Pobierz

FIZYKOTERAPIA
Wspomaganie treningu sportowego u piłkarzy nożnych
Elektrostymulacja
prądami Kötza
mięśnia czworogłowego uda
W ortopedii i medycynie sportowej obserwuje się ostatnio coraz większy rozwój metod elektrostymulacji mięśni szkieletowych
w zaniku prostym. Zabiegom poddawane są mięśnie, w których przy zachowanym i właściwym unerwieniu doszło do zmniejszenia masy i siły mięśniowej, głównie na skutek długotrwałego unieruchomienia w przypadku pacjentów po złamaniach i innych
urazach narządu ruchu lub z bezczynności i braku pełnych obciążeń treningowych na skutek kontuzji u sportowców.
W
ortopedii i medycynie sportowej
obserwuje się ostatnio coraz
większy rozwój metod elektrostymulacji
mięśni szkieletowych w zaniku prostym.
Zabiegom poddawane są mięśnie, w których przy zachowanym i właściwym
unerwieniu doszło do zmniejszenia
masy i siły mięśniowej, głównie na skutek długotrwałego unieruchomienia
w przypadku pacjentów po złamaniach
i innych urazach narządu ruchu lub
z bezczynności i braku pełnych obciążeń treningowych na skutek kontuzji
u sportowców.
Mimo przeprowadzonych badań klinicznych nie rozstrzygnięto dotąd ostatecznie,
jakie przebiegi prądu elektrycznego i inne
parametry zabiegowe są najbardziej efektywne w przywracaniu lub dodatkowym
stymulowaniu sprawności mięśni u osób
czynnie uprawiających daną dyscyplinę
sportową.
Celem pracy była ocena wpływu elektrostymulacji prądami Kötza na przyrost
masy i siły mięśnia czworogłowego uda
Streszczenie
Celem pracy była ocena wpływu elektrostymulacji prądami Kötza na przyrost
masy i siły mięśnia czworogłowego
uda oraz na funkcję stawu kolanowego
u piłkarzy nożnych. Spośród 20 mężczyzn czynnie uprawiających piłkę
nożną utworzono losowo dwie grupy
porównawcze A i B. Wszyscy uczestnicy
badań trzy razy w tygodniu brali udział
w takich samych treningach. Dodatkowo
w dniach wolnych od zajęć sportowych
zawodnicy z grupy A zostali poddani
zabiegom elektrostymulacji prądami
Kötza na mięsień czworogłowy uda.
W celu oceny efektów elektrostymulacji
przeprowadzono obiektywne badania:
pomiary obwodu uda, badanie tensome-
34
REHABILITACJA W PRAKTYCE 3/2009
oraz na funkcję stawu kolanowego u piłkarzy nożnych.
Materiał i metody
Spośród 20 mężczyzn czynnie uprawiających piłkę nożną utworzono losowo dwie
grupy porównawcze A i B (kryterium włączenia i wykluczenia – tabela 1, s. 36).
Grupę A stanowiło 10 zawodników w wieku od 15 do 33 lat (średnio 23,1±6,9 lat).
Wzrost sportowców wahał się od 167
do 193 cm (średnio 180,8±8,5 cm). Masa ciała wynosiła 62-83 kg (średnio 72,8±7,9 kg).
Wartość wskaźnika masy ciała (BMI)
wahała się od 19,1 do 25,6 kg/m2 (średnio
22,2±2,2 kg/m2). Czas uprawiania dyscypliny sportowej wynosił od 4,5 do 19,1 lat
(średnio 9,2±6,1 lat). Dziewięciu uczestników badań było prawonożnych, a jeden – lewonożny. Obwód uda w prawej
kończynie dolnej piłkarzy wahał się
od 51 do 61 cm (średnio 55,9±3,8 cm),
zaś w lewej wynosił 49-61 cm (średnio
55,3±4,1). Początkowy moment siły mięśnia
czworogłowego uda w prawej kończynie
tryczne podczas ruchu prostowania stawu
kolanowego oraz ocenę diagnostyczną
kolana za pomocą testu wahadła. Po zakończeniu badań stwierdzono, że elektrostymulacja prądami Kötza korzystnie
wpływa na przyrost masy i siły mięśnia
czworogłowego uda bez zaburzeń funkcji
stawu kolanowego.
Słowa kluczowe: elektrostymulacja
mięśni, tensometria, goniometryczny
test wahadła
Summary
The aim of this study was the evaluation
of the impact of electrical stimulation
by Kots on mass and strength of the quadriceps femoris muscle and knee function
dolnej wahał się od 80-200 Nm (średnio
157,3±35,5 Nm), natomiast w lewej wynosił
95-210 Nm (średnio 161,9±32,4 Nm).
Grupa B liczyła 10 zawodników w wieku od 15 do 31 lat (średnio 22,8±6,1 lat).
Wzrost piłkarzy wahał się od 165 do 184
cm (średnio 177,4±5,7 cm). Masa ciała
wynosiła 64-90 kg (średnio 72,3±9,3 kg).
Wartość wskaźnika masy ciała (BMI)
wahała się od 19,2 do 27,8 kg/m2 (średnio
23,1±3,1 kg/m2). Czas uprawiania dyscypliny sportowej wynosił od 4,2 do 17,3 lat
(średnio 8,8±5,1 lat). Ośmiu uczestników badań było prawonożnych, a jeden – lewonożny. Obwód uda w prawej kończynie dolnej
piłkarzy wahał się od 51 do 62 cm (średnio
56,1±4,1 cm), zaś w lewej wynosił 51-62 cm
(średnio 55,6±4,7). Początkowy moment
siły mięśnia czworogłowego uda w prawej kończynie dolnej wahał się od 80 do
210 Nm (średnio 145,5±34,8 Nm), natomiast
w lewej wynosił 100-180 Nm (średnio
138,5±23,3 Nm).
Wszyscy uczestnicy badań byli zawodnikami Parafialnego Uczniowskiego
of the soccer players. Twenty men were
at a random divided into two groups A and
B. All individuals three times a week went
in the same for training settings. Additionally, in free days players from group
A were applied by electrical stimulation
by Kots on quadriceps femoris. The objective diagnostic methods: measurement
of muscle circumference, tensometry,
goniometric pendulum test were used.
After assessment noticed that electrical
stimulation by Kots is effective in mass
and strength progression of quadriceps
femoris and is safety without influence
on function of the knee joint.
Key words: muscle electrical stimulation,
tensometry, goniometric pendulum test
FIZYKOTERAPIA
Katolickiego Klubu Sportowego „Chrzciciel” w Tychach, który obecnie jest
na szczeblu rozgrywek klasy B.
Badania zostały rozpoczęte w drugiej połowie okresu przygotowawczego do rundy
jesiennej sezonu 2007/2008 i trwały pięć
tygodni. Obie grupy uczestniczyły trzy razy
w tygodniu w takich samych treningach
(poniedziałek, środa i piątek – tabela 2).
Czas pojedynczego treningu wynosił
1,5 godziny. W okresie badań uczestnicy nie
wykonywali żadnych ćwiczeń siłowych ani
innych elementów treningowych mogących
wpłynąć na uzyskane rezultaty.
Dodatkowo w dniach wolnych od zajęć
sportowych (wtorek, czwartek, sobota)
zawodnicy z grupy A zostali poddani zabiegom elektrostymulacji prądami Kötza
na mięsień czworogłowy uda. Do stymulacji
wykorzystano generator prądowy o zasilaniu sieciowym Ionoson 500. Zabiegi
prowadzono na prawej i lewej kończynie
trzy razy w tygodniu, raz dziennie, o stałej,
popołudniowej porze. Elektrostymulacje
wykonywano standardową metodą dwuelektrodową – elektrody z gumy węglowej
układano w okolicach przyczepu początkowego i końcowego mięśnia czworogłowego
uda. Czas pojedynczego zabiegu wynosił
20 minut. W trakcie pięciu pierwszych
zabiegów zastosowano przerywany prąd
zmienny o częstotliwości podstawowej
75 Hz i częstotliwości nośnej 2500 Hz.
Czas trwania pakietu impulsów wynosił
1 s, a przerwa między kolejnymi pakietami
impulsów trwała 4 s. Pojedynczy pakiet
składał się z pięćdziesięciu impulsów
o prostokątnym kształcie i narastającej
amplitudzie oraz czasie trwania 10 ms.
Czas przerwy pomiędzy poszczególnymi
impulsami w pakiecie wynosił również
10 ms. W kolejnych dziesięciu elektrostymulacjach wykorzystano identyczne parametry zabiegowe, wydłużając jedynie czas
przerwy pomiędzy kolejnymi pakietami
impulsów z 4 s do 5 s. Zmianę wykonano
w celu utrzymania jak najskuteczniejszej
pracy mięśniowej. Stosowano natężenie
w zakresie od 20 do 70 mA. W sumie
u sportowców wykonano 15 zabiegów.
W celu oceny efektów elektrostymulacji
przeprowadzono obiektywne badania:
pomiary obwodu uda, badanie tensometryczne podczas ruchu prostowania stawu
kolanowego oraz ocenę diagnostyczną
kolana za pomocą testu wahadła. Wszystkie
pomiary wykonano dwukrotnie, przed
rozpoczęciem i w ostatnim dniu badań.
Ocenę zmian w obwodach wykonano
przy użyciu taśmy krawieckiej (pomiar
w najszerszym miejscu uda). Do badania
momentu siły mięśnia czworogłowego
wykorzystywano urządzenie pomiarowe
UPR-01, zaopatrzone w tensometryczny
przetwornik momentu siły wbudowany
w obrotowy wałek. Z jednej strony wałka
znajdowała się tarcza z podziałką kątową,
a z drugiej – gniazdko do podłączenia
przewodu elektrycznego momentomierza.
Na końcu wałka umocowana była na stałe
dźwignia oporowa służąca do pomiarów
z obciążnikami. Momentomierz elektroniczny służył do współpracy z przetwornikiem
tensometrycznym i mierzył maksymalną
wartość momentu siły otrzymanego w czasie pomiaru. Do badania czynności stawu
kolanowego wykorzystano goniometryczny
test wahadła, który służył do oceny ruchu
wahadłowego mechanicznego układu jednoprzegubowego w wybranej płaszczyźnie.
Pozwalał on na wyznaczenie czasowej
funkcji zmiany kąta  zawartego pomiędzy
ramionami przegubu oraz pomiar obiektywnych parametrów ruchu: liczby wahań (n),
całkowitego czasu wahań (t) oraz okresu
wahań (T) – definiowanego jako stosunek
t i n, logarytmicznego dekrementu tłumienia () – definiowanego tu jako logarytm
naturalny ze stosunku drugiej i czwartej
amplitudy lokalnej oraz współczynnika
tłumienia () – definiowanego jako stosunek
 i T. Liczba wahań i czas wahań określały
swobodę ruchu, a okres i parametry tłumienia – zakres ruchomości stawu kolanowego.
Goniometryczny test wahadła składał się
z urządzenia peryferyjnego współpracującego z komputerem osobistym. W skład
urządzenia peryferyjnego wchodził cyrkiel
goniometryczny i układ interfejsu – przetwornika do współpracy z komputerem.
Cyrkiel goniometryczny składał się z dwu
cienkich metalowych ramion, połączonych
ze sobą przegubowo. Ruch cyrkla w przegubie był przenoszony na miniaturowy
optoelektroniczny przetwornik typu C3A
27 4096 GE 01. Położenie wałka przetwornika było odczytywane za pomocą układu
optycznego i tarczy kodowej, które pozwalały (z rozdzielczością 12 bitów na obrót)
na zakodowanie położenia kątowego wałka
w zakresie od 0° do 360° z dokładnością
do 0,088°. Sygnał podawany był do interfejsu. Oprogramowanie pozwalało na odczytanie 100 położeń ruchomego cyrkla
goniometrycznego w ciągu 1 s i zapisanie
w odpowiednim miejscu programu.
Na podstawie pomiarów otrzymanych
przed i po zakończeniu badań w grupach
A i B obliczono przyrosty procentowe
następujących wskaźników:
• pomiar obwodu uda,
• moment siły mięśnia czworogłowego
uda,
Przyrosty procentowe wskaźników
określonych powyżej obliczono według
następującego wzoru:
X% = (X1-X2)/X1 x 100%
gdzie:
X1 – wartość wielkości a lub b zmierzona
przed badaniem,
X2 – wartość wielkości a lub b zmierzona
po badaniu.
REHABILITACJA W PRAKTYCE 3/2009
35
FIZYKOTERAPIA
Kryterium włączenia
Kryterium wykluczenia
mężczyzna grający w piłkę nożną powyżej 3 lat
brak poważnej kontuzji w okresie ostatnich 2 lat
kobieta
staż treningu poniżej 3 lat
przebyte złamanie w okresie ostatnich 2 lat
nawracające skręcenia stawu skokowego i kolanowego
przebyte uszkodzenie więzadeł krzyżowych
zerwanie ścięgien
korzystanie z ćwiczeń siłowych w dniach wolnych od treningu
Tabela 1. Kryteria włączenia i wykluczenia
Poniedziałek
Trening bramkarski dla bramkarzy oraz technika specjalna dla pozostałych zawodników w pierwszej części. W drugiej części
treningu elementy techniki specjalnej, zakończonej uderzeniami piłki na bramkę. W części końcowej – doskonalenie zadań
taktycznych w małych grach.
Środa
Trening o charakterze wytrzymałości ogólnej, pod postacią zajęć aerobowych (bieg 5 x 10 minut – dla każdego indywidualne tempo
utrzymujące poziom HR w granicach 160 uderzeń na minutę), bieg 60-100 m z obciążeniem submaksymalnym, bieg wahadłowy,
bieg z elementami skoczności i koordynacji zakończony uderzeniem na bramkę. Na zakończenie trwający 20 minut stretching
indywidualny lub w parach.
Piątek
Trening z elementami taktyki w różnych formach, zakończony uderzeniami na bramkę. W drugiej części gra kontrolna – od 30 do 45 minut.
Tabela 2. Tygodniowy plan treningowy
Do oceny jednorodności cech charakteryzujących badanych w obu grupach
zastosowano test chi-kwadrat w wersji
NW. Dla porównania uzyskanych wyników wykorzystano nieparametryczny
test kolejności par Wilcoxona dla zmiennych zależnych oraz nieparametryczny
test U-Manna-Whitneya dla zmiennych
niezależnych.
Wyniki
Grupy porównawcze były jednorodne pod
względem wszystkich cech charakteryzujących zawodników.
W obu grupach stwierdzono nieistotne statystycznie (p > 0,05) zmiany
w obwodach mięśniowych, przy czym
w grupie A zaobserwowano korzystny
przyrost, natomiast w grupie B zanotowano spadek obwodu uda. W grupie A
średni obwód uda po stymulacji wzrósł
z 55,9 do 56,2 cm (0,55%) dla kończyny prawej oraz z 55,3 do 55,8 cm (0,71%) dla koń-
czyny lewej. W grupie B średni obwód uda
zmniejszył się z 56,1 do 55,5 cm (-0,84%)
dla nogi prawej i z 55,6 do 55,5 cm (-0,91%)
dla nogi lewej.
W obu grupach otrzymano przyrost
średniego momentu siły mięśnia czworogłowego uda, lecz tylko w grupie A
był on znamienny statystycznie. W tej
grupie średni moment siły po stymulacji wzrósł z 157,3 do 201,3 Nm
(p = 0,005) dla kończyny prawej oraz
z 161,9 do 205,3 Nm (p = 0,007) dla kończyny lewej. W grupie B średni moment siły
wzrósł z 145,55 do 157,6 Nm (p > 0,05) dla
nogi prawej i z 138,5 144,7 Nm (p > 0,05)
dla nogi lewej. Porównanie przyrostów
procentowych pomiędzy dwiema grupami również wskazało istotną przewagę
(p = 0,03) grupy A (30,03% dla kończyny
prawej i 32,21% dla kończyny lewej)
w stosunku do grupy kontrolnej (6,02%
dla kończyny prawej i 10,21% dla kończyny lewej).
Przed
leczeniem
Po leczeniu
p
λ – prawa kończyna
0,53
0,51
> 0,05
β – prawa kończyna [s-1]
0,52
0,51
n – prawa kończyna
4,33
t – prawa kończyna [s]
Po zakończeniu badań w obu grupach
nie zaobserwowano żadnych zmian
w mierzonych wskaźnikach za pomocą
testu wahadła (tabela 3 i 4).
Dyskusja
Z przeprowadzonego badania wynika,
że elektrostymulacja prądami Kötza korzystnie wpływa na przyrost masy i siły
mięśnia czworogłowego uda i co niezwykle istotne – bez zaburzeń funkcji stawu
kolanowego.
Uzyskane przez nas zmiany (choć nieistotne statystycznie) w masie mięśniowej
uda u piłkarzy nożnych wykazały, że pod
wpływem zabiegów przy użyciu prądu,
pomimo braku ćwiczeń siłowych i oporowych, można skutecznie zatrzymać zanik
mięśniowy, a nawet osiągnąć niewielki
przyrost. U zawodników z grupy kontrolnej
obserwowano spadek masy mięśniowej
uda. Nasze badanie wykazało także znaczący wzrost siły mięśnia czworogłowego
Przed
leczeniem
Po leczeniu
p
λ – prawa kończyna
0,55
0,54
> 0,05
> 0,05
β – prawa kończyna [s-1]
0,58
0,56
> 0,05
4,33
> 0,05
n – prawa kończyna
3,98
3,98
> 0,05
4,31
4,33
> 0,05
t – prawa kończyna [s]
3,76
3,75
> 0,05
T – prawa kończyna [s]
1,01
1,01
> 0,05
T – prawa kończyna [s]
0,95
0,96
> 0,05
λ – lewa kończyna
0,49
0,46
> 0,05
λ – lewa kończyna
0,55
0,46
> 0,05
β – lewa kończyna [s ]
0,50
0,50
> 0,05
β – lewa kończyna [s ]
0,53
0,52
> 0,05
n – lewa kończyna
4,36
4,36
> 0,05
n – lewa kończyna
4,33
4,35
> 0,05
t – lewa kończyna [s]
4,48
4,47
> 0,05
t – lewa kończyna [s]
3,98
3,97
> 0,05
T – lewa kończyna [s]
1,01
1,02
> 0,05
T – lewa kończyna [s]
0,97
0,99
> 0,05
-1
Tabela 3. Wyniki testu wahadła w grupie A
36
REHABILITACJA W PRAKTYCE 3/2009
-1
Tabela 4. Wyniki testu wahadła w grupie B
FIZYKOTERAPIA
po elektrostymulacjach, znamiennie
większy niż w grupie kontrolnej.
Nie sposób pominąć również faktu,
że zmiany dotyczące masy i siły mięśniowej
w grupie A nie wpłynęły na przeciążenie
i pogorszenie funkcji stawu kolanowego.
Z obiektywnych pomiarów wykonanych
przy użyciu testu wahadła wynika,
że elektrostymulacja prądami Kötza jest
bezpieczna i nie zaburza biomechaniki
kolana.
Zastosowana przez nas elektrostymulacja
według Kötza okazała się bardzo skutecznym i przydatnym zabiegiem, co zostało
zweryfikowane obiektywnymi metodami
pomiarowymi. W piśmiennictwie można
znaleźć przykłady wykorzystania prądu
elektrycznego u sportowców w celu pobudzania masy i siły mięśniowej. Dotychczas
autorzy nie analizowali tak szczegółowo
jego wpływu na tkankę mięśniową przy
pomocy obiektywnych metod pomiarowych oraz nie badali bezpieczeństwa stanu
funkcjonalnego stawów, które znajdują się
w bezpośrednim sąsiedztwie stymulowanych mięśni i tworzą wraz z nimi łańcuch
biokinematyczny. Niniejsza praca jest
pierwszą tego typu próbą.
W literaturze polskiej można znaleźć
jedynie badania prowadzone przez Płaszewskiego, który z powodzeniem stosował elektrostymulację Kötza u chorych
po okresowym unieruchomieniu kolana.
Autor ten analizował również pośredni
wpływ zabiegów na pracę serca.
Z pracy Pivy i wsp. wynika, że u chorych
z gonartrozą po 7-tygodniowych elektrostymulacjach można uzyskać zwiększenie siły
mięśnia czworogłowego uda od 5,8 do 21%.
Potwierdzają to inni autorzy.
Z kolei Hakinnen i wsp. po 21-tygodniowym eksperymencie z udziałem pacjentek
z reumatoidalnym zapaleniem stawów
odnotowali zwiększenie średniej masy
mięśnia czworogłowego uda o 7,4%.
Zdaniem Delitto i wsp. oraz Gregory’ego
i Bickela teoretycznym wyjaśnieniem
skuteczności elektrostymulacji Kötza
jest wpływ na zależne napięciowo kanały
jonów wapnia. Impulsy elektryczne stymulują otwieranie kanałów i wysyłanie
kationów wapniowych do miejsc połączenia mięśnia z synapsami nerwowymi.
Obecność jonów wapnia inicjuje otwarcie
kanału chemicznego acetylocholiny,
która wnika do zakończeń nerwowych.
Acetylocholina łączy białkiem włókienka
mięśniowe, wnika do środka i przyczynia
się do depolaryzacji. Rezultatem tego
łańcucha reakcji jest pobudzenie i skurcz
mięśnia.
W świetle uzyskanych przez nas wyników oraz z przeglądu prac innych badaczy
wskazane jest baczne śledzenie dalszego
postępu w badaniach dotyczących podstaw
naukowych i zastosowań praktycznych
elektrostymulacji mięśni.
Wnioski
• Elektrostymulacja prądami Kötza mięśnia czworogłowego uda jest skuteczna
we wspomaganiu treningu sportowego
u piłkarzy nożnych.
• Wpływa ona korzystnie na przyrost masy
i siły mięśnia czworogłowego uda.
• Nie powoduje zaburzeń funkcji stawu
kolanowego.

Piśmiennictwo
1. Hakkinen A., Pakkanen A., Hannonen P.:
Effects of prolonged combined strength and
endurance training on physical fitness, body
composition, and serum hormones, in women
with rheumatoid arthritis and in healthy
controls. „Clin. Exp. Rheumatol.”, 2005, 23:
505-512.
2. Marcora S.M., Lemmey A.B., Maddison P.J.:
Can progressive resistance training reverse
cacheria in patients with rheumatoid arthritis? Results of a pilot study. „J. Rheumatol.”,
2005, 32: 1031-1039.
3. Piva S.R., Goodnite E.A., Azuma K., Woollard J.D., Goodpaster B.H., Wasko M.C.,
Fitzgerald G.K.: Neuromuscular electrical
stimulation and volitional exercise for individuals with rheumatoid arthritis: a multiple
patient case report. „Phys. Ther.”, 2007, 87:
1064-1077.
4. Płaszewski M.: Maksymalna siła mięśni
prostowników stawu kolanowego podczas
skurczów dowolnych i rosyjskiej elektrostymulacji u pacjentów po uszkodzeniu
stawu kolanowego. „Med. Sport.”, 2005,
6: 401-408.
5. Płaszewski M.: Zmiana częstości skurczów
serca pod wpływem ćwiczeń izometrycznych
i rosyjskiej stymulacji mięśni prostowników
stawu kolanowego. „Ortop. Traumatol. Rehabil.”, 2006, 4: 680-685.
6. Snyder-Mackler L., Delitto A., Stralka S.W.,
Bailey S.L.: Use of electrical stimulation
to enhance recovery of quadriceps femoris
muscle force production in patients following
anterior cruciate ligament reconstruction.
„Phys. Ther.”, 1994, 74: 901-907.
7. Bax L., Stayes F., Verhagen A.: Does neuromuscular electrical stimulation strengthen
the quadriceps femoris? A systematic review
of randomised controlled trials. „Sports
Med.”, 2005, 35: 191- 212.
8. Maffiuletti N.A., Cometti G., Amiridis I.G.,
Martin A., Pousson M., Chatard J.C.: The
effects of electromyostimulation training
and basketball practice on muscle strength
and jumping ability. „Int. J. Sports Med.”,
2000, 21: 437-443.
9. Delitto A., Snyder-Mackler L.: Two theories
of muscle strength augmentation using
percutaneous electrical stimulation. „Phys.
Ther.”, 1990, 70: 158-164.
10. Gregory C.M., Bickel C.S.: Recruitment patterns
in human skeletal muscle during electrical
stimulation. „Phys. Ther.”, 2005, 85: 358-364.
JAKUB TARADAJ, ANDRZEJ FRANEK,
EDWARD BŁASZCZAK, REMIGIUSZ SMOLIŃSKI
Katedra i Zakład Biofizyki Lekarskiej
Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach
REHABILITACJA W PRAKTYCE 3/2009
37