Kineziologické aspekty lidské lokomoce Mgr. Petra Valouchová, Ph.D. Klinika rehabilitace, 2.LF UK Chůze je základní lokomoční stereotyp vybudovaný v ontogenezi na fylogenetický fixovaných principech, charakteristických pro každého člověka Fylogeneze lokomoce *■ Obojživelníci a plazi - střídavá kvadrupedální lokomoce - lateroftexe páteře abdukce v kořenových kloubech, flexe středních kloubů * Kvadrupedální savci - při běhu pohyb pomocí ext/fl páteř Fylogeneze lokomoce Primáti - schopni krátké bipedalní lokomoce bez vzpřímení pánve, - VR + FL DKK, lateroflexe páteře Nevýhody bipedální lokomoce * menší stabilita ' menší rychlost pohybu * vyšší nároky na koordinaci segmentů těla Výhody * uvolnění HKK pro manipulaci ■ zlepšení vizuální orientace Vývojová kineziologie Motorická ontogeneze * geneticky determinovaná v DNA každé buňky • druhově specifická - bipedální lokomoce - vzpřímené postavení pánve a sakra - extenze + ZR v kyč. kl., extenze kol. kl - úchop - opozice palce - řeč - pohyb jazyka 3 Podmínky pro neporušený vývoj lokomoce ■ Motivace - mentální vývoj ' Senzorická orientace * Automatické řízení polohy - pro volní = vyjádřením stupně zralosti CNS ^ differenciace fce svalů = vytvoření PF = vzpřímení páteře Klíčová období vývoje lokomoce ' 3. měsíc - vytvoření opěrné báze ■ 4,5. měsíce - differenciace funkce končetin rotabilita páteře po Th/^^^^ ■ 6. - 7,5. měsíc - rotabilitata celé páteře šikmý sed - vstup do vertikály ■ 8.-9. měsíc - zkřížený vzor kvadrupedální lokomoce ■ 10.- 12. měsíc - kvadrup. lokomoce ve vertikále < 14.-16. měsíc - bipedální lokomoce Charakteristiky lokomoce dětí do 6 let * 1 - 2roky - větší PF, v kolennínvkloubu semiflexe, menší rozsah FL/EX v kyčelnímxkloubu ■ širší opěrná báze (zmenšuje se ve 4 -7 letech) 4 větší kadence kroků, menší délka krokovérraH^^^ (dosahuje hodnot dospělé chůze cca v 15 letech) * kontakt celou ploskou (chybí počáteční kontakt paty) * absence recipročních souhybů HKK (objevují se ve 4 letech) Centrální mechanismy řízení volního pohybu Koncepce (idea) pohybu - limbíbká kůra a kůra frontálního laloku Taktika - asociační korová oblast Iniciace pohybu: asociační kůra bazalní ganglia thal premotorická a doplňková motorická kůra Predprogramovaní a kontrola pohybu: asociační k. nucleus pontis later. cerebe thalamus motorická kůra kortikální pohyb - relativně pomalý a opravová rychlý pohyb - zautomatizovaný, naprogramovaný Centrální mechanismy řízení lokomoce A)Teorie centrálních generátórů lokomočních vzorů vytváří explicitně rytmickou neurální činnost 2 typy neurálních buněk aktivita jednoho typu inhibuje druhý typ buněk přijímá vzruchy z periferních receptoru v oblasti mezencephala a v krčních segmentech míchy (lokomoční pruh) korekční pohybové reakce - přeprogramované balanční pohyby dále korigovány volní činností Centrální mechanismy řízení lokomoce B) Teorie dynamických lokomočních vzorů :nicn vz< * systém vytvářející pohyb (CNS, efektory, vnější a vnitřní působící síly) je modelován nelineární diferenciální rovnice * popisuje přesněji komplexní chování, oscilačn pohybové reakce a změny koordinace * přístup využívá matematické modelování * otázka biologické relevance Základní podmínky pro lokomoci 1. nepřetržitá generace pohybu nutná k přemístění v prostoru 2. udržení dynamické stability během^iohybu těla vpřed 3. schopnost přizpůsobit se změnám prostředí nebo jiným souběžným požadavkům 4. iniciace a terminace lokomočních dějů M. H Woollacott 1997 m DŮLEŽITÉ PŘEDPOKLADY PRO CHŮZI přesun těžiště těla z budoucí švihové končetiny nad stojnou končetinu řízení svalové aktivity kloubů švihové DK (dostatečná flexe pro elevaci nohy nad opěrnou plochu) kontra rotace r-i trupu a pánve koordinované řízení svalové aktivity kloubů stojné DK (stabilita v sagitální a frontální rovině) Lokomoce pohyb z místa na místo. Chůze je řízený pád, ve kterém tělo padá vpřed z pozice stabilní, zajištěné stojnou dolní končetinou, na druhostr dolní končetinu. ^ÍTÍTlrTT Základní jednotkou chůze je krokový cyklus Krokový cyklus, neboli dvojkrok se skládá ze dvou základních fází (Vaughan, 1992). Stojná fáze "stánce phase" Švihová fáze "swing phase1 Krokový cyklus podle Perry 1. Počáteční kontakt -"initial contacr^JC, 0% 2. Stadium zatěžování -"loading response", LR, 0-10% 3. Střed stoje -"midstance", MS, 10-30°/o^fc^ 4. Konečný stoj -"terminal stánce", TS, 30-50% 5. Předšvihová fáze -"preswing phase", PSW, 50-60% 6. Počáteční švih -"initial swing", ISW, 60-70% 7. Střed švihu -"midswing" MSW, 70-85% 8. Konečný švih -"terminal swing", TSW, 85-100% 1 Stance phase Swing phase First double support Single limb stance Second double support Initial Loading Mid Terminal Preswing Initial Midswing Terminal contact response stance stance swing swing DS Stance (60%) DS Swing (40%) LR M ST TST PS SW MSW TSW 100% TO Perry, 1988 Časoprostorové charakteristiky Rychlost chůze - průměrná rvchlo5tJ.,35 m/s maximální 3,6 m/s ■ Časový interval KC- pomalá chůze 3 s rychlá chůze ls • Frekvence (kačence) chůze - 113-118 kr/mi Kinematicke^čharakteristiky a svalová koordinace Počáteční kontakt Pánev v maximální rotaci, trup kofrtra HKK maximální FL/EX Kyčelní kloub 30-35° FL Kolenní kloub lehká FL Hlezenní kloub - střední pozice Pivot patní Pata v inverzi, předonožív supinaci Gage, 1991 ■ Glutaeus maximus, HMS *: Adduktory - rotují pánev ke stojné DK * m. Tibialis anterior ^PohyŕvHiJ^zenním kloubu stojná fáze Vi If Heef Rocker Ankle Rocker Forefoot Rocker Gage, 19 91 11 jnematické charakteristiky a svalová koordinace Fáze zatěžování COM na na nejnižším bodě Trup se pohybuje laterálně HKK se vracejí z maximální FL/EX Držená semiflexe v kol. kl VR bérce Pohyb nohy do PF a pronace * m. Gmax * Add. Magnus, m. Gl. medius * m. Quadriceps femoris - excentricky * HMS * m. Tibialis anterior - excentricky Pohyb COM během chůze Kinematické charakteristiky a svalová koordinace Střed stojné fáze ^^V^^^l HKK a trup do střední pozice MÉ! Výška COM 1\ max. laterální posuh>| KW Pokles pánve o 5° Vvl Kyčelní kloub pohyb směrem do EX Kfp^ Kolenní kloub FL 10-20° ^^wfl^H Bérec max. VR, pivot hlezenní 5 I 'h DF v hlezenním kloubu fáíSk Pronace předonoží ^^Säíiä^^^B * --Ar m. GMax Gage,i99i * m. QF - excentricky koncentricky * m. Glutaeus medius, m. TFL * v|/ m. TA, 'h m. TS Gage, 1991 "-Kinematické charakteristiky a svalová koordinace Terminálni stojná fáze Trup a COM vertikálně klesá ^^^Vj^^^I 'h Rotace pánve a trupu ^Hl,|^| Kyčelní kloub 'h extenze Plil (max EX při PK opačné DK) Max. EX v kol. kl. po odvinutí paty ^^mf' Iv^l Max. DF v hlez. kl. před W/k odvinutím paty W/M Bérec rotuje zevně, noha supinuje K^SJIBsÍS Pata po odvinutí v inverzi * sl/ ABD * koncentricky m. TS * m. TA/ m. PP, m. FHL Gage, 1991 Cinematické charakteristiky a svalová koordinace Předšvihová fáze Kyč. kloub max EX 10-20° Kolenní kloub - flekční pohyb Hlezenní kloub - do PF ^ FL MP kloubů prstců napětí plant. fascie) Max. supinace předonoží ZR bérce Gage, 1991 * m. Adductor long us - flexor kyč. kl z max. EX * m. Rectus femoris excentricky - kontrola FL v * m. TS - Is PF v hlez. kloubu * ^ m. FHL m. kl. 13 nnematické charakteristiky a svalová koordinace Počáteční švih FL kyč. kloubu Opožděná Fl kol. kloubu (segmenty DK složené kyvadlo) Max PF v hlez. kloubu (20°) (hned po odvinutí palce) * m. ILP, m. RF, m. AddL, m. sartorius - flexe v kyčli * HMS * m. TA jnematické charakteristiky a svalová koordinace Mezišvih (střední švihová fáze) Flexe v kyč. kloubu do 20° Max. FL v kol. kloubu 60-70° (v období střední stoj.f. opačné DK) Neutrální pozice v hlez. Kloubu (noha cca 14 mm nad zemí) Lehká supinace předonoží * m. Iliopsoas * m. TA 14 nnematické charakteristiky a svalová koordinace Terminálni svih Decelerace FL pohybu Kolenní kloub max. Ex těsně před PK Hlezenní kloub neutral. pozice * H MS - kontrola EX v koleně za FL v kyčli * mm. vasti * m. TA Grafické znázornění pohybu v hlezennim kloubu. Gage, 1991 15 Grafické znázornění pohybu v kolen ním kloubu. Gage, 1991 Kineziologickyrozbor chůze zaměřit se zvlášť na stojnou a švitovou fázi hlasitost kroků plynulost při iniciaci, zastavení, změna směru chůze pohyb HKK ^Bfc^ pohyby trupu a páteře při stojné fázi - rotace, lordotizace, lateroflexe pohyby pánve - rotace, zešikmení, laterální posun asymetrie délky kroku charakter zatížení nohy - laterálně, mediálně, změna klenby práce prstců a palce nohy Vyšetření modifikované chůze • chůze o zúžené bázi • chůze po měkkém povrchu • chůze pozpátku • chůze s elevací horních končetÄ^^ nesením vodorovné desky • chůze se souběžným kognitivním úkolem (počítání, zpěv, jména v rodině) • chůze o různé rychlosti • chůze za použití vnější opory (opěrná pomůcka), chůze s ortézou nebo bandáží, chůze s ortopedi^fflB obuví • chůze po různé dráze - chůze přes překážky, chůze určenou dráhou (slalom), chůze po schodech. PATOLOGICKÉlCQMPONENTY STOJNÉ FÁZE nedostatečná dorzálnrflexe v hlez. kl. - foot drop ^ hyperextenze v kol. kl. - locked knee * omezená rotace trupu omezený souhyb HKK Gage, 1991 Initial Contact haze středního stoje • hyperextenze kol.kl.(locked knee) - spasticita QF - dyskoordinace TFL, SA, RF, HMS - omezená extenze v kyč.kl. - omezená dorz.fl.v hlez. kl. • kolaps kol. kloubu - inaktivita QF • hip hiking na straně švihové DK - inaktivita Gme - spasticita nebo zkrácení QL • hip drop na straně švihové DK - inaktivita GMe, - spasticita adduktorů PATOLOGICKFKOJVIPONENTY STOJNÉ FÁZE Konec stojné fáze • omezená extenfe^/kyč. kloubu - inaktivita Gmax - kloubní omezenn - spasticita nebo zkrácení RF, ILP, QL • inaktivita plantárních flexorů Gage, 1991 PATOLOGICKE^KOJVIPONENTY STOJNÉ FÁZE Iliopsoas - Rectus lemoris Pre-Swing • dyskoordinac - problém soubě v kol. a kyč. kloubu • omezená plantární flexe - inaktivita plant, flexorů I Gage, 1991 PATOLOGICKÉ KOMPONENTY ŠVIHOVÉ FÁZE • omezená dorzální flexe hlezna - inaktivita dorz. flex^rů - spastické nebo zkrácené plant. flexory • omezená flexe v kol. kl. • omezená flexe v kyč. kl. - inaktivita ILP (aktivace QL) - neschopnost dekontrakce GMa Fotoarchiv autora PATOLOGICKÉ KOMPONENTY ŠVIHOVÉ FÁZE • „hip hiking" • omezená flexe v kol. - spasticitaQF • omezená dorz. fl. v hlez. kl - inaktivita dorz. flexe - spasticita plant. flexe PATOLOGICKÉ KOMPONENTY ŠVIHOVÉ FAZE Konečný ) svih omezená extenze v kol.kl - spasticita HMS - inaktivita QF omezená flexe v kyč. kl. - neschopnost dekontrakce GMax Fotoarchiv autora