Vliv modifikované vizuální scény na svalovou aktivitu u pacientů po

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI
FAKULTA LÉKAŘSKÁ
KLINIKA REHABILITAČNÍHO A TV. LÉKAŘSTVÍ FN A LF
VLIV MODIFIKOVANÉ VIZUÁLNÍ SCÉNY NA SVALOVOU AKTIVITU U
PACIENTŮ PO CMP
OLOMOUC 2006
Autor: KAPEČKA, P.
Obsah
Souhrn
2
1 Úvod
3
2 Teoretické poznatky
4
2.1 Úloha zraku při zajišťování stability postury
4
2.2 Retinální posun
5
2.3 Koordinace pozice očí, hlavy a trupu
6
2.4 Povrchová elektromyografie
7
2.5 Optický systém Eye-Trek FMD-700
7
3 Metodika
8
3.1 Výběr a příprava probandů
8
3.2 Průběh měření
8
3.3 Zpracování elektromyografického signálu a jeho vyhodnodcení
4 Výsledky
10
11
4.1 Výsledky klinických testů u pacientů po CMP
11
4.2 Výsledky měření
11
5 Diskuze
19
6 Závěr
21
7 Referenční seznam
22
Seznam zkratek
23
1
Souhrn
V této práci pomocí povrchové elektromyografie zjišťujeme, zda a jakým způsobem
ovlivňuje modifikovaná vizuální scéna, spoušťená v optickém systému Eye-Trek FMD-700,
svalovou aktivitu u pacientů po CMP. Výzkum provádíme na dvou pacientech po CMP
s levostranným postižením. Pro porovnání jsme k měření vybrali dva jedince ze zdravé
populace ve stejném věkovém rozmezí. Svalovou aktivitu porovnáváme oboustranně u m.
splenius capitis, m. sternocleidomastoideus, m. biceps brachii a m. peroneus longus.
Z výsledků vyplývá, že největší efekt prokázal rychlý rotační posun vizuální scény, kde
došlo k nejvýraznějšímu rozdílu mezi zdravým a nemocným. U pacientů vykazoval vyšší
aktivitu PL dx. K reakcím na vizuální podnět docházelo většinou na začátku nebo ke konci
posunu scény.
Klíčová slova: povrchová elektromyografie, Eye-Trek, modifikace vizuální scény, CMP.
2
1 Úvod
U pacientů s hemiplegií po cévní mozkové příhodě je znovunabytí posturální jistoty pro
získání samostatnosti rozhodující. Nejde pouze o ztrátu síly, poruchu svalového tonu,
omezení pohybu v kloubu a senzorickou poruchu vedoucí k instabilitě dolní končetiny,
velkou roli hraje také porucha explorace prostoru. Problémy s balancí se vyskytují častěji u
pravostranných postižení CNS. Lokalizačně jednoznačně souvisí s postižením systému pro
záměrnou pozornost, jehož anatomickým substrátem je široce distribuovaná kortikosubkortikální neurokognitivní síť lokalizovaná přednostně ve strukturách nedominantní
hemisféry (Brázdil, 2003). Doba rekonvalescence se u těchto pacientů prodlužuje.
Poruchy vímání prostoru nejsou omezeny pouze na prostorovou orientaci. Dochází také
k postižení reprezentace centrálního prostoru nebo vnímání vertikálního uspořádání okolí
(Bonan, 2006). Pacienti mají problém s přesunem těžiště na postiženou stranu. V rámci
rehabilitačního programu u pacientů po CMP bychom tedy měli brát v potaz možné postižení
vertikální percepce. Jednou z možností jak ovlivnit automatizmus posturálních reakcí je
modifikace vizuálního vstupu.
3
2 Teoretické poznatky
2.1 Úloha zraku při zajišťování stability postury
Zrak představuje jeden z nejspolehlivějších zdrojů informací pro lidský mozek. Jestliže se
vizuální informace dostane do konfliktu s informací jiné modality, lidé se více spoléhají na
svůj zrak. Jestliže se člověk dívá na svou končetinu, jejíž svalstvo je vibračně stimulováno o
vysoké frekvenci a nízké amplitudě, tato vibrace bez vizuální informace často vede k silným
iluzím o pohybu končetiny, někdy přináší vjemy o anatomicky nemožných pozicích v kloubu.
Jestliže člověk svou končetinu sleduje, iluze se stávají méně zřetelnými a obvykle zanikají.
Všechny možné indexy posturální stability se zhoršují, jestliže subjekt stojí se zavřenýma
očima. Vizuální vstupy podávají informace týkající se pozice a pohybu hlavy s ohledem na
objekty v blízkém okolí. Při zrakové orientaci v prostoru se řídíme dle vertikální osy, neboť
mnoho věcí, které nás obklopují, například okna a dveře, je uspořádáno vertikálně (Latash,
1998).
Je dobře známo, že pohyb vizuálního pozadí způsobuje iluzi o pohybu pozorovatele. V
experimentech se zjišťoval BS jedince stojícího v místnosti s pevnou podlahou, ale se stěnami
a stropem, které se mohly pohybovat v předozadním směru. Tak došlo k vytvoření iluze
pohybu proti směru pohybu místnosti. Jestliže jsou použity velmi malé plynulé oscilace
místnosti, neurologicky intaktní dospělí jedinci se začínají vychylovat s výchylkami místnosti.
Při aplikaci této metody u 1 rok starého dítěte, se dítě zapotácí a spadne ve směru pohybu
místnosti. Tento pád je zapříčiněn ještě nedozrálým somatosenzorickým systémem a tudíž
nedostatečnou aferentací z plosek nohou. U mladších dětí je tedy hlavním informačním
zdrojem pro posturální kontrolu zrakový vjem (Shumway-Cook & Woollacott, 2001).
Při porovnání vlivu plynulé oscilace plošiny a rychlého podtrhnutí plošiny se zjistilo, že při
pomalých oscilacích u zdravých dospělých se podílí na posturální kontrole jak vizuální,
vestibulární tak somatosenzorické vstupy bez rozdílu. Naopak, somatosenzorické vstupy byly
dominantní u posturální kontroly jako odpověď na podtrhnutí plošiny. V posledních
experimentech se prováděla modulace jak vizuálního vstupu tak pohyblivosti plošiny. Zjistilo
se, že flexory nohy mají větší citlivost na vizuální podněty, zatímco extenzory mají vyšší
citlivost na somatosenzorický vstup (Shumway-Cook & Woollacott, 2001).
4
Latence svalové odpovědi na vizuální podněty vyvolávající BS jsou docela pomalé, kolem
200 ms, na rozdíl od somatosenzorických odpovědí, které jsou aktivovány od 80 až 100 ms.
Somatosenzorické odpovědi reagující na translaci podložky jsou tedy mnohem rychlejší než
posturální odpovědi spouštěné zrakem (Shumway-Cook & Woollacott, 2001).
2.2 Retinální posun
Nárůst svalové aktivity může vyvolat posun obrazu po sítnici. Na základě dostupných
experimentálních dat je známo, že retinální posun „retinal slip“, tzn. pohyb cíle nebo pozadí
na retině, je aferentním signálem, který determinuje vizuálně vyvolané posturální odpovědi.
Může jít o pohyb samotného objektu v zorném poli oka, nebo se oči pohybují vůči hlavě,
nebo vykonávají společný pohyb s hlavou. Bylo zjištěno, že velkoplošné pohybující se
vizuální scény způsobují BS ve stejném směru jako pohybující se podnět. Zatímco během
fixace pohledu na nějaký pevný cíl pohybující se v prostoru je retinální posun minimalizován
vestibulo-okulárním reflexem a pomalými sledovacími pohyby. Za těchto podmínek vyvolává
pohyb hlavy v prostoru spíše pohyb oka než retinální posun (Glauser at al., 2005).
2.3 Koordinace pozice očí, hlavy a trupu
Kontrola pozice hlavy komplexně vyžaduje integraci vizuálních, proprioceptivních a
vestibulárních vstupů. Co se vizuální funkce týče, je známo, že aktivita rotátorů krku je
ovlivněna pohybem očí. Například aktivita SC vzrůstá s posunem pohledu proti směru
pohybu hlavy, na který sval rotuje. Tonické propojení mezi aktivitou ipsilaterálních svalů
krku a horizontální komponentou pozice oka bylo mnohokrát pozorováno na pokusech u
zvířat. Existuje interakce mezi extra-okulárními svaly a rotátory krku za účelem koordinace
pohybů očí a hlavy. Například vibrace SCM a SC, která podává percepční informaci o rotaci
hlavy, indukuje horizontální pohyby očí v opačném směru než je prováděna rotace. Tato
reakce se vyskytla i v případě, kdy byl pacient vyzván, aby fixoval pohled na určitý pevný
bod. Proprioceptivní vstupy ze svalových vřetének krčních svalů tedy ovlivňují pohyb očních
bulbů (Bexander, Mellor, Hodges, 2005).
5
Dalším senzorickým orgánem, který reaguje na rotaci hlavy a podílí se na pohybech očních
bulbů, je vestibulární aparát. Při náhlé změně polohy hlavy se objeví opačně směřující
výchylka obou očí. Například náhlé trhnutí hlavy doprava způsobí stočení očí doleva. Účelem
vestibulárního aparátu je udržet obraz nazíraného předmětu na sítnici při náhlé změně polohy
hlavy. Na rozdíl od ostatních reflexních pohybů očí, signál iniciující tuto reakci nevychází ze
sítnice, ale z receptorů vestibulárního aparátu, které detekují změnu polohy hlavy. Z toho
plyne, že tento reflex vzniká i při zavřených očích (Králíček, 2002).
Glasauer a kol. (2005) porovnávali posturální výchylku u zdravých lidí ve stoji za 9ti
vizuálních podmínek (obrázek 1).
Obrázek 1. Vliv změny vizuální podmínky, pohybů očí a hlavy na BS (Glasauer a kol., 2005)
F1 – stoj v úplné tmě a dívaní se přímo před
sebe
E1 – sledování pohybujícího se cíle v šeru
bez pozadí
H1 - sledování pohybujícího se cíle v šeru
bez pozadí s pohybem hlavy
F2 – fixace zraku na nehybný cíl v šeru bez
pozadí
E2 – sledování pohybujícího se cíle na
nehybném pozadí
H2 - sledování pohybujícího se cíle na
nehybném pozadí s pohybem hlavy
F3 - fixace zraku na pevný cíl na
pohybujícím se pozadí
E3 – sledování pohybujícího se cíle zároveň s
pozadím
H3 - sledování pohybujícího se cíle zároveň
s pozadím, doprovod pohybu hlavy
2.4 Povrchová elektromyografie
Povrchová elektromyografie (SEMG) pracuje na principu registrování elektrických projevů
činnosti svalového a nervového aparátu. SEMG detekuje akční potenciály z povrchu těla,
které jsou elektrickým ekvivalentem změny iontové výměny na membráně při svalové
kontrakci. Používá se k vyhodnocování svalové aktivity člověka při statické i dynamické
činnosti. V kineziologii tuto metodu využíváme především k vyšetření svalové funkce během
izolovaného i komplexního pohybu, ke sledování koordinace činnosti svalů, pozorování
speciálního vlivu a efektu tréninkových metod, terapeutických prvků, vztahu velikosti
elektromyografického signálu k síle, únavě, patologii a svalové funkci (Rodová, 2002).
6
2.5 Optický systém Eye-Trek FMD-700
Uvnitř brýlí jsou umístěny dva TFT-LCD displeje, každý se 180 000 obrazovými body.
Aby nedocházelo k namáhání zraku při zaostřování na malou vzdálenost, není obraz oběma
displeji reprodukován přímo, ale odrazem ve speciálních optických hranolech, které
vzdálenost očí od displejů prodlužují. Pacient má dojem že se dívá na 52 palcovou obrazovku
ze vzdálenosti 6,5 stopy (198,12 cm). Maximální rozlišení je 800 na 600 pixelů - brýle mají
klasický 4:3 formát obrazu. Úhel zorného pole má rozsah 30° horizontálně a 22,7° vertikálně.
Uprostřed brýlí je v malé prohlubni tvarovaná gumová opěrka, zajišťující správné umístění a
stabilitu na kořeni nosu diváka. Opěrku je možno povysunout až téměř o tři centimetry,
zobrazovací brýle tak od očí oddálit a obraz sledovat i s nasazenými dioptrickými brýlemi. Z
brýlí vede kabel, po kterém je přenášen videosignál - ale také signál zvukový, protože EyeTrek (obrázek 2) disponuje na konci opěrek zabudovanými sluchátky.
Obrázek 2. Olympus Eye-Trek FMD-700
7
3 Metodika
3.1 Výběr a příprava probandů
K měření byli vybráni 2 pacienti po cévní mozkové příhodě z oddělení lůžkové
rehabilitace FN Olomouc. U pacientů jsme testovali pohybovou funkci pomocí „Rivermead
Mobility Index“ (RMI) a vyhodnotili přítomnost nebo nepřítomnost neglectu. Kritériem
výběru pacientů byla schopnost stoje bez opory a pomůcek alespoň po dobu 1 min a
nepostižený zrakový systém. Pro porovnání výsledků jsme vybrali další 2 probandy
ze skupiny zdravé populace ve stejném věkovém rozmezí. Každý proband byl seznámen
s přípravou a průběhem měření.
K měření svalové aktivity jsme použili 16kanálový polyelektromyograf firmy Noraxon, typ
Myosystem 1400. Pomocí povrchové elektromyografie jsme sledovali aktivitu u těchto
vybraných svalů: m. splenius capitis sin. et dx., m. sternocleidomastoideus sin. et dx., m.
biceps brachii sin. et dx., m. peroneus longus sin. et dx.. Pro zlepšení kontaktu elektrody
s povrchem kůže jsme kůži očistili abrazivní pastou, setřeli pastu vlhkou utěrkou a poté kůži
řádně osušili. Pro eliminaci možných artefaktů v signálu jsme zesilovače jednotlivých kanálů
fixovali k tělu probanda pomocí lepící pásky. Mezi elektrodami jsme udržovali vzdálenost 11,5 cm. Zemnící elektrodu jsme umístili nad trnový výběžek C7.
Správné nalepení elektrod jsme ověřovali na základě postupné aktivace jednotlivých svalů.
K modifikaci vizuální scény jsme použili brýle Eye-Trek FMD-700 firmy Olympus.
3.2 Průběh měření
Obsahem testování bylo 7 měření za podmínek klidného stoje. Před vlastní modifikací
vizuální scény jsme zaznamenali 20sekundovou klidovou svalovou aktivitu. Poté jsme
nasadili probandovi brýle a upravili postavení nosní opěrky tak, aby dobře seděly a pacient
viděl obraz přímo před sebou. Pro vyloučení periferního vidění mimo zorné pole brýlí jsme
hlavu pacienta zakryli.
8
Předmětem vizuální scény byla stěna místnosti s dveřmi, jejíž posun jsme modifikovali 6ti
způsoby:
1. horizontální posun zleva doprava a zpět pomalu;
2. horizontální posun zprava doleva a zpět pomalu;
3. horizontální posun zleva doprava a zpět rychle;
4. horizontální posun zprava doleva a zpět rychle;
5. rotační posun ze středního postavení do obou směrů a zpět pomalu;
6. rotační posun ze středního postavení do obou směrů a zpět rychle.
Tabulka 1. Časy horizontálních vizuálních scén (hodnoty v sekundách)
Typ scény
1 zleva pomalu
2 zprava pomalu
3 zleva rychle
4 zprava rychle
průběh
pauza
průběh
4
4
2
2
2,4
1,9
1,2
2,2
4
4
2
2
celkový
čas
10,4
9,9
5,2
6,4
Tabulka 2. Časy pomalé rotační vizuální scény (hodnoty v sekundách)
Typ scény
5 rotace pomalu
doleva
zpět
3,5
3,5
pauza doprava
2,7
3,5
zpět
celkový
čas
3,5
16,7
Tabulka 3. Časy rychlé rotační vizuální scény (hodnoty v sekundách)
Typ scény
6 rotace rychle
doprava
zpět
1,1
1,1
pauza doleva
2
1,1
zpět
celkový
čas
1,1
Mezi jednotlivými pokusy byla zhruba 20ti sekundová pauza.
9
6,4
3.3 Zpracování elektromyografického signálu a jeho vyhodnodcení
Pro posouzení aktivace svalů během jednotlivých úkolů jsme museli zjistit klidovou
svalovou aktivitu. Elektromyografický signál jsme rektifikovali a kvantifikovali parametrem
RMS (velikost okna zpracování signálu byla 25 ms). Získaný záznam v trvání 20 s jsme
rozdělili 500ms stepem. Ze 40 hodnot pro každý kanál jsme vypočítali půměrnou hodnotu
amplitudy. AH svalu jsme získali přičtením dvounásobku směrodatné odchylky k této
průměrné hodnotě. Tuto AH jednotlivých svalů jsme porovnávali s dosaženou úrovní svalové
aktivity při jednotlivých úkolech. Z důvodů délky jednotlivých scén jsme záznam rozdělili po
100ms. Nejdelší záznam (scéna č. 5) jsme rozdělili po 200ms.
10
4 Výsledky
4.1 Výsledky klinických testů u pacientů po CMP
Tabulka 4. Anamnéza a výsledky klinického vyšetření
River
Doba od CMP
Made
Pacient Věk Pohlaví Povodí
Hemiparéza Předchozí CMP
Neglect
po vyšetření
Mobility
Index
1.
2.
27
52
ž
ž
ACM
VB
do 1. měsíce
do 6. měsíců
levostranná
levostranná
ne
2001,12/04; VB
10
14
ne
ne
Tabulka 5. Složení zdravých probandů
Proband
1.
2.
Pohlaví
žena
muž
Věk
24
48
4.2 Výsledky měření
V grafech jsou znázorněny pouze svaly, u kterých došlo k reakci na zrakový podnět. Osa X
znázorňuje čas v desetinách sekundy, osa Y násobek AH.
11
1. scéna – pomalu zleva
Graf 1. Pac1 (pomalu zleva)
Graf 2. Pac2 (pomalu zleva)
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Pac 2 (pomalu zleva)
8
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
Pac 1 (pomalu zleva)
SC sin.
SC dx.
SCM sin.
PL dx.
7
6
SC sin.
5
SCM sin.
4
BB sin.
3
BB dx.
2
PL dx.
1
0
1
1
10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
11
Graf 3. Zdr1 (pomalu zleva)
31
41
51
61
71
81
91 101
Graf 4. Zdr2 (pomalu zleva)
Zdr 2 (pomalu zleva)
Zdr 1 (pomalu zleva)
2,5
1,6
1,4
1,2
1
SC sin.
SC dx.
SCM dx.
0,8
0,6
0,4
0,2
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
21
čas (0,1s)
čas (0,1s)
0
2
SC sin.
SCM dx.
BB sin.
BB dx.
1,5
1
0,5
0
1
10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
1
10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
čas (0,1s)
čas (0,1s)
K nejvýraznějšímu nárůstu v násobku AH došlo u Pac2 (graf 2) a to u BB. Aktivita BB dx.
vzrostla až na 7násobek a to asi ve 2/3 posunu vpravo, v tomto úseku narostla aktivita také u
BB sin. a PL dx. Aktivace BB dx. postupně nárůstala s maximem 4,7násobku asi v polovině
posunu zpět doleva. Zvýšenou aktivitou BB zareagoval na začátku scény také Zdr2 (graf 4)
s maximem 2,1násobku u BB sin. Na začátku pohybu scény doleva se u Zdr2 aktivoval SC
sin. a SCM dx.
U Pac1 (graf 1) byla v porovnání se Zdr2 celková aktivita nižší, maximální nárůst 1,8násobek
AH SCM sin. na konci scény. Na začátku scény došlo k nepatrnému nárůstu v aktivitě SCM
sin. (podobně jako u Pac2) a SC dx. Na konci posunu obrazu doprava se také aktivoval SC
sin. V průběhu scény byl trvale aktivován PL dx.
U Zdr1 (graf 3) došlo k nejnižší celkové aktivitě ze všech zkoumaných bez větších reakcí na
podnět. SC sin. – 1,4 násobek AH na začátku scény.
12
2. scéna – pomalu zprava
Graf 5. Pac1 (pomalu zprava)
Graf 6. Pac2 (pomalu zprava)
Pac 1 (pomalu zprava)
Pac 2 (pomalu zprava)
6
n áso b ek aktivačn í h o d n o ty
n á s o b e k a k tiv a č n í h o d n o ty
3
2,5
SC sin.
SC dx.
SCM sin.
PL dx.
2
1,5
1
0,5
0
5
4
BB sin.
PL sin.
PL dx.
3
2
1
0
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
čas (0,1s)
čas (0,1s)
Graf 7. Zdr1 (pomalu zprava)
Graf 8. Zdr2 (pomalu zprava)
Zdr 2 (pomalu zprava)
Zdr 1 (pomalu zprava)
1,8
SC sin.
SC dx.
SCM dx.
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1,6
1,4
1,2
SC sin.
SCM dx.
BB sin.
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
1
čas (0,1 s)
7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
čas (0,1s)
Pac1 (graf 5) - při posunu obrazu zprava doleva došlo na začátku k aktivaci SCM sin., ke
konci posunu doleva k aktivaci SC sin. SCM se tedy u tohoto pacienta aktivoval přesně
opačně než při pomalé scéně zleva. Na konci pauzy a před začátkem posunu zleva doprava se
výrazně aktivoval PL dx. a SC dx.
U Pac2 (graf 6) došlo poprvé k nárůstu aktivity PL sin. současně s aktivitou PL dx. a BB sin.
v momentě konečné fáze posunu scény doleva. BB sin. vykazoval velkou aktivitu během
celého průběhu scény. Za této podmínky reagovala skupina pacientů výrazněji než skupina
zdravých.
U Zdr1 (graf 7) se ke konci posunu scény doleva aktivoval SC dx. 1,7násobkem AH.
U Zdr2 (graf 8) byla vyšší aktivita SCM dx. po celý průběh scény a to v rozmezí mezi 1,2–
1,8násobkem AH. Na začátku pohybu zleva doprava se aktivoval SC sin.
13
3. Scéna – rychle zleva
Graf 9. Pac1 (rychle zleva)
Graf 10. Pac2 (rychle zleva)
Pac 1 (rychle zleva)
Pac 2 (rychle zleva)
6
5
2
SC sin.
1,5
SC dx.
SCM sin.
1
PL dx.
0,5
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
2,5
4
BB sin.
BB dx.
PL dx.
3
2
1
0
0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
1
čas (0,1 s)
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
čas (0,1s)
Graf 11. Zdr1 (rychle zleva)
Graf 12. Zdr2 (rychle zleva)
Zdr 1 (rychle zleva)
Zdr 2 (rychle zleva)
1,4
2
1,2
1,8
SC sin.
SC dx.
SCM dx.
0,8
0,6
0,4
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
1,6
1
SC sin.
SC dx.
SCM sin.
SCM dx.
BB sin.
BB dx.
PL sin.
PL dx.
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0,2
0
0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
1
5
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49
čas (0,1s)
čas (0,1s)
U Pac1 (graf 9) na konci pohybu doprava dosáhl SCM sin. skoro 2,5 násobku AH. Při návratu
scény zprava doleva se v první polovině a na konci scény aktivoval PL dx.
Nejvyšší aktivitu vykazoval Pac2 (graf 10) a to opět u obou BB. BB sin. na začátku scény
skoro 5,5násobek AH. V pauze mezi posunem scény tato aktivita poklesla. BB dx. se
aktivoval ke konci pohybu doprava 3,8násobkem AH.
U Zdr1 (graf 11) nedošlo k výraznějším nárůstům v násobku AH. Ke konci pohybu scény
doleva se nejvíce aktivoval SC sin. a to 1,25násobkem AH.
U Zdr2 (graf 12) opět vykazoval SCM dx. zvýšenou aktivitu po celý průběh testu. Na začátku
scény se aktivoval SC sin.
14
4. Scéna – rychle zprava
Graf 13. Pac1 (rychle zprava)
Graf 14. Pac2 (rychle zprava)
Pac 1 (rychle zprava)
Pac 2 (rychle zprava)
násobek aktivační hodnoty
2,5
2
SC sin.
SC dx.
SCM sin.
SCM dx.
1,5
1
0,5
n áso b ek aktivačn í h o d n o ty
3
2,5
2
SC sin.
1,5
SC dx.
BB sin.
1
BB dx.
PL dx.
0,5
0
0
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
čas (0,1s)
čas (0,1s)
Graf 15. Zdr1 (rychle zprava)
Graf 16. Zdr2 (rychle zprava)
Zdr 2 (rychle zprava)
Zdr 1 (rychle zprava)
násobek aktivační hodnoty
1,6
1,4
1,2
SC sin.
1
SC dx.
SCM sin.
0,8
SCM dx.
0,6
0,4
0,2
násobek aktivační hodnoty
1,8
2,5
2
SC dx.
SCM sin.
SCM dx.
PL sin.
1,5
1
0,5
0
0
1
5
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
čas (0,1s)
čas (0,1s)
U Pac1 (graf 13) asi v polovině pohybu doleva se aktivoval SC dx. přes 2,5 násobek AH.
Ostatní svaly vykazovaly zatím nejnižší aktivitu v porovnání s předchozími testy.
Pac2 (graf 14) – došlo také ke snížení aktivity oproti předešlým testům. Nejvíce se aktivoval
BB dx. 2,2násobkem AH na začátku scény.
U Zdr1 (graf 15) se aktivoval SCM dx. (1,7 násobek) a hned po něm SCM sin. na konci
scény.
Zdr 2 (graf 16) – opět se aktivoval SCM dx. v průběhu celé scény.
15
5. Scéna – rotace pomalu
Graf 17. Pac1 (rotace pomalu)
Graf 18. Pac2 (rotace pomalu)
Pac 1 (rotace pomalu)
Pac 2 (rotace pomalu)
6
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
2,5
2
SC sin.
1,5
SC dx.
SCM sin.
PL sin.
PL dx.
1
0,5
5
4
BB sin.
BB dx.
3
PL sin.
PL dx.
2
1
0
0
1
1
6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81
6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81
čas (0,2s)
čas (0,2s)
Graf 19. Zdr1 (rotace pomalu)
Graf 20. Zdr2 (rotace pomalu)
Zdr 2 (rotace pomalu)
Zdr 1 (rotace pomalu)
2,5
n á s o b e k a k tiv a č n í
h o d n o ty
násobek aktivační hodnoty
3
2,5
2
SC sin.
1,5
SCM sin.
SCM dx.
1
0,5
SC sin.
2
SC dx.
1,5
SCM sin.
1
SCM dx.
BB sin.
0,5
BB dx.
0
0
PL sin.
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81
PL dx.
čas (0,2s)
čas (0,2s)
Pac1 (graf 17) zareagoval až v pauze po návratu scény zpět zleva doprava aktivací PL dx. a
jeho aktivita opět vzrostla na konci klopné fáze vpravo a na konci návratu zprava do středního
postavení na konci scény. Na začátku klopné fáze vpravo se také aktivoval SCM sin.
U Pac2 (graf 18) došlo k náhlému nárůstu aktivity v čase 3,6-3,7 s u BB dx., BB sin., PL dx.,
PL sin. přesně na konci rotace vlevo.
U Zdr1 (graf 19) došlo k zatím největšímu nárůstu v čase středního postavení obrazu SCM
sin. a na začátku rotace vpravo došlo k aktivaci SCM dx. a SC sin. a menší aktivaci SCM sin.
Zdr2 (graf 20) – SCM dx. vykazoval opět vyšší aktivitu v průběhu celého testu v maximální
hodnotě do 2násobku AH. SC dx. byl také aktivován v průběhu celého testu. V polovině
rotace vlevo na začátku scény se aktivoval SC sin.
16
6. scéna – rotace rychle
Graf 21. Pac1 (rotace rychle)
Graf 22. Pac2 (rotace rychle)
Pac 1 (rotace rychle)
Pac 2 (rotace rychle)
4,5
8
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
4
3,5
3
SC sin.
SC dx.
SCM sin.
SCM dx.
PL dx.
2,5
2
1,5
1
0,5
7
SC sin.
6
SC dx.
5
SCM sin.
SCM dx.
4
BB sin.
3
BB dx.
2
PL sin.
1
PL dx.
0
0
1
5
1
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65
5
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
čas (0,1s)
čas (0,1s)
Graf 23. Zdr1 (rotace rychle)
Graf 24. Zdr2 (rotace rychle)
Zdr 1 (rotace rychle)
Zdr 2 (rotace rychle)
2,5
násobek aktivační hodnoty
násobek aktivační hodnoty
1,2
1
0,8
SC sin.
0,6
SC dx.
0,4
0,2
2
SC dx.
SCM sin.
SCM dx.
BB sin.
1,5
1
0,5
0
0
1
5
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
1
čas (0,1s)
5
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
čas (0,1s)
Pac1 (graf 21) – 400 ms od začátku pohybu scény doprava se zvýšila aktivita SC dx. o
4násobek AH. Při rotaci doleva se aktivoval PL dx.
Nejvýraznější nárůst svalové aktivity ze všech měření jsem zaznamenal u Pac2 (graf 22). 200
ms od začátku pohybu došlo až k 7násobnému nárůstu AH BB dx. a v čase 300 ms
5násobnému nárůstu AH BB sin. V tomto čase teprve došlo k aktivaci SC dx.a to na 1,43
násobek. Zajímavé je, že došlo zatím k nejvyšší aktivaci PL sin. (graf 25) a to na začátku
scény při rotaci vizuální scény doprava v čase 900 ms (200 ms před ukončením rotace v tomto
směru) s maximem 5násobku aktivační hodnoty. V čase 1100 ms na konci rotace vpravo se
maximálně aktivoval PL dx. 5,5 násobkem. Při rotaci zpět doleva došlo ke snížení aktivity PL
sin. a ke konci k nárůstu aktivity PL dx.
U Zdr1 (graf 23) se paradoxně u nejtěžšího úkolu vyskytla nejnižší aktivita u všech svalů.
U Zdr2 (graf 24) byl opět více aktivován SCM dx. a SC dx. v průběhu celého testu, ostatní
svaly vykazovaly nízkou aktivitu.
17
Graf 25. Pac2 (rotace rychle – aktivita PL)
násobek aktivační hodnoty
rotace rychle (pac. č. 2)
6
5
4
PL sin.
PL dx.
3
2
1
0
1
5
9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61
čas (0,1s)
Graf 26. Pac2 (rotace rychle – počáteční rotační fáze směrem doprava)
Pac2 (rotace rychle)
násobek aktivační hodnoty
14
12
SC sin.
SC dx.
10
SCM sin.
8
SCM dx.
BB sin.
6
BB dx.
PL sin.
4
PL dx.
2
0
1
8
15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106
čas (0,01s)
V grafu 26 je vybrán úsek 1,1 s (celé počáteční rotační fáze vpravo) u Pac2 po stepu 10 ms.
Podle tohoto výsledku se na konci pohybu scény aktivoval PL dx. až 7,5násobkem AH. Před
maximální aktivací PL dx. a sin. se maximálně aktivoval BB sin. a to až 12násobkem AH.
Před maximální aktivací BB sin. došlo k aktivaci všech měřených svalů krku.
18
5 Diskuze
Posun obrazu po sítnici vyvolává posturální výchylku ve směru posunu obrazu. Při
posunu obrazu v předozadním směru je vyvolán BS v tomto směru a dojde k aktivaci m.
tibialis anterior. Na základě tohoto poznatku by se dalo očekávat, že například při
horizontálním posunu scény doleva by mělo teoreticky dojít k zapojení SCM dx. a SC sin.,
reakci BB dx. a zatížení levostranné dolní končetiny. Vliv posunu obrazu v předozadním
směru byl zkoumán na zdravých jedincích, pokusy u pacientů po CMP nebyly dosud
uskutečněny. Lokalizace a rozsah postižení jsou u pacientů po CMP pestré. Existuje několik
klinických testů, které mohou do jisté míry stupeň postižení kvantifikovat. Výsledek je nutné
posuzovat s ohledem na funkčnost dle kineziologického vyšetření. Je třeba také zvážit
možnost adaptace v průběhu testování a ovlivnění úrovně excitability aktuálním psychickým
stavem vyšetřovaného. V potaz je nutno brát dále věk a také možnost narůstající svalové
únavy v posledních testech u pacientů.
Na základě porovnání výsledků testů nemůžeme přesně stanovit, že by byla reaktivita
jednoznačně rozdílná v porovnání mezi skupinou pacientů a skupinou zdravých probandů.
Každý proband reagoval individuálně a vyhodnocení neprokázalo naprosto přesnou
jednotnost v reakcích jednotlivých svalů na pozměněný vizuální podnět.
Svalová aktivita u Zdr1 byla znatelně nízká oproti ostatním 3 probandům. Za 2.
podmínky (horizontální posun pomalu zprava) reagovala skupina pacientů výrazněji oproti
skupině zdravých, a to zvýšenou aktivitou PL dx. a u Pac2 i aktivitou PL sin. Tento výsledek
může být ovlivněn lokalizací postižení, neboť se jednalo o první scénu pohybu zprava na
paretickou stranu. Při stejné scéně, ale zrychleně (scéna č. 4) již k těmto změnám nedošlo a
rozdíl se vyrovnal. Můžeme pouze polemizovat o možnosti adaptace na začátek posunu
zprava u scény č. 2. Znatelný rozdíl ve smyslu zvýšené aktivity a to hlavně u svalů BB se
vyskytl u Pac2, i když pacient vykazoval lepší výsledky v testu RMI. Výsledek nejspíš
ovlivnil typ postižení s lokalizací ischemie v oblasti VB. Na základě výsledků usuzujeme, že
u tohoto pacienta docházelo vlivem horší adaptability v posturálních reakcích k aktivacím
kaudálněji snímaných svalů bez větší aktivace svalů krku. Při porovnání vlivu jednotlivých
podmínek došlo u Pac2 k největšímu nárůstu aktivity u 5. a 6. podmínky. V reakci na rychlý
rotační posun doprava došlo u tohoto pacienta poprvé k větší aktivaci PL sin. U Zdr1 došlo
za podmínky 6 naopak paradoxně k nejmenším rozdílům ve svalové aktivitě.
19
Nalezli jsme určitou nepatrnou jednotnost v reakcích na změny směru pohybu
v určitých úsecích jak u pacientů, tak u zdravých probandů. Pokud došlo k většímu nárůstu
aktivity, tak více na začátku nebo ke konci pohybu scény. Na začátku posunu scén se většinou
u zdravých probandů a Pac1 aktivovaly krční svaly a to podobně při pohybu scény zprava
doleva SCM dx. a SC sin. Vyhodnotili jsme ale také úseky, kde se stejné krční svaly
aktivovaly naopak nebo oboustranně. Zdr1 na všechny scény reagoval pouze krčními svaly.
Pokud by se poznatek o zapojení svalů na začátku nebo ke konci scény potvrdil na více
probandech, vybrali bychom k přesnějšímu hodnocení stejné úseky, kde došlo k nejvyšší
aktivitě. Pro zpřesnění by bylo dobré toto měření doplnit o posturografickou analýzu, která by
upřesnila směr posturálních výchylek – zda-li proband reagoval více v mediolaterálním či
anteroposteriorním směru a rozložení zatížení pravá – levá strana.
Bylo by zajímavé porovnat, zda-li existuje rozdíl ve směru zapojování jednotlivých
svalů - kraniokaudálně, či kaudokraniálně – za podmínky modifikace zrakového vstupu
s podmínkou podtržení plošiny a tak tyto dva senzorické vstupy srovnat. Winter (1995) zjistil,
že svalová aktivita při zajištění stability v předozadním směru nastupuje ve směru
kaudokraniálním, pro zajištění stability v mediolaterálním směru kraniokaudálním. Dochází
nejdříve k pohybu hlavy, následuje pohyb v kyčelním kloubu a to s 20 ms latencí, a po něm
asi s 40 ms latencí k pohybu v hlezenním kloubu. Autoři Nashner et al. (1988) při posuzování
koordinace pohybů hlavy a trupu v předozadním směru zjistil 2 rozdílné typy reakcí a to na
pomalý a rychlý podtrh plošiny. Při pomalém podtrhu došlo k zapojení kotníkové strategie,
během níž se svalová aktivita šířila disto-proximálním směrem, jak je již uvedeno výše,
z dolních končetin na trup. Aktivace svalů v oblasti krční páteře následovala s určitou latencí
a hlava tak nemohla být stabilizována. Proto se autoři domnívají, že pohyb hlavy je při
kotníkové strategii kontrolován nezávisle na pohybu trupu. Až při rychlém podtržení, kdy
došlo k aktivaci jak kotníkové, tak i kyčelní strategie, se aktivace přesunula na svaly krku.
20
6 Závěr
Zjišťovali jsme zda-li modifikovaná vizuální scéna ovlivňuje svalovou aktivitu u pacientů
po cévní mozkové příhodě, a zda-li existují rozdíly v aktivitě v porovnání se zdravými jedinci.
Snažili jsme se najít určitou jednotnost v reakcích mezi vyšetřovanými.
Na základě výsledků jsme došli k závěru, že největším účinkem a největšími rozdíly ve
svalové aktivitě mezi zdravým a nemocným se projevil rychlý rotační posun (scéna č. 6). Při
tomto 6. testu reagoval Zdr1nejméně a Pac2 vykázal nejvyšší svalovou aktivitu. Určité
souvislosti jsme objevili v jednotnosti reakcí jak u pacientů, tak u zdravých probandů.
K reakcím na vizuální podnět docházelo většinou na začátku nebo ke konci posunu vizuální
scény. U zdravých nedocházelo k aktivaci kaudálněji měřených svalů. U Pac2 nedošlo
k aktivaci krčních svalů. U obou pacientů se více angažoval PL dx. Při rychlé rotaci doprava
se u Pac2 aktivoval PL sin.
21
7 Referenční seznam
BEXANDER, M. S. C. - MELLOR, R. - HODGES, W. P. Effect of gaze direction on neck
muscle activity during cevical rotation. Exp Brain Res, Springer-Verlag, 2005, no. 167, p.
422-432.
BONAN, V, I. at al. Influence of subjective visual vertical misperception on balance recovery
after stroke. Journal Neurology Neurosurgery Psychiatry, published online 29 Sep 2006.
Dostupné z: http://jnnp.bmjjournals.com
BRÁZDIL, M. Neglect syndrom a „příznak skrytého vidění“. Neurologie pro praxi, 2002/3, s.
146-148. Dostupné z: http://jnnp.bmjjournals.com
SHUMWAY-COOK, A. - WOOLLACOTT, M. Motor Control: theory and practical
applications. 2nd ed. Lipincott: Williams&Wilkins, 2001. ISBN: 0-683-30643-X.
GLASAUER, S. at al. How the eyes move the body. Neurology, 2005/65, p. 1291-1293,
published online Jul 28, 2005. Dostupné z: http://www.neurology.org
KRÁLÍČEK, P. Úvod do speciální neurofyzilogie. 2. vyd. Praha: Karolinum, 2002. 230 s.
ISBN 80-246-0350-0.
LATASH, M. L. Neurophysilological Basis of Movement. Champaign : Human Kinetic, 1998.
269 p. ISBN 9780880117562.
NASHNER, L. M., SHUPERT, C. L., HORAK, F. B. Head-trunk movement cordination in
the standing posture. Vestibulospinal Control of Posture and Gait, Amsterdam: Elsevier
Science Publishers B. V., 1988, no. 76, p. 243-251.
RODOVÁ, D. Hodnocení činnosti kosterního svalstva povrchovou elektromyografií.
Olomouc:
Univerzita
Palackého.
Fakulta
tělesné
kultury.
Katedra
biomechaniky
a technické kybernetiky, 2002. Vedoucí dizertační práce Prof. PhDr. František
Vaverka, Csc.
WINTER, D. A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait &
Posture, 1995, no. 3, p. 193-214.
[online] <http://www.olympus.co.uk/> Informace o optickém systému Eye-Trek FMD-700
22
Seznam zkratek
AH – aktivační hodnota
ACM – arteria cerebri media
BB – musculus biceps brachii
BS – body sway – posturální výchylka
CMP – cévní mozková příhoda
dx. - dexter
SEMG – Surface Electromyography
m. – musculus
Pac1 – pacient č. 1
Pac2 – pacient č. 2
PL – musculus peroneus longus
RMI – Rivermead Mobility Index
SC – musculus splenius capitis
SCM – musculus sternocleidomastoideus
sin. – sinister
VB – vertebrobazilární povodí
Zdr1 – zdravý proband č. 1
Zdr2 – zdravý proband č. 2
23