Name: 核心耐力运动期间通过运动模式超声和表面肌电图获得的肌肉功能 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-25T14:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 21 s
Description: 学习使用运动模式超声与表面肌电图同步评估核心耐力运动中的肌肉功能。该方法可测量腹外斜肌、腹内斜肌及腹横肌厚度与激活水平，为临床康复提供精准评估工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

所有人类受试者均签署了知情同意书。该研究方案已获得中佛罗里达大学机构审查委员会的批准。纳入标准包括年龄在18至45岁之间，并根据美国运动医学会（ACSM）指南定义为身体活动活跃者（每周5天，每天进行30分钟中等到高强度的身体活动）19。排除标准包括过去一年内有下背痛史、当前存在髋部、上肢或下肢疼痛或损伤、一年内接受过下背部或下肢手术、自述有平衡障碍、肌肉异常、目前处于妊娠状态，或腹部区域有开放性伤口（表1）。
1. 数据采集工具准备
<ol>
	<li>检查超声设备和表面肌电图（sEMG）设备的完整性（参见 材料表）。
	<ol>
		<li>打开超声设备，按下 患者 按钮，添加新患者。点击 新建患者，输入患者编号。选择 肌肉骨骼检查类型 &gt; 腹部预设，然后按下 注册。按下 退出。</li>
		<li>打开平板电脑（参见 材料表），点击 肌电记录应用程序。点击屏幕左上角的 菜单 按钮并搜索传感器。将传感器从底座中取出，悬停在激活按钮上方。传感器与应用程序连接后，创建一个以受试者编号命名的新文件夹。 
		注：腹部预设下的超声设置，B模式：B彩色 = 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，线密度CrossXBeam = 3，抑制 = 0，帧平均 = 4，CrossXBeam平均起始值 = 2，CrossXBeam = 2，CrossXBeam # = 低，CrossXBeam类型 = 平均，边缘增强 = 3，B偏转 = 0，灰度图 = Gray Map C，增益 = 34，动态范围 = 69，抑制 = 0，频率（MHz）= 12。腹部预设下的超声设置，M模式：扫描速度 = 0，M彩色 = Tint Map C，多普勒显示格式 = Vert ½ B，抑制 = 0，压缩 = 1，灰度图 = Gray Map D，M增益（相对于B模式的增量）= 0。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 表面肌电图准备（参见材料表）
<ol>
	<li>通过触诊受试者右侧髂嵴和右侧下肋缘来确定腹外斜肌传感器的位置，受试者取仰卧屈膝位（hook-lying）图1将传感器置于肋骨下缘与髂嵴中点前方3 cm处，且与肌纤维方向平行20.</li>
	<li>剃除、清洁并清创传感器放置区域的皮肤（参见 材料表) 将被放置的位置。添加粘合剂（参见 材料清单) 连接到传感器并固定在皮肤上。</li>
</ol>
<img alt="使用距离标记进行人体超声测量，医学诊断程序。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig01.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图1"> 
图1：侧腹壁的检查位置。 表面肌电图（sEMG）传感器置于肋缘下部与髂嵴中点前方3 cm处，与肌纤维方向平行20。超声探头置于脐外侧10 cm处，直至在屏幕上可见侧腹壁结构。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
3. 超声处理准备（参见材料表）
<ol>
	<li>站立位时，将换能器通过弹性带和泡沫块固定（图2）。</li>
	<li>在换能器上涂抹耦合剂，并将其置于脐部外侧10 cm处。调整位置直至超声屏幕显示侧腹壁结构21（图3）。</li>
	<li>确保换能器紧密贴合于侧腹壁。</li>
	<li>使用尼龙搭扣带固定弹性带，并调节成像深度以获得最佳B型超声图像质量（图4）。</li>
</ol>
<img alt="用于医学成像的超声探头设置，包含包裹式传感器和牢固的固定系统。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig02.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图 2"> 
图 2：换能器穿过弹性带和泡沫块的放置方式。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="超声成像，软组织横截面，诊断方法，医学分析工具，灰度图像。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig03.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图 3"> 
图 3：用于确认侧腹壁的静息状态图像示例。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="超声过程；带有探头的腹部扫描装置，诊断成像技术。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig04.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图4"> 
图4：通过弹性带和泡沫块将换能器固定在侧腹壁。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig04large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
4. 超声静态侧平板支撑
<ol>
	<li>在瑜伽垫上（参见材料表），指导受试者侧卧于右侧，肘关节屈曲90度，使躯干和上肢抬离地面。受试者的双足应相互叠放，膝关节完全伸展，双腿平行并紧贴瑜伽垫。</li>
	<li>按下冻结，然后点击存储，以采集腹外侧壁的三幅静态超声图像。 
	注：保存的图像将显示在活动图像屏幕下方。</li>
</ol>
5. 表面肌电静态侧平板支撑
注意：研究人员还将同时获取步骤 4.1 中所述静态定位期间的表面肌电图（sEMG）输出。
<ol>
	<li>在 EMG 记录应用程序左上角屏幕的 sEMG 菜单中，选择标有设置的齿轮图标。
	<ol>
		<li>进入传感器设置页面后，选择肱二头肌图标。这将打开用于归一化测量的页面。</li>
		<li>点击点击播放开始；此时将开始 5 秒倒计时。在此期间，指导受试者摆好测试姿势。记录将持续额外的 5 秒。</li>
		<li>记录“MVC = .XXXXmV”的数值，该数值将用于归一化计算。 
		​注意：EMG 移动套件会自动进行 20–450 Hz 的带通滤波。EMG（均方根值）设置为 333.3，时间窗宽度为 1125 ms。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. 侧平板支撑
<ol>
	<li>接下来，指导受试者以正确姿势完成侧平板支撑，持续 60 秒22。按下超声设备上的 M 键以开启 M 模式。</li>
	<li>在表面肌电（EMG）应用程序中，依次按下 Plot、红色 按钮，然后再次按下 Save 按钮。系统将对受试者进行 3 秒倒计时。倒计时开始后，立即按下超声设备上的 Store 按钮以开始超声图像记录。 
	注意：受试者需保持正确姿势直至 60 秒结束，或当研究者判断其姿势已不符合要求时停止。</li>
	<li>当运动结束后，按下 Store 以保存 M 模式视频，同时在表面肌电（sEMG）应用程序中按下 Stop 按钮。</li>
	<li>点击 Save file as，输入文件名以保存输出结果，该文件将在录制停止后显示于屏幕上。</li>
</ol>
7. 超声静态死虫
<ol>
	<li>在瑜伽垫上，指导受试者仰卧，双腿呈屈膝仰卧位。</li>
	<li>按压 B 进入亮度模式。按下 冷冻 然后 储存 为每张图像采集腹侧腹壁的三张静态图像 通过 超声。保存的图像将位于活动图像屏幕的下方。</li>
</ol>
8. 表面肌电图静态死虫动作
<ol>
	<li>在肌电图（EMG）应用程序的菜单中（左上角），选择设置，即齿轮图标。</li>
	<li>进入传感器设置页面后，选择肱二头肌图标。这将打开用于归一化测量的页面。</li>
	<li>点击点击播放开始。在5秒倒计时期间，指导患者摆好测试姿势。记录将持续额外5秒。</li>
	<li>记录“MVC = .XXXXmV”的数值，该数值将用于归一化计算。</li>
</ol>
9. 死虫式
<ol>
	<li>接下来，指导受试者以正确姿势完成仰卧交替抬手抬腿动作，持续 60 秒。按下超声设备上的 M 键以开启 M 模式。</li>
	<li>指导受试者最大限度地伸展右侧肩关节，同时最大限度地伸展左侧髋关节和膝关节，并保持对侧肢体处于起始位置。</li>
	<li>然后指导受试者屈曲肩、髋和膝关节，回到起始位置。随后，对侧肢体执行相同的动作。</li>
	<li>要求受试者按照设定为每分钟 45 拍的节拍器节奏进行练习。这样可在 60 秒内完成 22 次仰卧交替抬手抬腿动作。 
	注意：受试者应保持正确姿势达 60 秒，或直至研究者判断其姿势已偏离或节拍节奏中断为止。</li>
	<li>点击 Plot，按下 红色 按钮，然后点击 Play。再次按下 EMG 应用程序中的 Save 按钮。系统将给予受试者 3 秒倒计时。倒计时开始后，立即按下超声设备上的 Store 键以启动超声图像记录。</li>
</ol>
10. 超声静态测量
<ol>
	<li>选择要测量的第一个静态图像后，点击 Enter。</li>
	<li>按 Measure 打开测量工具。从上部下筋膜边界至下部上筋膜边界测量静态姿势期间的最大肌肉厚度，单位为厘米（图5 [侧平板支撑] 和 图6 [仰卧死虫动作]）。</li>
	<li>在上部下筋膜边界处点击 Enter，然后在下部上筋膜边界处再次点击 Enter。</li>
	<li>对侧平板支撑和仰卧死虫动作的静态测量重复执行步骤 10.1–10.3。取三张静态图像测量结果的平均值。</li>
</ol>
<img alt="显示组织层厚度的超声测量示意图；标注的距离。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig05.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图 5"> 
图 5：侧平板静态动作中腹外侧壁的示例，显示起始姿势及肌肉测量结果。A = 腹外斜肌（0.554 cm），B = 腹内斜肌（0.761 cm），C = 腹横肌（0.326 cm）。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig05large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的高清版本。</a>
<img alt="超声横断面分析图，显示组织层厚度（单位：厘米）测量结果。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig06.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图6"> 
图6：死虫式静态起始体位下腹外侧壁肌肉示例及测量结果。 A = 腹外斜肌（0.618 cm），B = 腹内斜肌（0.820 cm），C = 腹横肌（0.438 cm）。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig06large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
11. 超声动态测量
<ol>
	<li>在训练的前5秒和后5秒内，测量腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌的最大厚度。此外，记录整个60秒期间各肌肉的最大厚度。 
	注意：侧平板支撑通常以5秒为一个训练单位。参考既往研究者的组数与重复次数建议，本方案选择60秒的持续时间进行比较。通过比较任务开始5秒和结束前5秒的数据，可评估该肌群的力量与耐力特征23,24。</li>
	<li>使用Scroll按钮，定位每次训练的前5秒和后5秒时间段。同时，目视检查60秒训练过程中每块肌肉出现的最大厚度。</li>
	<li>按下Measure以打开测量工具。在静态姿势下，测量肌肉最大厚度（单位：厘米），即从上方筋膜下缘至下方筋膜上缘之间的距离（图7 [侧平板支撑] 和 图8 [仰卧死虫动作]）。</li>
	<li>将训练过程中获得的三块肌肉各自的厚度测量值，分别除以静态姿势下的平均厚度值，以计算肌肉激活比25。</li>
</ol>
<img alt="超声成像示意图；组织厚度测量；深度分析；医学诊断工具。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig07.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Figure 7"> 
图7：侧平板支撑运动期间腹外侧壁的超声M型成像及肌肉厚度测量示例。 A = 腹外斜肌（0.968 cm），B = 腹内斜肌（0.937 cm），C = 腹横肌（0.714 cm）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig07large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的高清版本。</a>
<img alt="超声图像，M型超声心动图，显示随时间变化的壁厚度测量值。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64335/64335fig08.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图8"> 
图8：死虫运动期间腹外侧壁的示例及M型模式下肌肉的测量。 A = 腹外斜肌（0.840 cm），B = 腹内斜肌（0.840 cm），C = 腹横肌（0.720 cm）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64335/64335fig08large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
12. 表面肌电图测量
<ol>
	<li>在肌电数据记录页面上按下首页图标。选择屏幕右上角的文件夹图标。静态试验和运动试验的保存输出结果将存储在此处。转换每个文件为.xlsx格式。导出该.xlsx文件。</li>
	<li>在电子表格中，获取前5秒和最后5秒内的最大值，以及整个过程中的总体最大值。</li>
	<li>分别将步骤5（静态侧平板sEMG）和步骤8（仰卧死虫动作sEMG）中获得的静态sEMG输出值，除以运动过程中的sEMG输出值。</li>
</ol>

<ol><li>Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKendall%2C+F+%22Muscles%3A+Testing+and+Function+with+Posture+and+Pain%22">Muscles: Testing and Function with Posture and Pain</a>. , Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore, MD. (2005).</li>
<li>Bergmark, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+the+lumbar+spine.+A+study+in+mechanical+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthopaedica+Scandinavica.+Supplementum%22%5BJournal%5D)">Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering.</a> Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).</li>
<li>Borghuis, J., Hof, A. L., Lemmink, K. A. P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+sensory-motor+control+in+providing+core+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Sports+Medicine%22%5BJournal%5D)">The importance of sensory-motor control in providing core stability.</a> Sports Medicine. 38 (11), 893-916 (2008).</li>
<li>Ireland, M. L., Willson, J. D., Ballantyne, B. T., Davis, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hip+strength+in+females+with+and+without+patellofemoral+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+%26+Sports+Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Hip strength in females with and without patellofemoral pain.</a> Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 33 (11), 671-676 (2003).</li>
<li>Zazulak, B. T., Hewett, T. E., Reeves, N. P., Goldberg, B., Cholewicki, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficits+in+neuromuscular+control+of+the+trunk+predict+knee+injury+risk%3A+prospective+biomechanical-epidemiologic+study%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Sports+Medicine%22%5BJournal%5D)">Deficits in neuromuscular control of the trunk predict knee injury risk: prospective biomechanical-epidemiologic study.</a> The American Journal of Sports Medicine. 35 (7), 1123-1130 (2007).</li>
<li>George, S. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interventions+for+the+management+of+acute+and+chronic+low+back+pain%3A+revision+2021%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+%26+Sports+Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Interventions for the management of acute and chronic low back pain: revision 2021.</a> Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 51 (11), (2021).</li>
<li>Dieterich, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((M-mode+ultrasound+used+to+detect+the+onset+of+deep+muscle+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electromyography+and+Kinesiology%22%5BJournal%5D)">M-mode ultrasound used to detect the onset of deep muscle activity.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 25 (2), 224-231 (2015).</li>
<li>Teyhen, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abdominal+and+lumbar+multifidus+muscle+size+and+symmetry+at+rest+and+during+contracted+states+normative+reference+ranges%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ultrasound+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Abdominal and lumbar multifidus muscle size and symmetry at rest and during contracted states normative reference ranges.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 31 (7), 1099-1110 (2012).</li>
<li>Oliva-Lozano, J. M., Muyor, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Core+muscle+activity+during+physical+fitness+exercises%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Research+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Core muscle activity during physical fitness exercises: A systematic review.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (12), 4306(2020).</li>
<li>Dieterich, A., Petzke, F., Pickard, C., Davey, P., Falla, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differentiation+of+gluteus+medius+and+minimus+activity+in+weight+bearing+and+non-weight+bearing+exercises+by+M-mode+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Manual+therapy%22%5BJournal%5D)">Differentiation of gluteus medius and minimus activity in weight bearing and non-weight bearing exercises by M-mode ultrasound imaging.</a> Manual therapy. 20 (5), 715-722 (2015).</li>
<li>Biscarini, A., Contemori, S., Grolla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+scapular+and+lumbopelvic+muscles+during+core+exercises+executed+on+a+whole-body+wobble+board%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sport+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Activation of scapular and lumbopelvic muscles during core exercises executed on a whole-body wobble board.</a> Journal of Sport Rehabilitation. 28 (6), 623-634 (2019).</li>
<li>Calatayud, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progression+of+core+stability+exercises+based+on+the+extent+of+muscle+activity%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physical+Medicine+%26+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Progression of core stability exercises based on the extent of muscle activity.</a> American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 96 (10), 694-699 (2017).</li>
<li>McGill, S. M., Karpowicz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercises+for+spine+stabilization%3A+motion%2Fmotor+patterns%2C+stability+progressions%2C+and+clinical+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Exercises for spine stabilization: motion/motor patterns, stability progressions, and clinical technique.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (1), 118-126 (2009).</li>
<li>Czaprowski, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abdominal+muscle+EMG-activity+during+bridge+exercises+on+stable+and+unstable+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy+in+Sport%22%5BJournal%5D)">Abdominal muscle EMG-activity during bridge exercises on stable and unstable surfaces.</a> Physical Therapy in Sport. 15 (3), 162-168 (2014).</li>
<li>Souza, G. M., Baker, L. L., Powers, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromyographic+activity+of+selected+trunk+muscles+during+dynamic+spine+stabilization+exercises%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Electromyographic activity of selected trunk muscles during dynamic spine stabilization exercises.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (11), 1551-1557 (2001).</li>
<li>Criswell, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCriswell%2C+E+%22Cram%27s+Introduction+to+Surface+Electromyography%22">Cram's Introduction to Surface Electromyography</a>. , Jones & Bartlett Publishers. (2010).</li>
<li>Mirmohammad, R., Minoonejhad, H., Sheikhhoseini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonographic+comparison+of+deep+lumbopelvic+muscles+activity+in+plank+movements+on+stable+and+unstable+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Treatments%3A+Specific+Physical+Therapy+Journal%22%5BJournal%5D)">Ultrasonographic comparison of deep lumbopelvic muscles activity in plank movements on stable and unstable surface.</a> Physical Treatments: Specific Physical Therapy Journal. 9 (3), 147-152 (2019).</li>
<li>Bunce, S. M., Hough, A. D., Moore, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+abdominal+muscle+thickness+using+M-mode+ultrasound+imaging+during+functional+activities%5BTitle%5D)+AND+%22Manual+Therapy%22%5BJournal%5D)">Measurement of abdominal muscle thickness using M-mode ultrasound imaging during functional activities.</a> Manual Therapy. 9 (1), 41-44 (2004).</li>
<li>Garber, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((American+College+of+Sports+Medicine+position+stand.+Quantity+and+quality+of+exercise+for+developing+and+maintaining+cardiorespiratory%2C+musculoskeletal%2C+and+neuromotor+fitness+in+apparently+healthy+adults%3A+guidance+for+prescribing+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+%26+Science+in+Sports+%26+Exercise%22%5BJournal%5D)">American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise.</a> Medicine & Science in Sports & Exercise. 43 (7), 1334-1359 (2011).</li>
<li>Vera-Garcia, F. J., Moreside, J. M., McGill, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MVC+techniques+to+normalize+trunk+muscle+EMG+in+healthy+women%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electromyography+and+Kinesiology%22%5BJournal%5D)">MVC techniques to normalize trunk muscle EMG in healthy women.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 20 (1), 10-16 (2010).</li>
<li>Partner, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+muscle+thickness+after+exercise+and+biofeedback+in+people+with+low+back+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sport+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Changes in muscle thickness after exercise and biofeedback in people with low back pain.</a> Journal of Sport Rehabilitation. 23 (4), 307-318 (2014).</li>
<li>Devorski, L., Bazett-Jones, D., Mangum, L. C., Glaviano, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+activation+in+the+shoulder+girdle+and+lumbopelvic-hip+complex+during+common+therapeutic+exercises%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sport+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Muscle activation in the shoulder girdle and lumbopelvic-hip complex during common therapeutic exercises.</a> Journal of Sport Rehabilitation. 31 (1), 31-37 (2021).</li>
<li>Youdas, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnitudes+of+muscle+activation+of+spine+stabilizers+in+healthy+adults+during+prone+on+elbow+planking+exercises+with+and+without+a+fitness+ball%5BTitle%5D)+AND+%22Physiotherapy+Theory+and+Practice%22%5BJournal%5D)">Magnitudes of muscle activation of spine stabilizers in healthy adults during prone on elbow planking exercises with and without a fitness ball.</a> Physiotherapy Theory and Practice. 34 (3), 212-222 (2018).</li>
<li>Ekstrom, R. A., Donatelli, R. A., Carp, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromyographic+analysis+of+core+trunk%2C+hip%2C+and+thigh+muscles+during+9+rehabilitation+exercises%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Orthopaedic+and+Sports+Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Electromyographic analysis of core trunk, hip, and thigh muscles during 9 rehabilitation exercises.</a> The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 37 (12), 754-762 (2007).</li>
<li>Mangum, L. C., Sutherlin, M. A., Saliba, S. A., Hart, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+ultrasound+imaging+measures+of+transverse+abdominis+and+lumbar+multifidus+in+various+positions%5BTitle%5D)+AND+%22PM%26R%22%5BJournal%5D)">Reliability of ultrasound imaging measures of transverse abdominis and lumbar multifidus in various positions.</a> PM&R. 8 (4), 340-347 (2016).</li>
<li>Mangum, L. C., Henderson, K., Murray, K. P., Saliba, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+assessment+of+the+transverse+abdominis+during+functional+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ultrasound+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Ultrasound assessment of the transverse abdominis during functional movement.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (5), 1225-1231 (2018).</li>
<li>Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+ultrasound+in+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Informatica+Medica%22%5BJournal%5D)">Application of ultrasound in medicine.</a> Acta Informatica Medica. 19 (3), 168-171 (2011).</li>
<li>Chowdhury, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+electromyography+signal+processing+and+classification+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Surface electromyography signal processing and classification techniques.</a> Sensors. 13 (9), 12431-12466 (2013).</li>
<li>Tweedell, A. J., Tenan, M. S., Haynes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+muscle+contraction+onset+as+determined+by+ultrasound+and+electromyography%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+%26+Nerve%22%5BJournal%5D)">Differences in muscle contraction onset as determined by ultrasound and electromyography.</a> Muscle & Nerve. 59 (4), 494-500 (2019).</li>
</ol>

作者声明本稿件不存在利益冲突。

M型超声可在选定时间段内实时观察解剖结构时，提供肌肉组织运动起始时间及肌肉厚度变化的信息21。将M型超声与表面肌电图（sEMG）结合，可全面了解肌肉功能，包括电活动表征和可视化观察。在运动过程中，这些仪器可协同使用，为研究人员提供关于肌肉功能的整体认识。
必须对超声和表面肌电图（sEMG）技术进行专门培训，才能获得可靠且有效的测量结果。为了比较不同仪器（例如静态、运动起始位置）的测量数据，M型超声和sEMG所采用的归一化方法应保持一致26。
根据受试者的体型，可能需要对用于固定换能器的泡沫块进行调整。弹性绑带的松紧程度也需根据受试者的体型进行相应调节。在运动前或运动后活动过程中，换能器可能会略微偏离最初的定位位置。在整个数据采集过程中，持续监测超声屏幕上腹外侧壁的图像至关重要。需要使用足量的超声耦合剂以确保成像清晰，但过多的耦合剂可能会影响表面肌电（sEMG）传感器的黏附性。在数据采集过程中，调整所用超声耦合剂的最佳用量非常重要。<...

腹外侧壁由腹横肌、腹内斜肌和腹外斜肌组成1。腹外侧壁通过向心性、离心性和等长收缩来抵抗作用于身体的外力1。该肌群的共同收缩可为人体核心区域提供稳定性2,3。这些肌肉在下肢损伤的预防与康复过程中具有重要作用，因为躯干功能不良与髋关节内收增加和膝关节外翻增加相关，而这些因素均为下肢损伤的危险因素4,5。注重加强核心肌群的力量和提高肌肉耐力，不仅可降低下肢损伤的危险因素，还可减轻下背痛6。近期建议，患有急性和慢性下背痛的个体应在康复训练中纳入躯干肌力增强、耐力训练以及特定躯干肌肉的激活训练6。特定躯干肌肉激活的一个示例是通过共同收缩来针对单独或成组的躯干肌，以恢复或增强腰盆-髋关节区域的控制能力或协调性6。
客观评估肌肉功能的两种方法是采用运动模式（M模式）超声和表面肌电图（sEMG）。M模式超声可实时显示在记录时间段内肌肉和筋膜的运动情况，从而反映运动的起始时间和运动幅度7。通过测量选定时间点上层筋膜下边界与下层筋膜上边界之间的距离，可获得肌肉厚度。将特定运动时刻的肌肉厚度除以静息状态下的肌肉厚度，即可计算出激活比率8。sEMG可提供有关肌肉激活程度和疲劳状态的信息，因其输出值可与肌肉最大收缩时的数值进行比较9。这两种仪器和方法此前已被用于测量健康个体和损伤个体在多种运动过程中髋部肌肉激活的起始时间10。针对躯干、特别是腹外侧壁的训练动作包括侧平板支撑和仰卧交替伸展（dead bug）11,12,13。侧平板支撑以侧卧位进行，肘部位于肩部正下方，前臂着地，抬起髋部离开地面，直至脊柱处于中立位。双膝伸直，双脚叠放在一起9（补充图1）。仰卧交替伸展以仰卧位进行，双臂伸直上举，髋关节和膝关节屈曲成90°角。当一侧手臂上举过头的同时对侧下肢伸展时，该动作开始；另一侧手臂和下肢保持中立位，待原先活动的手臂和下肢回到中立位后，再进行对侧肢体的屈曲和伸展动作13（补充图2和补充图3）。
在侧平板支撑期间，腹外斜肌的激活程度可达最大自主等长收缩（MVIC）的37%至62%11,12,14。在死虫式动作中，仅进行五次重复练习时，腹外斜肌的激活程度记录为MVIC的20%至30%15。腹内斜肌和腹横肌是腹外侧壁较深层的腹部肌肉，在侧平板支撑期间，其激活程度为MVIC的22%至28%12,14。由于腹内斜肌与腹横肌在解剖位置上存在重叠，因此在采集表面肌电图（sEMG）信号时常将两者合并分析14。sEMG的一个局限性是邻近肌肉之间的串扰，即sEMG传感器可能检测到其他肌肉的信号，从而导致对肌肉激活程度的误判16。通过超声测量肌肉厚度可用于缓解这一局限性，且该方法在等长维持类躯干训练中具有可行性，例如前述的等长支撑动作17。
在侧平板支撑期间，腹外侧壁肌肉厚度被记录为收缩状态与静息状态厚度之间的绝对差值。在侧平板支撑进行至30秒时，腹内斜肌和腹外斜肌的肌肉厚度分别增加了0.526 mm和0.205 mm17。这些测量值是在侧平板支撑过程中某一时间点通过亮度模式超声（B超）获得的。B超通常用于评估运动前后的图像；然而，该方法仅允许在两个时间点进行测量18。与B超相比，M型超声具有更多优势，因为它能够检测肌肉激活的起始时间，并在整个运动过程中任意选择时间点测量肌肉厚度18。因此，本实验方案的总体目标是提供一种创新且实用的方法，结合M型超声与表面肌电图（sEMG），在核心耐力训练中评估肌肉功能。这种方法有助于研究人员和临床医生了解肌肉在整个运动过程中的功能表现，尤其是耐力性运动，而非局限于单一时间点的测量结果。

<table><tbody><tr><td>酒精消毒垫</td><td>Henry Schein</td><td>HS1007</td><td></td></tr><tr><td>Amazon Basics 1/2英寸加厚健身瑜伽垫</td><td>Amazon</td><td>YM2001BK</td><td></td></tr><tr><td>Delsys Trigno 传感器粘性接口，4槽</td><td>Delsys</td><td>SC:F03</td><td></td></tr><tr><td>Delsys Trigno 无线系统</td><td>Delsys</td><td>T03-A16014</td><td></td></tr><tr><td>Galaxy Tablet S5e</td><td>Samsung</td><td>SM-TS20N</td><td></td></tr><tr><td>GE NextGen Logiq e 超声设备</td><td>GE Healthcare</td><td>HR48382AR</td><td></td></tr><tr><td>线阵探头</td><td>GE Healthcare</td><td>H48062AB</td><td></td></tr><tr><td>Trigno Avanti 传感器</td><td>Delsys</td><td>T03-A16014</td><td></td></tr></tbody></table>

利用运动模式超声与表面肌电图评估核心耐力训练期间的肌肉功能

Muscle Function Obtained with Motion Mode Ultrasound and Surface Electromyography during Core Endurance Exercise

运动模式（M模式）超声使研究人员和临床医生能够测量肌肉厚度随时间的变化。在运动过程中，可在特定时间点测量筋膜边界之间的肌肉厚度。所选时间点生成一维图像，从而实现对解剖结构的实时动态观察。在功能性运动过程中使用的超声被称为动态超声；通过使用线阵探头、弹性绑带和泡沫垫固定探头位置，该方法具有可行性和可靠性。由于腹壁外侧肌肉存在重叠结构，常被选为超声检查的部位。表面肌电图（sEMG）可作为M模式超声成像的补充手段，因其可测量肌肉激活时的电活动表现。目前关于在核心肌群训练中同步使用M模式超声与sEMG的研究证据较少。用于挑战核心肌群的训练既包括等长收缩动作（例如侧平板支撑），也包括振荡性肢体运动（例如仰卧交替抬手脚“死虫式”动作）。本研究将同步使用这两种仪器来测量运动过程中的核心肌群功能。超声测量将采用线阵探头及超声设备完成，sEMG数据则通过无线sEMG系统采集。为了在不同受试者和不同训练之间进行比较，将采用静态状态下的起始运动姿势对两种仪器的数据进行标准化处理。超声激活比将通过收缩时肌肉厚度（运动中某一时间点的厚度）除以静息状态下的厚度（起始姿势）来计算。肌肉厚度将以厘米为单位，从上方下层筋膜边界测量至下方上层筋膜边界。这些方法旨在为核心耐力训练期间利用M模式超声与sEMG评估肌肉功能提供一种创新且实用的测量方案。

在静态、运动起始体位期间，超声和表面肌电图（sEMG）的测量值如表2所示。这些数值在计算激活比时将作为分母使用。腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌在前5秒、后5秒以及整个持续时间（60秒）内的厚度值见表3。这些数值需除以表2中的对应数值。表面肌电图（sEMG）值相对于静态、运动起始体位的标准化结果，在前5秒、后5秒以及峰值活动期间的数据列于表4中。
激活比值用于描述肌肉厚度在运动过程中相较于静息状态（即运动起始位置）增加的程度。例如，若在侧平板支撑期间腹外斜肌的激活比值为1.73，则表示该肌肉厚度在运动过程中增加了73%。腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌的激活比值总结于表5中。使用激活比值可使研究人员和临床医生评估在不同运动和体位下肌肉厚度变化的程度26。采用M型超声成像采集图像还可实现时间同步，以确定肌肉激活的起始时间及该时刻对应的肌肉厚度7<...

本方案采用运动模式超声与表面肌电图同步测量核心肌群功能。在侧平板支撑和仰卧直腿抬高（死虫式）训练的特定时间点，可评估局部稳定肌（如腹横肌、腹内斜肌）和整体运动肌（如腹外斜肌）的肌肉厚度及激活程度。

M型超声（M-mode ultrasound）可使研究人员和临床医生测量肌肉厚度随时间的变化。肌肉厚度可通过以下方法进行测量……

本方案介绍了如何在临床环境中应用动态超声评估核心运动时的肌肉活动。该技术的主要优势在于，两种仪器可在核心运动过程中同时使用。首先，打开超声设备，按下“Patient”按钮，然后添加新患者。单击“新患者”，输入患者编号。选择 MSK 检查类型，然后点击腹部预设，按“注册”。按“退出”。打开平板电脑，点击肌电图记录应用程序。点击屏幕左上角的菜单按钮以搜索传感器。将传感器从底座中取出，并悬停在激活按钮上方。传感器与应用程序连接后，创建一个以受试者编号命名的新文件夹。当受试者处于仰卧钩状体位时，通过触诊右侧髂嵴和右侧下肋骨来确定腹外斜肌传感器的放置位置。对传感器将要粘贴的皮肤区域进行剃毛、清洁并去除碎屑。将粘合剂添加到传感器上并固定于皮肤。将传感器置于下肋缘与髂前上棘连线中点前方3厘米处，且与肌纤维方向平行。在站立位时，将换能器穿过弹性带和泡沫块。将凝胶涂抹于探头上，并将探头置于脐部外侧10厘米处。调整位置，直至屏幕上可见侧腹壁结构。确保探头紧密固定于侧腹壁上。使用维可牢（Velcro）绑带固定腰带。调整深度以在B模式下获得最佳图像质量。在瑜伽垫上，指导受试者以右侧卧位，肘关节屈曲90度，使躯干和上肢抬离地面。受试者的双脚应相互重叠，膝盖完全伸直。双腿应保持平行并紧贴瑜伽垫。每拍摄一张图像时，先按下冻结（Freeze），然后选择存储（Store），共采集三幅腹外侧壁的静态超声图像。在 EMG 记录应用程序左上角屏幕的 SEMG 菜单中，选择“设置”并选择肱二头肌图标。点击“播放”以开始，将有五秒倒计时。在此期间，指导患者摆好测试体位。记录最大自主收缩值，该数值将用于后续的归一化计算。接下来，指导受试者保持正确的动作姿势，完成持续60秒的侧平板支撑。按下超声设备上的 M 键以启动 M 模式。按下肌电图（EMG）应用程序中的播放按钮。当五秒倒计时开始后，按下超声设备上的存储（Store）键以开始超声记录。要保存记录的M型视频，请在运动停止且SEMG应用程序上的停止按钮被按下后，按一次存储按钮。单击“另存为文件”，输入文件名以保存输出内容，该文件将在录制停止后显示在屏幕上。在瑜伽垫上，指导受试者仰卧，双腿呈屈膝仰卧位。对每幅图像依次按“冻结”和“存储”，通过超声获取侧腹壁的三幅静态图像。保存的图像将显示在活动图像屏幕下方。接下来，指导受试者以正确姿势完成60秒的死虫式动作。按下超声设备上的 M 键以开启 M 模式。指导受试者最大限度地伸展右侧肩关节，同时最大限度地伸展左侧髋关节和膝关节，并保持对侧肢体处于起始位置。随后指导受试者屈曲肩关节、髋关节和膝关节，回到起始位置。对侧肢体将执行相同的动作。要求参与者按照设定为每分钟45拍的节拍器进行锻炼。这样可在60秒内完成22次死虫式动作。按下肌电图（EMG）应用程序上的播放按钮。五秒倒计时开始后，按下超声设备上的存储按钮以开始超声记录。当选定首个需要测量的静态图像时，点击回车键。按“测量”以打开测量工具。以厘米为单位，测量静态位置时从上下面部边界到下上面部边界的肌肉最大厚度。在上下面部边界处点击“回车”，然后在下上面部边界处再次点击“回车”。对侧平板支撑和仰卧抬腿静力性测量重复超声静力性测量步骤。取三次静力性图像测量结果的平均值。在运动的前五秒和后五秒期间，分别测量腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌的最大厚度。此外，记录整个60秒期间的最大厚度。按下“测量”以打开测量工具。从面部上内侧边界至面下上侧边界，以厘米为单位测量静态位置期间的最大肌肉厚度。将练习过程中获得的三个厚度测量值分别除以静态位置的平均值，以计算激活率。按下肌电图数据记录页面上的主页图标。选择屏幕右上角的文件夹图标。静态和运动试验的保存输出将存储在此处。将每个文件转换为 XLSX 文件。导出 XLSX 文件。在电子表格中，获取前五秒和最后五秒的最大值以及整体最大值。将静态侧平板 SEMG 和仰卧死虫 SEMG 测得的静态 SEMG 输出值分别除以相应动作期间的输出值。下表表示静态动作起始位置期间超声和 SEMG 的测量结果。这些数值在计算激活比时用作分母。在持续60秒的运动过程中，腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌的厚度值在前五秒、后五秒以及整个持续时间内均显示死虫式动作的数值较高。表面肌电图（SEMG）值以静态起始姿势为基准进行归一化处理后，结果显示死虫式动作在前五秒、后五秒以及峰值活动期间的数值较低。腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌的激活比率也显示出较低的仰卧抬手脚蹬运动数值。确保换能器的位置准确，无论是否使用固定带和泡沫垫，屏幕上的肌肉均应清晰可见。其他方法包括通过超声成像目视确定肌肉激活的起始时间，以及通过表面肌电图进行电学检测。研究人员可以利用这些仪器，结合健康个体和病患，观察核心肌群的功能。此外，这些仪器也可用于检测体内的其他肌肉。

muscle-function-obtained-with-motion-mode-ultrasound-surface

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

核心耐力运动期间通过运动模式超声和表面肌电图获得的肌肉功能

经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入性工具，可用于深入了解人类神经系统的生理学和功能。本文中，我们介绍利用TMS技术研究上肢和腰段肌肉皮质兴奋性的方法。...

利用经颅磁刺激研究人类神经肌肉系统

本文描述了一种针对小鼠前 compartment 肌肉的神经肌肉电刺激（NMES）的啮齿类动物模型，该方法是一种安全且经济的临床手段。该模型的优势在于可对一种 readily available...

一种通过神经肌肉电刺激实现肌肉训练的小鼠模型

我们介绍一种基于超声的矢量组织多普勒成像新技术，可在动态活动中以亚毫秒级的时间分辨率测量肌肉收缩速度、应变及应变率。该方法可提供动态肌肉功能的互补性测量，有助于更好地理解肌肉骨骼系统疾病潜在的发病机制。...

一种肌肉骨骼超声成像的新应用

本方案描述了肌电图疲劳阈值，该阈值用于区分非疲劳性与疲劳性运动负荷。这一信息可用于制定更加个体化的训练计划。...

单次运动测试后肌电疲劳阈值的测定

我们提出了一种评估神经肌肉功能变化的实验方案。经皮电神经刺激是一种可诱发肌肉反应的非侵入性方法。通过分析这些反应的电生理学和机械特性，可对从大脑到肌肉的神经肌肉功能（包括脑-脊髓上、脊髓及外周水平）进行评估。...

采用经皮电神经刺激评估神经肌肉功能

三维超声成像（3DUS）可实现对骨骼肌组织快速且经济有效的形态测量。本文介绍了一种利用三维超声成像测量肌肉体积和肌束长度的实验方案。...

三维超声成像：快速且经济高效的肌肉骨骼组织形态测量

本研究介绍了如何使用扩展视野超声（EFOV-US）方法获取高质量的肌肉骨骼图像，以进行肌束长度的测量。我们将该方法应用于肌束延伸超出常规传统超声（T-US）探头视野范围的肌肉。...

获取高质量的扩展视野超声图像以测量骨骼肌肌束长度

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。...

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

本文所述方案旨在加强上肢功能障碍的定量评估，目标是开发更多可用于临床和家庭远程评估的技术。该方案结合虚拟现实与生物传感器技术以及标准临床技术，以深入了解神经肌肉系统的功能状态。...

虚拟改良箱块测试中运动与肌肉活动定量评估的设置

本文介绍了一种记录和分析呼吸肌电图（EMG）信号的实验方案。该方案包括在多个呼吸肌上放置EMG电极的解剖学定位参考、从EMG信号中去除心电干扰、以及获取EMG信号的均方根（RMS）值和活动起始时间。...

呼吸肌表面肌电图的采集与半自动化分析

学习使用运动模式超声与表面肌电图同步评估核心耐力运动中的肌肉功能。该方法可测量腹外斜肌、腹内斜肌及腹横肌厚度与激活水平，为临床康复提供精准评估工具。

利用运动模式超声与表面肌电图评估核心耐力训练期间的肌肉功能

探索更多视频