Iσοκινητική κίνηση Παράµετροι και Εφαρµογές Εισαγωγή Η έννοια της ισοκινητικής κίνησης αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τους Hislop & Perrine (1967) και οι πρώτες δηµοσιεύσεις πραγµατοποιήθηκαν το ίδιο έτος από τους συγγραφείς αυτούς και από τον Thistle και τους συνεργάτες του (1967). Κατά την ισοκινητική κίνηση, το µέλος µιας άρθρωσης κινείται µε σταθερή γωνιακή ταχύτητα και εφαρµόζεται σε αυτό προσαρµοζόµενη αντίσταση. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η µέγιστη ενεργοποίηση των µυϊκών οµάδων, που ενεργούν σε όλο το κινητικό εύρος της άρθρωσης (Thistle et al, 1967). Για να πραγµατοποιηθεί αυτή η κίνηση απαιτείται ειδικός µηχανικός εξοπλισµός που είναι ενσωµατωµένος στο ισοκινητικό δυναµόµετρο. Το ισοκινητικό δυναµόµετρο δηλαδή, είναι το µηχάνηµα, το οποίο εξασφαλίζει την ελεγχόµενη κίνηση του µέλους, όπου η ταχύτητά του (γωνιακή ταχύτητα) µπορεί να προκαθοριστεί και να διατηρηθεί σταθερή σε όλο το εύρος της κίνησης. Η αντίσταση που εφαρµόζει η ειδική αυτή κατασκευή στο κινούµενο µέλος είναι ίση µε τη µυϊκή ροπή που παράγεται από τους µυς, που ενεργούν στο µέλος σε όλο το κινητικό εύρος. Η µυϊκή ροπή που αναπτύσσουν οι µύες, δεν είναι µέγιστη σε όλο το κινητικό εύρος της άρθρωσης αλλά διαφοροποιείται σε σχέση µε α) το σύστηµα µοχλών της άρθρωσης β) την κόπωση και γ) τον πόνο που πιθανά αισθάνεται ο ασκούµενος σε περίπτωση τραυµατισµού. Σήµερα τα ισοκινητικά δυναµόµετρα χρησιµοποιούνται ευρέως για τη µέτρηση-αξιολόγηση της λειτουργίας συγκεκριµένων µυϊκών οµάδων, για την προπόνηση της µυϊκής δύναµης, αλλά και την αποκατάσταση του τραυµατισµένου µέλους µέσω της µυϊκής ενδυνάµωσης
Παράµετροι µέτρησης Ροπή Τα ισοκινητικά δυναµόµετρα µπορούν να καταγράφουν τη ροπή που αναπτύσσεται από το κινούµενο µέλος, σε όλο το εύρος κίνησης της άρθρωσης. Τα τελευταία µοντέλα ισοκινητικών µηχανηµάτων έχουν συχνότητα πληροφόρησης για κάθε µισή µοίρα του εύρους κίνησης (Cybex 6000 User s Guide, 1991). Η καταγραφόµενη ροπή µπορεί να εκφραστεί ως µέγιστη ή ως µέση τιµή (Perrin, 1993). H µέγιστη τιµή αναφέρεται στη µεγαλύτερη τιµή ροπής που καταγράφεται κατά τη διάρκεια κίνησης του µέλους, στο εύρος κίνησης της άρθρωσης (Kannus P., 1994; Baltzopoulos V., Brodie D., 1989) (σχ. 1). Η µέση τιµή µπορεί να υπολογιστεί από τις τιµές που καταγράφονται σε κάθε γωνία του εύρους κίνησης της άρθρωσης βγάζοντας τη µέση τιµή, για τη συγκεκριµένη γωνιακή θέση της άρθρωσης (Perrin, 1993). Σχήµα 1. Η καµπύλη της ροπής σε όλο το εύρος κίνησης κατά την έκταση του γόνατου χωρίς τραυµατισµό. α) Μέγιστη τιµής ροπής (Peak Torque) H µέγιστη ροπή είναι η ισοκινητική παράµετρος που χρησιµοποιείται ευρέως, τόσο σε κλινικές όσο και σε επιστηµονικές έρευνες. Πλήθος ερευνητών πιστοποιούν την ακρίβεια και αξιοπιστία της (Bemben M., Grump K., Massey B., 1988; Burdett
R., Van Swearingen J., 1987; Kannus P, 1992; Perrin D., 1986; Perrin et al, 1987; Sapega A. 1990). Αντιπροσωπεύει τη µέγιστη τιµή ροπής που παράγεται από τους µυς που ενεργούν στο κινούµενο άκρο σε όλο το εύρος κίνησης και ο υπολογισµός της γίνεται µε διάφορους τρόπους και πρωτόκολλα µέτρησης (Burnie J., Brodie D., 1986; Kannus P., 1989). Λόγος αγωνιστών- ανταγωνιστών Η αναλογία αυτή είναι ένας δείκτης της µυϊκής ισορροπίας ή δυσαναλογίας των µυϊκών οµάδων µιας άρθρωσης (αγωνιστών/ ανταγωνιστών). Ο δείκτης αυτός διαφοροποιείται σε σχέση µε την άρθρωση και το προπονητικό επίπεδο κάθε ατόµου. Μπορεί επίσης να συγκριθεί και µε τους αντίστοιχους δείκτες που υπάρχουν στη διεθνή βιβλιογραφία, ώστε να εξαχθούν συµπεράσµατα για την µυϊκή απόδοση των αξιολογούµενων µυϊκών οµάδων (Nosse, L. 1982; Collianter & Tesch, 1989; Alexander, 1990; Figoni et al, 1988; Worrel et al, 1991). Η σηµαντικότητα της παραµέτρου αυτής υποστηρίζεται από πολλούς ερευνητές. Υποστηρίζεται ότι η αναλογία οπισθίων µηριαίων/τετρακεφάλου, είναι πιο σπουδαία για τον καθορισµό της µυϊκής λειτουργίας απ ότι είναι η τιµή της µέγιστης ροπής. Για την άρθρωση του γόνατος η σωστή αναλογία οπισθίων/προσθίων µηριαίων είναι 66%, δηλαδή οι οπίσθιοι µηριαίοι θα πρέπει να έχουν τα 2/3 της δύναµης των προσθίων µηριαίων. Τότε λοιπόν υπάρχει µυϊκή ισορροπία στην άρθρωση του γόνατος. Εάν η αναλογία αυτή είναι είναι διαφορετική, µικρότερη απο 66%, π.χ 50% τότε έχουµε µυϊκή ανισορροπία στην άρθρωση του γόνατος για το άκρο που αξιολογήθηκε και θα πρέπει να βελτιωθεί η δύναµη των οπισθίων µηριαίων προκειµενου να εξαληφθεί η µυϊκή ανισορροπία. Σε αντίθετη περίπτωση εάν ο λόγος οπισθίων/προσθίων µηριαίων είναι µεγαλύτερος απο 66%, π.χ 75% τότε για να διορθωθεί η µυϊκή ανισορροπία θα πρέπει να βελτιωθεί η δύναµη των προσθίων µηριαίων. Μυικά ελλείµµατα Για την άρθρωση του γόνατος µυϊκό έλλειµµα θεωρείται η διαφορά που υπάρχει µεταξύ δεξιού και αριστερού άκρου στην µυϊκή οµάδα που έχει αξιολογηθεί (π.χ πρόσθιοι µηριαίοι), και όταν η διαφορά αυτή είναι µεγαλύτερη του 10%. Μικρότερες του 10% διαφορές θεωρούνται φυσιολογικές και προκαλούνται απο πολλούς παράγοντες όπως την κυριαρχία προτίµησης. Όταν υπάρχει ένα µυϊκό
έλλειµµα θα πρέπει να γίνει κατάλληλο πρόγραµµα ενδυνάµωσης στο άκρο (δεξί ή αριστερό) που υπολείπεται σε δύναµη προκειµένου να εξαλειφθεί. Εφαρµογές της ισοκίνησης Τα ισοκινητικά δυναµόµετρα χρησιµοποιούνται για την αξιολόγηση της λειτουργίας του µυός µετά από τραυµατισµό, καθώς και των αποτελεσµάτων ποικίλων µεθόδων θεραπείας και αποκατάστασης. Τα συµπεράσµατα αυτά βγαίνουν από την αξιολόγηση των µυϊκών οµάδων που σχετίζονται µε τον τραυµατισµό, είτε πρόκειται για διαφορές µεταξύ αριστερού και δεξιού άκρου, είτε πρόκειται για πληροφορίες σχετικά µε τη σωστή αναλογία µεταξύ αγωνιστών και ανταγωνιστών µυϊκών οµάδων ( Grimby et al, 1990; LoPresti et al, 1988; Murray et al, 1984; Noyes et al, 1987; Olerud et al, 1984; Lyshoim et al, 1984; Fleming et al, 1983). Εκτός από την αξιολόγηση των προγραµµάτων αποκατάστασης, η ισοκινητική προσπάθεια αποτελεί και µια σύγχρονη µέθοδο άσκησης και ενδυνάµωσης στη φάση αποκατάστασης. Ο σκοπός των προγραµµάτων αποκατάστασης µετά από τραυµατισµό ή χειρουργική επέµβαση είναι, να επαναφέρει την κανονική µυϊκή λειτουργία του τραυµατισµένου µέλους που έχει µυϊκή ατροφία. Τα αποτελέσµατα αρκετών ερευνών αποδεικνύουν ότι η ισοκινητική κίνηση είναι µια αποτελεσµατική µέθοδος αποκατάστασης και µεγάλης σηµασίας για την αξιολόγηση αποκατάστασης (Armstrong et al, 1983, Burnie and Brodie, 1986). Tο πλεονέκτηµα της προσαρµοζόµενης αντίστασης καθιστά τον ισοκινητικό εξοπλισµό κατάλληλο για αποκατάσταση τραυµατισµών όπως είναι η χονδροπάθεια επιγονατίδας, που έχουν την εξής ιδιαιτερότητα: µε γνώµονα τον πόνο, µπορεί ο τραυµατίας να ασκηθεί σε µικρό εύρος κίνησης δηλαδή στην προκειµένη περίπτωσητις τελευταίες µοίρες έκτασης (Noyes et al, 1984; McMullen et al, 1990). Όσον αφορά στην πρόληψη τραυµατισµών, µια µυϊκή δυσαναλογία µεταξύ πρόσθιων και οπίσθιων µηριαίων ή µεταξύ αριστερού και δεξιού ποδιού δε συνδυάζεται µε αυξηµένη συχνότητα τραυµατισµών στο γόνατο.
Βιβλιογραφία Αlexander, M.J.L. (1990). Peak torque values for antagonist muscle groups and concentric and eccentric constraction types for elite sprinters. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 71, 334-339. Armstrong, E.L., Winant, M.D., Swasey, R.P., Seidle, E.M., Carter, L.A. (1983). Using isokinetic dynamometry to test ambulatory patients with multiple sclerosis. Physical Therapy, 3, 1274-1279. Baltzopoulos, V. & Brodie, D.A. (1989) isokinetic dynamometry: Applications and limitations. Sport Medicine 8, 101-116. Bemben, M.G., Grump, K.J., Massey, B.H. (1988). Assessment of technical accuracy of the Cybex II isokinetic dynamometer and analogue recording system. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 10, 12-17. Burdett, R.G., & Van Swearingen J. (1987). Reability of isokinetic muscle endurance tests. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 8, 484-488. Burnie, J., Brodie, D.A. (1986). Isokinetic measurement in preadolescent males. International Journal of Sports Medicine, 7, 205-209. Colliander, E.B. & Tesch, P.A. (1989). Bilateral eccentric and concentric torque of quadriceps and hamstring muscles in females and males. European Journal of Applied Physiology, 59, 227-232. Cybex 6000 (1991). Testing and Rehabilitation System. User s Guide. Figoni, S. F., Christi,, C. B. & Massey, B. H. (1988). Effects of speed, hip and knee angle and gravity on hamstring to quadriceps torque ratios. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 9, 287-291. Fleming R. T., Blatz D., Mc Carroll J. (1983). Lateral reconstruction for anterolateral rotary instability of the knee. American Journal of Sports Medicine, 11, 303-307. Grimby G., Gustafsson E., Peterson K., Renstrom P. (1990). Quadriceps function and training after knee ligament surgery. Medicine and Science in Sports and Exercise, 12, 70-75. Hislop H.J., Perrine J.J. (1967). The isokinetic concept of exercise. Physical Therapy 47, 114-117. Kannus P. (1989). Hamstring/ quadriceps strength ratios in knees with medial collateral ligament insufficiency.isokinetic and isometric results and their relation to patients long term recovery. Journal of Sports Medicine, 29, 194-198. Kannus P. (1992). Normality, variability and predictability of work, power and torque acceleration energy with respect to peak torque in isokinetic muscle testing. International Journal of Sports Medicine 13, 249-256. Kannus P. (1994). Isokinetic Evaluation of Muscular Performance: Implications for Muscle Testing and Rehabilitation. International Journal of Sports Medicine 15, 11-18. Lo Presti, C., Kirkendall, D., Street, G., Dudley, D. (1988). Quadricepts insufficiency following repair of the anterior cruciate ligament. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy, 9, 245-249. Lysholm, J., Nordin, M., Ekstrand, J., Gillquist, J. (1984). The effect of a patella brace on performance in an knee extension strength test in patients with patella pain. American Journal of Sports Medicine, 12, 110-112.
McMullen, W., Roncarati, A., Koval, P. (1990). Static and isokinetic treatments of chondromalacia patella: A comparative investigation. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy, 12(6), 256-266. Murray, M.S., Warren, F.R., Otis, C.L., Kroll, M., Wickiewicz, L.T. (1984). Torquevelocity relationship of the knee extensors and flexors muscles in individuals sustaining injuries of the anterior cruciate ligament. American Journal of Sports Medicine, 12, 436-440. Nosse, L. J. (1982). Assessment of selected reports on the strength relationship of knee musculature. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy, 4, 78-85. Noyes, F., Magnine, R., Barber, S. (1987). Early knee motion after open and arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction. American Journal of Sports Medicine, 15, 149-160. Olerud, S., Wallenstein, R., Olsson, E. (1984). Muscle strength after bilateral femoral osteotomy. Journal of Bone and Joint Surgery, 66 (6), 792-793. Perrin D. H., Robertson, R. J., Ray, R. L. (1987). Bilateral isokinetic peak torque acceleration energy, power and work relationships in athletes and monathletes. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy, 9, 184-189. Perrin D. H. (1986). Reliability of isokinetic measures. Athletic Training, 10, 319-321. Perrin D. H. (1993). Isokinetic Exercise and Assessment. Human Kinetic Publishers. Reid D. (1992). Sports Injury assessment and Rehabilitation. Churchill Livingstone, New York, London. Sapega A. A. (1990). Muscle performance evaluation in orthopaedic practice. Journal of Bone and Joint Surgery, 72, 1562-1574. Thistle H., Hislop, H., Moffroid M., Lowman, E. (1967). Isokinetic contraction: A new concept of resistive exercise. Archives of Medicine and Rehabilitation, 279-282.