Wpływ prądów EMS na organizm
Elektrostymulacja mięśni całego ciała (whole body electrical muscle stimulation – WB-EMS) to metoda, która rozwinęła się z długo już stosowanej i powszechnie zaakceptowanej metody elektrostymulacji mięśni EMS (electrical muscle stimulation). Elektrostymulację mięśni całego ciała w uproszczeniu nazywa się treningiem EMS. Podczas rehabilitacji po rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego (anterior cruciate ligament – ACL) wykorzystuje się ten rodzaj treningu w celu poprawy parametrów strukturalnych i funkcjonalnych jednostek motorycznych, a co za tym idzie – całych grup mięśniowych.
Swoje początki EMS zawdzięcza Michaelowi Faradayowi, który w roku 1831 wynalazł impulsy prostokątne. Wykorzystanie impulsu prostokątnego powoduje bezpośrednie oddziaływanie na neurony mięśniowe. Połączenie niskiej częstotliwości wraz z impulsem prostokątnym pozwala na stymulację wielu grup mięśniowych. Metoda WB-EMS stosowana jest z powodzeniem w sporcie i fizjoterapii i polega na wywołaniu kontrolowanego skurczu mięśniowego. Podczas tradycyjnego treningu w trakcie wykonywania ćwiczenia mózg człowieka wysyła impulsy do neuronów, czego efektem są skurcze mięśniowe. Wykorzystując EMS, proces ten można przeprowadzić, zastępując pracę mózgu impulsami elektrycznymi wysyłanymi z urządzenia (elektrostymulatora). Impuls wywołuje kontrolowany skurcz mięśnia z pominięciem części lub całego układu nerwowego odpowiedzialnego za skurcz podczas tradycyjnego treningu. Im więcej kontrolowanych skurczów, tym większe zaangażowanie włókien mięśniowych i zwiększone siła oraz hipertrofia mięśniowa.
Do najczęstszych zastosowań WB-EMS należą: reedukacja utraconej funkcji mięśni, zwiększenie krążenia lokalnego krwi, poprawa siły mięśni głębokich i zapobieganie atrofii, poprawa ukrwienia skóry, zapobieganie lub hamowanie spazmu mięśniowego. Ponadto, co niezwykle ciekawe, badania, które były prowadzone w Niemczech, potwierdziły dodatni wpływ działania prądów EMS u osób z lekką niewydolnością układu sercowo-naczyniowego. W treningu sportowym metoda wykorzystywana jest jako uzupełnienie w kształtowaniu cech motorycznych, takich jak siła, wytrzymałość i szybkość. Wielu zawodowych sportowców, np. Usain Bolt, wpisuje na stałe trening EMS do swojego planu treningowego. Natomiast dr Hans-Wilhelm Müller-Wohlfahrt, czyli klubowy lekarz Bayernu Monachium, włączył system EMS do przygotowania motorycznego piłkarzy oraz jako profilaktykę przeciw kontuzjom.
Do najważniejszych przeciwwskazań stosowania EMS należą: wszczepiony rozrusznik serca lub inne implanty, stany nowotworowe, lokalne ostre zapalenia, tendencja do krwawień, zakrzepica, ciąża, zmiany skórne w miejscu przyłożenia elektrod, przypadki, w których skóra nie może być zwilżana, choroby neurologiczne oraz stany padaczkowe, gorączka, stany wyniszczenia organizmu.
Fizjoterapia po rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego
Istnieje wiele protokołów dotyczących postępowania fizjoterapeutycznego po rekonstrukcji ACL. Jednak kroki, które trzeba wykonać, aby przejść do kolejnej fazy postępowania, w większości przypadków są podobne. Najkrócej mówiąc, po osiągnięciu prawidłowej mobilności w stawie czy inaczej – odpowiedniego zakresu ruchu – wprowadza się elementy stabilności, a następnie bodźcowanie proprioceptywne i pracuje nad siłą mięśni. Nie da się jasno określić granicy między poszczególnymi etapami, zazwyczaj łączą się one płynnie, przechodząc z jednego w kolejny. Od doświadczenia fizjoterapeuty zależeć będzie, w jakich proporcjach zastosuje odpowiednie procedury dla pacjenta.
Wiele kontrowersji wśród terapeutów wzbudza zastosowanie otwartych i zamkniętych łańcuchów biomechanicznych podczas pozycji do ćwiczeń oraz dobór odpowiedniego obciążenia. To dzięki zamknięciu obwodu przeciwdziała się działaniu sił ścinających, które niekontrolowane mogą przyczynić się do rozciągnięcia przeszczepu więzadła, co w przyszłości może spowodować niestabilność stawu kolanowego. Dzięki WB-EMS można wprowadzać dodatkowe obciążenie dla pracy grup mięśniowych, równocześnie nie powodując dodatkowego obciążenia na stawy. Jest to pożądany efekt w pierwszych tygodniach pracy nad siłą mięśni.
Metodyka treningu EMS
Trening EMS rozpoczyna się od wywiadu z pacjentem, omówienia przeciwwskazań do elektrostymulacji ogólnej, a także poinstruowania o przebiegu sesji treningowej.
Kolejna faza obejmuje dobór bielizny składającej się z specjalnego materiału (47% tencel, 44% polyamid, 9% lycra), a także kombinezonu zawierającego: kamizelkę, pas biodrowy, pasy ramienne oraz udowe (opcjonalnie można także zastosować pasy na podudzia oraz przedramiona).
Każdy element ma elektrody, które należy zmoczyć przed sesją treningową w celu lepszego przewodnictwa elektrycznego. Elektrody obejmują działaniem całe ciało, angażując najważniejsze grupy mięśniowe jak mięśnie brzucha, klatki piersiowej, ramion i przedramion, ud i podudzi, pośladkowe, grzbietu, obłe. Całość połączona jest za pomocą kabla do urządzenia głównego, z którego można sterować przebiegiem ćwiczeń (zdj. 1). Za pomocą panelu sterującego decyduje się o sile natężenia każdej partii mięśniowej, sugerując się odczuciami subiektywnymi pacjenta. Można również dobierać odpowiednią częstotliwość, czas impulsu oraz czas przerwy w impulsacji, a także zmieniać szerokość impulsu oraz czas narastania. Dzięki możliwościom zmian konfiguracyjnych można mocniej angażować włókna wolno lub szybko kurczliwe w zależności od specyfiki pacjenta i programu treningowo-rehabilitacyjnego.
Jednostka treningowa składa się z trzech faz: przyzwyczajenia do impulsu, który jest formą rozgrzewkową, wzmacnianiem podstawowym lub zaawansowanym stanowiącym trening główny i rozluźnieniem mającym na celu przywrócenie organizmu do homeostazy po odbytym treningu. Zastosowanie programu metabolicznego wpływa też na pobudzenie włókien sympatycznych, pobudzenie mięśniówki naczyń krwionośnych oraz podniesienie i wydłużenie procesów metabolicznych, co dodatkowo wpływa na redukcję tkanki tłuszczowej. Dla fizjoterapeutów kluczowym zastosowaniem jest możliwość obciążania grup mięśniowych bez dodatkowego i często niepotrzebnego w pierwszych okresach po rekonstrukcji obarczania aparatu stawowo-więzadłowego. Pozwala to unikać przeciążenia podczas rehabilitacji oraz przyspiesza proces budowania siły mięśniowej.
Trening EMS włącza się do programu fizjoterapeutycznego pacjenta po rekonstrukcji ACL w trzecim etapie rehabilitacji i wtedy, gdy procesy gojenia w miejscu pobrania przeszczepu są zakończone, aby można było bez ryzyka uszkodzenia struktur założyć opaskę z elektrodami. Ćwiczenia z systemem EMS stanową doskonałe uzupełnienie programu usprawniającego mającego na celu wzrost siły i masy mięśniowej, jak również pracę nad stabilizacją stawu kolanowego.
Jak dowodzą badania Speichera, Nowaka i Schmithüsena [2], trening EMS znacząco wpływa na osiągi siły mięśniowej oraz dynamikę, co spowodowane jest kontrolą EMS nad szybko kurczliwymi włóknami mięśniowymi. Włókna te odpowiadają również za hipertrofię mięśniową.
W trakcie ćwiczeń wzmacniających stosuje się następujące parametry: czas trwania impulsu 6 s, przerwa 4 s, częstotliwość impulsu 85 Hz, szybkość impulsu 350 µs, bipolarne impulsy prostokątne 60% natężenia.
Podczas ćwiczeń wykorzystuje się trzy główne rodzaje skurczu mięśniowego: napięcie izometryczne, ruch koncentryczny oraz ekscentryczny.
Przykładowe ćwiczenia
Izometryczne napięcie mięśni w półprzysiadzie
- Pozycja wyjściowa: stopy ustawione na szerokość barków, kolana skierowane w kierunku stóp. Brzuch wciągnięty, klatka piersiowa uniesiona, łopatki ściągnięte, wzrok skierowany przed siebie.
- Ruch: poprzez cofnięcie bioder, przejście do pozycji półprzysiadu. Osiowe ustawienie ciała. Skurcz izometryczny w pozycji półprzysiadu trwający 4 s (zdj. 2).
Ruch ekscentryczny i koncentryczny w przysiadzie
- Pozycja wyjściowa: stopy ustawione na szerokość barków, kolana skierowane w kierunku stóp. Brzuch wciągnięty, klatka piersiowa uniesiona, łopatki ściągnięte, wzrok skierowany przed siebie.
- Ruch: poprzez cofnięcie bioder, przejście do pozycji półprzysiadu i powrót do pozycji wyjściowej. Przez cały ruch osiowe ustawienie ciała, tempo ćwiczenia 2 – 0 – 2 (pozycja końcowa jak na zdj. 2).
Ruch ekscentryczny i koncentryczny w schodzeniu ze stepu
- Pozycja wyjściowa: stanie na stepie jednonóż na nodze operowanej. Noga nieoperowana zgięta w stawie biodrowym ok. 10° oraz wyprostowana w stawie kolanowym. Kontrola mięśni stabilizujących kompleks lędźwiowo-miedniczo-biodrowy (zdj. 3).
- Ruch: poprzez cofnięcie bioder i zgięcie w kolanie nogi operowanej, zsuwanie pięty nogi nieoperowanej po stepie i powrót do pozycji wyjściowej. Tempo ćwiczenia 2 – 0 – 2 (zdj. 4).
Wykrok w miejscu ze stopą na dysku sensomotorycznym
- Pozycja wyjściowa: wykrok w miejscu, stopa operowana na poduszce sensomotorycznej, kolana ułożone w linii stóp, tułów wyprostowany (zdj. 5).
- Ruch: poprzez ugięcie kolan przysiad w wykroku, przez cały ruch ciało ustawione osiowo. Powrót do pozycji wyjściowej. Tempo ćwiczenia 2 – 0 – 2 (zdj. 6).
Ruch ekscentryczny oraz koncentryczny na piłce typu BOSU
- Pozycja wyjściowa: stanie na piłce BOSU. Stopy ustawione na szerokość barków, klatka piersiowa uniesiona, stabilny tułów (zdj. 7).
- Ruch: poprzez cofnięcie bioder zejście do przysiadu, kolana przez cały ruch w linii ze stopami. Powrót do pozycji wyjściowej. Tempo ćwiczenia 2 – 0 – 2 (zdj. 8).
Martwy ciąg jednonóż
- Pozycja wyjściowa: pozycja pionowa na nodze operowanej. Noga nieoperowana w wyproście w stawie biodrowym (zdj. 9).
- Ruch: poprzez ruch bioder w tył, zgięcie tułowia w kierunku nogi operowanej. Ręce przesuwają się po nodze operowanej do wysokości kolana. Powrót do pozycji wyjściowej. Tempo ćwiczenia 2 – 0 – 2 (zdj. 10).
PIŚMIENNICTWO:
- Vatter J. Electrical muscle stimulation as whole body training – Multicenter study on the use of full body EMS in fitness centers. AVM Verlag, Munich 2010.
- Speicher U., Nowak S., Schmithüsen J., Kleinöder H., Mester J. Short and long-term training effects on strength-related diagnostic parameters from mechanical and electrical stimulation. Medical Sports Network 2007; 4.
- Fritzsche D., Fruend A., Schenk S., Mellwig K.-P., Kleinöder H., Gummert J., Horstkotte D. Electromyostimulation (EMS) in cardiac patients. Is EMS training becoming significant for secondary prevention? Bad Oeynhausen Heart Clinic, Herz 2010; 35 (1), s. 34–40.
- Rehabilitacja ortopedyczna. Brent Brotzman S., Wilk K.E., Dziak A. (red.). Elselvier Urban & Partner, Wrocław 2008.
