Badania wykonano w ramach badań własnych nr 10.10.130.631 oraz statutowych nr 11.11.130.119.

WSTĘP

Pozytywny wpływ drgań niskoczęstotliwościowych na organizm człowieka nie jest nową koncepcją, wibracje, jako technika medyczna były w pewnym stopniu wykorzystywane w starożytnej Grecji, wibracyjny masaż był popularny wśród fizjologów w XIX wieku. Na nowo został podjęty pomysł o ich wykorzystywaniu w zachodniej Europie. Koncepcja wykorzystywania drgań niskoczęstotliwościowych spowodowała ogromne zainteresowanie dużej grupy fizjologów na świecie. Pierwsze eksperymenty i badania dotyczące technologii wibracji były prowadzone w Europie Wschodniej przez profesora Biermanna w 1960 r. Od 1970 r. rosyjscy naukowcy rozwijają technologię wibracji w celu udoskonalenia treningu sportowców olimpijskich, a także by przeciwdziałać zmniejszeniu siły mięśni i gęstości kości kosmonautów podczas pobytu w przestrzeni kosmicznej. Dzięki technologii wibracyjnej silniejsi, lepiej dostosowywani rosyjscy kosmonauci byli w stanie spędzać zadziwiająco długi czas (420 dni) w przestrzeni kosmicznej. Po opadnięciu żelaznej kurtyny w 1989 r. technologia drgań niskoczęstotliwościowych znalazła drogę do innych krajów. Technologia treningu wibracyjnego jest stosowana przez NASA oraz profesjonalne sportowe drużyny. Przeprowadzone badania sugerują, że drgania o niskiej amplitudzie i niskiej częstotliwości powodujące mechaniczne pobudzanie ludzkiego ciała, są bezpieczną i efektywną metodą, by wykonać trening mięśniowo-szkieletowy (7).

Najnowsze badania dowodzą, że technologia wykorzystywania drgań niskoczęstotliwościowych może być w efektywny sposób stosowana przez sportowców w szczególności do poprawienia sprawności nóg. Również ta technologia może być korzystna dla ludzi starszych w rehabilitacji, ponieważ wymagany jest w niej niewielki wysiłek fizyczny. Możliwe jest również, że technologia ta może się stać niefarmakologiczną interwencją dla zapobiegania osteoporozie. Aktualne wyniki badań wpływu drgań niskoczęstotliwościowych wykazują, że mogą być efektywną metodą ćwiczenia dla zmniejszania skutków starzenia układu mięśniowo-szkieletowego. Ważne jest by prowadzić dalsze badania, by zrozumieć i opracować bezpieczne i efektywne programy wykorzystywania wibracji w treningu i rehabilitacji.

Drgania aplikowane bezpośrednio na brzusiec mięśnia lub ścięgno (o częstotliwości 10-200 Hz), albo na całe ciało (1-30 Hz), wywołują odpowiedź zwaną tonicznym odruchem wibracyjnym (13, 21). Toniczny odruch wibracyjny (TOW) wywołuje aktywację wrzecion mięśniowych, za pośrednictwem włókien aferentnych oraz aktywację włókien mięśniowych poprzez duże a-motoneurony. TOW jest również zdolny wywołać wzrastającą rekrutację jednostek motorycznych poprzez aktywację wrzecion mięśniowych i dróg polisynaptycznych, co uwidacznia się jako chwilowy wzrost aktywności mięśniowej. Jednak długotrwałe podrażnienie wrzecion mięśniowych przez wibrację prowadzi ostatecznie do zmęczenia mięśni. Manifestuje się to redukcją aktywności elektromiograficznej, „zwalnianiem” jednostek motorycznych i spadkiem siły skurczu (14, 20).

Hettinger i wsp. wykazują, że ekspozycja wibracji o częstotliwości 50 Hz i i przyspieszeniu 10 g przez 2-5 godzin dziennie zwiększa przekrój poprzeczny włókien mięśniowych i zmniejsza tkankę tłuszczową zawartą w mięśniach. Zaobserwowali powolny, ciągły skurcz mięśni występujący, gdy badany aktywnie przeciwstawia się grawitacji, a niewystępujący, gdy poddana wibracji kończyna jest rozluźniona – toniczny odruch wibracyjny (18).

Hagbarth i Eklund dowodzą, że aplikacja wibracji na mięsień zwiększa jego napięcie w oparciu o „toniczny odruch wibracyjny”. W wyniku aktywacji włókien dochodzi do pobudzenia motoneuronów a w konsekwencji mięsień się kurczy (19).

Gilhodes i wsp. opisują aktywność elektromiograficzną w mięśniu antagonistycznym do poddanego wibracjom, ale rozluźnionego (tzn. nieprzeciwstawiającego się grawitacji) mięśnia – antagonistyczny odruch wibracyjny (17).

Bosco z zespołem w 1998 wskazał efekty 10-dniowego programu. Na trening dzienny składało się 5 serii 90 s wibracji o częstotliwości 26 Hz. Uzyskał istotną statystycznie poprawę siły i wysokości powtarzalnego skoku wzwyż mierzonego w ciągu 5 s (1). W tym samym roku przeprowadził u 14 osób trening wibracyjny (5 serii, częstotliwość 26 Hz, amplituda ruchu 1 mm, czas ekspozycji 90 s) trwający przez kolejne 10 dni. Każdaz badanych osób po rozgrzewce na cykloergometrze wykonywała, codziennie przez 10 minut, 6 różnych ćwiczeń na mięśnie czworogłowe ud i mięśnie trójgłowe łydek. Pomiary porównawcze po 10 dniach treningu wykazały zwiększenie mocy mechanicznej tych mięśni o 3,3% oraz wysokość uniesienia w czasie wyskoku dosiężnego o 1,6 % (2).

Ten sam badacz w 1999 badał 12 bokserów, którzy otrzymali 5 sesji treningu wibracyjnego (30 Hz, 6 mm, 34 m/s2), każda z nich trwała minutę i była aplikowana tylko na jedną wybraną kończynę górną. Siła tej kończyny wzrosła o 12% w porównaniu z drugą niepoddaną treningowi wibracyjnemu. W tym samym roku wykonano badanie na 14 kobietach grających w siatkówkę. Na wybraną kończynę dolną aplikowano trening polegający na stosowaniu 10 sesji 1-minutowych wibracji (26 Hz, 10 mm, 54 m/s2), z minutową przerwą między każdą sesją. Obiekty stały na platformie na palcach jednej nogi ugiętej w stawie kolanowym pod kątem 100 stopni. Stwierdzono wzrost siły trenowanej kończyny o 5,8-7,6 % (3).

W 2000 roku zespół Bosco przeprowadził badanie w którym 14 mężczyzn (w wieku 25 ± 4,6 lat) zostało poddanych wibracjom (26 Hz, 4 mm, 17 g) z zachowaniem metody aplikacji bodźca opisanej w poprzednim badaniu. Po 5 sesjach zastosowano dodatkowy 6-minutowy odpoczynek. Uczestnikom polecono stać na palcach obu nóg z kolanami zgiętymi pod kątem 100 st. Stwierdzono wzrost stężenia testosteronu (p=0,026) i hormonu wzrostu (p=0,014) oraz spadek kortyzolu (p=0,003) w surowicy krwi. Ponadto wzrosła siła prostowników kończyn dolnych (p=0,003), podczas gdy zapis EMG RMS tych mięśni zmniejszył się w porównaniu do wartości wyjściowych (p=0,008). Zaobserwowano również wzrost skuteczności skoku wzwyż (p=0,001) (4).

Rittweger i wsp. wykorzystali jednorazową aplikację wibracji o częstotliwości 26 Hz i amplitudzie ruchu 1,05 cm. Każda z 37 badanych osób z dodatkowym obciążeniem ze­wnętrznym wykonywała przysiady na podeście wibracyjnym. Po ekspozycji drganiami badani wykonali 3 wyskoki dosiężne z 5-sekundową przerwą pomiędzy nimi. Rittweger wykazuje zmniejszenie wysokości wyskoku u mężczyzn w 1 i 2 próbie o 10 %. U kobiet odnotowano istotną redukcję wysokości wyskoku tylko w 1 próbie. U obu płci nie stwierdzono znaczących zmian w 15 sekundzie (19).

Runge i wsp. poddali ekspozycji drganiami 34 starsze osoby (średnia 67 lat), bodźcem o częstotliwości 27 Hz przez 2 miesiące, 3 razy w tygodniu (3 x 2 min). Osiągnęły one 18% poprawę w teście pięciokrotnego wstawania z krzesła z rękami skrzyżowanymi na piersi na czas (cross-over design) (24).

Torvinen z zespołem w 2002 roku opublikował dane z badań grupy 16 zdrowych ochotników (8 mężczyzn, 8 kobiet – wiek 24-33 lat). Grupa została poddana zarówno 4-minutowej wibracji (3,5 g / 15 Hz, 6,5 g / 20 Hz, 10 g / 25 Hz, 14 g / 30 Hz – zmiany co minuta) , jak również interwencji placebo (sham), losowo w różnych dniach. Wykonywano 6 różnych testów sprawnościowych 10 minut przed, oraz w 2 i 60 minucie po interwencji. Stwierdzono 2,5% poprawę skoku wzwyż (p=0,019), 3,2% poprawę siły izometrycznego wyprostu kończyn dolnych (p=0,020) i 15,7% poprawę balansu ciała (p=0,049) – wyłącznie w 2 minucie po ekspozycji na krótkotrwałe wibracje (27).

Torvinen i wsp. poddali jednorazowym wibracjom grupę 16 ochotników, którzy wykonywali cztery różne ćwiczenia na podeście wprawianym w mechaniczne drgania pionowe o amplitudzie ruchu 10 mm i częstotliwości w zakresie od 15 do 30 Hz. W 2 i 60 minucie po wibracji każda z badanych osób wykonała wyskok na platformie tensometrycznej. Parametry porównano z parametrami wyskoku dosiężnego sprzed wibracji. Torvinen opisuje przyrost uniesienia ogólnego środka ciężkości OSC w wyskoku dosiężnym w 2 minucie o 2,5%. W teście wykonanym w 60 minucie powyższe parametry nie wykazały znaczących zmian (24).

Zespół Torvinena w 2003 r. stwierdził, że 4-minutowa wibracja całego ciała u zdrowych osobników, stosowana przez 8 miesięcy, wywołała istotną poprawę o 7,8% (95% CI, 2,8- 13,1% ; p=0,003) w skoku wzwyż (29).

Horvath i wsp. poddali badaniom 17 uczestników (wiek 45,4± 5,6 lat), z rezydualnym niedowładem połowiczym (11 pacjentów z niedowładem prawostronnym, 6 z lewostronnym), w następstwie krwiaka śródmózgowego (4) oraz zawału mózgu (13). Średni czas po udarze wynosił 28 ± 12 dni. Uczestnicy zostali poddani wibracjom całego ciała (20 Hz), w pozycji stojącej, pięć jednominutowych sesji z przerwą minutową między każdą sesją, 3 razy w tygodniu przez 3 tygodnie. Stwierdzono wzrost maksymalnych momentów siły izometrycznej prostowników stawów kolanowych mierzonych jednostronnie po stronie porażonej o 27 % (p < 0,05) oraz obustronnie: po stronie porażonej o 33,1% (p < 0,05) i po stronie zdrowej 21,3% (p<0,05). Maksymalny ekscentryczny moment siły, mierzony jednostronnie wzrósł po stronie porażonej o 20,7 % (p < 0,05). Natomiast nie stwierdzono istotnej statystycznie zmiany odporności na obustronne ekscentryczne rozciąganie. Autorzy konkludują, że wibracje całego ciała mogą zwiększać rekrutację jednostek motorycznych i/lub powodować możliwość użycia większej ilości włókien mięśniowych w ramach jednej jednostki motorycznej. Należy wykluczyć, że wzrost maksymalnego izometrycznego i ekscentrycznego momentu siły jest następstwem przerostu włókien mięśniowych. Wskazuje na to hamowanie podczas obustronnego ekscentrycznego skurczu (19).

Cardinale i Lim za pomocą zapisu elektromiograficznego, porównali wpływ różnych częstotliwości wibracji u 16 zawodowych siatkarek. Każda z badanych osób utrzymywała pozycję półprzysiadu ze stawami kolanowymi zgiętymi do kąta 100° w trakcie czterech 60-sekundowych prób: bez wibracji oraz z aplikacją wibracji o częstotliwości 30 Hz, 40 Hz i 50 Hz. Badanie EMG wykazało, że największa czynność bioelektryczna mięśnia występuje przy zastosowaniu wibracji o częstotliwości 30 Hz (+34%). Przeprowadzona analiza statystyczna dowiodła istotnych różnic w amplitudzie miopotencjałów jednostek (notorycznych pomiędzy aplikacją wibracji o częstotliwości 30 Hz i 50 Hz (20%) oraz 40 Hz i 50 Hz (10%) (5).

Delecluse i wsp. przeprowadzili badania z uczestnictwem 67 niewytrenowanych kobiet (wiek 21,4 ± 1,8 lat), podzielonych na trzy grupy: poddaną wibracji (ozn. WBV, n=18), placebo (PL n=19), poddaną treningowi oporowemu (RES, n=18) i kontrolną (CO, n=12). Grupy WBV i PL wykonywały statyczne i dynamiczne ćwiczenia zginaczy stawu kolanowego na platformie. Grupa WBV była poddana wibracji (35- 40 Hz, 2,5-5 mm, 2,28-5,09 g). Grupa PL przy częstotliwości 35-40 Hz amplitudzie nieistotnej, akceleracji 0,4 g słyszała silnik platformy i odczuwała mrowienie stóp. Grupa RES wykonywała dynamiczne ćwiczenia zginania i prostowania stawu kolanowego z obciążeniem 10-20 RM. Grupa CO nie uczestniczyła w żadnym treningu. Cały program składał się z 36 sesji treningowych w czasie 12 tygodni (3 razy w tygodniu). Izometryczna i dynamiczna siła wyprostu w stawie kolanowym wzrosła istotnie statystycznie (p<0,001) w grupie WBV (16,6 ± 10,8 % i 9 ± 3,2 %) oraz w grupie RES (14,4 ± 5,3 % i 7 ± 6,2 %), podczas gdy w grupach PL i CO nie zaobserwowano istotnych zmian (p<0,05). Siła eksplozywna wzrosła tylko w grupie WBV o 7,6 ± 4,3 % (p < 0,001) (12).

Cochrane i Stannard badali 18 kobiet grających w hokeja na trawie poddanych każda trzem interwencjom trwającym 5 minut: sześciu różnym ćwiczeniom wykonywanym na platformie wibracyjnej (26 Hz), takim samym ćwiczeniom w warunkach placebo (0 Hz), treningu na cykloergometrze rowerowym balansującym w sposób przypadkowy przy obciążeniu 50 W. Przerwy między każdą interwencją wynosiły 24 godziny. Rozgrzewki nie było. Stwierdzono poprawę w skoku w dal z miejsca (p < 0,001) w grupie poddanej wibracjom o 8,1 ± 5,8%, w porównaniu z kontrolną (-2,0 ± 3,7%) i cykloergometrem (-0,3 ± 3,7%) oraz poprawę w teście gibkości siadu dosiężnego (sit and reach test) wykonywanym w grupie WBV o 8,2 ± 5,4% (p < 0,05) w porównaniu z kontrolną (5,3 ± 5,1%) i cykloergometrem (5,3 ± 4,9 %) (6).

Istnieją również badania kwestionujące pozytywny wpływ drgań. De Ruiter i wsp. badali 10 zdrowych uczestników (w porównaniu z analogiczną grupą kontrolną z placebo) wykazali, że 11 tygodni standardowego, obunożnego treningu wibracyjnego całego ciała (30 Hz; 8 mm; 5-8 jednominutowych sesji z jednominutową przerwą pomiędzy; 3 razy w tygodniu), bez dodatkowego treningu oporowego, nie poprawia siły funkcjonalnej prostowników stawu kolanowego (13).

Nordlund i Thorstensson w metaanalizie 12 arytkułów z bazy Medline i Sport Discus wykazali niewielki lub brak dodatkowego wpływu treningu wibracyjnego całego ciała na siłę mięśniową (22).

Przeważająca jednak liczba przesłanek wskazuje, że drgania ogólne są ekwiwalentem wysiłku fizycznego, pozbawionym niedogodności związanych z przeciążeniem narządu ruchu, a w konsekwencji krążenia. Rytmiczny skurcz i rozkurcz mięśni szkieletowych wymuszony przez urządzenie aplikujące drgania wywołuje adaptację całego narządu ruchu i powoduje uruchomienie korzystnych mechanizmów neurohumoralnych (25, 26, 30).

MATERIAŁ I METODA

W badaniach uczestniczyło zakwalifikowanych do eksperymentu 24 studentow AGH, po wyrażeniu uświadomionej zgody oraz po wykluczeniu przeciwwskazań. Badanie zrealizowano wg kryteriów oceny wiarogodności badań z randomizacją wg Jadada. Charakterystykę próby przedstawiono w tabeli 1.

Celem badań była ocena wpływu ekspozycji drgań – o częstotliwości 3,5 Hz i amplitudach 4.0, 4.5, 5.0 i 5.5 mm zmienianych w kolejnych tygodniach treningu o 0,5 mm – na sprawność fizyczną. Uczestników eksperymentu poddano 20-minutowej ekspozycji drganiami przez 19 kolejnych dni roboczych, eksponowano drgania harmoniczne, ogólne. Badani stali na platformach wibracyjnych swobodnie, bez obuwia, każda osoba była trenowana o stałej porze dnia ( ryc. 1).

Autor posiada na przeprowadzone badania zgodę Komisji Bioetyki Akademii Medycznej w Łodzi. Stosowany bodziec był bezpieczny (wg. PN, EN i ISO). Badani byli objęci systemem ubezpieczeniowym.

W badaniach postawiono następującą hipotezę badawczą: drgania ogólne niskiej częstotliwości są substytutem izometrycznego treningu fizycznego.

By zweryfikować postawioną hipotezę konieczna była odpowiedź na poniższe pytania – czy ekspozycja drgań powoduje:

• zwiększenie gęstości kości w badaniach densytometrycznych,

• pozytywne zmiany trendów świadczących o inkorporacji wapnia w badaniach biochemicznych markerów kościotworzenia,

• poprawę parametrów hemodynamicznych,

• zwolnienie rytmu serca i korzystne zmiany HRV (heart rate variability),

• wzrost wydolności fizycznej,

• korzystne zmiany gospodarki lipidowej,

• redukcję otyłości trzewnej,

• korzystny wpływ na hemostazę,

• obniżenie ciśnienia tętniczego krwi,

• korzystną modyfikację czynników zapalnych,

• poprawę wydolności narządu ruchu,

• poprawę samopoczucia,

• poprawę jakości życia.

W celu dokonania oceny wpływu drgań niskiej częstotliwości na organizm człowieka wykonane zostały badania: biochemiczne (profil kostny i lipidowy) oraz wybranych hormonów, badania parametrów fizjologicznych (pomiar ciśnienia krwi, tętna, temperatury ciała w kanale usznym, tkanki tłuszczowej i masy ciała), rozkład temperatur na ciele człowieka (termowizja), ciągły monitoring EKG (holter), badania densytometryczne oraz psychologiczne (test Thayera).

W pracy przedstawiono wpływ ekspozycji drgań na wydolność fizyczną. Pozostałe wyniki zostaną zaprezentowane w późniejszych doniesieniach. W badaniach sprawności fizycznej zaproponowano test szybkości biegowej i zwinności (bieg po kopercie – ozn. Koperta), równowagę ogólną (postawa równoważna na jednej nodze – ozn. Równowaga), szybkość ruchów ręki (ozn. Tajping), siłę eksplozywną (skok w dal z miejsca obunóż – ozn. Skok), siłę statyczną ręki (ozn. Dynamometr) oraz test gibkości (skłon dosiężny w przód – ozn. Skłon).

Bieg po kopercie

- podczas testu badano szybkość biegową i zwinność (ryc. 2). Opis testu: bieg z maksymalną szybkością i zmianami kierunku.

Wyposażenie: czysta, nieśliska podłoga, czasomierz, taśma miernicza, kreda lub taśma oraz gumowe stożki (kołpaki drogowe).

Instrukcja dla badanego: „Stań w gotowości za stożkiem. Stopa jednej nogi powinna znajdować się przy nim. Po komendzie „start” biegnij tak szybko, jak potrafisz do przeciwległego stożka po przekątnej i wracaj po linii do kolejnego stożka. Teraz biegnij po przeciwnej przekątnej i wracaj po linii do stożka, z którego wystartowałeś. Taki kurs masz wykonać dwa razy. Za drugim razem finiszując w czasie powrotu nie zwalniaj szybkości biegu. Próbę wykonujesz dwa razy”.

Wskazówki dla prowadzącego: Dwie równoległe linie są wyrysowane kredą (lub zaznaczone taśmą na podłodze) w odległości 5 m. Długość linii wynosi 1,20 m, zaś ich końce są oznaczone za pomocą gumowych stoż­ków (klocków itp.). Dopilnuj, aby obydwie stopy badanego przekraczały za każdym razem wyznaczone linie, aby poruszał się on po wyznaczonym torze i biegł tak szybko, jak to jest możliwe.

Próba kończy się, kiedy badany przekroczy ostatni raz linię końcową jedną nogą. Badany nie powinien się ślizgać w czasie biegu – co wymaga zapewnienia odpowied­niej nawierzchni podłogi.

Zapis wyniku: czas potrzebny do pokonania pełnych cykli stanowi wynik, który jest odnotowywany z dokładnością do 0,1 sek.

Przykład: Czas 21,6 sek.=216.

Postawa równoważna na jednej nodze

- badanie równowagi ogólnej (ryc. 3). Opis testu: utrzymanie równowagi stojąc na jednej nodze na belce o ustalonych wymiarach.

Wyposażenie: Belka metalowa o wymiarach: długość 50 cm, wysokość 4 cm, szerokość 3 cm, pokryta materiałem o grubości nie większej niż 5 mm. Dwie podpórki zapewniające stabilność o wymiarach: długość 15 cm, szerokość 2 cm. Czasomierz (po jednym na każde stanowisko).

Instrukcja dla badanego: „Spróbuj utrzymać równowagę tak długo, jak to możliwe, stojąc jedną (wybraną) nogą na belce, wzdłuż jej osi podłużnej. Chwyć z tyłu za stopę nogę wolną ugiętą w kolanie, przyjmując postawę przypominającą flaminga. Możesz wesprzeć się drugą ręką na moim ramieniu w celu przyjęcia właściwej po­zycji i utrzymania równowagi. Próba zaczyna się, gdy tylko puścisz moje ramię. Staraj się utrzymać przyjętą pozycję przez jedną minutę. Za każdym razem, kiedy stracisz równowagę (np. puszczając trzymaną stopę) lub kiedy dotkniesz podłogi jakąś częścią ciała, próba zostaje przerwana. Po każdym takim upadku próba będzie ponawiana, aż pełną minutę potrafisz wytrzymać pożądaną pozycję”.

Wskazówki dla prowadzącego: Stań przed badanym. Badanemu wolno wykonać jedną próbę w celu bliższego zapoznania się z zadaniem i upewnienia się, że instrukcja została zrozumiana. Po tej wstępnej próbie następuje właściwe wykonanie zadania testowego. Czasomierz należy włączyć w momencie, kiedy badany puści ramię prowadzącego. Zatrzymaj czasomierz, gdy tylko badany utraci równowagę puszczając stopę nogi wol­nej lub dotykając podłogi dowolną częścią ciała. Po każdym upadku należy pomóc badanemu w zajęciu ponownie poprawnej pozycji wyjściowej.

Zapis wyniku: liczba prób potrzebna do utrzymania równowagi w staniu na belce przez pełną minutę.

Przykład: jeżeli badany podejmował 5 razy próbę żeby utrzymać równowagę w ciągu minuty, wynik=5. Uwaga: jeżeli badany upadnie 15 razy w ciągu pierwszych 30 sekund, próba kończy się z wynikiem zero, co oznacza że jest on niezdolny do jej wykonania.

Tajpig

- badanie szybkości ruchów ręki (ryc. 4). Opis testu: szybkie dotykanie na przemian dwóch odpowiednio rozstawionych krążków wybraną (sprawniejszą) ręką.

Wyposażenie: Stół z regulowaną wysokością (lub gimnastyczna skrzynia). Dwa gumowe krążki o średnicy 20 cm poziomo przymocowane do stołu. Środki krąż­ków są oddalone od siebie o 80 cm (tym samym odległość między ich brzegami wynosi 60 cm). Płytka prostokątna, o wymiarach 10 x 20 cm, umieszczona pośrodku między krążkami. Czasomierz.

Instrukcja dla badanego: „Stań przed stołem, stopy lekko rozstawione. Połóż dłoń ręki mniej sprawnej na prostokątnej płytce środkowej. Dłoń ręki sprawniejszej ułóż skrzyżnie na przeciwległym krążku. Przestawiaj rękę sprawniejszą z jednego krążka na drugi ponad ręką znajdującą się pośrodku tak szybko, jak to możliwe. Pamiętaj, żeby za każdym razem dotknąć każdego krążka. Kiedy powiem „gotów”... „start”, wykonaj 25 tego typu ruchów tam i z powrotem (łącznie 50 dotknięć) najszybciej jak potrafisz. Przerwij, kiedy powiem „stop”. Ja będę głośno odliczał wykonanie każdego cyklu. Próbę wykonasz 2 razy, zaś lepszy wynik zostanie odnotowany”.

Wskazówki dla prowadzącego: Ustaw stół (skrzynię) na takiej wysokości, aby jego blat znajdował się nieco powyżej pępka badanego. Usiądź naprzeciw stołu; skup uwagę na krążku wybranym przez badanego na począt­ku i licz każde jego dotknięcie. Włącz czasomierz na sygnał „gotów”... „start”. Przyjmując, że badany rozpoczął próbę od krążka A, należy zatrzymać stoper, kiedy dotknie ten krążek po raz 25. W ten sposób łączna liczba dotknięć obydwu krążków wyniesie 50. W czasie całej próby druga ręka badanego spoczywa na prostokątnej płytce. Przed pomiarem badany może wykonać zadanie próbnie, w celu wyboru ręki spraw­niejszej. Między pierwszą i drugą próbą wskazana jest przerwa na odpoczynek. W tym czasie inny badany może wykonać pierwszą próbę. Zaleca się aby przy tym zadaniu było dwóch prowadzących; jeden do mierzenia czasu  i dopingowania badanego, drugi do liczenia ruchów ręki.

Zapis wyniku: Z dwóch prób odnotowany jest rezultat lepszy. O wyniku decyduje czas potrzebny do dotknięcia każdego krążka 15 razy, mierzony z dokładnością do 0,1 sek.

Jeżeli badany nie dotknie krążka, doliczany jest dodatkowy ruch do wymaganych M cykli.

Przykład: Czas 10,3 sek. daje wynik 103.

Skok w dal z miejsca obunóż

– badanie siły eksplozywnej. Opis testu: skok na odległość z pozycji stojącej.

Wyposażenie: nieśliskie, twarde podłoże, dwa połączone wzdłuż materace gimnastyczne (lub maty), kreda, taśma miernicza.

Instrukcja dla badanego: „Stań w nieznacznym rozkroku ze stopami ustawionymi równolegle i końcami palców przed linią startową. Ugnij kolana i przenieś ramiona dołem w tył, a następnie wykonując energiczny zamach rękami w przód i odbijając się mocno nogami od podłoża wykonaj skok jak najdalej potrafisz. Staraj się wylądować na obydwie nogi i utrzymać pozycję pionową. Próba będzie wykonana dwa razy, zaś wynik lepszy zaliczony”.

Wskazówki dla prowadzącego: W poprzek materaców wyrysowane są poziome linie, co 10 cm, równolegle do linii początkowej, znajdującej się od nich w odległości 1m.

Taśma miernicza przymocowana prostopadle do tych linii umożliwia dokładny po­miar. Stań z boku i rejestruj odległości skoków. Odległość jest mierzona od linii początkowej do miejsca zetknięcia tylnego brzegu pięty z podłożem. Dodatkowa próba jest możliwa, jeżeli badany upadnie do tyłu lub dotknie podłoża inną częścią ciała. Mata (materac) w miejscu odbicia i lądowania musi znajdować się na tym samym poziomie i być ściśle przymocowana do podłogi.

Ze względu na to, że różnice w ocenie mogą być znaczące, należy być bardzo dokład­nym w czasie pomiaru.

Zapis wyniku: z dwóch prób odnotowywany jest rezultat lepszy.

Przykład: Skok na odległość 1 m 56 cm daje wynik 156.

Zaciskanie ręki (siła oraz nacisk)

Podczas testu zaciskania ręki badano siłę statyczną (ryc. 5). Opis testu: zaciskanie ręki na dynamometrze oraz nacisk kciukiem i palcem wskazującym z maksymalną siłą na dynamometrze.

Wyposażenie: wyskalowany dynamometr dłoniowy z regulowanym uchwytem.

Instrukcja dla badanego: „Weź dynamometr do ręki sprawniejszej. Trzymając z dala od ciała i nie dotykając żadnej jego części zaciśnij tak mocno, jak potrafisz. Ściskaj stopniowo i nieprzerwanie przez co najmniej 2 sekundy. Wykonaj próbę dwa razy. Wynik lepszy będzie odnotowany”.

Wskazówki dla prowadzącego: Przed pomiarem każdego badanego należy cofnąć wskazówkę dynamometru na zero i sprawdzić czy jego tarcza znajduje się na zewnątrz. Poinformuj badanego, aby użył do próby ręki sprawniejszej. Przystosuj dynamometr tak, aby rozstaw jego uchwytów odpowiadał długości pierwszego członu palca środkowego. W czasie próby ramię i dłoń trzymająca dynamometr nie mogą dotykać ciała. Druga próba jest wykonywana po krótkiej przerwie. Wskazówka dynamometru nie musi być cofana po pierwszej próbie.

Zapis wyniku: Lepszy rezultat jest zapisywany w kilogramach (z dokładnością do 1 kg).

Przykład: Rezultat 24 kg daje wynik 24.

Skłon dosiężny w przód

– badanie gibkości (ryc. 6).

Opis testu: w pozycji siedzącej sięganie rękami w przód tak daleko jak to możliwe.

Wyposażenie: Stół lub skrzynia o wymiarach: długość 35 cm, szerokość 45 cm, wysokość 32 cm. Blat stołu o wymiarach: długość 55 cm, szerokość 45 cm. Blat ten wystaje ponad boczną ściankę stołu do przytrzymywania stóp na odległość 15 cm. Na środku blatu, równolegle do osi podłużnej stołu znajduje się skala od 0 do 50 cm. Liniał długości około 30 cm, umieszczona luźno na powierzchni stołu (skrzyni) pro­stopadle do jego osi podłużnej, służąca do przesuwania rękami przez badanego w czasie wykonywania skłonu w przód.

Instrukcja dla badanego: „Usiądź opierając stopy o boczną ścianę skrzyni. Trzymając kolana wyprostowane pochyl tułów w przód i sięgając rękami tak daleko, jak to możliwe, przesuwaj wolno, bez szarpania palcami linijkę po powierzchni stołu. Pozostań nieruchomo w najdalszej pozycji jaką możesz osiągnąć. Nie odpychaj linijki. Próba będzie wykonana dwa razy i lepszy rezultat zostanie odnotowany”.

Wskazówki dla prowadzącego: Stań obok badanego i przytrzymaj jego wyprostowane kolana.

Badany powinien dosięgnąć brzegu górnej powierzchni stołu dotykając linijki (umie­szczonej na jego krawędzi) przed rozpoczęciem próby. Wynik jest ustalany na podstawie najdalszej pozycji, jaką badany osiągnie końcami palców na skali. Powinien on utrzymać tę pozycję przynajmniej tak długo, aby można było odczytać wynik. Jeżeli końce palców obydwu rąk nie osiągną tej samej odległości, należy uwzględnić średnią odległość dla obydwu rąk. Próba musi być wykonana wolno i stopniowo, bez gwałtownych ruchów. Drugą próbę należy podejmować po krótkiej przerwie.

Zapis wyniku: Rezultat lepszy jest odnotowany w centymetrach, które są odczytywane na skali umieszczonej na powierzchni stołu.

Przykład: Badany, który sięgnął rękami na wysokość palców stóp uzyskuje wynik 15. Ten kto sięgnął 7 cm poza palce stóp uzyskuje wynik 22=(15+7).

WYNIKI BADAŃ

Analizy statystyczne wykonano w środowisku STATISTICA wersja 7.1 firmy Stat­Soft, licencjonowanego dla Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W analizach przyjęto poziom istotności p=0,05 (wartość standardowa przyjmowana w naukach biologicznych). Ro­dzaj rozkładu badano testami Kołmogorowa-Smirnowa z poprawką Lillieforsa oraz W-Sha­piro-Wilka (standardowe testy badania rozkładu normalnego). Gdy analizowana zmienna posiadała rozkład normalny, w analizach wewnątrz grupowych prawdopodobieństwo testowe istotności różnic wyznaczono testem t dla grup zależnych (bo porównywane są dwie grupy, skale pomiarowe zmiennych są ilościowe oraz liczność próby < 30), w analizach między grupami stosowano test t dla dwóch grup niezależnych. W przypadku, gdy analizowane zmienne nie posiadały rozkładu normalnego stosowano test Wicoxona, Browna-Forsythe’a lub Manna-Whitneya. Hipoteza zerowa, dla każdej zmiennej, brzmiała następująco: ekspozycja drgań niskiej częstotliwości na organizm człowieka nie powoduje zmian analizo­wanej zmiennej.

Badano również frakcję zmian – stosunek liczebności części próby, która posiada interesującą nas cechę statystyczną, do liczebności całej próby – (wzrost lub spadek) wartości analizowanych zmiennych pod wpływem ekspozycji drganiami. Istotne statystycznie lub interesujące (zastanawiająco wysoka frakcja zmian) wyniki badań i analiz przedstawiono w tabeli 2.

WNIOSKI

Na podstawie przeprowadzonych analiz można stwierdzić następujące zmiany: istotne statystycznie zmiany:

spadek zmiennej zależnej:

• równowaga (1/min) (ilość prób) z 7,04 ± 2,68 do 4,96 ± 3,38 u 71% próby,

• koperta (s) z 25,45 ± 1,04 do 25,16 ± 1,11 u 61% próby,

• tajping (s) z 11,33 ± 1,22 do 9,81 ± 1,01 u 96% próby,

• nieistotny statystycznie wzrost długości skoku (cm) u 67% próby.

Uzyskane wyniki świadczą o pozytywnym wpływie niskoczęstotliwościowego treningu wibracyjnego na równowagę statyczną, koordynację mięśniowo-nerwową, wytrzymałość i zwinność oraz siłę eksplozywną mięśni tonicznych oraz fazowych.

Podsumowanie – co przemawia za ich stosowaniem drgań w treningu?

• 20-minutowy zabieg powtarzany codziennie wywołuje istotne zmiany adaptacyjne w organizmie,

• możliwe jest stosowanie wibracji w zapobieganiu osteoporozie, otyłości, rehabilitacji cho­rób układu krążenia oraz do poprawy sprawności fizycznej (8-11),

• zabieg jest dobrze tolerowany przez uczestnika,

• konieczne są dalsze wieloośrodkowe badania większych grup, w dłuższym czasie obserwacji (vs placebo),

• treningi wibracyjne nie wymagają wysiłku i dodatkowego opanowania techniki ćwiczeń (pa­cjenci niepełnosprawni),

• treningi wibracyjne stanowią atrakcyjną formę ćwiczeń dla osób w podeszłym wieku, nie przejawiających zainteresowania intensywnym treningiem z powodu uczucia przewlekłego zmęczenia,

• wibracje powodujące wzrost obciążenia grawitacyjnego w wyniku dużych przyspieszeń przenoszo­nych na ciało, mogą stanowić alternatywę dla treningu siłowego, oporowego w rehabilitacji,

• ćwiczenia na platformie mają charakter wymuszonych ekscentryczno-koncentrycznych obciążeń,

• w trakcie treningów wibracyjnych nie zaobserwowano żadnych objawów niepożądanych.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Bosco C., et al.: The Influence of Whole Body Vibration on Jumping Performance. Biol. Sport. 15, 157-64, 1998.

2.    Bosco C. et al.: The Influence of Whole Body Vibration on the Mechanical Behaviour of Skeletal Musc­le. Biol. Sport., 153, 157-164, 1998.

3.    Bosco C., et al.: Adaptive Responses of Human Skeletal Muscle to Vibration Exposure. Clin. Physiol., 19, 183-187, 1999.

4.    Bosco C., et al.: Hormonal Responses to Whole-Body Vibration in Men. Eur. J. Appl. Physiol., 81:449-454, 2000.

5.    Cardinale M., Pope MH.: The Effects of Whole Body Vibration on Humans: Dangerous or Advanta­geous? Acta Physiol. Hung., 90(3):195-206, 2003.

6.    Cochrane DJ., Stannard SR.: Acute Whole Body Vibration Training Increases Vertical Jump and Flexibility Performance in Elite Female Field Hockey Players, Br. J. Sports Med., 39, 860-865, 2005.

7.    Damijan Z.: Zmiany wybranych parametrów biochemicznych i fizjologicznych organizmu po ekspozycji drganiami niskoczęstotliwościowymi. Diagnostyka, vol. 33, 29-34, 2005.

8.    Damijan Z.: Trening wibracyjny w rehabilitacji kardiologicznej.Acta Bio-Optica et Informatica Medica – Inżynieria Biomedyczna, medycyna, lasery, komputery - najnowsze osiągnięcia optoelektroniki i informatyki w medycynie. Vol. 15, nr 4, 357-360, 2009.

9.    Damijan Z.: Trening wibracyjny w rehabilitacji osteoporozy. Balneologia Polska. t. 41, nr 4, 264–273, 2009.

10.    Damijan Z.: The effects of low-frequency vibrations on hepatic profile of blood. The European Physical Journal. Special Topics. vol. 154, 45-49, 2008.

11.    Damijan Z.: The impact low-frequency vibration “training” on selected physiological parameters of human. Polish Journal of Environmental Studies. vol. 16, no. 3B, 77-81, 2007.

12.    Delecluse C., Roelants M., Verschueren S.: Strength Increase after Whole–Body Vibration Compared with Re­sistance Training. Medicine & Science in Sport & Exercise, 35 (6), 1033-1041, 2003.

13.    De Ruiter CJ., et al.: The Effects of 11 Weeks Whole Body Vibration Training on Jump Height, Contractile Properties and Activation of Human Knee Extensors. Eur. J. Appl. Physiol., 90(5-6), 595-600, 2003.

14.    Eklund G., Hagbarth KE.: Normal Variability of Tonic Vibration Reflexes in Man. Exp. Neurol., 16 (1): 80-92, 1966.

15.    Gilhodes J.C., et al.: Perceptual and Motor Effects Agonist-Antagon­ist Muscle Vibration in Man. Experimental Brain Research, 61, 395-402, 1986.

16.    Gilsanz V., et al.: Low – Level Tonic Vibration Reflexes in Spasticity. Brain Research, 2, 201-203, 1996.

17.    Hagbarth KE., Eklund G.: Tonic Vibration Reflexes in Spasticity. Brain Research, 2: 201 -203, 1996.Hettinger T.: Der Einfluss Sinusfoermiger Schwingenungen auf die Skelettmuskulatur. Int. Z. An­gew. Physiol., 16, 192-197, 1966.

18.    Horváth M., Tihanyi T., Tihanyi J.: Effect of Long Term Whole Body Vibration on Uni- and Bila­teral Isometric and Eccentric Torque of Hemiplegic People. XVIIIth Congress of the Interna­tional Society of Biomechanics, Zürich,. 07.8-13., Abstract 246, 119, 2001.

19.    Marcinowska E.: Osteoporoza diagnostyka, profilaktyka i leczenie. PZWL, Warszawa, 1999.

20.    Martin B., Park H.: Analysis of the Tonic Vibration Reflex: Influence of Vibration Variables on Mo­tor Unit Synchronization and Fatigue. Eur. J. Appl. Occup. Physiol., 75, 504-511, 1997.

21.    Nordlund MM., Thorstensson A.: Strength Training Effects of Whole-Body Vibration? Scandina­vian Journal of Medicine & Science in Sports., 17 (1), 12-17, 2007.

22.    Rittweger J., Seller G., Felsenberg D.: Acute Physiological Effects of Exhaustive Whole-Body Vibration Exercise in Man. Clin. Phy­siol., 20 (2), 134-142, 2000.

23.    Runge M., Rehfeld G., Resnicek E.: Balance Training and Exercise in Geriatric Patients. J. Musculoske­letal Inter­act, 1, 54-58, 2000.

24.    M. Runge, G. Rehfeld, E. Resnicek: Balance Training and Exercise in Geriatric Patients. J. Muscu­loskelet. Neuron Interact., 1, 61-65, 2000.

25.    Seidel H.: Myoelctrical Reactions to Ultra – Low Frequency and Low – Frequency Whole Body Vibra­tion. Eur. J. Appl. Physiol., 57, 558-562, 1988.

26.    Torvinen S., et al.: Effect of Four–Month Verti­cal Whole Body Vi­bration on Performance and Balance. Med. Sci. Sports Exerc., 34 (9), 1523-1528, 2002.

27.    Torvinen S., et al.: Effect of a Vibra­tion Expo­sure on Muscular Perform­ance and Body Balance, Randomized Cross-Over Study. Clin. Physiol. & Func. Im., 22, 145-152, 2002.

28.    Torvinen S., at al: Effect of 8 month Vertical Whole Body Vibration on Bone, Muscle Performance, and Body Balance: a Randomized Controlled Study. J. Bone Miner. Res., 18 (5), 876-884, 2003.

29.    van Nes I.J., et al.: Long-Term Effects of 6-Week Whole-Body Vibration on Balance Recovery and Activities of Daily Living in the Postacute Phase of Stroke: a Ran­dom­ized, Controlled Trial. Stroke., 37(9), 2331-2335, 2006.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Zbigniew Damijan
Katedra Mechaniki i Wibroakustyki
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robo­tyki
Akademia Górniczo-Hutnicza
al. Mickiewicza 30
30-059 Kraków
tel. (12) 617-31-12
e-mail: damijan@agh.edu.pl

Artykuł nadesłano: 19.08.2010
Zaakceptowano do druku:15.09.2010