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利用亮度模式超声在高尔夫挥杆过程中提供视觉生物反馈

DOI：

10.3791/64333

⸱

2022年8月25日

 ,  , 
1REhabilitation, Athletic assessment, and DYnamic imaging (READY) Laboratory, Institute of Exercise Physiology and Rehabilitation Science, University of Central Florida

本文内容

摘要

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亮度模式超声可用于在高尔夫挥杆过程中对腹外侧壁肌肉提供视觉生物反馈。挥杆后的视觉和语言指导可增强腹外斜肌和腹内斜肌的肌肉激活程度及激活时序。

摘要

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结合超声生物反馈与口头提示可比单独使用口头提示更显著地增加肌肉厚度，并可能增强针对运动人群及身体活动活跃人群的传统康复技术效果。可通过与视频同步的逐帧分析应用亮度模式（B-mode）超声，以了解在这些动态任务中肌肉厚度的变化情况。超声视觉生物反馈已应用于腹外侧壁肌肉的静态体位研究。然而，通过使用弹性带和泡沫块将探头固定于腹部，可在终身运动项目（如高尔夫）中更具体的相关动作期间实施生物反馈。为分析高尔夫挥杆过程中的肌肉活动，可比较肌肉厚度的变化。在整个任务过程中肌肉厚度应持续增加，表明肌肉活动性更高。该方法使临床医生能够立即回放超声视频，作为视觉工具指导患者正确激活目标肌肉。例如，超声可用于靶向腹外斜肌和腹内斜肌，这些肌肉在挥杆击打高尔夫球或任何其他旋转类运动及活动中发挥重要作用。本方法旨在提高高尔夫挥杆过程中腹斜肌的肌肉厚度。此外，还可通过指导患者在特定时间点（如下挥杆起始阶段）收缩腹部肌肉，以针对性地调节肌肉收缩的时机，从而改善任务期间的肌肉激活模式。

引言

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腹外侧壁的肌肉包括腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌。腹外斜肌执行躯干的侧屈和对侧 旋转，而腹内斜肌执行同侧 躯干旋转。腹横肌是腹部肌肉中最深层的一层，其功能是增加腹内压并增强脊柱的节段性稳定性1。这些肌肉的正常功能对于降低下背部疼痛风险和提高运动表现具有重要意义，因为核心稳定性能够通过四肢传递更大的力量和爆发力2。

在强调躯干旋转的运动中，例如高尔夫、网球、棒球或垒球，核心肌群承受着较高的负荷。例如，在高尔夫挥杆过程中，通过表面肌电图测量发现，身体后侧腹斜肌的活动峰值达到最大自主等长收缩（MVIC）的64%，而前侧腹斜肌的活动峰值达到54% MVIC3。躯干旋转是影响高尔夫击球距离和准确性的关键因素4。高尔夫挥杆带来的应力以及核心肌群的高负荷活动可能引发下背部疼痛，这是高尔夫运动中最常见的损伤5。此外，在患有下背部疼痛的高水平高尔夫球手中，外腹斜肌的活动时机相较于健康个体在挥杆过程中出现延迟6。另一项肌电图研究发现，患有下背部疼痛的高尔夫球手竖脊肌的激活时间早于无下背部疼痛的球手7，提示关注前外侧腹部肌肉的训练可能具有益处。因此，测....

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方案

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本方案是经中佛罗里达大学机构审查委员会批准的一项研究的一部分。所有参与研究的人类受试者均已签署知情同意书。纳入研究的条件包括：年龄在18至75岁之间，过去一年内每月至少打一次高尔夫球，或过去两个月内每周至少打一次高尔夫球，持续打高尔夫球至少两年，并且在过去12个月内至少出现过两次下背部疼痛。排除标准包括：存在平衡障碍、目前处于妊娠期、过去一年内接受过下背部或下肢手术，或在需要放置换能器的腹部区域有开放性伤口。

1. 超声设备设置与数据采集

  1. 使用开/关按钮打开并启动超声设备（参见材料表）。
  2. 按下键盘上的患者按钮以添加新患者，并在屏幕左侧选择新患者。
    1. 输入所需的患者编号，确保选择MSK作为检查类型，然后点击注册。退出以开始检查并进入B模式。
      注意：MSK腹部预设B模式下的超声设置：B色 = Tint Map D，写入缩放高度 = 4，写入缩放宽度 = 4，热指数 = Tls，ATO水平 = 低，焦点数 = 2，焦点数CrossXBeam = 2，焦点深度 = 50，深度（cm）= 3，压缩 = 1，焦点宽度 = 1，焦点宽度CrossXBeam = 1，线密度 = 3....

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结果

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无反馈生物反馈
摆动时长腹外斜肌厚度 (cm)腹内斜肌厚度 (cm)腹斜肌总厚度 (cm)腹外斜肌厚度 (cm)腹内斜肌厚度 (cm)腹斜肌总厚度 (cm)
.......

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讨论

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在基于旋转的运动动作（如高尔夫挥杆）后提供超声生物反馈，可用于增加腹外侧壁肌肉的厚度。如代表性结果所示，单次超声生物反馈试验即可在整个高尔夫挥杆过程中引起斜肌活动的短期增加。

既往研究在动态任务中也使用了通过弹性绑带固定的B型超声20，测量过程在受试者于跑步机上行走时进行。与本研究方法类似，作者将B型超声视频简化为少量静态图像，以代表步行步态周期。这使得数据处理和分析更为可行，因为图像在步态周期中以10%的时间间隔进行采样。本方案在此方法基础上，将B型超声应用于复杂旋转性动作中的生物反馈工具。然而，由于步态具有周期性，因此在与本方案进行直接比较时需谨慎。高尔夫挥杆动作可分解为若干较小阶段，例如准备姿势、上杆、下杆和随挥21。但由于高水平运动员的上杆平均持续时间不足1秒，下杆平均持续时间少于0.25秒21，因此将B型超声视频与挥杆的具体阶段同步存在挑战。临床医生可通过同步挥杆视频与B型超声视频，观察肌肉活动变化，从而直接比较挥杆各阶段。随后可.......

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披露

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作者无相关披露信息要报告。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Aquasonic 100ParkerBT-025-0037L超声耦合凝胶
GE NextGen Logiq e 超声设备GE HealthcareHR48382AR
线阵探头GE HealthcareH48062AB
Velcro 绑带VELCRO用于固定超声探头的弹性带的紧固件

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Betts, J. G., et al. Anatomy and Physiology. , OpenStax. Houston, TX. (2017).
  2. Saeterbakken, A. H., vanden Tillaar, R., Seiler, S. Effect of core stability training on throwing velocity in female handball players. Journal of Strength and Conditioning Research. 25 (3), 712-....

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