Projekti / Programi
Dekompozicija tenziomiograma skeletne mišice in identifikacija kontraktilnih parametrov občutljivih na mišične prilagoditve
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 5.10.00 |
Družboslovje |
Šport |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B580 |
Biomedicinske vede |
Okostje, mišice, revmatologija, lokomocija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.03 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Zdravstvene vede |
Skeletna mišica, Diagnostika, Atrofija, Rehabilitacija, Vadba
Raziskovalci (15)
Organizacije (2)
Povzetek
Intrinzične kontraktilne lastnosti skeletne mišice se meri z uporabo dinamometrov, ki se jih pritrdi distalno od osi sklepa, čeprav znanstveni dokazi že dolgo potrjujejo omejitve pri rabi dinamometrov za merjenje kontraktilnih lastnosti in s tem implicirajo na nizko kakovost interpretacije rezultatov. V 1980-ih so razvili alternativne pristope merjenja kontraktilnih lastnosti in so jih poimenovali po naravi uporabljenega senzorja, tako fono/zvokomiografija uporablja mikrofone za zajem mišičnega zvoka, vibromiografija uporablja merilnike pospeška in laserske žarke za zajem odebeljevanja in vibracije trebuha mišice. Vse te metode so stremele merjenju mišičnega krčenja direktno na trebuhu mišice in ne kot dinamometrija.
Slovenija je pri tem igrala pomembno vlogo in lansirala tenziomiografijo (TMG) kot eno izmed metod za zajem kontraktilnih lastnosti skeletnih mišic, ki meri odebelitev trebuha mišice med izometrično, električno izvabljeno kontrakcijo, na selektiven in neinvaziven način. Od prvega znanstvenega publiciranja metode v letu 1990, je bilo objavljenih že 107 člankov SCI in rast je exponentna. TMG omogoča visoko razmerje signal/šum, visoko občutljivost in nerabo postopkov za postprocesiranje zajetih signalov. Takoj smo lahko dokazali visoko multivariatno povezanost med mišično sestavo in kontraktilnimi parametri izločenih iz odziva TMG.
Metoda TMG je znanstveno že kar sprejeta, vendar ji manjka temeljnih znanj o razumevanju zajetih signalov (mehanizmov), da se lahko kakovostneje interpretira rezultate. Tako obstaja kar nekaj odprtih vprašanj pri interpretaciji kontraktilnih parametrov TMG. Zato je glavni cilj projekta izvesti dekompozcijo odziva TMG na odzive posameznih fenotipov mišičnih vlaken in tako omogočiti razumevanje mehanizmov, ki vplivajo na obliko krivulje TMG in dodaten vpliv nekaterih faktorjev, kot so: mišična velikost in arhitektura, mišična sestava, količina vode v mišici, mehanika in geometrija mišičnih vlaken (presek, hitrost krčenja, sila, specifična sila), vezivno tkivo (tetive in kostameri), utrujenost/potenciacija, temperatura.
Najprej bomo morali nadgraditi specializiran laboratorij za zajem geometrije krčenja mišičnih vlaken (skrajševanje in odebeljevanje izoliranih vlaken), da bomo tako pridobili podatke o kontraktilnih lastnosti izoliranih vlaken, ki nam bodo služili kot vhod v model dekompozicije TMG. Model dekompozciije bomo nadgrajevali do željene natančnosti in še sprejemljive kompleksnosti z dodatnimi meritvami, ki bodo tudi vplivale signifikantno na rezultat dekompozicije. Model bomo validirali in ga uporabili v štirih študijah.
V študiji mišne utrujenosti bomo preverili dekompozicijo odzivov TMG za različne tipe utrujenosti in testirali občutljivost modela za klasifikacijo oz. vrednotenje prisotnosti utrujenosti različnih motoričnih enot. V študiji akutnih in kroničnih učinkov izbrane vadbe bomo to isto preverili na modelu ene vadbe in na modelu ponavljanja pliometrične vadbe 8 tednov. V študiji atrofije bomo preverili občutljivost TMG in dekompozicije na zaznavanje zgodnjih atrofičnih procesov, kar bi imelo izjemno klinično vrednost, vedoč, da je atrofija pri določenih populacijah le delno reverzibilna (to študijo bo sofinancirala Italijanska Vesoljska Agencija v 2019). V študiji sarkopenije bomo preverili tudi, če lahko na osnovi rezulatov modela dekompozcije klasificiramo preiskovance med stopnjami sarkopenije, kot to predlaga konsenz EU, vedoč, da tudi ta ni najboljši, saj znanstveniki ugotavljajo, da trenutno obstaja več metod klasifikacije sarkopenije in med njimi je skoraj nično ujemanje.
TMG dekompozcija je zagotovo nujno potrebna za nadaljnji razvoj metode in pravilno razumevanje rezultatov merjenja in s tem zagotavljanja visoke kakovosti interpretacije rezultatov. Žal jo lahko izvedemo le z uporabo invazivnih postopkov, kjer pa imamo partnerji projekta velike izkušnje, saj velik delež naših objav prihaja ravno iz področja obdelav mišičnih vzorcev.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalna ekipa projekta ima v zadnjih 5 letih naslednje reference:
število SCI objav: 183 (78% člankov v A1 in A2)
A'': 1122
A': 3214
Število čistih citatov: 5304 (530 najcitirano delo)
Raziskovalci prijavitelja, Inštituta za kineziološke raziskave UP ZRS, sodelujemo v raziskavah vesoljske fiziologije, fiziologije vadbe, okoljske fiziologije, motorične učinkovitosti in delazmožnost v interakciji človeka ter okolja. Temeljni izziv raziskovanja je vedno bil skeletno-mišični sistem, motorična kontrola in metabolizem v specifični aktivnosti. Sodelujemo v mednarodnem raziskovalnem timu, ki predstavlja sam svetovni vrh raziskovanja fiziologije vadbe. Tudi v predlaganem projektu bomo v sodelovanju z domačimi in tujimi partnerji uresničevali cilje raziskave, kar bo doprineslo odmevnosti raziskovalnih dosežkov.
Tenziomioografija (TMG) je znanstvena metoda, ki smo jo razvili 1990 v Sloveniji. Po patentiranju in ustanovitvi spin-off podjetja TMG-BMC d.o.o. smo inštalirali preko 200 kosov, večina v športne klube, zdr. ustanove in razisk. institucije. Do danes je bilo objavljenih 107 člankov SCI, ki so uporabljali metodo TMG in ustanovljeno strokovno-znanstveno združenje International Society of Tensiomyography, ki je izdal že tretjo številko znanstveno revijo Advances in skeletal muscle function assessment pri založbi Walters and Kluver in letne kongrese.
V letu 2015, 13 let po inštalaciji TMG v klub FC Barcelona, nas je glavni zdravnik omenjenega kluba omenil v Kliničnih navodilih obravnave športnih poškodb v nogometu, nakar smo še isto leto dobili akreditacijo FIFA Medical Centre of Excellence.
Z zastavljeno raziskavo bomo poskusili odgovoriti na izbrana temeljna znanstvena vprašanja, ki pri proučevanju skeletne mišice predstavljajo potrebo in izziv številnim raziskovalcem. Zato želimo v predlagani raziskavi preveriti odstopanja med kontraktilnimi parametri mišičnih vlaken in celotne mišice, saj upravičeno domnevamo, da bi morala metoda TMG prevzeti še bistveno večji znanstveni prostor na področju bazičnega mišičnega raziskovanja.
V primeru, da bomo uspešni, se bodo metodi odprla nova raziskovalna področja, predvsem pa bodo zaključki trdnejši, natančnejši in s tem tudi veljavnejši. Preboj pričakujemo predvsem v analizah mišične utrujenosti, akutne in kronične potenciacije oziroma prilagoditve na gibalno aktivnost, šport, gibalno neaktivnost/imobilizacijo, rehabilitacijo, diagnostiko bolezni, klasifikacijo sarkopenije, itd.
Pomemben prispevek bo raziskovanja predstavljalo tudi za študente naših študijskih programov Aplikativne kineziologije, vseh treh stopenj. To bo enkratna priložnost za novo dimenzijo izobrazbe, ki je v Sloveniji in njeni širši okolici ni. Projekt sovpada tudi z odobrenim mentorstvom kar dveh mladih raziskovalcev in bo predstavljal pomembno jedro njihovega raziskovalnega dela.
Pomen za razvoj Slovenije
V projektu bomo nadgrajevali diagnostično-raziskovalno metodo slovenskega izvora, ugotavljali bomo mehanizme kontraktilnih parametrov, ki jih z njo dobimo. S tem bomo omogočili njenim uporabnikom kakovostnejši in veljavnejšo interpretacijo rezultatov. Kot vsaka znanstvena metoda, tudi tenziomiografija potrebuje po večletnem obstoju poglobljeno raziskovanje, na osnovi katerega bomo lahko obrazložili varianco izmerjenih kontraktilnih parametrov, da bo zdravnikom, terapevtom, kineziologom, športnim trenerjem omogočeno usmerjanje in odločanje po opravljenih meritvah. Kot dokaz temu je zagotovo prispevala veljavnostna študija Šimuniča et al. (2011), po kateri je znatno poraslo število člankov SCI - pred študijo 1-4 na leto, po njej pa kar 6-28 letno.
Neposredne učinke pričakujemo v napredku metode TMG, a tudi v vseh njenih aplikacijah (šport, zdravstvo, edukacija, raziskovanje), kjer se metoda že uspešno uporablja:
- novem laboratorijskem postopku za merjenje hitrosti krčenja mišičnih vlaken (mikro TMG)
- Nadomeščanju invazivnega merjenja lastnosti mišic
- Omogočanju merjenja mišic, kjer je izjemno težko izvajati tudi invazivne postopke
- S tem na etično dostopen način omogočiti redno spremljanje mišičnega razvoja in transformacije vsem ciljnim skupinam (tudi otrokom)
- Novi diagnostični metodi za merjenje selektivne atrofije po živčno mišičnih boleznih
- Novi diagnostični metodi za merjenje hiper in hipotonije po živčno mišičnih boleznih
- Prvi metodi za merjenje kompozitne hitrosti mišičnega krčenja
- Veljavnejši metodi za merjenje mišične utrujenosti in potenciacije
- Enostavnem spremljanju akutnega odzivanja in kronične adaptacije več skeletnih mišic na specifično obremenitev
- Porazdelitvi utrujenosti in potenciacije na sinergistične mišice, antagonistične mišice
- Definiciji časovne periode povrnitve mišičnega potenciala
- Spremljanju mišičnih neravnovesij oz. spreminjanje lastnosti mišic skozi čas, trenažni proces
- Razumevanju vpliva kratkotrajne in dolgotrajne gibalne neaktivnosti in dizajniranju ter validaciji intervencij za zoperstavljanje tem vplivom
- Novi metodi za občutljivo spremljanja zgodnjih procesov atrofije in hipertrofije
- Učinkovitem postopku rehabilitacije po gibalni neaktivnosti
- Novi diagnostični metodi za klasifikacijo sarkopenije in porazdelitvi sarkopenije glede na del telesa
- Razumevanju vpliva redne športne vadbe (aerobne in anaerobne), v interakciji z gibalno aktivnostjo, na skeletno mišico in sarkopenijo
- Protokolu pravočasnega opozarjanja in svetovanje ljudem v boju proti sarkopeniji
Trenutno je na svetu inštaliranih 200 TMG sistemov (zdravstvene organizacije, športne organizacije, raziskovalni centri), ki se povezujejo v International Society of Tensiomyography. Na letnih kongresih si izmenjujejo mnenja in usmerjajo nadaljnjo rast metode ter njeno vpetost v različna strokovna in raziskovalna področja. Tema projekta kot tudi rezultati bodo nemudoma inštalirani v obstoječe in nove merilne sisteme in tako omogočile še kakovostnejše delo s pacienti, športniki, otroci, starejšimi pri zagotavljanju kakovostnega staranja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
