DIAGNOSTYKA
Diagnostyka kolana
dla potrzeb rehabilitacji ruchowej
Staw kolanowy jest jednym ze stawów najbardziej narażonych na urazy i podatnych na wystąpienie różnego rodzaju
schorzeń. Leczenie powstałych dysfunkcji może się odbywać różnymi drogami, ale kluczową kwestią jest prawidłowe
zdiagnozowanie schorzenia, w czym niebagatelnÄ… rolÄ™ odgrywajÄ… nowoczesne techniki pomiarowe.
taw kolanowy to jeden z największych kolana, wykorzystuje się szereg obiektyw- do komputera i dzięki odpowiedniemu
Sstawów w ustroju człowieka. Jednocze- nych metod pomiarowych. oprzyrządowaniu odczytywać wyniki
śnie jest narażony na uszkodzenia urazowe na monitorze w układzie współrzędnych
i podatny na wystąpienie różnego rodzaju Tensometria prostokątnych.
schorzeń. Do często występujących obrażeń Do pomiarów tensometrycznych wyko- Dane techniczne momentomierza to:
stawu kolanowego można zaliczyć uszko- rzystuje się fotel do ćwiczeń oporowych " zakres pomiarowy: 0-500 Nm,
dzenie więzadeł krzyżowych przednich, kończyn typu UPR, który składa się z na- " dokładność pomiaru: 5%,
które może być skutkiem urazu lub choroby stępujących części: " czas pojedynczego pomiaru: ok. 10 s,
zwyrodnieniowej. Urazy stawu kolanowego " fotel tapicerowany, " zakres temperatury pracy: 10-40°C.
dotyczą głównie ludzi młodych. Choroba " urządzenie rehabilitacyjno-pomiarowe, Komputerowa karta pomiarowa APD-
zwyrodnieniowa u ludzi starszych powodu- " urzÄ…dzenia rehabilitacyjne, -UC 10/2 z oprogramowaniem  Moment
je bóle, wysięk w jamie stawu i osłabienie " momentomierz elektroniczny, umożliwia pełną diagnostykę stawów
siły mięśni uda. W konsekwencji może " program komputerowy. i mięśni kończyn, programowanie oraz
prowadzić do konieczności wymiany sta- Dane techniczne urządzenia UPR to: kontrolę cyklu rehabilitacyjnego. Minimalne
wu kolana na staw sztuczny. Każdy uraz " wysokość fotela: 125 cm, wymagania sprzętowe: procesor Pentium
stawu kolanowego i jego unieruchomienie " długość po rozłożeniu: 185 cm, 100 MHz, RAM 8 MB, HDD 15 MB, karta
mogą spowodować zanik masy mięśnio- " masa: 60 kg, graficzna VGA 640 400, wolny slot ISA
wej w obrębie mięśnia czworogłowego, " zakres regulacji przesuwu oparcia: na płycie głównej, wolny port o adresie
osłabienie napięcia i zaburzenie korelacji 0-15 cm, 300. Ważnym elementem urządzenia jest
nerwowo-mięśniowej. Zanik i osłabienie " zakres regulacji podparć bocznych: program komputerowy, który tworzy własną
tego mięśnia oraz wypełnienie się górnego 0-15 cm, bazę danych, ponadto istnieje możliwość
zachyÅ‚ka pÅ‚ynem wysiÄ™kowym to najczÄ™st- " zakres pochylenia podparcia: 0-15°, obróbki wyników przy wykorzystaniu
sze przyczyny utraty możliwości czynnego " zakres pomiarowy przetwornika mo- arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel.
wyprostu. mentu siły (dopuszczalny błąd  2%): Program przeznaczony jest do współpracy
Leczenie powstałych schorzeń stawu 0-500 N, z kartą pomiarową i ze względu na rodzaj
kolanowego może odbywać się na drodze " zakres regulacji kąta tarcz podziałowych: działania można go podzielić na dwie ściśle
operacyjnej lub zachowawczej, jednak 0-90°, ze sobÄ… współpracujÄ…ce części. Jedna z nich
o koÅ„cowym wyniku leczenia decyduje " rozdzielczość kÄ…ta: co 15°. obejmuje swoim zakresem obsÅ‚ugÄ™ bazy
właściwie przeprowadzona rehabilitacja Główną częścią urządzenia rehabilitacyj- danych, druga umożliwia bezpośrednią
lecznicza. Celem rehabilitacji pooperacyj- no-pomiarowego UPR jest tensometryczny współpracę z kartą pomiarową. Urządzenie
nej jest odzyskanie przez pacjenta prawi- przetwornik momentu siły zabudowany rehabilitacyjno-pomiarowe można wykorzy-
dłowej ruchomości stawu kolanowego, w obudowie stalowej znajdującej się w wał- stać do diagnostyki stawów obwodowych
prawidłowej siły mięśniowej i koordynacji ku. Z jednej strony wałka znajduje się tarcza kończyn i mięśni okołostawowych oraz
ruchowej, a także prawidłowej funkcji z podziałką kątową, a z drugiej  gniazdo rehabilitacji pourazowej stawów i odbu-
kończyny oraz odzyskanie wiary w jej do podłączenia przewodu elektrycznego dowy siły statycznej i dynamicznej mięśni
sprawność. Powrót chorego po urazie momentomierza. Na końcu wałka na stałe okołostawowych. Posiada ono dwa tryby
kolana do poprzedniej aktywności ży- umocowana jest dz
wignia oporowa służąca pracy  diagnostyczny i rehabilitacyjny.
ciowej może być możliwy w przypadku do pomiarów i ćwiczeń wolnych z obciąż- Diagnostyka umożliwia pomiar momen-
uzyskania przez niego normalnego zakresu nikami. Momentomierz elektroniczny tów siły oraz wyznaczenie maksymalnego
ruchomości, prawidłowej wydolności służy do współpracy z przetwornikiem obciążenia dla poszczególnych mięśni.
mięśniowej oraz pełnej wydolności sta- tensometrycznym i mierzy maksymalną Wyniki pomiarów są monitorowane i za-
wu kolanowego. Aby ocenić skuteczność wartość momentu siły otrzymanego pamiętywane.
rehabilitacji ruchowej chorych po urazie w czasie pomiaru. Można go podłączyć
Goniometryczny test wahadła
Goniometryczny test wahadła służy do oce-
Streszczenie termowizyjnych oraz z wykorzystaniem
ny ruchu wahadłowego mechanicznego
W pracy omówiono nowoczesne metody elektromiografii mięśniowej. Artykuł
układu jednoprzegubowego w wybranej
obiektywnej, nieinwazyjnej diagnostyki wzbogacono o opis zastosowania gonio-
płaszczyz
nie. Pozwala na wyznaczenie
stanu kolana dla potrzeb usprawniania metrycznego testu wahadła.
czasowej funkcji zmiany kÄ…ta fð zawartego
ruchowego. Przedstawiono podstawy SÅ‚owa kluczowe: staw kolanowy, dia-
pomiędzy ramionami przegubu oraz obli-
teoretyczne badań tensometrycznych, gnostyka.
czenie charakterystycznych parametrów
10 REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2010
DIAGNOSTYKA
ruchu, takich jak: liczba wahań, czas z dwóch cienkich metalowych ramion wanie bariery galwanicznej oraz zasilanie
wahań, okres i współczynnik tłumienia. połączonych ze sobą przegubowo. Jedno układów elektronicznych stabilizowanym
Test wahadła jest badaniem obiektywnym z ramion (nieruchome) może być zamonto- napięciem +5 V.
przy ocenie wpływu różnego rodzajów wane w specjalnym gniez
dzie mocujÄ…cym, BadanÄ… osobÄ™ umieszcza siÄ™ na spe-
napięć mięśniowych i ich zmian na ru- umożliwiającym zmianę kąta ustawienia cjalnym fotelu pomiarowym. Cyrkiel
chomość kończyn w niektórych stawach. i długość ramienia, lub też w uchwycie goniometryczny urządzenia peryferyjnego
Zakres i swobodę ruchu kończyn oraz łuski przylegającej do uda. Ramię ruchome mocuje się do badanej kończyny dolnej
stan napięć mięśniowych charakteryzuje może być prowadzone w tulejce moco- tak, że jedno z jego ramion (wsparte
siÄ™ za pomocÄ… wskaz
ników dających się wanej na podudziu lub w uchwycie łuski na statywie lub łusce) jest równoległe
obliczyć dzięki analizie funkcji zmiany przylegającej do podudzia. Ruch cyrkla do osi uda, drugie zaś  do podudzia. Prze-
kÄ…ta w czasie fð = f(t). Ponieważ funkcja w przegubie przenoszony jest na minia- gub z przetwornikiem optoelektrycznym
ta opisuje drganie tłumione, do wspomnia- turowy optoelektryczny przetwornik typu umieszcza się na wysokości szpary stawo-
nych wskaz
ników należą: C3A 27-4096 GE 01, który konstrukcyjnie wej stawu kolanowego. Osobie badanej
" logarytmiczny dekrement tłumienia stanowi z cyrklem całość. Położenie wałka poleca się rozluz
nić mięśnie tak, jak tylko
(lð)  definiowany tu jako logarytm na- przetwornika odczytywane jest za pomocÄ… to możliwe, a nastÄ™pnie zgina siÄ™ biernie
turalny ze stosunku drugiej i czwartej układu optycznego i tarczy kodowej, które badaną kończynę w stawie kolanowym.
amplitudy lokalnej, pozwalają (z rozdzielczością 12 bitów Kończyna waha się swobodnie wokół
" współczynnik tÅ‚umienia (bð)  definio- na obrót) na zakodowanie poÅ‚ożenia kÄ…to- osi przechodzÄ…cej przez staw kolanowy,
wany tu jako stosunek lð i T, wego waÅ‚ka w zakresie od 0 do 360 stopni, a przetwornik pomiarowy odczytuje funk-
" liczba cykli (n), z dokładnością do 0,088 stopnia. Sygnał cję zmiany kąta zawartego między osią
" caÅ‚kowity czas wahaÅ„ (t), podawany jest do interfejsu. Opracowana uda a podudzia od czasu fð = f(t). Pomiar
" okres wahań (T). wersja programu pozwala na odczytanie powtarza się w odstępach 30-sekundowych,
Liczba i czas wahań określają swobodę 100 położeń ruchomego cyrkla goniome- pięciokrotnie dla każdej kończyny dolnej.
ruchu, a okres i parametry tłumienia  trycznego w ciągu 1 sekundy i zapisanie Wszystkie dane pomiarowe zostają zapi-
zakres ruchomości. Goniometryczny test tych wartości w odpowiednim miejscu sane w pamięci komputera z częstością
wahadła składa się z urządzenia peryfe- programu. W skład interfejsu wchodzą: 100 wartości na sekundę. Zastosowanie
ryjnego współpracującego z komputerem układ mikroprocesora, zasilacz, kabel techniki informatycznej w procesie po-
typu IBM PC oraz oprogramowania. przetwornika oraz kabel RS 232 interfejsu miaru goniometrycznego, oceniajÄ…cego
W skład urządzenia peryferyjnego wchodzą (do komputera). Układ interfejsu zapew- wybrane parametry biomechaniczne
cyrkiel goniometryczny i układ interfejsu nia poprawną współpracę przetwornika układu narządów ruchu, pozwala na ze-
 przetwornika do współpracy z kompu- pomiarowego z komputerem typu IBM branie dużej liczby danych pomiarowych
terem. Cyrkiel goniometryczny składa się PC, ochronę badanej osoby przez zastoso- w bardzo krótkim czasie, zapisanie ich
REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2010 11
DIAGNOSTYKA
w pamięci operacyjnej oraz zewnętrznej z prawem Stefana-Boltzmana. Ludzkie ciało się interferencji elektromagnetycznych.
trwałej, przetwarzanie danych i wyliczenie emituje szerokie spektrum promieniowania Zasilacze niektórych notebooków mogą
szeregu biomechanicznych parametrów podczerwonego  pomiÄ™dzy 3 µm a 50 µm. powodować zakłócenia w odczycie para-
ruchu. Równocześnie następuje takie Ogromną wartością tej techniki jest moż- metrów EMG. Aby uniknąć interferencji,
przetwarzanie danych, by graficznie przed- liwość obserwacji pól zjawisk w postaci nie należy stosować aparatu w pobliżu
stawić interesującą nas funkcję, wyliczyć powierzchniowych rozkładów tempera- włączonego telefonu komórkowego lub
wartości średnie ważnych parametrów tury (izotermy), co pozwala na szybką innych urządzeń radiowych generujących
i zapisać niezbędne wartości otrzymanych i ilościową ocenę kompleksowych proce- impulsy. Należy upewnić się, że przewód
parametrów. Po porównaniu otrzymanych sów zachodzących w badanej strukturze. zasilający komputera biegnie najdalej, jak
wyników pomiarowych z wprowadzo- Pomiary w podczerwieni są bezstykowe to możliwe, od przewodów elektrod pod-
nym uprzednio do pamięci i wcześniej (bezkontaktowe) i w związku z tym w pełni łączonych do badanego. W czasie badania
opracowanym, klinicznym wzorcem aseptyczne. Analizę komputerową uzy- aparat powinien znajdować się jak najbliżej
charakteryzującym stany patologiczne skanych obrazów termowizyjnych można osoby badanej (tzw.  pole pacjenta ), np.
program pozwala na podzielenie chorych przeprowadzić za pomocą programu na jej ciele, w kieszeni lub na pasku. Jest
na odpowiednie grupy rehabilitacyjne, komputerowego umożliwiającego archi- również wskazane, aby przewody elektrod
znakomicie wspomagając diagnozę i uła- wizację, przegląd i analizę danych oraz znajdowały się jak najbliżej ciała, a nie
twiając podjęcie decyzji w stosowanym tworzenie raportów w edytorze tekstów. zwisały bezwładnie w powietrzu. Jeżeli
programie usprawniania chorych. Wykonanie prawidłowych termogramów odczyt napięcia oscyluje wokół znacznie
wymaga zwrócenia szczególnej uwagi wyższych wartości, należy spróbować
Termowizja na zapewnienie odpowiednich warunków odłączyć zasilacz laptopa, gdyż może być
Do oceny stanu zapalnego w obrębie kolana celem uzyskania powtarzalności badań. on przyczyną interferencji. Aby badanie
można wykorzystać kamerę termowizyjną Pomieszczenie powinno być przewietrzone było wartościowe i powtarzalne, a wyniki
Mobir M3, współpracującą z programem (brak przeciągów powietrza), a temperatura badań porównywalne i miarodajne, należy
komputerowym Guide IrAnalyser V1.4. utrzymana w przedziale 22-24°C. Wszyst- zagwarantować bezpieczne, komfortowe,
Dane techniczne kamery to: detektor nie- kie zewnętrzne z
ródła ciepła (grzejniki, identyczne warunki badań. W przypadku
chłodzony, mikrobolometryczny (160 x 120 oświetlenie) należy odseparować. Osoby pomiaru EMG warto stosować pozycje
pikseli); pole widzenia: 25° x 19°, obiektyw oczekujÄ…ce na rejestracjÄ™ obrazu termicz- umożliwiajÄ…ce skutecznÄ… relaksacjÄ™,
standardowy; opcjonalne teleobiektywy nego powinny przebywać w identycznych zgodnie z zasadami biomechaniki. Uczest-
40 mm (8° x 6°) i 80 mm (4° x 3°); zakres warunkach (to samo pomieszczenie). ników warto poinformować, że badanie
pomiarowy: od 20°C do +250°C, dokÅ‚ad- Należy pamiÄ™tać, że okolica ciaÅ‚a poddana jest caÅ‚kowicie bezbolesne i bezpieczne,
ność: Ä…2°C lub Ä…2% wartoÅ›ci mierzonej; badaniu musi być pozbawiona odzieży, co uÅ‚atwia współpracÄ™, zmniejsza napiÄ™cie
współczynnik emisyjności: programowalny skóra natomiast dokładnie oczyszczona. stresowe mięśni i pozwala na odnotowanie
w zakresie od 0,01 do 0,99 (z krokiem W trakcie rejestracji reakcji termicznej bardziej wiarygodnych wyników. Zapis
co 0,01); automatyczna korekcja bazująca badanej osoby kamera termowizyjna średniego napięcia spoczynkowego mięśni
na danych użytkownika o współczynniku rzutuje prostopadle do badanego ciała (ang. average work), określonego poprzez
odbicia, temperaturze otoczenia, wilgotno- z odległości około 1 m. średnią arytmetyczną wartości napięcia
Å›ci, odlegÅ‚oÅ›ci, optyce; rozdzielczość ter- w mikrowoltach [µV] dla caÅ‚ego okresu
miczna: 120 mK przy 30°C; zakres widmo- Elektromiografia pomiaru, nie uwzglÄ™dnia artefaktów i nie-
wy: 8-14 µm; wyÅ›wietlacz LCD 2,2" x 1,2", Do obiektywizacji stanu napiÄ™cia miÄ™- pożądanych ruchów badanego (jeżeli takie
kolorowy; zoom 2 x interpolowany; tem- śniowego (mięśni stawu kolanowego, np. wystąpią, należy powtórzyć pomiar). Uwagi
peratura pracy: od -20°C do +60°C. czworogÅ‚owego uda) można wykorzystać praktyczne dotyczÄ… sprawdzenia przewo-
Aparat funkcjonuje w oparciu o rejestra- elektromiograf NeuroTracTM ETS wraz dów pod kątem prawidłowości połączeń
cję promieniowania elektromagnetycznego, z oprogramowaniem komputerowym o tej lub ewentualnych uszkodzeń oraz jakości
tj. podczerwonego (IR), emitowanego przez samej nazwie. podłączenia przewodu z włókna optycz-
każdą materię o temperaturze wyższej Dane techniczne aparatu: zakres EMG: nego pomiędzy aparatem a komputerem.
od zera bezwzglÄ™dnego (-273,15°C = 0 K). 0,2-2000 mV RMS; czuÅ‚ość 0,1 mV RMS; Ponadto skóra musi być przemyta wodÄ…
Promieniowanie elektromagnetyczne dokÅ‚adność: 4% wartoÅ›ci odczytu i, jeÅ›li trzeba, ogolona. qð
emitowane w wyniku ruchu drgajÄ…cego Ä…0,3 mV przy 200 Hz; filtry szerokiego
i obrotowego atomów i molekuł materii, pasma: 18 Hz ą4 Hz do 370 Hz ą10% dla JAKUB TARADAJ
przy zmianach ich stanu energetyczne- odczytów poniżej 235 µV, filtry wÄ…skiego Katedra i ZakÅ‚ad Biofizyki Lekarskiej
go, jest rejestrowane oraz przetwarzane pasma: 100 Hz Ä…5% do 370 Hz Ä…10%; filtr ÅšlÄ…skiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach
na obraz wizualizowany na monitorze sieciowy: 50 Hz  33 dbs (0,1-procentowa Zakład Biomechaniki i Fizjologii Klinicznej
w postaci światła widzialnego. Promie- dokładność); dwukanałowe, indywi- Akademii Wychowania Fizycznego w Katowicach
niowanie to nazywane jest ze względu dualnie izolowane obwody; natężenie: Przychodnia Limf-Med w Chorzowie
na długość fali (770-15000 nm) promie- 0-80 mA (wskazywane).
Piśmiennictwo
niowaniem podczerwonym, a ze względu Badanie ma na celu określenie napię-
1. BÅ‚aszczak E., Franek A., Klimczak J., Taradaj J.:
na właściwości  promieniowaniem ciepl- cia spoczynkowego mięśnia za pomocą
Wczesne wyniki usprawniania chorych po re-
nym (termicznym). Należy uwzględnić, dwukanałowego, powierzchniowego
konstrukcji więzadła krzyżowego przedniego
że powierzchnia ciała ludzkiego podlega EMG. Pomiar polega na rejestracji różnicy
metodÄ… artroskopowÄ… i otwartÄ….  Pol. Merk.
stałym wahaniom temperatury, zależnym potencjałów bioelektrycznych pocho-
Lek. , 2004, 16, (96): 551-556.
od wymiany pomiędzy nim a otoczeniem. dzenia mięśniowego. Można zastosować
2. BÅ‚aszczak E., Franek A., Taradaj J., Widu-
Rozkład ciepła na powierzchni ciała samoprzylepne elektrody (o wymiarach
chowski J., Klimczak J.: Assessment of the
ludzkiego zależy również od temperatury 50 mm x 50 mm) z żelem hipoalergicznym,
efficacy and safety of low frequency, low
wewnętrznej narządów, przewodnictwa bez konieczności dodatkowego mocowa-
intensity magnetic fields in patients after
cieplnego tkanki mięśniowej i tłuszczowej nia ich paskami. Przed aplikacją elektrod
knee endoprosthesis plasty. Part 2: a clini-
oraz emisyjności skóry, którą ustalono zaleca się przemyć skórę czystą wodą.
cal study.  Bioelectromagnetics , 2009, 30,
na 0,9 (stała emisyjność skóry), zgodnie W trybie EMG istnieje ryzyko pojawienia (2):152-158.
12 REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2010