Biofeedback a jeho využití v léčebné rehabilitaci pohybového systému člověka


Biofeedback and Its Application if Therapeutic Rehabilitation of Human LocomotorSystem

Biofeedback is used to positively influence the health state by means of a device, which is scanning and imaging the course of various body functions, such as pulse, temperature, respiratory rate, regional blood flow, brain activity and muscular tension.

The aim of our study was to find out relevant studies about principles, use and effects of using methods based on biofeedback principle in the therapy of locomotor system. High attention was paid to electromagnetic biofeedback of upper and lower extremities. Frequent attention is using these methods in therapy of gait and postural functions. In these cases, other physical principles for scanning information are used as well. The point is for example the pressure feedback, plantography, and vibrotactile biofeedback. In addition to effectiveness of these methods the authors paid attention to obtaining information, whether the effect occurs immediately and its duration. The possibility of using this approach at home belongs to the advantages. From the described spectrum of studies is has become possible to evaluate, for which diagnoses and health complaints of the patients it is applicable.


Autoři: M. Šorfová;  K. Dubnová
Působiště autorů: Katedra anatomie a biomechaniky, Fakulta tělesné výchovy a sportu, Karlova Univerzita, Praha
Vyšlo v časopise: Rehabil. fyz. Lék., 26, 2019, No. 4, pp. 191-197.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Biofeedback je využíván k pozitivnímu ovlivnění zdravotního stavu prostřednictvím zařízení, která snímají a zobrazují průběh různých tělesných funkcí, jako jsou například tep, teplota, dechová frekvence, regionální průtok krve, mozková aktivita nebo svalové napětí.

Naším cílem bylo vyhledat dostupné studie o principech, využití a účincích aplikace metod založených na principu biofeedbacku v terapii pohybového systému. Velká pozornost je věnována elektromyografickému biofeedbacku dolních i horních končetin. Časté je využití těchto metod při terapii chůze a posturálních funkcí. V těchto případech jsou použity i jiné fyzikální principy snímané informace. Jedná se o např. o tlakový biofeedback, plantografii a vibrotaktilní biofeedback. Kromě informací o účinnosti využití těchto metod byl kladen důraz na získání informací, zda je účinek okamžitý a do jaké míry přetrvává. Výhodou může být možnost využití v domácí léčbě. Z uvedeného spektra studií je možné posoudit, pro jaké diagnózy a zdravotní obtíže pacientů je vhodné jeho využití.

Klíčová slova:

elektromyografický biofeedback – tlakový biofeedback – plantografie – vibrotaktilní biofeedback

ÚVOD

Inteligentní řízení jakékoli činnosti v sobě zahrnuje analýzu informací o řízeném systému. Na tomto principu pracuje i lidský organismus (24). Některé fyziologické funkce ovlivňujeme nevědomě, jiné si plně uvědomuje  a řídíme je záměrně. Podmínkou provedení takového řízení je existence a správné vyhodnocení zpětnovazební informace. Kybernetika používá pojmu regulace, což je proces udržování vybraných (regulovaných) veličin na předem stanovených hodnotách. Regulace vyžaduje existenci záporné zpětné vazby. Až na jejím základě se pak může uplatnit schopnost  působit na systém s daným cílem regulovat ho (24).

Biofeedback využívá elektronické, tlakové  a jiné senzory připojené na různé části těla pro detekci změn fyziologických reakcí. Jednotlivci jsou informováni o těchto změnách nejčastěji prostřednictvím vizuálních (na displeji) a sluchových (série pípnutí) signálů.  Jde o metodu, která v reálném čase poskytuje pacientům informace o fyziologických procesech, které jim pomáhají získat volní kontrolu nad tělem i myslí (11, 35). Tyto informace jsou označovány také jako nadstavbové, či jako vnější zpětná vazba, protože poskytují uživateli nad rámec informací obvykle dostupných oproti smyslovým (vnitřním) zpětnovazebným informacím (11).

Biofeedback je využíván k pozitivnímu ovlivnění zdravotního stavu prostřednictvím zařízení, která snímají a zobrazují průběh různých tělesných funkcí, jako je například tep, teplota, dechová frekvence, regionální průtok krve, mozková aktivita nebo svalové napětí (35). V dalším textu přinášíme přehled oblastí a typů využití této perspektivní techniky na poli léčebné rehabilitace zaměřené na pohybový systém a jeho funkce.

METODA

Naším cílem bylo vyhledat dostupné literární zdroje v odborných internetových databázích a elektronických portálech, mezi které patří EBSCOhost, PUBmed, Web of Science, Google Scholar, OvidSP. Výběr prací měl splňovat následující parametry - charakter práce: systémové přehledy a meta-analýzy, kontrolované randomizované studie, jazyk: anglický, německý, český a časové vymezení publikací, leden 2000 až květen 2018.

VÝSLEDKY

Elektromyografický biofeedback (EMG BFB, využívající EMG zařízení, které poskytuje pacientovi zpětnou vazbu o elektrické aktivitě neuromuskulární komplexu. Jedná se tedy o měření elektrické, nikoliv kinetické (6). EMG BFB je považován za slibný a doporučovaný přístup pro (pře)učení funkční motorické kontroly. Veliký potenciál motorického učení pomocí EMG BFB byl prokázán schopností naučit se specificky řídit jednotlivé motorické vzory již během několika hodin biofeedback tréninku (15). Modulací svalové kontrakce může dojít ke změně míry svalového napětí na úroveň vědomí, což umožní pacientovi upravit jeho motorický výkon (33). EMG BFB je nejrozšířenější technika biologické zpětné vazby v rehabilitaci, která pracuje se svalovým napětím a používá se především v nejširších oblastech neuromuskulární rehabilitace (9). Terapie EMG BFB je jednoduchý, levný a hodnotný doplněk běžných léčebných postupů (19).

Terapeuticky se elektromyografický biofeedback požívá pro léčbu inkontinence moči i stolice, obstipace, tenzních bolestí hlavy, parézy n. facialis, k obnovení motorických funkcí u pacientů po cévní mozkové příhodě (CMP), v léčbě pohybového aparátu u bolesti, u poruch temporomandibulárního kloubu, patelofemorální bolesti, v pooperační léčbě menisku a předního křížového vazu. Obecně platí, že dosavadní studie prokázaly smíšené úrovně účinnosti. Prospěšný trend byl pozorován při využití EMG BFB ke snížení svalové napětí (9, 33). 

Terapie chůze

Dle Véleho (31) je chůze nejběžnějším typem lokomoce, která slouží k uspokojení základních lidských potřeb. Není tedy divu, že se výzkum zabývá významem biologické zpětné vazby v terapii chůze. Doposud byly řešeny studie zabývající se efektem EMG BFB na terapii chůze u pacientů po CMP, s míšní lézí či u dětí s dětskou mozkovou obrnou (DMO).

Pacienti po cévní mozkové příhodě

Navrácení schopnosti chodit je považováno za nejdůležitější cíl pro rehabilitaci dolních končetin osob po CMP (10). Zpětná vazba umožňuje do určité míry nahradit insuficientní informace z proprio­receptorů a dalších senzorů pohybu, které byly narušeny proděláním CMP.

Jonsdottirová a kolektiv (20) hodnotili ve své randomizované kontrolované studii účinnost EMG BFB, aplikovaného v úkolově orientovaném přístupu založeném na principech motorického učení, na zvýšení maximální svalové síly lýtkových svalů postižené dolní končetiny a rychlost chůze u pacientů po CMP s chronickou mírnou až středně těžkou hemiparézou. Výsledky ukázaly, že léčba pomocí EMG BFB vedla k významnému zvýšení (p < 0,01) propulzní síly lýtka postižené dolní končetiny (z 0,63 W/kg na 1,04 W/kg) spolu s významným zvýšením rychlosti chůze a prodloužením délky kroku. U kontrolní skupiny, která podstoupila konvenční terapii, nedošlo k žádným změnám v jakémkoliv měřeném parametru chůze (11).

Studie Del Diniové a kolektivu (7) porovnávala výsledky analýzy chůze a nové metody funkční magnetické rezonance (fMRI) s cílem prověřit schopnost fMRI rozpoznat fáze motorického učení před a po EMG BFB terapii u pacienta s chronickou hemiparézou po CMP a kontrolního subjektu. EMG aktivita byla snímána z m. gastrocnemius lateralis, zároveň byla dynamometrickou silovou deskou hodnocena velikost jeho propulzní síly. Metodou fMRI byly vyhodnoceny pro čtyři z 58 oblastí mozku, které by měly být nejvíce zapojeny do provádění motorické úlohy,

Vyhodnocené údaje o chůzi pacienta po CMP naznačovaly trend směrem k normálním hodnotám rychlosti, délky kroku, aktivity a síly svalů ovlivňující pohyb v hleznu. Ze zjištěných údajů vyplývá možná souvislost vlivu BFB terapie na centrální i na periferní nervový systém.

Pacienti s dětskou mozkovou obrnou

U pacientů s dětskou mozkovou obrnou (DMO), i bez jejich významného zapojení se do vykonávané činnosti, je hlavním principem BFB terapie opakující se a koncentrovaný trénink, který může hrát roli v plasticitě mozku. Abychom mohli pochopit mechanismy oživení získaných BFB terapií, jsou zapotřebí neuroradiologické studie zkoumající kortikální reorganizaci. To nám také pomůže zlepšit naše znalosti o neuromuskulárních léčebných postupech (9).

Ve studii Dursuna a kolektivu (9) byl aplikován EMG BFB na dorzální a plantární flexory hlezenního kloubu spolu s cvičebním programem u 21 dětí s DMO, které měly dynamickou deformitu pes equinus, s cílem pozorování a porovnání možného zlepšení funkcí chůze s kontrolní skupinou 15 dětí s DMO, které podstoupily cvičební program bez BFB. Po prvním hodnocení jeden měsíc od začátku studie, kdy se zjistilo nedostatečné zlepšení kontrolní skupiny oproti BFB skupině, byla studie pro kontrolní skupinu z etických důvodů pozastavena a BFB aplikace byla zahájena i u pacientů v kontrolní skupině, která nebyla dále spojena se studií.

Výsledky této studie ukázaly výrazné zlepšení u dětí v BFB skupině, pokud jde o snížení svalového tonu a zvýšení aktivního rozsahu pohybu hlezenního kloubu, ve srovnání s dětmi v kontrolní skupině. Tyto výsledky naznačují, že BFB byl účinný pro zvýšení účinnosti cvičebního programu.

Pacienti s míšní lézi

Jednou z obvyklých obav u pacientů s míšní lézi je otázka, zda budou moci znovu chodit. Prognóza chůze obvykle závisí, kromě jiného, na úbytku svalové síly. Včasné znovunabytí svalové síly po neúplné míšní lézi bylo identifikováno jako užitečný indikátor možného navrácení schopnosti chodit. Různé studie proto doporučují rehabilitační strategie s důrazem na posílení extenzorů kyčelních kloubů. Pokroky ze strany pacientů využívajících BFB terapii jsou připisovány výsledkům neuromuskulárního učení, na rozdíl od prostého posílení (12).

Hodnocením efektu EMG BFB na m. gluteus maximus pro ovlivnění parametrů chůze u 30 pacientů s neúplnou míšní lézí se zabývali Govil a kolektiv (12). Kontrolní skupina podstoupila pouze tradiční rehabilitaci a trénink chůze. Výsledky ukázaly významný rozdíl mezi oběma skupinami v EMG amplitudách (p = 0,001), v rychlosti (p = 0,043) a kadenci (p = 0,05) chůze. Změna délky kroku (p = 0,512) nevykázala žádný významný rozdíl.

EMG odezvy získané ze studie De Biase a kolektivu (6) ukazují, že léčba EMG BFB přispěla k výraznému zvýšení volní EMG odpovědi specifických svalů (m. rectus femoris) pod úrovní léze u pacientů s dlouhodobým poraněním míchy. Toto zjištění má významné důsledky pro rehabilitaci míchy, a naznačuje, že biofeedback působí na kortikální reorganizaci nových nervových obvodů nebo míšních drah, které byly ušetřeny léze.

Pooperační či chronické potíže kolenního kloubu

Poruchy muskuloskeletálního systému, jako je ruptura předního zkříženého vazu (ligamentum cruciatum anterius - dále LCA), léze menisku, syndrom patelofemorální bolesti a osteoartritida kolena, jsou spojeny s úbytkem svalové síly m. quadriceps femoris (MQF) a zmenšením jeho svalového objemu. Kombinace artrotických svalových inhibicí a kompenzačních pohybových vzorů zapříčiněných bolestí mohou přispět k oslabení MQF. Wasielewski a kol. (33) zpracovali řadu studií zkoumajících efekt EMG BFB na facilitaci MQF po operacích a úrazech kolenního kloubu. Ukazuje se, že EMGB prospívá pro krátkodobé snížení pooperační bolesti a nárůst síly čtyřhlavého svalu (MQF) v pooperační rehabilitační péči kolenního kloubu (rekonstrukce LCA, stav po menisektomii). Je ale neúčinná v případě chronických potíží, jako je patellofemorální bolest a osteoartritida.

Významná je také optimalizace neuromuskulárního řízení m. vastus medialis obliquue. Výsledky studie Christanela a kolektivu (19) ukazují, že léčba EMG BFB, spočívající v nácviku správného zapojování m. vastus medialis oblique (izometrická kontrakce vsedě, aktivace při stoji na 1 dolní končetině) hraje v časné fázi rehabilitace po rekonstrukci LCA důležitou roli na zvýšení pasivního rozsahu pohybu do extenze kolenního kloubu (19).

Zvýšení aktivního rozsahu pohybu v kolenním kloubu do extenze u pacientů po artroskopické operaci kolenního kloubu potvrdily také výsledky Bouchera a kolektivu (3), kteří zkoumali efekt EMG BFB v kombinaci s aplikací elektroterapie pomocí transkutánní elektroneurostimulace (TENS) na m. vastus medialis oblique a m. rectus femoris. Intervenční i kontrolní skupina dosáhly pozitivních výsledků ve zvětšení aktivního rozsahu pohybu kolenního kloubu v 1. - 6. týdnu terapie. V 6. - 12. týdnu terapie však statisticky významného zlepšení dosáhla pouze EMG BFB a TENS skupina oproti kontrolní skupině. Efekt na zvětšení svalové síly extenzorů kolenního kloubu v pooperační rehabilitační péči kolenního kloubu však prokázán nebyl.

Pozitivní efekt EMG BFB u pacientů po artroskopické menisektomii na zvýšení svalové síly m. vastus lateralis a zvětšení svalového objemu m. vastus medialis potvrdila studie Akkayi a kolektivu (1). V další studii byl zjištěn pozitivní efekt pětitýdenního izometrického cvičení s aplikací  EMG BFB na nárůst izometrické svalové síly m. quadriceps femoris (MQF) u pacientů s osteoartrózou kolenního kloubu (2). Nárůst izometrické svalové síly MQF u pacientů po rekonstrukci LCA byl dokázán také ve studii Kesemenliho a kolektivu (22), ve které byla použita nová metoda izometrického cvičení MQF s EMG BFB, spočívající v „tahu pately vzhůru k trupu“ oproti tradiční metodě, kdy je patela tlačena „dolů do podložky“.

Studie Yipa a kolektivu (34) se zabývala vlivem EMG BFB na zvětšení izokinetické síly extenzorů kolenního kloubu u pacientů s patelofemorální bolestí. Nárůst svalové síly po 4 týdnech terapie byl zaznamenán v intervenční i kontrolní skupině bez statisticky významného rozdílu, u EMG BFB skupiny však došlo k nárůstu rychleji. Cvičební program doplněný o EMG BFB na aktivaci m. vastus medialis obliquue ale neměl dlouhodobý efekt, kdy po 8 týdnech terapie nedošlo k významnějšímu zlepšení.

Využití elektromyografického biofeedbacku v terapii horní končetiny

Účinek EMG BFB tréninku u pacientů po míšní lézi zkoumala také RKS Midaughové a kolektivu (27). Účelem této studie bylo zkoumat účinek BFB, který doplňoval standardní cvičební program, na zmírnění bolesti ramenního kloubu (RK) u 15 vozíčkářů s poraněním míchy na úrovni C6 a níže, kteří se pohybují na manuálním vozíku. Cílem EMG BFB tréninku bylo zlepšení svalové rovnováhy a svalové relaxace během pohánění invalidního vozíku. Výsledky ukázaly příznivý efekt EMG BFB tréninku. Došlo ke snížení bolesti ramenního kloubu, měřené pomocí Indexu škály bolesti ramena u vozíčkářů (Wheelchair Users Shoulder Pain Index), o 64 % od začátku do konce terapie (10 týdnů) ve cvičební skupině s využitím BFB (p = 0,02). U skupiny, která pouze cvičila, došlo ke snížení pouze o 27 %. Při kontrolním měření, 16 týdnů po konci terapie, bylo zjištěno u cvičební skupiny s EMG BFB snížení bolesti v ramenním kloubu o 82 % (p = 0,004), zatímco u pouze cvičící skupiny o 63 % (p = 0,03) ve stejném časovém období.

Vliv EMG BFB na ovlivnění svalových dysbalancí a kinematiky lopatky u zdravých jedinců a u jedinců se subakromiálním impingment syndromem (SAIS) popisuje studie Huanga a kolektivu (17). Do studie bylo zařazeno 12 zdravých probandů a 13 osob se SAIS. EMG byl použit pro záznam aktivity skapulárních svalů během flexe a zevní rotace ramenního kloubu a kliku. Dále byly vypočítány poměry zapojení svalů (horní vlákna m. trapezius/m. serratus anterior, horní vlákna m. trapezius/střední vlákna m. trapezius a horní vlákna m. trapezius/ dolní vlákna m. trapezius) v průběhu cvičení s a bez EMG BFB. Kinematika lopatky byla zaznamenána před a po cvičení s a bez EMG BFB. Výsledky ukázaly, že u jedinců se SAIS byly poměry svalové rovnováhy nižší při ventrální flexi a zevní rotaci ramenního kloubu s EMG BFB než během samostatného cvičení. U provádění kliku nebyly naměřeny žádné významné rozdíly s a bez EMG BFB v obou skupinách.

U pohybu do zevní rotace ramenního kloubu zkoumala účinky EMG BFB také studie Lima a kolektivu (25) na EMG amplitudu pro zadní vlákna m. deltoideus a m. infraspinatus a poměr EMG aktivity m. infraspinatus a zadních vláken m. deltoideus. Celkem 31 zdravých jedinců provádělo zevní rotaci vleže na boku s a bez vizuálního EMG BFB. Vizuální EMG BFB pracoval s předem stanovenou hranicí pro zabránění nadměrné kontrakce zadních vláken m. deltoideus. Během tréninku došlo k statisticky významnému snížení aktivity zadních vláken m. deltoideus, zatímco činnost m. infraspinatus a poměr činnosti m. infraspinatus a zadních vláken m. deltoideus se významně zvýšily při provádění zevní rotace s vizuálním EMG BFB. Tyto výsledky naznačují, že používání vizuálního EMG BFB během provádění zevní rotace ramenního kloubu je klinicky účinnou metodou tréninku pro snížení aktivity zadních vláken m. deltoideus a zvýšením aktivity m. infraspinatus. 

Metodologie navržená doktorkou Steele (28) se zabývala využitím EMG BFB v terapii chronické poruchy polykání u pacientů po CMP. Pomocí povrchových EMG elektrod, umístěných pod bradou, může být měřena aktivita suprahyoidních svalů (m. mylohyoideus, m. geniohyoideus, m. stylohyoideus, m. digastricus) během polykání. Zpětnovazebním vizuálním zobrazením signálu představující činnost těchto svalů na obrazovce pak mohou pacienti sledovat kontrakce těchto svalů a mohou se učit provádět kontrakce s vyšší amplitudou (opakované dopolknutí) či setrvalé kontrakce, tzv. Mendelsohnův manévr, kdy pacient během polykání potravy drží hrtan manuálně ve zvýšené poloze tak, aby jícen zůstal déle otevřený.

Tlakový biofeedback se skládá z polštářku naplněného vzduchem, který je připojen k měřícímu tlakovému článku. Díky změně tlaku v nafouknutém polštářku lze rozpoznat kontrakce či uvolnění svalů. Tento nástroj se klinicky používá při tréninku aktivace a relaxace svalů se stabilizační funkcí trupu (hlouběji uložené svaly, např. m. transversus abdominis) a pro detekci pohybů páteře především u pacientů s bolestí v bederní části zad. Jde o poměrně levný nástroj, který lze snadno aplikovat v klinické praxi i v rámci domácí autoterapie (5), (32).

Existují poznatky, že segmentové stabilizační cvičení je účinné při léčbě bolesti v bedrech. Pro spolehlivé hodnocení výsledků cvičení se využívá Pronační test, který vyhodnocuje činnost m. transversus abdominis vleže na břichu pomocí zpětné vazby. Spolehlivost výsledků při opakování pronačního testu a spolehlivost hodnocení od více terapeutů, provádějícívh tento test, zkoumala studie Garnierové a kolektivu (32) při 7 sezeních během 8 týdnů u 40 probandů, u kterých se alespoň jednou během posledních 2 let vyskytla bolest beder. Z výsledků studie byla zjištěna poměrně nízká spolehlivost (ICC 0,47) hodnocení jednotlivých terapeutů, avšak naopak vyšší spolehlivost výsledků při opakování pronačního testu (ICC 0,81). Předpokládá se, že poskytnutím vizuální zpětné vazby může pronační test pacientovi umožnit více porozumět aktivitě hlouběji uložených břišních svalů, a tím zvýšit jejich motivaci ke cvičení.

Jung a kolektiv (21) využili ve své studii tlakový BFB spolu s EMG k porovnání efektu cvičení „vtahování“ břišní stěny na aktivitu břišních svalů v poloze vleže na zádech a ve stoji u 20 zdravých probandů. U všech měřených svalů (m. rectus abdominis, m. external oblique abdominis, m. internal oblique abdominis a m. transversus abdominis) byla svalová aktivita výrazněji vyšší ve stoji než v poloze vleže na zádech (p < 0,05). Pro posílení aktivity břišních svalů podílejících se na stabilitě trupu je dle výsledků této studie vhodnější poloha ve stoji, ve které působí navíc gravitační síla.

Kromě hodnocení aktivity břišních svalů se tlakový BFB využívá také pro hodnocení aktivity hlubokých flexorů šíje, čímž se zabývala RKS Nezamudinna a kolektivu (29). Účelem této studie bylo porovnat efektivitu tlakového BFB při tréninku hlubokých flexorů šíje jako doplněk konvenčního cvičení na ovlivnění bolesti a snížené svalové síly u celkem 50 pacientů s bolestmi šíje. Pacienti byli náhodně rozděleni do BFB skupiny a kontrolní skupiny, která podstoupila pouze cvičební program bez BFB. Potvrdilo se, že tlakový BFB jako doplněk 6 týdnů dlouhé terapie (celkem 30 sezení) je efektivní pro nárůst svalové síly hlubokých flexorů krku (p < 0,01) a pro redukci intenzity bolesti (p < 0,004) v porovnání s kontrolní skupinou.

Dynamická plantografie je vyšetřovací metoda, u které je pomocí tlakové plošiny měřeno rozložení tlaku pod chodidlem, obvykle při chůzi či různých modifikacích stoje. Praktickým příkladem využití je trénink stoje a chůze pacientů po cévní mozkové příhodě, kteří chodí po pohyblivém chodníku s vizualizací rozložení tlakové zátěže plosek zdravé i paretické končetiny. Prostřednictvím této zpětné vazby je pacientům poskytnut další významný aferentní vstup napomáhající reaktivaci řídících center motoriky poškozených iktem. Vizuální zpětná vazba usnadňuje postiženému přenos váhy na paretickou dolní končetinu, zvyšuje se stabilita stoje i chůze a zlepšuje se kontrola a koordinace prováděných pohybů (4).

Khallaf a kolektiv (23) zkoumali ve své RKS vliv specificky zaměřeného cvičení, tréninku chůze a vizuálního plantografického BFB na korekci cirkumdukčního typu chůze u 16 pacientů po CMP během terapie probíhající 5x týdně 50 min. po dobu 8 týdnů. Stejně dlouho trvala tradiční fyzioterapeutická léčba u pacientů v kontrolní skupině. Během nácviku chůze přecházeli pacienti přes silovou plošinu. Z ní získané údaje o rozložení tlaku poté sloužily k analýze zatížení chodidla během stojné fáze kroku a její barevné znázornění pak bylo klíčovým bodem pro pacienty, aby pochopili jejich nesprávné zatěžování chodidel. Výsledky prokázaly, že plantografický vizuální BFB v kombinaci s cíleně zaměřeným cvičením lze efektivně využít pro nápravu cirkumdukčního typu chůze u pacientů po CMP.

Další možností asistovaného tréninku rovnováhy u pacientů, např. s vestibulární dysfunkcí, může být vibrotaktilní biofeedback. Zpětnovazebná informace o orientaci těla vůči gravitační vertikále je v tomto případě zprostředkována vjemem vibrací aplikovaných na kůži. Na trupu jedince je připevněný akcelerometr, který zaznamenává lineární zrychlení a gyroskop, který zaznamenává úhlovou rychlost. Kombinací jejich signálů se získává informace o náklonu jedince. Počet použitých párů senzorů určuje počet rovin, ve kterých lze náklon detekovat. Zpracovaný signál je převeden do vibračního stimulu, který je předáván jedinci prostřednictvím pole vibrátorů o několika sloupcích a zpravidla třech řadách uložených v elastickém pásu, který obepíná trup jedince. Směr výchylky je dán aktivací vibrátoru v jednom ze sloupců (např. při náklonu vpřed je vnímán vibrační podnět na břichu, při náklonu vpravo na pravém boku) a podle velikosti této výchylky se jedná o jeden ze tří vibrátorů v daném sloupci, kde se  zvyšujícím náklonem aktivuje výše uložený vibrátor ve sloupci (8).

Vibrotaktilní biofeedback byl použit v této zkřížené studii Dozzy a kolektivu (8), kde  9 pacientů s jednostrannou vestibulární lézí trénovalo chůzi o úzké bázi s a bez použití elastického pásu (biofeedback zařízení) během 2 tréninkových cyklů. Biofeedback zařízení informovalo pacienty o jejich náklonu trupu v boční rovině a rychlosti výkyvů při chůzi pomocí vibrací trupu. Analýza pohybu a výkon pacientů praktikujících tandemovou chůzi byly porovnány u tréninku s a bez biofeedbacku.  V obou sledovaných skupinách  došlo u pacientů ke snížení úhlu náklonu trupu, vychýlení těžiště, rozpětí medio-laterálního výkyvu i frekvence chybování v krocích. Nicméně, žádný z tréninků s biofeedbackem nevedl k průkaznému krátkodobému zlepšení v porovnání s výkonem pacientů u tréninku bez biofeedbacku. Tyto výsledky podporují hypotézu, že nelze očekávat významné zlepšení procesu učení nových dynamických motorických funkcí po krátkodobém použití taktilního biofeedbacku. Tomu odpovídá i pozorovaná vyšší frekvence chyb během začátku tréninku a jejich postupné snižování související s automatizací pohybu.

Stejně tak Horak a kolektiv (16) ve své randomizované křížové studii porovnávali efekt tréninku chůze o úzké bázi s a bez použití vibrotaktilního BFB u 10 pacientů s jednostrannou vestibulární lézí. Pacienti podstoupili celkem 51 zkoušek tréninku chůze se zavřenýma očima během 2 sezení s odstupem 14 dnů. Během tréninku došlo k okamžitému statisticky významnému zlepšení posturální stability u tréninku s využitím BFB (p < 0,05). Nicméně výsledky ukázaly, že procentuální zlepšení s a bez použití BFB během tréninku bylo podobné. Retence zlepšení byla navíc vyšší po tréninku chůze bez BFB. Z čehož vyplývá, že trénink s BFB nepřispěl k lepší posturální stabilitě během chůze mimo bezprostředního efektu krátce po terapii.

Biofeedback v robotické rehabilitaci chůze

Rozvoj a nárůst výskytu robotů využívaných v rehabilitaci, jakož i pokroky technologií, umožňují nové formy terapií pacientů s neurologickými poruchami. Robotem asistovaná léčba chůze může prodloužit dobu trvání terapie, zvýšit intenzitu tréninku pro pacienta a zároveň redukovat fyzickou zátěž pro terapeuta oproti manuální terapii na chodícím pásu. Definovat systém biofeedbacku u nácviku chůze pomocí robotů a vyzkoušet jejich použitelnost u pacientů bez neurologických poruch si stanovili ve své studii za cíl Lünenburger a kolektiv (26).

Ultrazvukový biofeedback

Ultrazvukový (UZ) biofeedback je formou biologické zpětné vazby využívající hodnot měřených pomocí ultrazvuku, kdy je detekována tloušťka svalu a průběh svalových vláken (13, 14). Jeho účinky se zabývala RKS Choie a kolektivu (18), když porovnávala vliv UZ BFB, EMG BFB a konvenční fyzioterapie. Zatímco po EMG BFB a UZ BFB tréninku došlo ke statisticky významnému zvýšení maximální volní kontrakce m. quadriceps femoris a ke snížení bolesti na postižené dolní končetině oproti konvenční fyzioterapeutické léčbě. Pouze pacienti z EMG BFB skupiny navíc vykazovali statisticky významný nárůst svalového objemu m. vastus medialis oblique, zatímco ostatní dvě skupiny nevykazovaly žádné změny. Autoři této studie zhodnotili efekt UZ BFB podobně jako efekt EMG BFB a doporučují ho k léčbě osteoartritidy kolenního kloubu.

Terapie pomocí UZ BFB byla použita také ve studii Prestona a kolektivu (30) pro ovlivnění poruchy zvuku řeči u dětí s řečovou apraxií. Celkem 6 dětí se zúčastnilo této studie zahrnující 18 léčebných sezení, během níž byla léčba zaměřená na tvorbu hlásek pomocí správného pohybu jazyka. Pacienti se učili modifikovat pohyby jazyka pomocí vizuální zpětné vazby ultrazvukových snímků v reálném čase. Výsledky této studie podpořily myšlenku, že léčebný program pro děti s řečovou apraxií, který obsahuje zpětnou vazbu o pohybech jazyka, může usnadnit přesnější a stabilnější tvorbu zvukových sekvencí, a že dochází ke generalizaci správného zvuku i netrénovaných, avšak foneticky podobných slov.

ZÁVĚR

Cílem naší rešeršní studie je ukázat, že biofeedback představuje efektivní nástroj, který může být vhodným doplňkem v základní léčbě celé řady zdravotních problémů. Je však třeba připomenout, že vždy musí být metoda aplikována nebo doporučena odborným lékařem nebo psychologem. Výsledky řady studií ukazují jak pozitivní možnosti tohoto technického principu léčebné pomůcky, tak jejích omezení.

Naše studie si hlouběji nevšímá velmi rozšířených systémů pro Elektrodermografický BFB (detekce vodivosti kůže odrážející emotivní stavy). Elektroencefalografický (EEG) neurofeedback (NFB) (učí osobu regulovat vlastní mozkovou aktivitu) a Biofeedback založený na měření teploty kůže (odrážející průtok krve). Dále využití BFB v terapii regionu pánevního dna (poruchy kontinence, defekace či erekce), a to jak na principu EMG, tlak principu snímání změn tlaků např. v pochvě.

Studie vznikla za podpory SVV 2016-260346 a PRVOUK P38.

Adresa ke korespondenci:

Doc. Ing. Monika Šorfová, Ph.D.

Katedra anatomie a biomechaniky

Fakulta tělesné výchovy a sportu UK

José Martího 31

162 52  Praha 6

e-mail: sorfova@ftvs.cuni.cz,stajnrtova@ftvs.cuni.cz


Zdroje

1.    AKKAYA, N. et al.: Efficacy of electromyographic biofeedback and electrical stimulation following arthroscopic partial meniscectomy: a randomized controlled trial. Clin. Rehabil., 26, 2012, 3, s. 224-236.

2.    ANWER, S. et al.: Effectiveness of electromyographic biofeedback training on quadriceps muscle strength in osteoarthritis of knee. Hong Kong Physiotherapy Journal, 2, 2011, 2, s. 86-93.

3.    BOUCHER, T. et al.: Effectiveness of surface electromyographic biofeedback-triggered neuromuscular electrical stimulation on knee rehabilitation. North American Journal of Sports Physical Therapy: NAJSPT, 4, 2009. 3, s. 100.

4.    BURGET, N.: Využití zpětné vazby v rehabilitaci pacientů s poruchami chůze po cévní mozkové příhodě. Rehabilitation & Physical Medicine/Rehabilitace a Fyzikalni Lekarstvi, 22, 2015. 2.

5.    CAIRNS, M. C., HARRISON, K., WRIGHT, C.: Pressure biofeedback: a useful tool in the quantification of abdominal muscular dysfunction? Physiotherapy, 86, 2000. 3, s. 127-138.

6.    De BIASE, M. et al.: Increased EMG response following electromyographic biofeedback treatment of rectus femoris muscle after spinal cord injury. Physiotherapy, 97, 2011, 2, s. 175-179.

7.    DEL DIN, S. et al.: Assessment of biofeedback rehabilitation in post-stroke patients combining fMRI and gait analysis: a case study. J. Neuroeng. Rehabil., 11, 2014, 1, s. 1.

8.    DOZZA, M. et al.: Effects of practicing tandem gait with and without vibrotactile biofeedback in subjects with unilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research, 17, 2007. 4, s. 195-204.

9.    DURSUN, E., DURSUN, N., ALICAN, D.: Effects of biofeedback treatment on gait in children with cerebral palsy. Disabil Rehabil, 2004. 26(2): p. 116-120.

10.  FERRANTE, S. et al.: A biofeedback cycling training to improve locomotion: a case series study based on gait pattern classification of 153 chronic stroke patients. J. Neuroeng. Rehabil., 8, 2011, 1, s. 1.

11.  GIGGINS, O. M., PERSSON, U. M., CAULFIELD, B.: Biofeedback in rehabilitation. J. Neuroeng. Rehabil., 10, 2013, 1, s. 1.

12.  GOVIL, K., NOOHU, M. M.: Effect of EMG biofeedback training of gluteus maximus muscle on gait parameters in incomplete spinal cord injury. NeuroRehabilitation, 33, 2013. 1, s. 147-152.

13.  HENRY, SHARON, M., TEYHEN, DEYDRE, S.: Ultrasound imaging as a feedback tool in the rehabilitation of trunk muscle dysfunction for people with low back pain. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy, 27, 2007, 10, s. 627-634.

14.  HODGES, P. W. et al.: Measurement of muscle contraction with ultrasound imaging. Muscle & Nerve: Official Journal of the American Association of Electrodiagnostic Medicine, 27, 2003, 6, s. 682-692.

15.  HOLTERMANN, A. et al.: The use of EMG biofeedback for learning of selective activation of intra-muscular parts within the serratus anterior muscle: a novel approach for rehabilitation of scapular muscle imbalance. Journal of Electromyography and Kinesiology, 20, 2010. 2, s. 359-365.

16.  HORAK, F. B. et al.: Vibrotactile biofeedback improves tandem gait in patients with unilateral vestibular loss. Ann. N Y Acad. Sci., 1164, 2009, 1, s. 279-281.

17.  HUANG, H. Y. et al.: EMG biofeedback effectiveness to alter muscle activity pattern and scapular kinematics in subjects with and without shoulder impingement. Journal of Electromyography and Kinesiology, 23, 2013, 1, s. 267-274.

18.  CHOI, Y. L. et al.: Effects of isometric exercise using biofeedback on maximum voluntary isometric contraction, pain, and muscle thickness in patients with knee osteoarthritis. J. Phys. Ther. Sci., 27, 2015, 1, s. 149-153.

19.  CHRISTANELL, F. et al.: The influence of electromyographic biofeedback therapy on knee extension following anterior cruciate ligament reconstruction: a randomized controlled trial. BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation, 4, 2012, 1, s.1.

20.  JONSDOTTIR, J. et al.: Task-oriented biofeedback to improve gait in individuals with chronic stroke: motor learning approach. Neurorehabilitation and Neural Repair, 2010.

21.  JUNG, D., KIM K., LEE, S.: Comparison of muscle activities using a pressure biofeedback unit during abdominal muscle training performed by normal adults in the standing and supine positions. J. Phys. Ther. Sci., 26, 2014, 2, s. 191-193.

22.  KESEMENLI, C. C. et al.: A new isometric quadriceps-strengthening exercise using EMG-biofeedback. International Journal of Clinical and Experimental Medicine, 7, 2014. 9, s. 2651.

23.  KHALLAF, M. E., GABR, A. M., FAYED, E. E.: Effect of task specific exercises, gait training, and visual biofeedback on equinovarus gait among individuals with stroke: randomized controlled study. Neurology Research International, 2014.

24.  KITTNAR, O., MLČEK, M.: Atlas fyziologických regulací. Praha, Grada, 2009. 320 s. ISBN 978-80-247-2722.

25.  LIM, O. et al.: Effect of selective muscle training using visual EMG biofeedback on infraspinatus and posterior deltoid. Journal of Human Kinetics, 44, 2014, 1. s. 83-90.

26.  LÜNENBURGER, L., COLOMBO, G., RIENER, R.: Biofeedback for robotic gait rehabilitation. J. Neuroeng. Rehabil., 4, 2007, 1, s. 1.

27.  MIDDAUGH, S. et al.: EMG biofeedback and exercise for treatment of cervical and shoulder pain in individuals with a spinal cord injury: a pilot study. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation, 19, 2013, 4, s. 311.

28.  MOLFENTER, S. M. et al.: Decreasing the knowledge-to-action gap through research-clinical partnerships in speech-language pathology. Canadian Journal of Speech-Language Pathology and Audiology, 33, 2009, 2, s. 82-88..

29.  NEZAMUDDIN, M. et al.: Efficacy of pressure-biofeedback guided deep cervical flexor training on neck pain and muscle performance in visual display terminal operators. Journal of Musculoskeletal Research, 16, 2013, s. 1350011.

30.  PRESTON, J. L., BRICK, N., LANDI, N.: Ultrasound biofeedback treatment for persisting childhood apraxia of speech. American Journal of Speech-Language Pathology, 22, 2013, 4, s. 627-643.

31.  VÉLE, F.: Kineziologie: přehled klinické kineziologie a patokineziologie pro diagnostiku a terapii poruch pohybové soustavy, 2006, Triton.

32.  Von GARNIER, K. et al.: Reliability of a test measuring transversus abdominis muscle recruitment with a pressure biofeedback unit. Physiotherapy, 95, 2009. 1, s. 8-14.

33.  WASIELEWSKI, N. J., PARKER, T. M., KOTSKO, K. M.: Evaluation of electromyographic biofeedback for the quadriceps femoris: a systematic review. J. Athl. Train,, 46, 2011, 5, s. 543-554.

34.  YIP, S. L., NG, G. Y.: Biofeedback supplementation to physiotherapy exercise programme for rehabilitation of patellofemoral pain syndrome: a randomized controlled pilot study. Clin. Rehabil., 20, 2006, 12, s. 1050-1057.

35.  YUCHA, C., MONTGOMERY, D.: Evidence-based practice in biofeedback and neurofeedback, 2008: AAPB Wheat Ridge, CO.

Štítky
Fyzioterapie Rehabilitační a fyzikální medicína Tělovýchovné lékařství

Článek vyšel v časopise

Rehabilitace a fyzikální lékařství

Číslo 4

2019 Číslo 4
Nejčtenější tento týden
Nejčtenější v tomto čísle
Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Akutní difuzní bolest břicha může vést k diagnóze vzácného onemocnění
nový kurz
Autoři:

Antikoagulační terapie v sekundární prevenci ischemické CMP aneb co všechno se může stát…
Autoři:

Vzácné poruchy zraku a jejich genetické testování
Autoři: prof. MUDr. Petra Lišková, Ph.D.

Praktické aspekty mezioborové spolupráce při diagnostice a léčbě srdečního selhání
Autoři: MUDr. Sylvie Štrégl Hrušková, prof. MUDr. Michal Vrablík, Ph.D., prof. MUDr. Vojtěch Melenovský, CSc., MUDr. Marie Lazárová

Praktický lékař – spojka mezi pacientem a specialistou
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Podcasty 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