מתוך ספרו של שוורץ מדריך למטפל בביופידבק מובא כאן הפרק הדן במכשור של ביופידבק שנכתב על ידי פיק. (Peek, C.J. (Second Edition). In M.S. Schwartz, Biofeedback A Practitioner's Guide)
הפרק חולק ל-8 חלקים וזה הפרק השני מתוך השמונה. פרק זה מציג את הרקע התיאורטי של טכניקות מדידה המבוססות על הפעילות החשמלית המעורבת בכיווץ שרירים, טמפרטורת העור ומדידה פוטו חשמלית של האצבע כאינדיקציה להיצרות כלי דם, ומוליכות חשמלית של העור. כן עוסק פרק זה בהבדלים בין החפצה למדידה ישירה.
פרק שני מתוך שמונה:
אלקטרומיוגרפיה: תרשים חשמלי של כיווץ השריר
מכשיר ביו- פידבק אינו יכול "לחדור" לתוך השריר המתכווץ ולמדוד את הכיווץ ישירות. כאשר השריר מתכווץ, הוא מושך את שני קצוות העיגון שלו, וזו בעצם משמעות של "כיווץ שריר". לפיכך זו למעשה תופעה קינטית המשלבת כוח ולפעמים תנועה. באופן מעשי קשה לעקוב אחר תופעה זו. לא ניתן להחדיר מד-עומס מתיחה בין השריר לנקודת העיגון שלו ולמדוד את המתיחה בגרמים. (קיימים מכשירי מדידה ( ”goniometers“ מד-זווית) המשמשים למעקב אחר כיווץ השריר ביישומי רפואה פיזית, אך הם אינם רגישים למיקום או רמת המתח הקשורה ברגיעה ורמת עירור נמוכה המשמשים בביו-פידבק.
מאחר וכיווץ השריר אינו נגיש למדידה בפני עצמו, נאלץ להסתפק במדידת פן אחר כלשהו של התופעה. ביו-פידבק עושה שימוש באספקט החשמלי של כיווץ השריר. כיווץ שריר נגרם פחות או יותר מכיווץ בו- זמני של המרבה סיבי שריר המרכיבים את השריר. סיבים אלה מופעלים על ידי אותות חשמליים הנישאים על ידי תאים הנקראים “motor units” , והשריר מתכווץ בהתאם לסך הפעילות החשמלית המשודרת לסיבי שריר אלה. פעילות חשמלית זו ניתנת לחישה על ידי חוט דק או אלקטרודות מחט החודרות את העור שמעל לשריר. שיטה נפוצה יותר היא שימוש באלקטרודות חיצוניות המונחות על משטח העור שמעל לשריר, באזור בו נוכחים אותות
חשמליים מוחלשים מסיבי שריר תת עוריים. שיטה זו מועדפת לצורכי ביו-פידבק משום שהיא נוחה מעשית ומקבילה היטב לכיווץ הריאלי של השריר. יש לשים לב ששיטה חשמלית זו (המכונה אלקטרומיוגרפיה [EMG ] ) אינה עוקבת אחר כיווץ השריר עצמו, אלא אחר הפן החשמלי של כיווץ שריר שמתייחס פחות או יותר ישירות לכיווץ השריר עצמו.
הנקודה החשובה כאן היא זו: EMG היא השיטה המועדפת של מעקב אחר כיווץ שריר, אבל היא אינה מודדת ממש את כיווץ השריר. היא מודדת פעילות חשמלית מקבילה לכיווץ השריר. לפיכך מכשיר EMG אינו מספק "קריאה" של נתוני כוח או יחידות תנועה. במקומם הוא מספק קריאה במונחי מתח חשמלי. זאת משום שמדידתו היא של פעילות חשמלית ולא קינטית. פעילות חשמלית נמדדת במונחי וולט. מיקרו-וולט הינו חלק המיליון של וולט. קראית EMG במיקרו-וולטים שונה בהגדרתה מיחידת מדידה קינטית של כיווץ שריר כגון גרמים או מילימטרים. מצב זה מסביר את ההפתעה הראשונית שמאפיינת מתלמדים של ביו-פידבק הנוכחים שכווץ שרירם נמדד בוולטים, יחידה חשמלית שעל פניה אין לה ולא כלום עם כיווץ שרירים.
לסיכום, כיווץ שרירים מנוטר באמצעות שיטה חשמלית הנקראת EMG ואשר מודדת את האנרגיה החשמלית המשתחררת ע"י סיבי שריר בעת כיווצם. מכשיר EMG מספק קריאה במיקרו- וולטים – יחידת מתח חשמלי, אשר מתייחסת ישירות לכיווץ השריר.
טמפרטורה פריפריאלית: מדד של היצרות כלי דם פריפריאליים
מכשיר ביו- פידבק אינו יכול למדוד בפשטות את שינוי קוטר כלי הדם הפריפריאליים או את פעילות השרירים החלקים הגורמת לשינוים כאלה. לפיכך נדרש להשתמש בתכונה שקולה לשינוי קוטר כלי הדם. כלי דם מורחבים מזרימים יותר דם חם מכלי דם מוצרים. בשל כך נוטות רקמות העור באזורים אלה להתחמם ולהתקרר בהתאם לשינוי קוטר כלי הדם ההיקפיים, ויכולות להוות מדד טוב להיצרות כלי הדם. תופעה זו מודגשת במיוחד בקצוות בגוף כגון אצבעות הידיים ובהונות הרגליים, הרגישים במיוחד לשינויים בקוטר כלי הדם ואפילו שינויים קטנים מאד באספקת הדם לרקמות המועטות יחסית באזורים אלה מביאים להתחממות והתקררות מהירה שלהן בהתאמה.
גם כאן התהליך הפיזיולוגי הנדון (היצרות כלי הדם הפריפריאליים) אינו נגיש לנו, אבל תופעה שקולה נלווית (טמפרטורת העור הפריפריאלית) מהווה מדד שמיש עבורנו.
מכשירי ביו-פידבק מספקים אופיינית קריאה במעלות פרנהייט כמדידה הלא-ישירה של היצרות כלי דם פריפריאליים. יחידת מידה של טמפרטורה שונה מהותית מהיקף של כלי דם ובכך מודגשת העובדה שרק מדידה עקיפה של היצרות כלי דם הינה אפשרית בביו- פידבק.
מדידה פוטו-חשמלית של האצבע (Finger Phtototransmission ): עוד מדד של היצרות CH
דרך נוספת למדידה עקיפה של היצרות כלי דם עושה שימוש בעובדה שאצבע או בוהן בהם זורם פחות דם מאפשרים חדירה גדולה יותר של אור דרכם, לעומת אצבעות בהן זורם דם רב יותר. במלים אחרות עור חיוור יעביר יותר אור מאשר עור סמוק. אור חלש מוקרן דרך בשר האצבע ומוחזר מהעצם לחיישן פוטו אלקטרי. שינויים בעוצמת האור בחיישן ובעקבותיהם שינויים בעוצמת האות החשמלי מעידים על שינויים בנפח הדם הזורם.
המכשיר נקרא פוטו-פלסמוגרף ( “Photoplethysmograpsh” ) והוא משמש לפעמים בביו-פידבק. הוא עוקב אחר הדופק, ויכול, (בעזרת מעגלים חשמליים ייעודיים הממצעים את הדופק), לתת אינדיקציה על נפח יחסי של הדם, שהוא מדד נוסף להיצרות כלי דם פריפריאליים. מכשיר כאלה מסוגלים לספק רק מדדה יחסית. כלומר הם מצביעים על שינויים יחסיים אבל לא יכולים למדוד מידות מוחלטות של סקאלה תקנית כלשהי. השימוש בפוטו-פלסמוגרפיה לא נפוץ כמו שמדידת טמפרטורה פריפריאלית משמשת להערכת היצרות כלי דם פריפריאליים.
במסגרת ספר זה לא נדרשת הרחבה נוספת של שיטה זו. לקוראים המעוניינים בכך מומלץ לפנות ל- (Jennings, Tahmoush, & Redmond, 1980).
מוליכות חשמלית של העור: מדד לפעילות בלוטות זיעה
פעילות בלוטת הזיעה היא תופעה פיזיולוגית נוספת שלא ניתנת למדידה ישירה. קשה לדעת אם בלוטת הזיעה "פועלת", כמה זיעה מופרשת, או כמה בלוטות פעילות בזמן מסוים. למרות זאת הזיעה מכילה מלחים מוליכי חשמל המעניקים לעור מזיע מוליכות טובה יותר מאשר לעור יבש. לפיכך למוליכות חשמלית של העור (Skin Conductance Activity, או SCA ) יש מתאם מצוין עם פעילות בלוטות זיעה. בצירוף לתכונות חשמליות נוספות של
העור מכונה תופעה זו electrodermal activity (EDA) או בשמה ההיסטורי“Galvanic Skin Response (GSR) . מכשיר מוליכות עור מפעיל זרם במתח (וולטאג') נמוך מאד, בדרך כלל על פני משטח העור של אצבעות היד או הרגל בצדן הפנימי, (צד הכף המשופע בבלוטות זיעה), ומודד את כמות הזרם שהעור מאפשר להזרים דרכו.
עצמת הזרם היא אינדיקציה לרמת הזעת העור והיא מבוטאת ביחידות מוליכות חשמלית מיקרו-אוהם -(microohms).
שוב נעשה שימוש ביחידה חשמלית (מוליכות) כמדידה עקיפה של תופעה פיזיולוגית (פעילות בלוטת זיעה). זו למעשה ההבהרה למה שנראה קצת מוזר מלכתחילה: פעילות בלוטות הזיעה נמדדת במונחים חשמליים שלכאורה אין להם ולא כלום עם פעילות זו.
ומדידה (Objectification) החפצה
כמו שהוזכר לעיל מעקב ישיר אחר כיווץ שרירים היצרות כלי דם פריפריאליים, ופעילות בלוטות הזיעה אינו מעשי.
לפיכך עושים מכשירי הביו-פידבק שימוש בתופעות מקבילות מתאם גבוה ונגישות מעשית כדי לבצע מדידה בלתי ישירה של תהליכים פיזיולוגיים אלה.משתמע מכך שיש להשתמש במדידות המתקבלות כאינדיקציה נוחה לתהליכים פיזיולוגיים אך לא לפרש אותן כאילו היא התהליך עצמו. מטפלים חייבים להפריד בין התהליך הפיזיולוגי התת- עורי מהרעיון שבבסיס המכשירים המתיימרים לאמוד אותו ע"י מדידות חיצוניות. הפרדה זו חשובה לצורך הבנת המדידה, החפצה, המשגה, ופירוש נתוני ביו-פידבק.
יש טעם ליצור סקאלה אובייקטיבית כלשהי כדי שתתאפשר השוואה בין הוראת ביו-פידבק של אדם בפרקי זמן שונים או השוואה בין אנשים שונים. ראשית נבחין בהבדלים בין "מעקב" או "בקרה" לבין "מדידה". בקרה מתרחשת כשמתקבל אות נראה כלשהו, קריאת סרגל למשל, אשר מתייחס לתהליך ספציפי כלשהו (כגון טמפרטורת העור או כיווץ השריר), אך התופעה המנוטרת לא ניתנת לכימות תקני. מדידה לעומת זאת קורית כשמכשיר מכויל ומספק נתונים כמותיים תקניים המציגים את השינויים החלים בתהליך המבוקר.
2
לצורך המחשת ההבדל בין שני המושגים ניקח לדוגמא את שני מדי החום המוצגים בתרשים מס' 4.1 הזהים לחלוטין בתפקודם, אך נבדלים בסקאלות שלהם. למד החום A יש סקאלה המאפשרת למשתמש מעקב אחר שינויים ברמת החום הנובעים מאירועים אחרים שאינם נמדדים ישירות. כל משתמש יכול לפתח לעצמו נורמות של רמות חום או שינויים ברמות חום שיש להם משמעות עבור צרכי היישום שלו. מד החום A עקבי ביחס למדידות שלו עצמו, אבל אינו מתייחס לאף תקן טמפרטורה חיצוני. מדחום B לעומתו מכויל לפי תקן חיצוני של טמפרטורה
הוא מודד טמפרטורה בהתאם למוסכמות (בהנחה שהכיול שלו אכן תואם לסקאלת פרנהייט) – מעלות פרנהייט.
תרשים 4.1 מדי חום לבקרה ומדידה
תיאור התרשים:
בתרשים מופיעים שני מדי חום. בצד הימני נמצא מד חום B, שעליו מסומנות מעלות פרנהייט (ככל הנראה פרנהייט, בהתאם לכותרת התרשים), בטווח של 0 עד 100.
משמאלו בתרשים מופיע מד חום נוסף, הקרוי A ובאותו הגודל וצורה כמו B, אך ייעודו שונה: הוא משמש לניטור ומציג דרגות חום בטווח של 0 עד 10, המעידות על רמת הקור או החום.
היתרון של מדידה על בקרה הוא כמובן שמשתמשים ממקומות שונים או יישומים שונים יכולים לערוך השוואות כמותיות ישירות של מושא בדיקתם. מכשיר הבקרה יכול לשמש אך ורק לצרכי השוואה איכותית של חום יחסי או שינויי חום. מדידה נוטה לשפר יכולות של שחזור תהליכים והשוואת תוצאות. ואולם מאחר ותחום הביו-פידבק עדיין חסר סקאלת מדידה תקנית מוגדרת היטב או מוסכמת בתפוצה רחבה, מדידה כמתואר לעיל אינה מעשית.
לדוגמא, מכשירי EMG מצוידים בדרך כלל במדים המציגים תוצאות במיקרו- וולטים. מאחר ועל שעוני התוצאות מופיעים מספרים הם יוצרים תחושה של אובייקטיביות ויכולת מדידה כזו המודגמת במד החום B הנ"ל. ואולם במציאות לא קיים תקן מקובל של מיקרו-וולט EMG . למעשה כל דגם או מותג של מכשיר EMG הופך לתקן הייחוס של עצמו. כתוצאה מכך מכשירים שונים מפיקים קריאות תוצאות שונות לאותו תהליך עצמו של כיווץ שריר.
לפיכך, ניתן להשוות אך ורק תוצאות שהושגו ממדידה של אותו מכשיר (או מכשיר דומה מאד בעיצובו). הנושא יובהר יותר בהמשך בעת שנדון בעיצוב מכשיר ה EMG. הנקודה הראויה ביותר לציון כאן היא שתוצאות ה EMG צריכות לשמש רק כבקרה (כמו במקרה של מדחום A) ולא כמדידה (כמו במקרה של מדחום B). אותו כלל חל על פרשנות מדידות המוליכות החשמלית של העור. תוצאות של מדידת טמפרטורת העור לעומת זאת הן אכן מידות מוחלטות (כמו במקרה של מדחום B), בהנחה שמד החום מכויל כראוי לסקאלת טמפרטורה כגון מעלות פרנהייט.
3
