nadmiernie wykorzystywany może w końcu stać się dysfunkcyjny i rozwinąć zmęczenie, punkty spustowe i ból.

Niniejszy artykuł dotyczy tego, w jaki sposób terapeuta PM&R może przywrócić zdrową funkcję i ROM u pacjenta, który doznał urazu mięśniowo-powięziowego skutkującego bólem mięśni i punktami spustowymi. W dalszej części skoncentrowano się na zastosowaniu elektromiografii powierzchniowej (SEMG) w leczeniu bólu w dysfunkcjach mięśniowo-powięziowych, jak również ostrego i przewlekłego bólu spowodowanego urazami, w oparciu o doświadczenie kliniczne autora z okresu 10 lat.1-9

Restoring Healthy Function with SEMG

Methods

Mięśnie ramienia mogą być ćwiczone w ciągu kilku dni po operacji, po usunięciu szwów lub gdy mięśnie nie są już zagrożone rozerwaniem. Fizykoterapię należy rozpocząć w sposób stopniowy: najpierw używając mięśni i ruchów, które wymagają mniej energii i stopniowo przechodząc do wszystkich ruchów. Trening powinien być wykonywany najpierw bez dodatkowego oporu (poza grawitacją). W miarę tolerancji można zwiększać opór, aż do poziomu potrzeb ergonomicznych lub sportowych.

Test dynamiczny SEMG, czyli badanie stawu poprzez klasyczny ROM, polega na powtarzaniu ruchów mięśniowych wykonywanych przy minimalnym poziomie wysiłku (aktywność i odpoczynek) poprzez klasyczny ROM dowolnego stawu. Dane są zwykle zbierane w jednostkach mikrowoltowych root mean square (RMS) i uwzględniane tylko wtedy, gdy współczynniki zmienności (CV) podczas ruchu i spoczynku wynoszą 10% lub mniej.6 Zastosowanie dynamicznego badania SEMG pozwala nie tylko na znalezienie potencjałów amplitudowych leżących u podstaw koncepcji, ale także na określenie współczynnika korelacji statystycznej.6 Wyniki, zarówno pozytywne jak i negatywne, stanowią podstawę dla wartości i zależności agonistycznych i antagonistycznych (patrz sidebar „Clinical Refresher: Agonism vs Antagonism and the Shoulder”).5

Trening może rozpocząć się od samego SEMG biofeedback, a następnie być prowadzony w połączeniu z innymi metodami, zawsze postępując od „łatwego” do „trudnego”. Ostatecznym celem jest optymalne funkcjonowanie pacjenta.3-5

Test dynamiczny SEMG jest nieinwazyjny, nie męczący, ani bolesny. Badanie trwa zazwyczaj poniżej 15 minut; w barku występuje siedem ruchów, a badanie każdego z nich trwa zazwyczaj 90 sekund.7 Badanie najlepiej przeprowadza wykwalifikowany klinicysta lub pod jego nadzorem, używając sprzętu do SEMG, który zawiera pakiet statystyczny. Pakiet statystyczny powinien umożliwiać ocenę średniej amplitudy podczas aktywności mięśniowej i spoczynku, jak również parametrów odchylenia standardowego, współczynnika zmienności i analizy regresji. Wszystkie te parametry są niezbędne do oceny statystyk leżących u podstaw dziedziny amplitudy. Badanie może być wykonane w dziedzinie częstotliwości, przy czym mediana częstotliwości jest parametrem wyboru. Badania, które leżą u podstaw niniejszego artykułu zostały przeprowadzone w dziedzinie amplitudy.

Większość pakietów statystycznych pozwala na odczytanie wyników w funkcji dodatniej (nie w surowym SEMG), która jest wynikiem transformacji Fouriera dodatnich i ujemnych wyników amplitudy na wartości tylko dodatnie. Tylko badania, które mogą pokazać parametry średnich, współczynnika zmienności, odchylenia standardowego i w razie potrzeby analizę regresji, są zgodne z wymogami reguły Dauberta (Daubert Rule of Evidence), niezbędnej do weryfikacji ważności i wartości naukowej badań.

Dowody kliniczne

Prowadzone przez autora badania dynamicznych testów SEMG opierały się na około 6 800 mięśniach naramiennych pochodzących od około 850 pacjentów, testowanych poprzez klasyczne segmenty ruchu ROM, o których wspomniano powyżej, zgodnie z ustalonymi protokołami.2,5-7 Dwa z 19 mięśni naramiennych, mięsień podłopatkowy i mięsień naramienny, nie mogły być badane ze względu na ich głęboką lokalizację (obecnie elektrody SEMG nie wykazują spójnych odczytów, jeśli badane mięśnie znajdują się głębiej niż 1,5 cm). Dane zostały zebrane od pacjentów wyrażających zgodę na badanie, przy czym liczba mężczyzn i kobiet była podobna. Wiek wahał się od 21 do 75 lat, a dane nie różniły się w zależności od płci czy wieku.2,5,6

Dane odzwierciedlają jedynie wyniki uzyskane z mięśni bezobjawowych. Wartości amplitudy potencjału (mikrowolt RMS) zostały poddane obróbce statystycznej w celu uzyskania współczynników korelacji. Dodatnie współczynniki korelacji reprezentują relacje agonistyczne, a ujemne wartości reprezentują relacje antagonistyczne.5 Badania te wykazały, że mięśnie są aktywne podczas każdego segmentu ruchu; nie wydawało się, aby istniał „cichy” mięsień podczas jakiegokolwiek ruchu.

Ogólna średnia aktywność przedstawiona jako potencjały amplitudy wynosiła 29,2 uV RMS. Ta amplituda wyznacza najwyższy potencjał aktywności dla wszystkich stawów i średnich segmentów ruchu badanych za pomocą SEMG w minimalnych dobrowolnych skurczach (MVC), szczegółowo opisanych poniżej. Można zatem stwierdzić, że staw ramienny jest stawem o najwyższym zużyciu energii mięśniowej, wczesnym potencjale zmęczenia wynikającym z nadmiernej eksploatacji i wynikającym z tego bólu.6

W kolejności malejącego wykorzystania energii, mięśnie stawu ramiennego wykonują następujące czynności:

• wzruszanie ramionami
• abdukcja
• zgięcie boczne
• rotacja zewnętrzna
• zgięcie tylne
• rotacja wewnętrzna
• zgięcie przednie
• przywiedzenie.6

Ogólna zasada homeostazy głosi, że im mniej energii zużywają mięśnie do wykonania zadania, tym mniejsza szansa na wystąpienie powtarzalnego lub nadmiernego zmęczenia, bólu i/lub dysfunkcji. W obrębie stawu ramiennego, 19 mięśni przyczynia się bezpośrednio do każdego ruchu i jako takie jest mniejsza szansa na zmęczenie niż w innych stawach.

Dane z dynamicznych badań SEMG przeprowadzonych przez autora konsekwentnie stwierdzają, że wszystkie mięśnie wchodzące w skład danego stawu są aktywne podczas każdego ruchu wektorowego tego stawu. Aktywność ta jest udokumentowana przez obecność potencjałów amplitudowych, które różnią się w zależności od mięśnia i ruchu.6 Biorąc pod uwagę dowolną sekwencję siedmiu ruchów, mięśnie, które poruszają się konsekwentnie w tym samym kierunku wektorowym podczas sekwencji, należy uznać za agonistyczne lub synergistyczne. Jeśli mają one tendencję do aktywności w przeciwnym kierunku, uważa się je za antagonistyczne.

Ogólne wyliczenia relacji międzymięśniowych mięśni naramiennych przedstawiono w tabeli I. Z zestawienia wzajemnych powiązań wynika, że 137 jest agonistycznych, a 102 antagonistyczne. Nierówne liczby wynikają z faktu, że niektóre wartości regresji były zbyt bliskie zeru, aby można je było zaliczyć do dodatnich lub ujemnych.6

Minimalne skurcze dobrowolne

Badanie dynamiczne SEMG przez ROM zostało przeprowadzone przez autora przy najniższym wspólnym mianowniku wysiłku, jakim jest MVC.7 Takie wykorzystanie minimalnej energii nie sprzyja nadużywaniu mięśni, czego efektem jest zmęczenie i ból. Wyniki współczynnika korelacji pomiędzy mięśniami naramiennymi na poziomie MVC mogą się różnić, gdy dany ruch wymaga określonego wysiłku. Jednak w miarę optymalizacji ruchów, wysiłek mięśniowy będzie coraz mniejszy, a optymalne wykorzystanie mięśni naramiennych może zacząć przypominać to z oryginalnego MVC.

Ogólny engram, czyli hipotetyczna trwała zmiana w mózgu odpowiadająca za istnienie pamięci (śladu), będzie różny dla każdej funkcji barku z różnymi współczynnikami korelacji. Celem jest sformatowanie engramów, aby zmniejszyć całkowity wysiłek działania, a tym samym uniknąć zmęczenia i bólu.

Wniosek

Klinicy medycyny fizycznej i rehabilitacji mają do czynienia z poszczególnymi mięśniami, które są uszkodzone i dysfunkcyjne. Świadczeniodawcy muszą zrozumieć oczekiwane „normalne” wartości i zależności, aby móc kontynuować proces rehabilitacji. Proces optymalnego funkcjonowania, czy to w ergonomii, czy w sporcie, może wymagać dalszego dostrojenia i może jeszcze bardziej zależeć od ilościowego określenia oczekiwanych wartości SEMG. Zrozumienie każdego mięśnia pod względem jego relacji agonista – antagonista, jak opisano po lewej stronie, może być uznane za niezbędne do mapowania tego procesu dostrajania.

A Clinical Refresher: Agonism vs Antagonism and the Shoulder

Agonizm, lub synergizm, odnosi się do pozytywnej relacji w skurczu (koncentrycznym lub ekscentrycznym) dwóch lub więcej mięśni, które odnoszą się do danego stawu, poprzez dany zestaw ruchów, takich jak zakres ruchu. Antagonizm odnosi się do odwrotnej relacji. Mięsień antagonista może stabilizować lub modyfikować ruch agonisty, a mięsień antagonista nie pozostaje w spoczynku podczas skurczu agonisty. Zależności te zostały przedstawione w obrębie 17 badanych mięśni naramiennych w następujący sposób:*

• Deltoid przedni:
  • agonistyczne: deltoid środkowy, trapez dolny, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, teres minor, infraspinatus, rhomboid minor, supraspinatus, trapez górny
  • antagonistyczne: latissimus dorsi, trapez środkowy, teres major, deltoid tylny, levator scapulae, rhomboid major
• Deltoid środkowy:
  • agonistyczne: lower trapezius, middle trapezius, levator scapulae, rhomboid minor, supraspinatus, upper trapezius
  • antagonistyczne: latissimus dorsi, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, teres major, teres minor, deltoid tylny, rhomboid major
• Deltoid tylny:
  • agonistyczne: latissimus dorsi, trapezius środkowy, serratus anterior, rhomboid major, trapezius górny
  • antagonistyczne: przedni deltoid, środkowy deltoid, dolny trapezius, pectoralis major, pectoralis minor, infraspinatus, levator scapulae, rhomboid minor, supraspinatus
• Pectoralis major:
  • agonistyczne: deltoid przedni, latissimus dorsi, teres minor, infraspinatus, pectoralis minor, serratus anterior
  • antagonistyczne: deltoid środkowy, trapez dolny, trapez środkowy, deltoid tylny, levator scapulae, rhomboid major, rhomboid minor, supraspinatus, trapez górny
• Pectoralis minor:
  • agonistyczne: teres minor, infraspinatus, serratus anterior
  • antagonistyczne: deltoid tylny, levator scapulae, rhomboid major, supraspinatus, upper trapezius, teres major
• Trapez górny:
  • agonistyczne: deltoid przedni, deltoid środkowy, latissimus dorsi, trapez dolny, trapez środkowy, serratus anterior, teres minor, deltoid tylny, levator scapulae, supraspinatus
  • antagonistyczne: pectoralis major, pectoralis minor, infraspinatus, rhomboid major, rhomboid minor
• Trapez środkowy:
  • agonistyczne: deltoid środkowy, latissimus dorsi, trapez dolny, deltoid tylny, levator scapulae, rhomboid major, supraspinatus, trapez górny
  • antagonistyczne: anterior deltoid, latissimus dorsi, teres minor, infraspinatus, rhomboid minor
• Trapezius dolny:
  • agonistyczne: deltoid przedni, deltoid środkowy, teres minor, infraspinatus, levator scapulae, rhomboid major, rhomboid minor, supraspinatus, trapez górny, trapez środkowy, serratus anterior, teres major
  • antagonistyczne: latissimus dorsi, deltoid tylny, pectoralis major, pectoralis minor
• Supraspinatus:
  • agonistyczne: deltoid przedni, deltoid środkowy, trapez dolny, trapez środkowy, teres minor, levator scapulae
  • antagonistyczne: latissimus dorsi, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, deltoid tylny, infraspinatus, rhomboid major, rhomboid minor
• Rozpinatus:
  • agonistyczne: deltoid przedni, latissimus dorsi, trapez dolny, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, teres minor
  • antagonistyczne: deltoid środkowy, trapez środkowy, deltoid tylny
• Ramboid większy:
  • agonistyczne: latissimus dorsi, trapez dolny, trapez środkowy, teres minor, deltoid tylny
  • antagonistyczne: deltoid przedni, deltoid środkowy, pectoralis major, pectoralis minor, infraspinatus, levator scapulae
• Ramboid mniejszy:
  • agonistyczne: teres minor, rhomboid major, infraspinatus, deltoid przedni, deltoid środkowy, trapezius dolny, trapezius środkowy, serratus anterior
  • antagonistyczne: deltoid tylny, levator scapulae, latissimus dorsi, pectoralis major, pectoralis minor
• Teres major:
  • agonistyczne: latissimus dorsi, lower trapezius, pectoralis major, serratus anterior
  • antagonistyczne: anterior deltoid, middle deltoid, middle trapezius, pectoralis minor
• The teres minor:
  • agonistyczne: przedni deltoid, latissimus dorsi, dolny trapezius, pectoralis major, pectoralis minor, tylny deltoid, infraspinatus, rhomboid major, rhomboid minor, supraspinatus górny trapezius
  • antagonistyczne: deltoid środkowy, trapez środkowy, serratus anterior, levator scapulae
• Latissimus dorsi:
  • agonistyczne: teres minor, deltoid tylny, infraspinatus, rhomboid major, upper trapezius, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, teres major
  • antagonistyczne: anterior deltoid, middle deltoid, levator scapulae, rhomboid minor, supraspinatus, lower trapezius, middle trapezius
• Serratus anterior:
  • agonistyczne: teres major, teres minor, deltoid tylny, infraspinatus, rhomboid minor, trapez górny, deltoid przedni, latissimus dorsi, trapez dolny, pectoralis major, pectoralis minor
  • antagonistyczne: levator scapulae, supraspinatus, deltoid środkowy, trapez środkowy
• Levator scapulae:
  • agonistyczne: środkowy deltoid, dolny trapezius, środkowy trapezius
  • antagonistyczne: przedni deltoid, latissimus dorsi, pectoralis major, pectoralis minor, serratus anterior, teres minor, tylny deltoid, infraspinatus

*Współczynniki korelacji dla każdego mięśnia można znaleźć w odnośniku 6.

1. Sella GE, Finn RE. Myofascial pain syndrome: manualne metody terapii punktów spustowych i SEMG biofeedback. Martins Ferry, OH: GENMED Publishing. 2001.
2. Sella GE. SEMG: obiektywna metodologia w badaniu dysfunkcji mięśniowych i rehabilitacji. In: MV Boswell, BE Cole, eds. Weiner’s pain management: a practical guide for clinicians. 7th ed. CRC Press: Boca Raton, FL. 2006:645-662.
3. Sella GE. Treating Muscular Dysfunction of Upper Limbs. Pract Pain Manage. 2005;5(6):54-62.
4. Sella GE. Shoulder SEMG testing and biofeedback/re-education: a segmental motion and regional approach. Biofeedback. 2003;32:33-36.
5. Sella GE. Guidelines for neuromuscular reeducation with SEMG biofeedback. Martins Ferry, OH: GENMED Publishing. 2000.
6. Sella GE. Dynamika mięśniowa: elektromiograficzna ocena energii & ruchu. Martins Ferry, OH: GENMED Publishing. 2000.
7. Sella GE. Mięśnie w ruchu: SEMG ROM ludzkiego ciała. 3rd ed. Martins Ferry, OH: GENMED Publishing. 2002.
8. Sella GE. Analiza powierzchniowa EMG zakresu ruchu barku. Disability. 1998;7(2):19-36.
9. Sella GE. Aktywność mięśniowa zakresu ruchu barku: analiza powierzchniowa EMG (S-EMG). Eura Medicophys. 1998;34(4):19-36.

.