2022年8月25日
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。
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。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本方案阐述了如何在临床环境中应用动态超声来评估核心运动时的肌肉组织。该技术可利用运动模式超声与表面肌电图同时测量肌肉功能。
同步运动模式超声与表面肌电图(sEMG)可实现对耐力运动过程中核心肌群功能的定量、实时评估,从而在肌肉骨骼系统研究中支持可靠的靶点验证。该双模态方法通过提供解剖学与电生理学双重读数,增强了早期发现及转化研究中的预测可信度。该技术方法有望为生物制药研发项目中肌肉功能评价的机制性风险降低策略及跨平台检测方法开发提供指导。
这种双模态测量方法融入了从发现到临床前研究的连续过程,架起了早期假设验证与转化模型验证之间的桥梁。