Dzięki dynamicznemu rozwojowi techniki wiele drogich narzędzi stosowanych kiedyś tylko przez zaawansowane laboratoria badawcze jest dostępnych dla fizjoterapeutów. Fizjoterapeuci powszechnie wykorzystują już w swoich gabinetach USG, nowoczesne podoskopy, kamery termowizyjne czy kamery związane z systemem przechwytywania ruchu (ang. motion capture), rzadziej EEG czy EMG.
Co rejestruje EMG?
W świetle obiektywnych metod badawczych wykorzystywanych do diagnozy czy bezpośredniego wspomagania terapii naszą uwagę powinna przykuć elektromiografia (EMG). Metoda ta ma wiele wspólnego z bardziej znaną metodą elektroencefalografią (EEG). Obie rejestrują aktywność bioelektryczną, z tym że EMG czynność bioelektryczną mięśni, a EEG mózgu. W fizjoterapii EEG stosowana jest głównie pod postacią neurofeedbacku jako metoda treningu bądź wspomagania terapii. Natomiast EMG niesie za sobą dodatkowe korzyści w postaci danych diagnostycznych, które mogą być zastosowane do oceny stanu pacjenta bądź postępu terapii. Za pomocą EMG jesteśmy w stanie odróżnić zanik, osłabienie mięśni pochodzenia miopatycznego od neurogennego. Z jej wykorzystaniem możemy wykryć nieprawidłowości, takie jak odnerwienie lub fascykulacje w klinicznie prawidłowych mięśniach. Poprzez określenie rozmieszczenia nieprawidłowości neurogennych jesteśmy w stanie różnicować patologie związane z nerwami, splotami lub korzeniami nerwowymi. Ta metoda dostarcza również dowodów potwierdzających patofizjologię neuropatii obwodowej, zarówno zwyrodnienia aksonów, jak i demielinizacji (Mills, 2005). Aktualnie w Polsce EMG jest obowiązkowym badaniem w chorobach związanych z neuronem ruchowym.
Wieloletnie badania naukowe z wykorzystaniem metody EMG oraz rozwój technologii doprowadziły do opracowania nowoczesnych algorytmów, które znacząco ułatwiają analizę sygnału EMG, czego bezpośrednim następstwem jest rozpowszechnienie stosowania tej metody w gabinetach fizjoterapeutycznych na całym świecie. Jeszcze dwa, trzy lata temu analiza sygnału EMG wymagała wielogodzinnej pracy dla zaledwie kilkuminutowej rejestracji danych. Dzisiaj podstawowe wyniki otrzymuje się tuż po zakończeniu rejestracji, co znacząco wpływa na walory diagnostyczne. Dynamika rozwoju technologicznego wywiera nieustannie wpływ na wszystkie środowiska naukowe, także nasze. To natomiast wywołuję potrzebę edukacji specjalistów w zakresie nowych metod. Optymizmem napawa fakt rosnących zapisów na szkolenia dotyczące elektromiografii w ramach Projektu Fizja oraz w sektorze prywatnym, co świadczyć może jedynie o dojrzałości zawodowej, diagnostycznej i zacięciu naukowym dynamicznie rosnącej grupy odpowiedzialnych fizjoterapeutów.
Elektromiografia powierzchniowa w fizjoterapii
Najczęściej stosowaną elektromiografią jest elektromiografia powierzchniowa (sEMG), która ma szeroki zakres zastosowań w fizjoterapii, w tym: leczenie bólu przewlekłego, rehabilitacja neurologiczna, urazy sportowe czy też te wynikające z powtarzających się przeciążeń, nietrzymanie moczu, a także zaburzenia równowagi mięśniowej. Ponadto sEMG może być używana jako wskaźnik rekrutacji mięśni szkieletowych i dostarczać wielu informacji dotyczących uczenia się motorycznego pacjentów z zaburzeniami napięcia mięśniowego (Aanestad i Flink, 1999; Balbinot i wsp., 2022; Campanini i wsp., 2020). Nieinwazyjny i bezbolesny charakter sEMG sprawia, że jest to cenne narzędzie w monitorowaniu aktywacji mięśni szkieletowych w gabinetach fizjoterapeutycznych. Praktycy używają sEMG do badania odruchów nerwowo-mięśniowych, wzorców ruchu oraz aktualnego stanu mięśni (Gilmore i Meyers, 1983). Można ją również wykorzystać do obiektywnego uchwycenia różnic w kontroli motorycznej po interwencjach chirurgicznych lub terapeutycznych czy też protokołach treningowych i rehabilitacyjnych (McManus i wsp., 2020). Warto dodać, że znajduje zastosowanie jeszcze .in.. w diagnostyce funkcjonalnej, analizie ruchu, planowaniu zabiegów i treningów, monitorowaniu i ocenie zmian po zabiegach chirurgicznych (Campanini i wsp., 2020).
Łączenie metod pomiarowych
Wykorzystanie samej elektromiografii w badaniu klinicznym przynosi wiele korzyści, ale jeszcze lepszy efekt można uzyskać przez połączenie jej z innymi metodami pomiarowymi. Pozwala to na szerszą i pełniejszą diagnozę. Rejestracja sygnału bioelektrycznego mięśni z jednoczesnym pomiarem siły mięśniowej pozwala na ocenę aktywności mięśni agonistycznych, synergistycznych oraz antagonistycznych, np. na różnych jej poziomach . Dzięki takiemu pomiarowi możemy zbadać współpracę synergistów ze sobą, jak i czynność antagonistyczną mięśni przeciwnie działających, w ich funkcji protekcyjnej na staw. Wyliczenie tzw. wskaźnika koaktywacji, czyli stosunku czynności bioelektrycznej mięśnia w funkcji antagonisty do jego czynności bioelektrycznej, gdy pracuje jako agonista, pozwala ocenić współpracę po między mięśniami wzajemnie antagonistycznymi. Zaburzenie ich współpracy niesie za sobą wiele nieprawidłowości, np. gdy mięsień antagonistyczny jest za bardzo aktywny podczas pracy agonisty dochodzi między nimi do swoistej walki, co może powodować przeciążenie mięśni nadmiernie aktywnych, zaburzenia kontroli ruchu czy obniżenie siły mięśni agonistycznych. Można porównać takie zjawisko do przeciągania liny – gdy jeden mięsień ciągnie za mocno, to drugi musi generować większą siłę, aby się mu przeciwstawić.
Elektromiografię często stosuje się wraz z elektronicznymi goniometrami. Taki wspólny pomiar pozwala ocenić aktywność bioelektryczną mięśni w różnych kątach w stawie. Jeżeli pomiarem obejmiemy wszystkie mięśnie synergistyczne, to dowiemy się, który mięsień aktywuje się w danym kącie. Dodatkowo, dzięki wysokiej czułości i wysokiej rozdzielczości czasowej metody EMG, jesteśmy w stanie dowiedzieć się, który mięsień aktywował się jako pierwszy i w jakiej sekwencji aktywowały się synergiści tzw. timing mięśniowy.
Dzięki połączeniu EMG z akcelerometrami lub/i odpowiednimi kamerami jesteśmy w stanie jeszcze dokładniej analizować chód i jego składowe. Znajomość poziomu aktywacji mięśni oraz sekwencji aktywacji podczas każdej składowej chodu wzbogaca proces diagnostyczny oraz przebieg fizjoterapii o cenne informacje. Nowinką jest wykorzystanie EMG ze specjalistycznymi czujnikami, takimi jak: mikrofony, czujniki piezoelektryczne czy bardzo małe akceleromety, które służą do rejestracji drgań bocznych powstających podczas pracy aktywnego mięśnia. Metoda ta nosi nazwę mechanomiografi (MMG) (Orizio i wsp., 1997). Sygnał EMG mówi nam o aktywności elektrycznej elementów kurczliwych mięśni, sygnał MMG informuje o aktywności mechanicznej mięśnia, a jednoczesny zapis EMG i MMG wraz zapisem siły jest bardzo użyteczny do badania mechanizmów sterowania ruchem. Za przykład może nam posłużyć mięsień częściowo zwłókniały w stosunku do mięśnia zdrowego. Mięsień częściowo zwłókniały może charakteryzować podobna aktywność EMG jak mięśnia zdrowego (jako następstwo prawidłowej kompensacji), ale mięsień taki będzie kurczył się inaczej niż mięsień zdrowy, co będzie przekładać się na drgania boczne, które są źródłem sygnału MMG. Zatem choć sygnał EMG będzie wykazywał wartości prawidłowe, to sygnał MMG pokaże zmiany związane z nieprawidłową budową mięśnia. Pozwoli nam to ocenić, co jest przyczyną nieprawidłowości pracy mięśnia, czy są to czynniki nerwowe czy mięśniowe.
Informacja zwrotna
Współczesna technologia pozwala na szersze wykorzystanie EMG w praktyce fizjoterapeutycznej niż samo badanie pacjenta. Najnowsze narzędzia wykorzystują sygnał EMG w postaci sprzężenia zwrotnego dzięki metodzie biofeedbacku. Pomaga ona pacjentom rozluźniać nadmiernie napięte mięśnie, lepiej aktywować mięśnie osłabione czy też zmieniać wzorzec koaktywacji mięśni antagonistycznych, agonistycznych i synergistycznych poprzez dostarczenie pacjentowi bodźca wzrokowego lub słuchowego, aby wiedział, kiedy aktywuje dany mięsień (Mackay i wsp., 2023). Przy użyciu podstawowych technik przetwarzania sygnału EMG można uzyskać wzorce i właściwości aktywacji mięśni szkieletowych z sygnału elektromiograficznego. Informacje zwrotne w czasie rzeczywistym przy użyciu sEMG mogą pomóc pacjentom uzyskać większą świadomość własnej aktywności mięśni i wspomóc reedukację wzorców ruchowych. Ponad to sygnał elektromiograficzny można sprężyć z elektrostymulatorem, efektem czego będzie swoista „czynna elektrostymulacja”, która będzie wyzwalać impuls elektryczny w momencie czynnej pracy mięśnia. Działanie takie ma silny wpływ na procesy plastyczne toczące się w ośrodkowym układzie nerwowym. Odpowiednio dobrane parametry prądu elektrycznego mogą posłużyć jako dodatkowy bodziec pozwalający zwiększyć siłę mięśnia w czynnym skurczu lub przy pomocy większej liczby elektrod nawet wywoływać napięcie mięśni w odpowiedniej sekwencji czasowej, aby wspomóc wykonanie zadania ruchowego np. przy niedowładach czy hipotonii.
Korzyści z zastosowania sEMG
Reasumując, elektromiografia powierzchniowa jest użytecznym narzędziem w postępowaniu fizjoterapeutycznym, ponieważ zapewnia obiektywny pomiar aktywacji i oceny funkcji mięśni szkieletowych. Podczas gdy wydawać by się mogło, że potencjalne korzyści płynące z sEMG ograniczają się tylko do zastosowań w biofeedbacku, jest ona coraz częściej wykorzystywana jako narzędzie monitorowania w procesie leczenia (Campanini i wsp., 2020). Ponadto sEMG jest coraz częściej używane przez fizjoterapeutów jako narzędzie terapeutyczne. Może także znaleźć zastosowanie w wielu różnych dziedzinach, między innymi w patofizjologii wysiłku fizycznego, analizie ruchu czy ergonomii. sEMG może być wykorzystywane do oceny skuteczności zabiegów fizjoterapeutycznych, monitorowania zaburzeń oraz pomocna przy planowaniu dalszego postępowania fizjoterapeutycznego po zabiegach medycznych. Techniki oparte na sEMG są niezbędne do zapewnienia dokładnej oceny funkcjonalnej stosowanych ćwiczeń terapeutycznych w programach rehabilitacyjnych i mogą pomóc wykrywać stany patofizjologiczne, takie jak nieprawidłowy czas aktywacji czy relaksacji mięśni szkieletowych. Pomimo licznych korzyści płynących ze stosowania techniki sEMG w postępowaniu fizjoterapeutycznym metoda ta nie jest powszechnie stosowana wśród fizjoterapeutów. Może to wynikać przede wszystkim z barier edukacyjnych związanych z brakiem odpowiedniego wykształcenia w kierunku jej stosowania, co prowadzi do niewystarczającej wiedzy i umiejętności w interpretacji sygnałów EMG. Ponadto należy także wziąć pod uwagę bariery techniczne wynikające z niedostatecznej liczby przyjaznych dla użytkownika sprzętów oraz niewystarczającego zapotrzebowania na rynku na urządzenia sEMG w medycynie rehabilitacyjnej. Niemniej jednak sEMG ma bardzo duży potencjał wartości klinicznej w fizjoterapii, zwłaszcza w neurorehabilitacji (Merletti i wsp., 2021).
Autorzy: Łukasz Kamiński, Magdalena Siemiatycka, Jakub Ślaga
Piśmiennictwo
- Aanestad O, Flink R. Urinary stress incontinence. A urodynamic and quantitative electromyographic study of the perineal muscles. Acta Obstet Gynecol Scand. 1999 Mar;78(3):245-53.
- Balbinot G, Joner Wiest M, Li G, Pakosh M, Cesar Furlan J, Kalsi-Ryan S, Zariffa J. The use of surface EMG in neurorehabilitation following traumatic spinal cord injury: A scoping review. Clin Neurophysiol. 2022 Jun;138:61-73.
- Campanini I, Disselhorst-Klug C, Rymer WZ, Merletti R. Surface EMG in Clinical Assessment and Neurorehabilitation: Barriers Limiting Its Use. Front Neurol. 2020 Sep 2;11:934.
- Gilmore KL, Meyers JE. Using surface electromyography in physiotherapy research. Aust J Physiother. 1983 Feb;29(1):3-9.
- Mackay EJ, Robey NJ, Suprak DN, Buddhadev HH, San Juan JG. The effect of EMG biofeedback training on muscle activation in an impingement population. J Electromyogr Kinesiol. 2023 Jun;70:102772.
- McManus L, De Vito G, Lowery MM. Analysis and Biophysics of Surface EMG for Physiotherapists and Kinesiologists: Toward a Common Language With Rehabilitation Engineers. Front Neurol. 2020 Oct 15;11:576729.
- Merletti R, Campanini I, Rymer WZ, Disselhorst-Klug C. Editorial: Surface Electromyography: Barriers Limiting Widespread Use of sEMG in Clinical Assessment and Neurorehabilitation. Front Neurol. 2021 Feb 12;12:642257.
- Mills KRThe basics of electromyographyJournal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 2005;76:ii32-ii35.
- Orizio C, Esposito F, Sansone V, Parrinello G, Meola G, Veicsteinas A. Muscle surface mechanical and electrical activities in myotonic dystrophy. Electromyogr Clin Neurophysiol. 1997 Jun-Jul;37(4):231-9.
- Pilkar R, Momeni K, Ramanujam A, Ravi M, Garbarini E, Forrest GF. Use of Surface EMG in Clinical Rehabilitation of Individuals With SCI: Barriers and Future Considerations. Front Neurol. 2020 Dec 18;11:578559.
+ + +
O autorach:
Łukasz Kamiński. Doktor nauk o kulturze fizycznej, absolwent i wieloletni nauczyciel akademicki AWF we Wrocławiu. Autor i współautor publikacji naukowych w fizjoterapii neurologicznej i sporcie. Wieloletni specjalista metod EMG, EEG, TMS, NIRS oraz metod wspomagania fizjoterapii takich jak, trening wyobrażeniowy ruchu czy Trening Biofeedback. Ekspert i trener w realizowanym przez KIF projekcie fizja.pl. Prywatnie i zawodowo, zainteresowany procesami neuroplastycznymi, występującymi pod wpływem działań fizjoterapeutycznych. Manager działu R&D w Wellness Progressive Group LTD z siedzibą w Londynie.
Magdalena Siemiatycka. Absolwentka i doktorantka AWF we Wrocławiu, nauczycielka akademicka, fizjoterapeutka. W swojej pracy naukowej wykorzystuje takie metody jak EEG, EMG, USG i miometria. Ekspertka i trenerka w realizowanym przez KIF projekcie fizja.pl Koordynatorka działu R&D w Wellness Progressive Group LTD z siedzibą w Londynie.
Jakub Ślaga. Magister fizjoterapii. Autor i współautor publikacji naukowych z zakresu regeneracji powysiłkowej sportowców zawodowych oraz fizjoterapii neurologicznej. Wieloletni nauczyciel fizjoterapii i masażu. Obecnie nauczyciel akademicki WSEiT w Poznaniu. Egzaminator państwowy kwalifikacji technik masażysta. Fizjoterapeuta wykorzystujący metody EMG i USG do obiektywizacji prowadzonego procesu terapeutycznego. Ekspert i trener w realizowanym przez KIF projekcie fizja.pl. Założyciel międzynarodowego centrum audytowo-edukacyjnego z siedzibą w Londynie skupiającego specjalistów z dziedzin fizjoterapii, kosmetologii oraz branży spa & wellness.
+ + +
Korzystaj ze szkoleń na platformie Fizja!
Zdobywaj nową wiedzę dzięki szkoleniom w największej w Polsce bezpłatnej bazie 80. szkoleń online oraz na licznych szkoleń stacjonarnych z 8. dziedzin fizjoterapii.
W ofercie szkoleń znajdziesz również szkolenie stacjonarne:
„Elektromiografia powierzchniowa w praktyce fizjoterapeutycznej”.
Dostępna lista szkoleń online!
Wejdź na: fizja.pl
