השימוש הדמיה תרמית אינפרא אדום לזהות כאבים שרירים התחלה מושהית

Summary

מטרת החקירה הייתה להעריך אם באמצעות מצלמה תרמית אינפרא אדום הוא כלי תקף לאיתור לכימות כאבי שרירים לאחר פעילות גופנית.

Abstract

התפרצות מאוחרת כאב שרירים (DOMS), הידוע גם בשם פגיעה גופנית הנגרמת שריר (EIMD), הוא חווה בדרך כלל אצל אנשים שהיו פעילים פיזית לתקופות ממושכות של זמן, להתחיל עם התקף בלתי צפוי של פעילות גופנית ^1-4, אך ניתן גם להתרחש ספורטאים שמבצעים פעילות גופנית מעבר לגבולות הרגילים שלהם האימון ^5. הסימפטומים הקשורים לתופעה כאובה זו יכול לנוע בין עדינות שריר קלה, כדי כאב מתיש חמור ^1,3,5. עוצמת התסמינים הללו עולה חוסר נוחות הקשורה במהלך 24 השעות הראשונות לאחר סיום התרגיל, ואת פסגות בין פעילות גופנית בשעות 24-72 פוסט ^1,3. מסיבה זו, DOMS היא אחת הצורות הנפוצות ביותר של חוזרים לפציעה בספורט זה יכול להשפיע על הביצועים של הפרט, ולהיות מאיימת עבור ^1,4 רבים.

במשך 3 השנים האחרונות, תופעת DOMS צברה כמות ניכרתעניין בקרב חוקרים ומומחים בתרגיל פיזיולוגיה, ספורט, שדות שיקום ^6. יש כבר מגוון של מחקרים שפורסמו חוקרת מופע זה כואב לגבי המנגנונים שלה, התערבויות טיפול, אסטרטגיות מניעה ^1-5,7-12. עם זאת, ניכר מן הספרות כי DOMS אינה פתולוגיה קל לכמת, כמו שיש כמות רחב של השתנות בין כלי מדידה שיטות לכמת את המצב הזה ^6. ברור כי אין הסכמה נעשה על סרגל אחד הערכה הטובה ביותר עבור DOMS, אשר מקשה לוודא אם התערבות מסוימת באמת עוזר בהפחתת הסימפטומים הקשורים לסוג זה של כאב או לא. לפיכך, DOMS ניתן לראות מעורפל מעט, כי מחקרים רבים תלויים למדידת כאב באמצעות סולם אנלוגי ויזואלי (VAS) ^10,13-15, שהינה סובייקטיבית ולא אמת מידה אובייקטיבית. למרות מחטביופסיה של שריר, דם ורמות של חלבונים myofibre עשוי להיחשב תקן הזהב לכמה ^6, וריאציות גדולה של החלבונים האלה כמה דם תועדו ^6,16, בנוסף לסיכונים גבוהים קשורה לפעמים עם טכניקות פולשניות.

לפיכך, החקירה הנוכחית, בדקנו תרמית אינפרא אדום (IR) טכניקת דימות של העור מעל השריר הפעיל לזהות את כאבי השרירים הקשורים. אינפרא אדום תרמוגרפיה נעשה שימוש, ומצא כדי להצליח באיתור סוגים שונים של מחלות וזיהומים מאז 1950 של ^17. אבל במפתיע, ליד דבר לא נעשה על DOMS ושינויים בטמפרטורת העור. המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה לבחון שינויים DOMS באמצעות טכניקה זו בטוחה ולא פולשנית.

Protocol

1. תרגיל

1. השריר עניין של ניסוי זה היה מכופפי המרפק (Brachii שרירי).
2. חוזק השרירים נמדד עבור כל משתתף יוכל לתת לכל אדם התנגדות המתאים. זה נקבע על ידי בדיקה של כל משתתף לכל היותר ההתנגדות שלהם (RM).
3. לבדיקת RM, השתמשנו במכשיר מד מתח interfaced עם מחשב דרך מודול BioPac (DA-100C) מגבר bioelectric (BioPac מערכות, Goleta, CA) כדי למדוד את כוח השרירים. המודול היה מחובר אנלוגי MP-100 ממיר דיגיטלי כדי דגימה בתדר של 1000 הרץ לשנייה, ברזולוציה של 24 סיביות (איור 10).
4. מכשיר מד מתח נקבע על ספסל בזווית של ° 45. הנבדקים נתבקשו לשבת מאחורי המכשיר ואת שאר המרפקים שלהם על האזור מרופד, כך כוח מאמץ היא באמצעות ידיהם. זו היתה הדרך הטובה ביותר להבטיח כי הנושא לא יהיהלא מגייסים כל שריר אחר מאשר שריר הזרוע (איור 11).
5. כוח נקבע על 3 פעמים עם כל התכווצות להיות 3 שניות למשך כ 45 שניות להפריד את הצירים. ממוצע של 3 מדידות היה RM.
6. לאחר קביעת RM עבור שריר שרירי הזרוע של כל משתתף, הפגישה נועדה התרגיל בוצע עם 35% RM שלהם.
7. כל הנבדקים עברו את אותו תרגיל בעזרת משקולות משוקלל המתאימים כדי לגרום כאבי שרירים (DOMS). זה בוצע על ידי עושה 4 סטים של 25 חזרות של תלתלים שרירי הריכוז בישיבה על כיסא, עם המרפקים נתמך על הירכיים שלהם (איור 12).
8. כל נושא ניתנה תקופה של 90 מנוחה השני בין כל קבוצה. נושאים או עשה את סט מלא של 25 חזרות, או הונחו לעצור אם הם נכשלו בהתמדה לשלוט על המשקל במהלך התרגיל.

2. אינפרא אדום CaMera הכנה & ההתקנה

1. החדר שבו הדמיה אינפרא אדום מתרחש נקבע בטמפרטורה קבועה כדי לצמצם הטיות חיצונית ההבדלים בטמפרטורת החדר, מה שעלול להוביל קריאות שווא תרמית. לצורך הניסוי הזה היה לנו חדר בטמפרטורה מבוקרת אשר נשמרה על כ 23 ° C (+ / - 0.5 מעלות צלזיוס).
2. המצלמה נקבע במרחק של 1 מטר משם, בזווית בניצב לעור הנמדדים (איור 9 א) *.
3. אחרי המרחק הנדרש הוקם, הנבדקים מומלץ לעמוד במקום עד הדימוי נלקח. זה לא אמור לקחת יותר מכמה שניות, אבל הוא קריטי מאוד כדי למזער את התנועה על מנת להבטיח את הדיוק של התמונה נלקחה.
4. עדיף חדר יש לצבוע בצבע כהה יותר, ולאו דווקא צבעים בהירים, כדי למזער את התערבות אינפרא אדום.
5. תאורה היא קריטית גם בעת התמודדות עם אינפרא אדום תמונות, becaהשימוש במקור אור אינפרא אדום פולטים גלים כמו תאורת פלורסנט או טונגסטן יכולה לתת קריאות גבוה שווא. האפשרות הטובה ביותר תהיה תאורה חדר מאובזר עם נורות LED אחידה, כמו נורות LED לייצר כמעט כל הפרעה אינפרא אדום (איור 9 ב) *.

* סדרה של בדיקות שנעשו במעבדות שלנו באמצעות 660 FLIR אינפרא אדום מצלמה (איור 8), שבו אנחנו לעומת התמונות של העור בזוויות שונות (0 (אנכי), 15, 30, 45, ו - 60 מעלות), ו במרחקים שונים (1, 2, ו - 5 מטר) מן העור, כדי לזהות במדויק את הטמפרטורה של העור. כל התמונות הושוו צמדים תרמיים מכויל, ואת המתאם הטוב ביותר בין התמונות לבין קריאות תרמי היה בזווית אנכית ובמרחק של 1 מטר מן העור (r = 0.93). זוויות ומרחקים נגרם הפסד pixilation, וירידה המתאם הכולל בין התמונות לבין קריאות תרמי.

3. תמונה Acquirement

1. לצורך ניסוי זה, התמונה של השריר הפעיל צולמה לפני התרגיל, ועל 24 ו 48 שעות שלאחר האימון.
2. חום גוף ממקורות אחרים מהיעד יכול לשבש את התמונה תרמי לתת קריאות שווא. מסיבה זו, אף אחד לא צריך להיות עומד ליד או מאחורי היעד המיועד.
3. בחקירה זו, תמונות של הזרוע הן למימוש ולא מימשה נלקחו לצורך השוואה. אנחנו למימוש אחת הזרועות, כפי שהוזכר קודם לכן, ואת היד השנייה שימשה כביקורת (איור 4 ו - 5).
4. המספרים תמונה מהמצלמה IR נרשמו מיד על גיליון אלקטרוני נפרד, כמו שזה יכול להיות קשה לזהות איזו תמונה שייך למי.

4. עיבוד תמונה & ניתוח

1. התמונות IR רכשה עובדו באמצעות "ThermoVision ExaminIR" גרסה תוכנה: 1.10.2.
2. לאחר בחירת התמונה הדרושהr ניתוח, ארבעה אזורים של עניין זוהו על התמונה הנרכשת של הזרוע באמצעות תיבות סטטיסטי על ממשק תוכנה (Fig.6).
3. כאשר באזורים הנדרשים על פני הזרוע אותרו, התוכנה מציגה את ממוצעים וסטיות תקן של טמפרטורות עבור כל אחד האזורים שנבחרו. אז אנו יכולים או להשוות בין כל אזור בנפרד או להשיג הטמפרטורה הממוצעת של הזרוע כולה (איור 7).

5. סולם אנלוגי ויזואלי וניתוח דם

1. סולם אנלוגי ויזואלי (VAS) שימש להערכת כאב סובייקטיבי של הזרוע. סולם היה 10 ס"מ (100 מ"מ) שורה ארוכה מסומן "אין כאב" בקצה אחד, ואת "כואב מאוד" בקצה השני. כל משתתף נוהלה להטביע את חותמו לאורך קו 10 ס"מ כדי לציין תגובתם כאב.
2. VAS של ניתנו לנושאים לפני התרגיל, 24 שעות לאחר האימון, ועל 48 שעות.
3. דם היקפיים היה collected מן הנבדקים כדי למדוד את ריכוז רמות מיוגלובין בדם.
4. הדם הוצא מתוך וריד הנבדקים antecubital לפני התרגיל, 30 דקות לאחר האימון נגמר, ועל 48 שעות.
5. הדם centrifuged בסל"ד 4000 עבור 10 דקות כדי להפריד את הנסיוב מן התאים. הדגימות אוחסנו אז -80 ° C עד הניתוחים של מיוגלובין נעשה.
6. מיוגלובין נמדדה באמצעות TOSOH "AIA-360" אנזים אוטומטי immunoassay Analyzer (TOSOH קורפ, טוקיו, יפן). Assay מיוגלובין ערכות (מיו 025,297, ST-AIA PACK מיוגלובין) ששימשו על פי הוראות מייצרת.

6. נציג תוצאות

התוצאות של תמונות תרמית אינפרא אדום שצולמו במהלך חקירה זו מיוצגים בבירור בתרשים 1. תמונות שצולמו ב 3 תקופות זמן (לפני פעילות גופנית, 24 שעות שלאחר האימון, ו 48 שעות שלאחר האימון) עבור נשק למימוש של 41 נבדקים, הראועלייה ניכרת בטמפרטורות ביום 2 (24 שעות שלאחר האימון) בהשוואה האימון מראש בטמפרטורות, והטמפרטורות נלקחה ב 48 שעות. כפי שמוצג בתרשים 1, טמפרטורת העור הממוצע היה 32.80 + / - 1.03 ° C ליום 1 (לפני פעילות גופנית), ו - 33.96 + / - 1.46 ° C ליום 2 (24 שעות שלאחר האימון), וכן 32.82 + / - 1.29 יום 3 (48 שעות שלאחר האימון). זה ההבדל טמפרטורת העור מיום 1 עד יום 2 היה משמעותי (ANOVA P <0.01).

עם זאת, עבור זרוע בלתי למימוש, שינויים בין 3 תקופות זמן לא ניכרו. איור 1 מראה את טמפרטורת העור הממוצע היה 33.08 + / - 0.83 ° C ליום 1 (לפני פעילות גופנית), ו - 32.79 + / - 1.42 ° C ליום 2 (24 שעות שלאחר האימון), וכן 33.17 + / - 0.95 יום 3 (48 שעות שלאחר האימון). זה ההבדל טמפרטורת העור מעל 3 ימים לא היה משמעותי (p = 0.38 ANOVA).

התוצאות של קריאות כאב VAS הם שמוצג באיור 2. כפי שניתן לראות באיוריור 2, הכאב כבר דיווחו על עלייה דרמטית בימים 2 ו -3. רמות הכאב של השריר הפעיל גדל מ 3.6 + / - 6.1 ביום 1, 36.3 + / - 22.8 ביום 2, ו - 37.5 + / - 25.3 ביום 3. עלייה זו מיום 1 היה משמעותי (ANOVA P <0.01).

התוצאות של רמות ריכוז מיוגלובין מוצגות באיור 3. כפי שניתן לראות נתון זה, לא היה כמעט שום שינוי בין 2 ריכוזי מיוגלובין ביום 1 (מראש, & 30 דקות פעילות גופנית פוסט). אבל ביום 3, עליית מיוגלובין היה גדול מאוד. עלייה זו ביום 3 היה כ 147 ננוגרם למיליליטר (ng / mL) של דם בהשוואה ל 2 ריכוזים הראשונה ביום 1. ריכוזי מיוגלובין היו 30.12 + / - 7.66 ng / mL בתחילת המחקר, 31.66 + / - 11.89 ng / mL 30 דקות פעילות גופנית לפרסם, 178.96 + / - 249.51 ng / mL ביום 3. עלייה זו ביום 3 היה מאוד משמעותי (ANOVA P <0.01).

ניתוח קורלציה נעשתה בין טמפרטורות העור המתקבלים תמונות IR, ואת VAS רמות כאב. נמצא כי קיים מתאם משמעותי בין קריאות VAS ביום 2, טמפרטורת העור ומדידה ביום 2. קשר זה היה משמעותי (r = 0.312, p <0.05). עם זאת, אין מתאם ברור בין קריאה VAS והטמפרטורות העור ביום 3. מתאם זה היה זניח (r = 0.047, p = 0.77).

באיור 1. הגרף מייצג את ההבדלים בטמפרטורת העור בזרועות למימוש (יהלומים), ובטל למימוש נשק (ריבועים) של 41 נבדקים על פני תקופת זמן 3 ביום.

באיור 2. גרף נציג את ההבדלים כאבי שרירים נתפסים נמדד עם VAS על פני תקופת זמן 3 ימים עבור כל 41 הנבדקים.

"Jove_content">
באיור 3. גרף נציג את ההבדלים בריכוז מיוגלובין לכל 41 הנבדקים במשך 3 תקופות זמן.

איור 4.) תמונה אופיינית IR של הזרוע למימוש של הנושא לפני התרגיל. ב) תמונה IR של הזרוע באותם נושאים 24 שעות לאחר האימון.

איור 5.) תמונה אופיינית IR של הזרוע של נושא בלתי שבוצעו לפני התרגיל. ב) תמונה IR של הזרוע באותם נושאים 24 שעות לאחר האימון.

איור 6. האיור של 4 אזורים של עניין לניתוח תרםאל התמונה של הזרוע.

איור 7. ממשק התוכנה עבור "ThermoVision ExaminIR" המציג את 4 קופסאות של הריבית על התמונה IR של הזרוע המבוצעת. הראו גם הם פירושים סטטיסטי עבור כל תיבה.

איור 8. מצלמה תרמית אינפרא אדום המשמש חקירה זו (FLIR 660).

איור 9.) ההתקנה של 1 מטר מצלמה IR הרחק זרוע הנבדקים. ב) נורות LED המשמשים במעבדה שבה התמונות צולמו.

איור 10.) מודולים BioPac משמש למדידת כוח השריר. ב) התקן מד מתח קבוע 45 ° ספסל זווית וחיברו למערכת BioPac.

איור 11. טיפוסי נושא הפעלת כוח במכשיר מד מתח.

איור 12. נושא עוברת את פרוטוקול תרגיל גרימת כאבי שרירים.

Discussion

המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה להעריך את התועלת של הדמיה תרמית אינפרא אדום בזיהוי ומדידת כאבי שרירים לאחר פעילות גופנית מאומצת, ואת התוצאות שלנו מראים כי IR הדמיה יכולה להיות טכניקה תקף DOMS גילוי, בעיקר במהלך 24 השעות הראשונות של פעילות גופנית. הדבר אינו מפתיע, שכן Pennes ¹⁸ סיפק מודל מפורט מאוד של זרימת החום בין השריר לעור בגפיים. מודל זה צופה כי חום ברקמות עמוקות יותר כגון שרירי אפשר להפיג את הדם לתוך העור באמצעות חילופי מוליך חום. כאשר השרירים פעילות גופנית, כמובן, חום אדיר מפותחת בשריר עקב כוחות החיכוך של סיבי שריר בשל חילוף החומרים מוגבר. זורם הדם המוגברת לשריר גם לתרום חום מוגברת בשריר לאחר האימון. בגלל שריר היא רקמה פגז, הטמפרטורה היא בדרך כלל 32-33 ° C, לעומת זאת, כאשר זרימת הדם מוגברת מ למימושuscle היא תתקרב הטמפרטורה של הרקמות הליבה אשר 37 ° C ^18,19. זה זרימת הדם המוגברת צריך לחזור לשגרה תוך כמה שעות לאחר סיום האימון. אבל כאשר הטמפרטורות גבוהות עדיין תרגיל 24 שעות לכתוב, זה מראה כי הנזק קרה לשריר הפעיל. זו פגיעה בשריר גורמת העברת חום נוספים השריר על העור שמעליה, מה שגורם נקודה חמה לגילוי מתחת לעור.

IR הדמיה נעשה שימוש כדי לזהות ולאבחן מחלות רבות ^17,19-24. שינויים בטמפרטורה של הגוף האנושי מאז ומתמיד אינדיקטורים של תפקוד לקוי, כאשר חום מוגבר קשור בעיקר עם סוג כלשהו של דלקת או זיהום ^17. לפיכך, טמפרטורות גבוהות העור נמצא 24 שעות שלאחר האימון בכל המקצועות היא אולי תוצאה של זורם דם גבוה בשריר עקב דלקת, נזק לרקמות לתקן ^2. כמו כן, incr לא מורגשמקל בטמפרטורה עור הזרוע בלתי למימוש אירעה במהלך 3 ימים של המחקר. לכן, אם זרימת הדם לשריר נותרו גבוהות בזרוע למימוש, דם חם ישמור על השריר חם ומכאן והעור שמעליה יישאר חם. כתוצאה מכך, גידולים השד אצל נשים וסרטן העור ניתן לאתר בקלות באמצעות אינפרא אדום דימות כי הדם זורם מוגבר לאתר את הנגע מושפע ^20,21.

רמות כאב גבוהות (VAS) ביום 2 ו 3, ועל ריכוזי מיוגלובין מוגברת ביום 3 הן אינדיקטורים של DOMS. זה מראה כי הנבדקים קיבלו פצע לאחר הפגישה תרגיל. כפי שראינו את התוצאות, לא היה קשר בין טמפרטורות העור גדל ביום 2, רמות כאב מוגברת באותו יום. ריכוזי מיוגלובין עדיין היו גבוהות ביום 3, בעוד הטמפרטורות העור היו חוזרים למסלולם. זה שחרור מושהה של מיוגלובין לדם, יכול להיות בגלל שרירתגובת איטי דלקת ונזק המתרחשת בתוך סיבי השריר לאחר האימון ^25,26.

עם זאת, 3 עד 5 ימים לאחר מכן, עדיין ניתן לתיקון רקמות שחזור קטין, למרות זרימת הדם אולי קרוב למצב נורמלי. לכן ביום 3 ^rd לא ראינו מתאם בין טמפרטורת העור ורמות כאב, כי הנזק כבר נעשה. לכן, אנו מאמינים כי זה חזוי של כאב, כי זה מראה שאם אתה מקבל 24 שעות מתמשכת עלייה בזרימת הדם ברקמה, אז אתה יודע שיש לך נזק לרקמה. נזק זה אומתה על ידי קריאות VAS, ואת ריכוזי מיוגלובין בדם. לפיכך, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר קריאות העור במשך 24 שעות שלאחר האימון, ולכאוב את הנושא יהיה בהמשך.

לפיכך, הדמיה תרמית אינפרא אדום יהיה בעל ערך רב באיתור DOMS בשלביה המוקדמים. זה גם יהיה דרך מעניינת, וקל של looking את השרירים כי כבר בוצעו והם כואבים, שעות לאחר האימון נגמר. בסביבה ספורט, זה גילוי מוקדם של DOMS יכול לעזור בהורדת השכיחות של פציעות מ-הפעלת השרירים כואבים על ימים לאחר התרגיל הראשוני.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Infra-Red Thermal Camera	FLIR Systems Inc.	FLIR SC660
Thermal Infra-Red Analysis Software	Thermo Fisher Scientific, Inc.	Software Version 1.10.2
Bi–lectric Amplifier Module	Biopac Systems, Inc.	DA100C	The DA100C provides variable gain settings, and adjustable voltage references.
Analog to Digital Converter Module	Biopac Systems, Inc.	MP100
Automated enzyme Immunoassay Analyzer	Tosoh Corp.	AIA -360	This device was used to analyze the blood samples, and obtain the myoglobin readings.