EMG ANALÝZA VYBRANÝCH SVALŮ RUKY PŘI PSANÍ KRÁTKÝCH TEXTOVÝCH ZPRÁV NA MOBILNÍM TELEFONU


EMG Analysis of Selected Hand Muscles in Writing Short Text Messages on the Mobile Phone

In this contribution the authors surveyed actual contemporary theoretical knowledge concerning the problems of „Repetitive Strain Injury“, i.e. the syndrome of repeated overload with special attention to the newly originating term and disorder „Text Message Injury“. Moreover, the authors present a pilot study evaluating, with the use of polyelectromyographic examination, the start of muscular fatigue in selected muscles of the hand in writing short texting on the mobile phone. In five healthy probands the authors evaluated muscular activity in m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris and m. extensor carpi radialis in the course of three maximum isomeric contractions performed before and after fulfillment of the given task – writing 10 texting messages, 160 symbols each, on the mobile phone in a specifically defined speed. The median of EMG signal frequency was selected as a parameter for evaluation of the start of muscular fatigue, while the frequency median values were compared before and after writing the texting messages. The decrease or increase of the frequency media was expressed in percentage. Furthermore the authors followed changes in the area under the curve of output spectrum of EMG signal. The results did not prove any start of muscular fatigue in either of the observed muscles in the course of texting writing on the mobile phone. On the contrary the results showed an increase of the frequency median values of EMG signal in m. opponens pollicis after fulfillment of the given task in four of the ficve subjects.

Key words:
polyelectromyography, Repetitive Strain Injury“ (RSI), „Text Message Injury“ (TMI), mobile phone, SMS texting, muscular fatigue


Autoři: I. Šimková;  D. Pavlů;  D. Pánek
Působiště autorů: Katedra fyzioterapie FTVS UK, Praha vedoucí katedry doc. PaedDr. D. Pavlů, CSc.
Vyšlo v časopise: Rehabil. fyz. Lék., 18, 2011, No. 2, pp. 59-68.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

V příspěvku je podán přehled aktuálních teoretických poznatků týkajících se problematiky „Repetitive Strain Injury“, neboli syndromu z opakovaného přetížení se zaměřením na nově vznikající termín a poruchu „Text Message Injury“. Dále autoři předkládají pilotní studii, jejímž cílem bylo za pomoci polyelektromyografického vyšetření zhodnotit nástup svalové únavy na vybraných svalech ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. U pěti zdravých probandů byla hodnocena svalová aktivita u m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis v průběhu tří provedených maximálních izometrických kontrakcí před a po splnění zadaného úkolu – napsání 10 SMS o 160 znacích na mobilním telefonu v konkrétně definovaném tempu. Jako parametr pro hodnocení nástupu svalové únavy byl zvolen medián frekvence EMG signálu, přičemž hodnoty mediánu frekvence byly porovnávány před a po napsání SMS. Pokles nebo nárůst mediánu frekvence byl vyjádřen procentuálně. Dále byla sledována změna plochy pod křivkou výkonového spektra EMG signálu. Výsledky neprokázaly nástup svalové únavy ani u jednoho ze sledovaných svalů během psaní SMS na mobilním telefonu, naopak výsledky ukázaly vzestup hodnot mediánu frekvence EMG signálu u m. opponens pollicis po splnění zadaného úkolu u čtyř z pěti subjektů.

Klíčová slova:
polyelektromyografie, Repetitive Strain Injury“ (RSI), „Text Message Injury“ (TMI), mobilní telefon, SMS, svalová únava

ÚVOD

Mobilní telefon se stal přístrojem každodenního užívání a Česká republika patří mezi země, kde je obzvláště oblíben. Dle analýzy Evropské komise patří České republice pátá příčka, co se týká penetrace mobilním telefonem. Rychlé šíření tohoto média, stejně jako jeho kulturní intenzita, začalo přitahovat pozornost výzkumníků mimo jiné i proto, že mobilní komunikace způsobuje změny v kultuře, komunikačních vzorcích a konstrukci okolního světa svých uživatelů. Proliferace mobilních telefonů do stále mladších věkových skupin vznáší také nové otázky týkající se psycho-socio-kulturních vlivů a vlivů na významy komunikace (17). Vzrůstající obliba používání mobiliních telefonů, a především pak psaní SMS, dala možnost vzniknout novému typu zranění, které se označuje jako „Text Message Injury“ (TMI), které se řadí do skupiny onemocnění „Repetitive Strain Injury“ (RSI), neboli syndromu z opakovaného přetížení (SOP), popisovaném jako bolest spojenou se ztrátou funkce v postižené končetině, která vzniká v důsledku stereotypně se opakujících pohybů nebo trvalé statické zátěže (11).

V předloženém příspěvku si klademe za cíl seznámit čtenáře s problematikou „Text Message Injury“ a dalších možných negativních vlivů mobilního zařízení na lidské zdraví, zejména na vznik myoskeletálních poruch v oblasti horní končetiny. Dále pak předložit pilotní studii, jejímž cílem je zhodnotit nástup svalové únavy na vybraných svalech ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu pomocí povrchové elektromyografie.

PROBLEMATIKA

Na přelomu 20. a 21. století bylo možné sledovat nejen obrovský nárůst počtu uživatelů mobilních telefonů, ale též změny ve využívání mobilní komunikace. Zhruba od roku 1998 postupně získávalo na popularitě posílání krátkých textových zpráv či SMS, které původně naprosto nebyly zamýšleny ke komerčnímu využití. Zkratka SMS, Short Message Services, se v češtině nejčastěji opisuje jako „krátká textová zpráva“ či „textovka“. Tato služba umožňuje zaslat na mobilní telefon stručný, nejvýše stošedesátiznakový text, který může být odeslán z mobilního telefonu prostřednictvím operátora, webového rozhraní nebo e-mailu. SMS představuje nejjednodušší formu datových služeb. Textové zprávy se brzy ujaly a začaly se šířit populací teenagerů, pro které tato služba představovala rychlou a především ekonomickou formu komunikace (17).

Text Message Injury (TMI)

Vzrůstající obliba psaní SMS na mobilním telefonu dala možnost vzniknout novému typu zranění, které se označuje jako „Text Message Injury“. TMI patří do skupiny onemocnění, která se nazývají souhrnným názvem „Repetitive Strain Injury“, neboli syndrom z opakovaného přetížení. RSI TMI je obvykle způsobeno přetížením palce při psaní SMS na mobilním telefonu (11).

Poloha ruky, frekvence, rychlost, zrychlení a trvání pohybů ruky jsou považovány za důležité faktory, které mohou hrát podstatnou roli při vzniku a vývoji myoskeletálních poruch horní končetiny způsobených prací. Jestliže je zápěstí po delší čas ve flexi, dochází k útisku n. medianus šlachami, v důsledku toho se zvyšuje tlak v karpálním tunelu. Práce spojená s pohybem ruky, palce nebo prstů, při které dochází k vysokému počtu opakování, statickému zatížení nebo dosažení maximální možné polohy segmentu, může vést k bolesti a diskomfortu, což může snižovat pracovní výkonnost a popřípadě vést k pracovní neschopnosti. Zvýšené riziko vzniku osteoartrózy palce bylo hlášeno u řady zaměstnání, při kterých je palec opakovaně používán. De Quervainova tenosynovitida je charakterizována bolestí na palcové straně zápěstí, jelikož dochází ke zbytnění vazivových struktur v blízkosti šlach, což může vést následně k přetížení palce. Rozšířené a velmi časté používání mobilních telefonů a dalších zařízení pro informační a komunikační technologii, by mohlo vystavit palec a prsty přetížení, které může vyvolat bolest a může vést ­ ke vzniku myoskeletálních poruch v oblasti palce a v přilehlých kloubních spojeních (5).

Používání mobilního telefonu k odesílání nebo přijímání e-mailů a krátkých textových zpráv či k přístupu na internet je stále na vzestupu. Jelikož počet uživatelů neustále roste, dostalo se této tématice pozornosti i v tisku a v klinické literatuře se diskutuje o možných negativních vlivech mobilního zařízení na lidské zdraví, zejména na vznik myoskeletálních poruch v oblasti horní končetiny. Bylo například vytvořeno označení jako „text messengers thumb“, ale existuje jen velmi málo důkazů na podporu této asociace. Ačkoliv nebyly hlášeny žádné epidemiologické studie, případové studie a laboratorní studie naznačují, že mobilní telefony jsou potencionálním rizikovým faktorem pro vznik myoskeletálních poruch. Kazuistiky naznačují souvislost mezi počtem úderů do klávesnice a poruchami v oblasti ruky, konkrétně De Quervainovou tenosynovitidou a osteoartritidou CMC kloubu palce (1).

Fyzikální vlivy a rizika spojená s užíváním mobilního telefonu

Nicméně v současné době není dostatek znalostí a informací o možných fyzikálních vlivech a rizikách spojených s užíváním mobilního telefonu a zároveň není známo, jak nejlépe měřit a charakterizovat tyto vlivy. S každou novou generací mobilních telefonů přicházejí další specifické nové vestavěné funkce, které vedou ke zvýšení hladiny expozice fyzikálních vlivů. Dalším problémem nových typů telefonů jsou čím dál tím rozměrově menší klávesnice. U mladší generace mohou mít tyto expozice vliv na nárůst myoskeletálních struktur.

Fyzikální vlivy spojené s používáním klasické počítačové klávesnice byly zkoumány v několika studiích. Významným rizikovým faktorem pro vznik myoskeletálních poruch v oblasti krku, ramen nebo horních končetin bylo označeno používání VDU po delší čas nebo nevhodně zaujatá poloha při práci. Několik studií zkoumalo pohyby prstů ve vztahu k používání počítačové klávesnice, stejně jako pohyby prsty při používání myši. Nepřetržité a dlouhodobé držení myši, opakující se stlačení palcem při pipetování, stereotypně se opakované pohyby palce (psaní SMS, hra na klavír) byly identifikovány jako rizikové faktory, které mohou vést k poruchám v oblasti palce a svalů předloktí a palce (3).

Opakující se a přetrvávající statická poloha palce přetěžuje jeho vnější i vnitřní muskulaturu. Dále také psaní SMS na mobilním telefonu vyžaduje, aby se uživatel díval prudce dolů, nebo aby držel horní končetinu v elevaci, což by také mohlo vést k únavě a bolesti v oblasti krku nebo ramen (1).

Kucer (10) ve své studii sledoval možný vliv dlouhodobého používání mobilního telefonu. Mezi zkoumané symptomy patří bolesti hlavy, závratě, extrémní podráždění, zapomnětlivost, neuro­psychologické potíže, snížení reflexů, tinitus a snížení pozornosti. Studie byla provedena mezi 146 náhodně vybranými studenty univerzity v Kocaeli, v Turecku. Byla použita dotazníková metoda. Výsledky potvrdily, že používání mobilního telefonu může způsobit extrémní podráždění, snížení reflexů, závrať a zapomnětlivost. Existuje pouze jen několik málo publikací, které se zabývají dlouhodobým užíváním mobilních telefonů. Proto by tyto příznaky měly být do budoucna prověřeny pomocí experimentální studie (10).

Pohyb palce při psaní SMS

„Text messaging“ obvykle zahrnuje použití palce jedné ruky k psaní na klávesnici mobilního telefonu. Výsledný pohyb palce zahrnuje následující pohyby: flexe – extenze, abdukce – addukce a opozice. Tyto pohyby se vyskytují současně ve třech dimenzích, a proto je obtížné určit výslednou kinematiku palce. (11)

Ong (11) ve své studii vyhodnocuje pohyb palce a velikost vynaložené síly při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Pohyb směrem do flexe – extenze se nejvíce vyskytoval v IP a MCP kloubu palce. Maximální flexe v IP kloubu palce měla hodnotu 20,2 při použití tlačítka „*“. V MCP kloubu palce byla maximální hodnota flexe zjištěná při používání tlačítka „#“ a měla hodnotu 18,3. Rozsah pohybu směrem do abdukce – addukce v MCP a CMC kloubu palce byl menší než flexe – extenze a opozice. Maximální abdukce v MCP a CMC kloubu měla hodnotu 7,2, respektive 8,7 pro tlačítko „*“. Nejvyšší hodnota pro opozici palce v MCP a CMC kloubu byla 17 na tlačítku „4“ a 13,5 na tlačítku „9“. Při psaní krátkých textových zpráv se nejčastěji objevuje pohyb směrem do flexe v IP kloubu a opozice palce v MCP kloubu. Při používání tlačítek v pravém sloupci klávesnice nedochází k vynaložení síly v tak velké míře jako při používání tlačítek ve zbylých dvou sloupcích klávesnice. Výsledky této studie ukázaly, že síla/úsilí, které je třeba vynaložit pro stisknutí tlačítka klávesnice při psaní na klávesnici mobilního telefonu, má nejvyšší hodnoty při rychlých úhlových změnách polohy, a to směrem do flexe v IP kloubu a při opozici v MCP kloubu.

Svalová aktivita při psaní SMS

Ve studii Johnsona (5) byla elektromyografická aktivita registrována na čtyřech vybraných svalech předloktí a palce: m. extensor digitorum communis (ED), m. abductor pollicis longus (APL), m. interosseus dorsalis I. (FDI) a m. abductor pollicis breveis (APB). Je známo, že tyto svaly se podílejí na úchopu (3) a ED a FDI byly již dříve testovány ve studiích zabývajících se ergonomií práce spojenou s používáním počítačové jednotky.

Překvapivě bylo ve studii Johnsona (5) zjištěno několik korelací mezi pohybem palce a svalovou aktivitou vybraných svalů palce. Subjekty s vyšší úhlovou rychlosti směrem do abdukce – addukce vykazovaly zvýšenou aktivitu APB. U subjektů, u kterých byl pozorován ve větší míře addukovaný palec, byla naměřena vyšší EMG aktivita u APL. To bylo pro vědce poněkud nečekané, jak sami uvádějí, jelikož funkcí tohoto svalu je radiální abdukce a repozice v TMC kloubu palce (2, 4). Nicméně APL také stabilizuje zápěstí a bazální kloub palce (16). ED a FDI nejsou přímo predisponovány pro pohyby palce, ale zdá se, že jsou zapojeny do procesu stabilizace a uvolnění ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Vyšší svalová aktivita ED, poukazující na stabilizaci zápěstí, se objevovala u subjektů s vyšší úhlovou rychlostí směrem do abdukce – addukce a zároveň převažovala addukovaná poloha palce při plnění zadaného úkolu. Dynamická funkce APL při pohybu palce při psaní krátkých textových zpráv není nijak výrazná. Pro ED se maximální hodnoty v elektromyografickém záznamu objevily ve stejném čase jako maximální hodnoty pohybu směrem do abdukce. Toto zjištění bylo pro vědce poněkud matoucí, jelikož ED je stěží sval podílející se na abdukci palce, ale zdá se však, že je významným stabilizátorem zápěstí při maximální abdukci palce. ED stabilizuje zápěstí při rychlých pohybech palce, ale nepodílí se přímo na pohybech palce. U APB byla pozorována přímá korelace mezi úhlovou rychlostí směrem do abdukce – addukce a svalovou aktivitou. Toto se předpokládalo, jelikož APB je abduktorem palce (5).

Ve studii Gustafssona a spol. (3) byla svalová aktivita registrována v m. extensor digitorum, m. interosseus dosralis I., m. abductor pollicis brevis a m. trapezius pars descendens bilaterálně. Dále byl využit elektrogoniometr k zaznamenání pohybů a polohy palce. V tabulce 1 jsou zaznamenány naměřené hodnoty elektromyografické aktivity vybraných svalů při psaní SMS na mobilním telefonu v různých pozicích. Výsledky ukázaly, že poloha těla (sed nebo stoj) a typ zadaného úkolu (volání versus psaní SMS) ovlivňují svalovou aktivitu a polohu palce. Ženy ve srovnání s muži vykazovaly vyšší aktivitu m. extensor digitorum communis a m. abductor pollicis longus při psaní SMS a inklinovaly k většímu rozsahu pohybu směrem do abdukce a k vyšší úhlové rychlosti při pohybech palce. Střední svalová aktivita se při psaní SMS na mobilním telefonu pohybovala v rozmezí 5-8% MVE u svalů předloktí a pod 5% RVE (1% MVE) u trapézového svalu. Ve srovnání s již dříve hlášenými středními hodnotami svalové aktivity, které byly naměřeny při užívání počítačové jednot­ky, včetně držení a kliknutí myši a stisknutí klávesy, byly úrovně svalové aktivity při psaní SMS na mobilním telefonu relativně nízké (3).

Svalová únava

Dlouhá a silná nebo opakovaná svalová kontrakce vyvolává svalovou únavu. Stupeň únavy odpovídá snížení zásob glykogenu, zvýšené hladině kyseliny mléčné, sníženému pH ve tkáni a změně prokrvení. Svalová únava je signál pro přerušení práce, než dojde k úplnému vyčerpání a případně poškození svalu. Tento signál má však značnou rezervu, takže při dalším pokračování v práci se sice svalová únava zvyšuje, ale sval se ještě nepoškodí. Odolnost proti svalové únavě se dá zvyšovat tréninkem, při němž sval postupně přizpůsobuje metabolismus zvýšené zátěži. Dráždění sympatiku může svalovou únavu zmenšit a oddálit, což se označuje jako Orbeliho fenomén (15).

Periferní a centrální nástup svalové únavy byl definován řadou autorů vzhledem ke složitosti dějů, které probíhají při procesu svalové únavy. Periferní nástup svalové únavy je charakterizován poruchou neuromuskulárního přenosu spojenou s intracelulárními změnami metabolismu svalu, oproti tomu centrální nástup svalové únavy byl popsán jako časoprostorové snížení aktivace α-motoneuronů ovlivněné vyššími etážemi CNS. Obecně se autoři shodují, že nástup svalové únavy je charakterizován následujícími symptomy – narušení Na+-K+ rovnováhy, změna intracelulárních hodnot pH, akumulace anorganického fosfátu, snížení energetických rezerv nutných pro restituci ATP a snížení intracelulární koncentrace Ca2+.

Termín „svalová únava“ byl v roce 1982 na Ciba foundation sympozium definován takto:

1. porucha rozumového provedení; 2. porucha motorického provedení; 3. vzestup EMG aktivity při prováděném pohybu; 4. posun EMG výkonového spektra směrem k nižším frekvencím; 5. porucha výstupní svalové síly.

Mezi parametry doprovázející nástup svalové únavy patří:

1. vzestup úsilí při udržování výstupní svalové síly; 2. pocit diskomfortu či bolesti související se svalovou aktivitou; 3. vnímání poruchy generované výstupní svalové síly (9, 12, 13).

Z pohledu povrchové EMG je pro stanovení nástupu svalové únavy využíván tzv. index svalové únavy (fatique index). Ten definuje nástup svalové únavy jako posun střední hodnoty výkonového spektra v průběhu svalové kontrakce směrem k nižším frekvencím. Index svalové únavy je například oproti identifikaci parametru rychlosti vedení akčního potenciálu na svalovém vláknu méně specifický, protože se v něm odráží jak časoprostorová aktivace motorických jednotek, tak vlastní změny dráždivosti svalové membrány (9, 12, 13).

Při studiu biomechaniky lidského pohybu je často žádoucí posoudit únavu svalů účastnících se daného pohybu. Fyziologové obvykle definují svalovou únavu jako neschopnost svalu nadále vyvíjet danou sílu. Tato definice vychází z toho, že exis­tuje bod v čase, tzv. failure point, od kterého lze označit sval za unavený. Tato definice má však určité nevýhody (7):

  • Svalovou únavu lze detekovat až v okamžiku, kdy nastane. Ovšem z klinického hlediska je výhodné rozpoznat budoucí vyčerpání svalu a případně mu vhodnými preventivními opatřeními předejít.
  • Při submaximální kontrakci je možné celkový silový moment působící v kloubu udržet konstantní, nedochází tedy k mechanickému selhání svalu, ačkoliv již vznikají fyziologické a biomechanické změny na mikroskopické úrovni. Změna způsobu produkce síly se projevuje například změnou v náboru a frekvenci „pálení motorických jednotek” nebo zvýšením síly jednotlivých záškubů motorických jednotek.
  • Na pokles síly mohou mít vliv nejen faktory fyziologické, ale i psychické, jejichž význam a vliv lze jen těžko měřit.
  • Celkový měřený silový moment v kloubu nemusí odrážet stav pouze zkoumaného svalu, ale může být ovlivněn i svaly působícími kolem kloubu.

METODIKA

Cílem prezentované pilotní studie, provedené v kineziologické laboratoři katedry fyzioterapie FTVS UK, bylo ověřit, zda v důsledku stereotypně se opakujících pohybů, v našem případě pohyb palce při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu, dochází po uplynutí určité doby k nástupu svalové únavy na vybraných svalech ruky. Sledovanými svaly v této studii jsou m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis a zvolenou objektivizační metodou je povrchová elektromyografie.

Výběr probandů byl záměrný a pro zařazení do studie musely testované osoby splňovat tyto podmínky: absence předchozího úrazu testované horní končetiny, zejména v oblasti ruky a předloktí, dále absence vrozených či získaných abnormalit horní končetiny, poruch nervosvalového přenosu a svalové dráždivosti. Pro studii dle uvedených kritérií byly vybrány ženy ve věku 23-25 let a pro měření byla vybrána dominantní horní končetina. Pro homogenitu souboru probandů byla zvolena stejná věková skupina, stejné pohlaví a znalost užívání mobilního telefonu, zejména psaní krátkých textových zpráv. Pro testování byl vybrán mobilní telefon Nokia 6303. Tento typ mobilního telefonu je hojně rozšířen a jeho ovládání velmi jednoduché a přesné (obr. 1).

Použitý mobilní telefon ve studii.
Obr. 1. Použitý mobilní telefon ve studii.

Pro vlastní měření byli probandi instruování k zadání 10 SMS standardní délky, tedy o 160 znacích (17). Obsah textu byl konkrétně zadán s ohledem na jednoduchost provedení, minimalizaci chyb a také s ohledem na výsledky studie Ong (2009). Zadaný sled tlačítek byl následovný: „g“ „a“ „m“ / „4“ „2“ „6“. Tento sled tlačítek se opakoval do okamžiku, kdy bylo zadáno 160 znaků. Poté proband zadal „Volby“, „Smazat pole“ a opět psal další zprávu o 160 znacích. Tento postup úkonů „Volby“ a „Smazat pole“ nahrazoval proces odesílání SMS a byl zvolen proto, aby se průběh zadaného úkolu co nejvíce přiblížil běžnému postupu užívanému při používání mobilního telefonu a odesílání SMS. Tempo pro zadávání jednotlivých znaků bylo stanovené na 2 údery na klávesnici za 1 sekundu/ 2 znaky za 1 sekundu (obr. 2). Probandům bylo tempo určené pomocí akustického metronomu. Testování všech probandů probíhalo v jeden den, ve stejné místnosti a technické vybavení během měření se neměnilo. Komunikace s účastníky studie během měření byla omezena pouze na povely od osoby provádějící měření s cílem v maximální možné míře eliminovat zevní rušivé podněty.

Zadaný text: „g“ „a“ „m“.
Obr. 2. Zadaný text: „g“ „a“ „m“.

Pro pořízení elektromyografického záznamu byl použit přístroj Telemyomini 16 firmy Noraxon Inc. USA a dále jednorázové samolepící Ag/AgCl (stříbro/chlorid stříbrný) elektrody od firmy Noraxon opatřené vodivým gelem s průměrem adhezivní plochy 3,8 cm, přičemž vodivá plocha měla průměr 1 cm. Tento typ elektrod splňuje požadavky pro povrchovou elektromyografii SENIAM (Surface Electromyography for Non-invasive Assesment of Muscle) (8).

K měření byly použity jednorázové samolepící Ag/AgCl elektrody od firmy Noraxon Inc. USA opatřené vodivým gelem s průměrem adhezivní plochy 3,8 cm. Tyto byly umístěny na m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis tak, jak znázorňují obrázky 3 a 4. Systém byl dále propojen s počítačem opatřeným speciálním softwarem pro měření a zpracování elektromyografických dat MyoResearch XP Master Edition 1.06.21 od firmy Noraxon Inc. USA.

Umístění elektrod: m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris.
Obr. 3. Umístění elektrod: m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris.

Umístění elektrod: m. extensor carpi radialis.
Obr. 4. Umístění elektrod: m. extensor carpi radialis.

Pásmové rozmezí pro vlastní měření bylo 5-500 Hz a vzorkovací frekvence 1500 Hz. Měření sestávalo ze dvou dílčích měření. U každého subjektu byla nejprvě změřena maximální izometrická kontrakce m. opponens pollicis, m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis před a následně po napsání 10 SMS o 160 znacích na mobilním telefonu Nokia 6303. Měření maximální izometrické kontrakce bylo provedeno u všech tří sledovaných svalů vždy třikrát po sobě v obou případech měření, tedy před a po splnění zadaného úkolu. Pauza mezi 1., 2. a 3. maximální izometrickou kontrakcí v prvním i druhém měření měla délku 1 minutu Před zahájením úkolu byli probandi instruováni, aby hlásili subjektivní pocity nastalé v průběhu psaní SMS na mobilním telefonu. U všech subjektů bylo zachováno stejné pořadí jednotlivých provedených měření. Popis průběhu měření je uveden v tabulce 1 (14).

Tab. 1. Popis průběhu měření.
Popis průběhu měření.

Analýza dat

Záznamy z jednotlivých měření byly podrobeny frekvenční analýze v programu XP Master Edition 1.06.21 od firmy Noraxon Inc. USA. Průběh změn frekvence elektromyografického signálu byl vyhodnocován pro každou maximální izometrickou kontrakci, přičemž délka hodnoceného intervalu byla 5 sekund. Interval o délce 5 sekund byl manuálně vybrán a označen v elektromyografickém záznamu s ohledem na stacionaritu signálu. Tím byly z každého měření získány 3 hodnoty, celkem tedy 6 hodnot pro každý sval. Jako sledovaná frekvenční charakteristika byl zvolen medián frekvence. Dalším sledovaným parametrem byla plocha pod křivkou výkonového spektra, přičemž analýza dat tohoto parametru probíhala stejně jako u vyhodnocení průběhu změn frekvence EMG signálu. Analýza dat probíhala v následujících krocích a byly vybrané tyto sledované parametry:

  1. Hodnoty mediánů frekvence EMG signálu u měření před napsáním 10 SMS o 160 znacích ve srovnání s hodnotami mediánů frekvence EMG signálu u měření po splnění zadaného úkolu. Získání jedné hodnoty pro každé měření vypočtením průměru ze tří získaných hodnot mediánu frekvence EMG signálu před a následně po splnění zadaného úkolu.
  2. Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu mediánu frekvence EMG signálu po zadání 10 SMS o 160 znacích na mobilním telefonu. Hodnota získaná před splněním zadaného úkolu je stanovena jako 100%.
  3. Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u měření před napsáním 10 SMS o 160 znacích ve srovnání s velikostí plochy pod křivkou výkonového spektra u měření po splnění zadaného úkolu. Získání jedné hodnoty pro každé měření vypočtením průměru ze tří získaných hodnot před a následně po splnění zadaného úkolu.
  4. Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra EMG signálu po zadání 10 SMS o 160 znacích na mobilním telefonu. Hodnota získaná před splněním zadaného úkolu je stanovena jako 100%.

VÝSLEDKY

Vyhodnocení mediánu frekvence

Tabulka 2 ukazuje hodnoty mediánu frekvence EMG signálu u m. opponens pollicis každého subjektu před a po napsání 10 SMS o 160 znacích na klávesnici mobilního telefonu. Dále je v uvedené tabulce procentuálně vyjádřen nárůst nebo pokles mediánu frekvence. Z výsledků, které procentuálně hodnotí pokles nebo nárůst mediánu frekvence EMG signálu, je patrné, že u 4 z celkových 5 subjektů dochází k nárůstu mediánu frekvence minimálně o 17 %. U subjektu č. 1 dochází k poklesu mediánu frekvence pouze o 2 %.

Tab. 2. Hodnoty mediánu frekvence u m. opponens pollicis.
Hodnoty mediánu frekvence u m. opponens pollicis.

V tabulce 3 jsou uvedeny hodnocené ukazatele pro m. flexor carpi ulnaris a v tabulce 4 potom hodnoty m. extensor carpi radialis.

Tab. 3. Hodnoty mediánu frekvence u m. flexor carpi ulnaris.
Hodnoty mediánu frekvence u m. flexor carpi ulnaris.

Z výsledků uvedených v tabulkách 2, 3 a 4 je možné usuzovat na tendenci k nárůstu „pálení“ motorických jednotek, tedy zvýšení časové aktivace motorických jednotek u m. opponens pollicis po splnění zadaného úkolu, jelikož v 80 % měření došlo ke vzestupu mediánu frekvence EMG signálu. Z výsledků týkajících se poklesu nebo nárůstu mediánu frekvence u m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis nelze vyvodit jednoznačně platné závěry.

Tab. 4. Hodnoty mediánu frekvence u m. extensor carpi radialis.
Hodnoty mediánu frekvence u m. extensor carpi radialis.

Nástup svalové únavy jsme definovali jako pokles mediánu frekvence výkonového spektra EMG signálu o 30 % oproti hodnotě mediánu frekvence před splněním zadaného úkolu, který v případě této pilotní studie představoval zadání 10 SMS o 160 znacích na klávesnici mobilního telefonu. Z výsledků jasně vyplývá, že k nástupu svalové únavy nedochází ani u jednoho ze sledovaných svalů.

Vyhodnocení plochy pod křivkou výkonového spektra

V tabulkách 5 – 10 jsou uvedeny plochy pod křivkou výkonového spektra u všech analyzovaných svalů, a to vždy před a po splnění zadaného úkolu, který v případě této studie představuje zadání 10 SMS o 160 znacích na klávesnici mobilního telefonu, dále je procentuálně vyjádřen pokles nebo nárůst tohoto sledovaného parametru. Pro ilustraci je uveden graf 1, na kterém je zobrazeno charakterizující výkonové spektrum u subjektu č. 1 ve vybraném 5sekundovém úseku první naměřené MVC před i po splnění zadaného úkolu. Z grafu lze vyčíst, že po napsání 10 SMS o 160 znacích dochází k poklesu výkonového spektra u subjektu č. 1, což ilustruje červená křivka. Toto grafické znázornění koresponduje s hodnotami v tabulkách 5 a 6.

Tab. 5. Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. opponens pollicis.
Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. opponens pollicis.

Tab. 6. Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. opponens pollicis
Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. opponens pollicis

Tab. 7. Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. flexor carpi ulnaris.
Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. flexor carpi ulnaris.

Tab. 8. Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. flexor carpi ulnaris.
Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. flexor carpi ulnaris.

Tab. 9. Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. extensor carpi radialis.
Velikost plochy pod křivkou výkonového spektra u m. extensor carpi radialis.

Tab. 10. Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. extensor carpi radialis.
Procentuální vyjádření poklesu nebo nárůstu plochy pod křivkou výkonového spektra u m. extensor carpi radialis.

Celkové výkonové spektrum u probanda č. 1: Zelená křivka hodnotí výkonové frekvenční spektrum ve vybraném
intervalu první naměřené MVC před napsáním 10 SMS o 160 znacích. Červená křivka hodnotí výkonové frekvenční spektrum ve vybraném intervalu první naměřené MVC po splnění zadaného úkolu.
Graf 1. Celkové výkonové spektrum u probanda č. 1: Zelená křivka hodnotí výkonové frekvenční spektrum ve vybraném intervalu první naměřené MVC před napsáním 10 SMS o 160 znacích. Červená křivka hodnotí výkonové frekvenční spektrum ve vybraném intervalu první naměřené MVC po splnění zadaného úkolu.

Z hodnocení plochy pod křivkou lze závěrem konstatovat, že u m. opponens pollicis dochází v případě této pilotní studie vždy k poklesu tohoto sledovaného parametru, který vypovídá o snížení počtu aktivovaných motorických jednotek, tedy „prostorové“ aktivaci.. Z výsledků týkajících se m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis nelze vyvodit obecně platné závěry (14).

Souhrn výsledků

Výsledky EMG analýzy neprokázaly nástup svalové únavy na vybraných svalech ruky po napsání 10 SMS o 160 znacích, ani u jednoho z pěti probandů a nelze ani říci, že by ve výsledcích byla naznačena nějaká tendence přiblížit se tomuto stavu. Naopak výsledky u m. opponens pollicis vykazují opačný trend u 4 z 5 probandů, tedy vzestup hodnoty mediánu frekvence EMG signálu.

Výsledky rovněž ukázaly, že nedošlo k nárůstu svalové aktivity u m. flexor carpi ulnaris a m. extensor carpi radialis během hodnocené činnosti, sledované parametry medián frekvence EMG signálu a velikost plochy pod křivkou výkonového spektra nevykazovaly vyšší hodnoty u měření maximální izometrické kontrakce po splnění zadaného úkolu, který v případě této pilotní studie představuje napsání 10 SMS o 160 znacích na klávesnici mobilního telefonu, oproti měření maximální izometrické kontrakce před splněním zadaného úkolu.

DISKUSE

Cílem prezentované pilotní studie bylo ohodnotit, zda dojde k nástupu svalové únavy na vybraných svalech ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Vycházeli jsme z předpokladu, že v důsledku stereotypně se opakujících pohybů, v případě této pilotní studie zkoumající pohyb palce při psaní krátkých textových zpráv na klávesnici mobilního telefonu, dochází po zadání určitého množství znaků k nástupu svalové únavy. Použitá metoda v experimentu - povrchová EMG je považována za spolehlivý nástroj pro stanovení lokální svalové únavy. V posledních letech je střední frekvence EMG výkonového spektra považována za citlivý indikátor fyziologické manifestace svalové únavy. Míra poklesu střední frekvence v průběhu trvalé kontrakce je používána jako index svalové únavy. Za další kvantitativní míru svalové únavy je považován nárůst amplitudy EMG.

Ong (11) ve své studii vyhodnocuje pohyb palce a velikost vynaložené síly při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Ve výsledcích své studie Ong (11) uvádí, že při psaní krátkých textových zpráv se nejčastěji objevuje pohyb směrem do flexe v IP kloubu a opozice palce v MCP kloubu. Při používání tlačítek v pravém sloupci klávesnice nedochází k vynaložení síly v tak velké míře jako při používání tlačítek ve zbylých dvou sloupcích klávesnice. Výsledky této studie ukázaly, že svalové úsilí, které je třeba vynaložit pro stisknutí tlačítka klávesnice při psaní na klávesnici mobilního telefonu, má nejvyšší hodnoty při rychlých úhlových změnách polohy, a to směrem do flexe v IP kloubu a při opozici v MCP kloubu. Proto se nabízí možnost pro případné další studie věnujících se této tématice, sledovat nástup svalové únavy nejen na m. opponens pollicis, ale vzhledem k závěrům a výsledkům studie Onga (11) sledovat nástup svalové únavy na svalech provádějících pohyb směrem do flexe v IP kloubu a pohyb směrem do opozice v MCP kloubu. V námi provedené studii je jediným sledovaným svalem, majícím vztah k výše zmíněným kloubním strukturám, pouze m. opponens pollicis. Pro další studie, které budou prováděny následně, připadá tedy v úvahu m. flexor pollicis longus realizující flexi v IP kloubu, m. abductor pollicis brevis, m. abductor pollicis longus a m. flexor pollicis brevis umožňující opozici palce (6).

Lze předpokládat, že určitou roli ve výsledcích bude hrát také samotná volba mobilního telefonu použitého pro experiment. Můžeme se domnívat, že by použití jiného typu telefonu mohlo výsledky ovlivnit. S každou novou generací mobilních telefonů přichází další specifické nové vestavěné funkce, které vedou ke zvýšení hladiny expozice fyzikálních vlivů. Dalším problémem nových typů telefonů jsou čím dál tím rozměrově menší klávesnice, které vyžadují přesnější jemnou motoriku a zvyšují nároky na svaly palce podílející se na pohybu palce při psaní SMS (3).

ZÁVĚR

Předložený příspěvek diskutuje téma TMI a předkládá pilotní studii, která si kladla za cíl ohodnotit svalovou únavu na vybraných svalech ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Provedená analýza ukázala, že nedošlo k nástupu svalové únavy u žádného ze sledovaných svalů, tak jak by se dalo vzhledem k současným poznatkům týkajících se repetitivní činnosti předpokládat.

Výsledky této pilotní studie lze vztáhnout pouze na subjekty, které se této studie účastnily, a především nelze vyvozené závěry vzhledem k nízkému počtu probandů zobecňovat, nicméně jsou naznačeny určité trendy, které se k vlivu užívání mobilních telefonů na pohybový systém váží. Tyto však bude zapotřebí dále analyzovat a ověřit na reprezentativním vzorku populace.

Studie obdržela souhlas etické komise UK FTVS, jehož součástí je informovaný souhlas probandů.
Příspěvek vznikl s podporou VZ MŠMT ČR MSM 0021620864 a SVV.

Doc. PaedDr. Dagmar Pavlů, CSc.
Katedra fyzioterapie FTVS UK
J. Martího 31
162 52 Praha 6


Zdroje

1. BEROLO, S.; WELLS, P. R.; AMICK, C. B.: Musculoskeletal symptoms among mobile hand-held device users and their relationship to device use: A preliminary study in a Canadian university population. Applied Ergonomics, 42, 2011, s. 371-378.

2. ČIHÁK, R.: Anatomie 1. 2. upravené a doplněné vydání. Praha, Grada Publishing, 2003, 516 s. ISBN 80-7169- -970-5.

3. GUSTAFSSON, E.; JOHNSON, P. W.; HAGBERG, M.: Thumb postures and physical loads during mobile phone use – A comparison of young adults with and without musculoskeletal symptoms. Journal of Electromyography and Kinesiology, 20, 2010, s. 127-135.

4. JENKINS, D. B.: Hollinshead’s functional anatomy of the limbs and back. 9. ilustrované vydání. Saunders, Else­-vier, 2009. 442 s. ISBN 1416049800.

5. JOHNSON, P. et al.: Thumb joint movement and muscular activity during mobile phone texting – A methodological study. Journal of Electromyography and Kinesiology, 21, 2011, s. 363-370.

6. KAPANDJI, I. A.: The physiology of the joints. London, Churchill Livingstone, 1990. The Hand, s. 164-280. ISBN 0-443-02504-5.

7. KOLÁŘ, P.: Kineziologie zápěstí a ruky. In: KOLÁŘ, P. (Ed): Rehabilitace v klinické praxi. Praha, Galén, 2009. s. 155-158. ISBN 978-80-7262-657-1.

8. KONRAD, P.: The ABC of EMG. A Practical Introduction to Kinesiological Electromyography. [online] 2005 [cit. 2011-03-26]. Dostupné z WWW: < >.

9. KRUMLOVÁ, H.; PÁNEK, D.; PAVLŮ, D.:. Měření EMG aktivity svalové tkáně po aplikaci celotělové chladové terapie (-130°). Rehabilitace a fyzikální lékařství, 2010, 1, s. 14-20.

10. KUCER, N.: Symptoms experienced by long term users of mobil phones. AIP Conference Proceedings, April 23, 2007,899(1),814. Available from: Academic Search Complete, Ipswich, MA. Accessed November 1, 2010. ISSN 0094243X. Dostupný z WWW:

<http://search.ebscohost.com/>. Kulturistika [online]. 1997 [cit. 2011-03-23]. Zloženie a štruktúra svalu. Dostupné z WWW: < >.

11. ONG, F. R.: Thumb motion and typing forces during text messaging on a mobile phone. 13th International Conference on Biomedical Engineering IFMBE Proceedings, 23, 2009, Track 5, 2095-2098, DOI: 10.1007/978-3-540-92841-6_522. Dostupný z WWW: <http://springerlink.metapress.com/content/k4h0141l283r5347/>.

12. PÁNEK, D., PAVLŮ, D., ČEMUSOVÁ, J.: Počítačové zpracování dat získaných pomocí povrchového EMG. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 2009, 4, s. 177-180.

13. PÁNEK, D., PAVLŮ, D., ČEMUSOVÁ, J.: Rychlost vedení akčního potenciálu svalu jako identifikátor nástupu svalové únavy v povrchové elektromyografii. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 2009, 3, s. 96-101.

14. ŠIMKOVÁ L.: Hodnocení nástupu svalové únavy na vybraných svalech ruky při psaní krátkých textových zpráv na mobilním telefonu. Diplomová práce, UK FTVS, Praha, 2011.

15. ROKYTA, R.: Fyziologie svalů. In: Rokyta, R. et al.: Fyziologie : pro bakalářská studia v medicíně, přírodovědných a tělovýchovných oborech. 1. Praha, SV, 2000, s. 359. ISBN 80-85866-45-5.

16. VAN OUDENAARDE, E. et al.: Differences and similarities in electrical muscle activity for the abductor pollicis longus muscle divisions. Journal of Electromyography and Kinesiology, 5, 1995, 1, s. 57-64.

17. VYKOUKALOVÁ, Z.: Mobil je poselství: Význam média a jeho dopad na komunikaci v interpersonálních vztazích generace SMS [online]. Brno, Masarykova univerzita, 2007, 122 s. Rigorózní práce. Masarykova univerzita v Brně. Dostupné z WWW: <http://is.muni.cz/th/14219/fss_r/rigorozni_prace.pdf>.

Štítky
Fyzioterapie Rehabilitace Tělovýchovné lékařství

Článek vyšel v časopise

Rehabilitace a fyzikální lékařství

Číslo 2

2011 Číslo 2

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Neutropenie
nový kurz
Autoři: MUDr. Michal Kouba

Imunoterapie urotelového karcinomu močového měchýře
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se