Abstract
이론적으로, 근전도 (EMG)의 피로도 한계치가 개별 EMG 진폭의 증가와 관련된 더 많은 운동 단위를 채용 할 필요없이 불명확하게 유지할 수있는 운동 강도이다. 다른 프로토콜은 근전도 피로 임계 값을 추정하는 데 사용되었지만 그들은 임상 설정에 대한 비현실적있는 여러 방문을 필요로한다. 여기서 우리는 하나의 방문이 필요 사이클 ergometry에 대한 근전도 피로 임계 값을 추정하는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 그러므로, 임상 의사가 처방 운동에 사용할 수있는 도구로 번역 될 수있는 가능성을 갖고, 간단하고 편리하며 15-20 분 이내에 완료된다.
Introduction
표면 근전도 (EMG)는 등각 1-3시 모터 단위 모집, 등속 4-6, 또는 연속 7-10 근육의 작용을 연구하는 비 침습적 인 방법입니다. EMG 신호의 진폭이 모터의 작동 유닛의 수, 모터 유닛의 연소율 또는 모두 (11)으로 구성되어 근육의 활성화를 나타낸다. EMG 피로 한계의 개념은 개인 EMG 진폭 8의 증가없이 불명확하게 운동 할 수있는 가장 높은 부하를 나타내는 데 사용된다.
그것은 간단히 토론에 근전도 피로 임계 값의 기원 중요하다. deVries 등. (12)에 의해 원래의 연구는 EMG 진폭이 각 작업의 한판 승부를위한 시간에 대해 그려되었다 (보통 3-4) 불연속 일 복싱, 여러 구성 프로토콜을 포함했다. 전력 출력은 시간 대 RELA EMG 진폭으로부터 기울기 계수에 대해 그려시켰다 되는 관계하고이어서 영 사면 (y 절편) (12)에 외삽. 저자 (12)는 원래 해당 프로토콜을 피로 임계 값 (PWCFT)의 실제 작업 용량을라고. 또 다른 연구에서, deVries 외. (13)는 불연속 일 복싱을 사용하지만, 시간 관계 대 EMG 진폭 상당한 경사 결과 제 1 전원의 출력을 찾기 위해 선형 회귀 분석을 이용했다. 저자 (13)는 또한 문학에 약간의 혼란을 만들어, 그 프로토콜 PWCFT라고합니다. 후속 기사에서, deVries 등. (14)는 자신의 이전 프로토콜 13을 수정 연속 증가 프로토콜을 개발했다. EMG 진폭은 각각의 출력 시간에 대해 도시하고 PWCFT은 시간이 지남에 EMG 진폭의 변화없이 시간 이상 14 EMG 진폭 증가 하였다 낮은 출력 결과 높은 전력 출력의 평균으로 정의되었다 .
ENT는 "> 그것은 PWC는 원래 1950 년대 후반 (15, 16)에 도입 된 용어는 문학의 과다 (과거, 현재, 그리고 다른 나라에서) 특정 워크로드 (17)의 유산소 능력 검사와 동의어임을 주목해야한다. 또한, 이 용어는 조립 공장 18 개인으로서 8 시간의 작업 일 동안 반복적 인 작업을 수행 노동자의 일상 생산성에 초점을 인체 공학적 산업 문헌에 사용된다.그들은 시간 관계 대 EMG 진폭의 기울기 계수 대 전력 출력은 플로팅 제로 기울기 지점 외삽 deVries 12 프로토콜을 수정 후 용어 EMG 피로 임계치는 초기 마츠모토 동료 (19)에 의해 사용되었다. 최근 거피 외. 브리스 코 (20)와 외. 8 deVries 외. (14)의 방법 및 마츠모토 등의 용어를 사용L. (19)는 운영 체제 근전도 피로 임계 값을 정의 할 수 있습니다. 나아가, 우리는 용어 EMG 피로 임계 값을 사용할 것을 권장한다. 따라서, 시간 관계 대 EMG 진폭은 각각의 전력 출력에 대한 플롯 팅하고 선형 회귀 분석을 (도 1)를 사용하여 분석 하였다. EMG 피로 임계 비 유의 (p> 0.05) 기울기와 상당한과 최저 전력 출력과 높은 전력 출력 견적 (p를 <0.05) 경사가 식별 된 후, 평균 14을 산출한다. 이 프로토콜은, 간단하고 편리하며 15-20 분 이내에 완료된다. 또한, 증가 속도는 습관적 신체 활동 개인의 레벨에 기초하여 변조 될 수 있으므로, 임상 설정에서의 응용 가능성을 갖는다.
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Protocol
모든 절차는 인간의 주제에 대한 대학의 임상 시험 심사위원회의 승인을했다.
참가자의 다리 1. 준비
- 참가자가 깔끔하게 원하는 다리에 대한 자신의 반바지를 롤업 있습니다. 대퇴사 두근 근육 그룹이 노출 참가자가 면도 할 필요가있는 영역 주위에 선을 그어야한다 대퇴 있도록 다음 반바지 테이프.
- 중요 :이 근전도 신호를 방해 할 수 있습니다 더 stubbles이 없음을 보장하므로 참가자는 시험보다는 전날 전에 다리를 면도하게한다.
- 참가자는 다리의 원하는 영역을 면도 완료되면, 근전도 신호를 방해 할 수있는 면도 젤 (또는 크림)의 더 잔해가 없는지 확인하기 위해 소독 용 알코올로 면도 영역을 청소합니다.
전극 배치를위한 다리의 2. 측정
- 광근의 근전도 전극을 배치하기 위해 근육을 lateralis에서 FO을llowing 측정
- 참가자가 연구자에 직면 똑바로 서 있습니다.
- 우수 (ASIS) iliaca 전방 척추와 슬개골의 측면을 찾습니다. ASIS는 엉덩이 뼈이다 배꼽 아래 복부 양쪽 손을 배치하여이를 촉진하다.
- 줄자와, 상기 식별 된 두 위치 사이의 거리를 측정하고 슬개골의 측면에 ASIS에서 라인에 그 값을 2/3. 참고 : http://www.seniam.org/ : EMG 전극의 배치에 관한 자세한 내용은 SENIAM (근육의 비 침습적 평가를위한 표면 근전도) URL에서 확인할 수 있습니다
EMG 전극의 3 배치
- 광근 lateralis의 위치가 확인 된 후, 접착제를 제거하지 않고 SH 광근 lateralis 위에 EMG 전극 (대부분의 연구자들이 시판 일회용 AG-AG CL 전극 사용) 열린다의 ield. 이어서 펜으로 전극의 겔 부분 근육에 접촉하는 영역을 표시한다. 간 거리가 20mm를 중심 간을 확인하십시오.
- 부드럽게 피부의 표층을 제거하기 위해이 두 영역을 연마하기 위해 사포 (60 조)의 조각을 사용합니다. 이 기간 동안, 참가자에게 불편 자신의 수준을 부탁드립니다. 참가자가 지역 따뜻한가 있으면 연마 중지합니다.
- 알코올 또는 알코올 면봉을 문질러 적신 수건으로 연마 영역을 청소합니다. 다리에 영역이 EMG 전극을 배치하기 전에 건조하도록 허용합니다.
- 마모 된 사이트 (그림 2)의 EMG 전극을 배치합니다. 수술 중 관찰 된 장경 밴드 (IT 밴드)에 전극을 올려 놓지 않도록주의하십시오. 광근 lateralis를 만져하기 위해 대퇴사 두근 대퇴골 근육을 수축하기 위해 참가자를 요청합니다. 는 IT 밴드에없는 보장하기 위해 근육에 전극을 배치합니다. 참고 : IT 밴드의 경우 전극을, 근전도 신호 올릴참가자는 계약을 최대로하도록 요청하는 경우 LD는 약화 될 수있다.
- 이러한 ASIS 따라서 운동 시합 중에 낮은 사지의 움직임을 방해하지 않는 것으로 보니 첨부 사이트의 기준 전극 (제 3 전극)을 놓습니다.
4. EMG 신호 확인
- 운동 시험을 시작하기 전에, 전극 간 임피던스를 확인한다.
참고 : 신호가 너무 많은 소음이있는 경우 다음 운동 테스트 동안 수집 된 근전도 데이터가 잘못되기 때문에이 단계는 매우 중요합니다.- 참가자가 의자에 앉아 EMG는 참가자의 다리에 부착 된 각각의 전극 리드에 연결해야합니다.
- 이 시점에서, 참가자가 근육에는 장력을 갖지 않는, 그들의 다리 긴장. 그리고 휴식의 약 30 초 후, 참가자가 최대로 5 초 동안 자신의 대퇴사 두근 대퇴골 근육을 수축 한 후 완전히 이완으로 돌아 가야합니다.
- 작업을 수행 할 때보브 (단계 4.1.2), 컴퓨터에서 참가자 EMG 신호를 기록한다.
- 간 임피던스가 <2000 옴 있는지 확인하십시오. 전압계는 실험실에서 사용할 수있는 경우 또한, 다음,베이스 라인 노이즈를 확인하고 5 μV 이하로 유지한다. 또한, 1000 Hz에서 샘플링 주파수를 설정한다.
5. 설정 - 업 사이클 에르고 미터
- 간 임피던스를 확인한 후, 사이클 에르고 미터에 의자에서 참가자의 이동이있다.
- 참가자가 사이클 에르고 미터 옆에 서서 허벅지가 바닥과 평행이 될 때까지 자신의 무릎을 올릴 수 있습니다. 그런 다음 참가자는이 위치를 유지하고 참가자의 허벅지와 같은 높이에 맞게 좌석의 높이를 조정했다.
- 그 후, 참가자가 사이클 에르고 미터 좌석에 앉아 그리고 그들은 좌석의 높이를 편안하게하는 경우를 묻는 동안 몇 번 페달이있다. 필요한 경우, 시트의 높이를 조절한다.
- 그쪽을 확인T 참가자의 다리는 각각의 페달 회전하는 동안 무릎에 약간의 굴곡 (~ 5 °)와 근처의 전체 확장입니다.
- 시험을 시작하기 전에, 심박수가 운동 시험에 걸쳐 문서화 될 수 있도록 참가자는 극성 심박수 모니터 착용있다.
6. EMG 피로 임계 값 프로토콜을 수행
- 참가자가 자전거를 시작하고 점차 / 분 70 회전에 자신의 리듬을 높일 수 있습니다. 이어서 50 W.로 사이클 에르고 미터에 전력 출력을 증가
- 약 2 ~ 3 분 동안이 파워 출력에서 참가자주기를 가지고있다.
참고 :이는 저 강도 운동과 워밍업이 될 것입니다. - 참가자가 더 이상 70 회전 / 분 종지을 유지할 수 있거나 시험 중지 할 것을 요청할 때까지 예열 한 후, 매 2 분 (W) (25)에 의해 출력 전력을 증가하지 않는다.
참고 : 운동 부하 검사시, 근전도 신호 (10)에 대해 기록되는 것을 주목해야한다초 초 10 ~ 20, 30 ~ 40, 50 ~ 60, 70 ~ 80, 90 ~ 100 각 2 분 단계에서 신 (新) 시대, 그리고 110 ~ 120 (21). 대부분 EMG 시스템은 소정 간격으로 자동 녹화를 설정하는 옵션을 가질 것이다. 따라서, 각 단계 6 데이터 파일이 있어야합니다. - 증분 테스트가 체결되면, W. 아래 시원한의 길이가 워밍업 단계에서 값으로 참가자의 심장 박동 반환을 갖는 일치하는지 확인 참가자가 50 멋진을 수행 할 수 있습니다. 극성 심박수 모니터를 사용 참가자의 심장 박동수를 확인하여이 모니터.
- 쿨 다운이 완료되면, EMG가 리드를 제거하고 참가자가 사이클 에르고 미터를 단계 및 의자로 돌아가있다. 조심스럽게 EMG 전극을 제거하고 알코올 또는 알코올 면봉을 문질러 적신 깨끗한 수건으로 영역을 닦습니다.
7. 근전도 신호를 처리
- 테스트가 완료된 후에 프로데이터 EMG 피로 한계를 결정하는데 이용 될 수 있도록 운동 시험 동안 수집 된 원시 EMG 데이터 파일을 운.
- 근전도 신호를 수집하는 데 사용되는 소프트웨어 또는 MATLAB 또는 LabVIEW를 다양한 플랫폼을 사용하여 사용자 정의 작성된 소프트웨어 중 하나와 근전도 신호의 처리를 수행합니다.
- 대역 통과 필터를 사용하여 수집 된 EMG 신호 필터. 500 Hz로 (10)의 설정을 사용합니다. 주의 : 이는 <환경에서 (10 ㎐, 고주파 아티팩트 EMG 도선)의 이동 (> 500 Hz에서)에 저주파 아티팩트가 제거되도록 상기 신호의 주파수를 변경한다. EMG 또는 컴퓨터 시스템의 전원 공급 장치로부터의 간섭이있는 경우, 60 Hz에서의 노치 필터를 사용한다.
- 신호가 필터링되면, 루트 신호의 제곱 평균값을 산출함으로써, 신호의 진폭을 결정 : 정사각형이 데이터 포인트의 각각의 데이터 포인트의 수에 의해 분할 그들을 합산 한 후 그 결과 값의 제곱근을 취. 전술 한 소프트웨어를 사용하여 이러한 계산을 수행.
8. 각 참가자에 대한 근전도 피로 임계 값 결정
- 각 참가자에 대해 다음 단계를 수행합니다.
- EMG 신호가 처리 된 후에; 통계 프로그램 (예 : 프리즘 그래프 패드)을 사용하여 시험에 사용되는 전력 출력을 갖는 첫 번째 열 "시간"과 후속 열 라벨.
- 각각의 전력 출력의 경우, 기입 된 각각의 20 초 구간에 해당하는 EMG 진폭 값.
- 회귀 직선의 기울기가 제로로부터 크게 다른 (p <0.05) 인 경우, 각 출력의 경우, 판별 EMG 진폭 (Y 축)의 관계를 가진 선형 회귀 대 시간 (x 축)을 분석.
- 선형 회귀를 수행하면 모든 전원 출력에 대해 분석 한 결과, 비 유의 (p> 0.05) 기울기 높은 전력 출력을 식별한다.
- 이어서 L 식별현저한 (p <0.05) 기울기 owest 파워 출력.
- 이들 두 개의 전원 출력들이 식별되고 나면, 추가 2 분할기; 얻어진 전력 출력은 추정 된 EMG의 피로도 한계치이다.
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Representative Results
도 1에 도시 된 바와 같이, 하나의 참가자에 대해, 완료된 각각의 전력 출력은 광근 근육을 lateralis위한 EMG 진폭을 나타내는 6 개의 데이터 포인트를 갖는다. 상당한과 최저 전력 출력 (p <0.05) 경사면이 참가자 EMG 위해, 따라서 225 W.를 반면 따라서,이 예에서, 비 - 유의 (p> 0.05)의 기울기와 최대 전력 출력이 200 와트 EMG의 피로도 한계치 후 통계 추론을 수행 할 수있는 각각의 참가자에 대해 결정되면 피로도 한계치 213 W.이다.
그림 1 : 단일 참가자 대표 결과. 선형 회귀는 각 전력 출력에 대한 시간 관계 대 EMG 진폭을 행 하였다. 빨간 화살표 (200 W)에 의해 표시 출력을 인녹색 화살표 (225 W)에 의해 표시 출력 반면 비 - 유의 (p> 0.05)의 기울기와 최대 전력 출력은 유의 (p <0.05)의 기울기와 최저 전력 출력된다. 이 두 개의 전원 출력의 평균은 EMG 피트 213 (W)를, 동일.
그림 2 :. 광근의 전극 배치 근육을 lateralis 묘사 또한, 우리는 EMG 전극이 직근 대퇴골과 광근 medialis 근육을 위해 배치되는 위치를 시각적으로 제공하고 있습니다. http://www.seniam.org : 배치 EMG 전극에 대한 구체적인 방향은 다음 웹 사이트에서 찾을 수 있습니다.
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Discussion
우리는 여기에서 사두근 신경 근육 피로를 결정하기위한 방법은, 동적 운동 근육 대퇴 제시한다. 이 방법은 표면 EMG를 사용하는 직접적이고 비 침습적 방법을 제공한다. 또한,이 방법의 다양성 연구원은 러닝 머신 20 운동의 다른 모드에 적응 할 수 있다는 것입니다.
이론적으로, 근전도 피로 임계 값에 또는 아래의 강도에 대한 참가자는 무한정 12, 13 운동을 workbout 유지 할 수 있어야한다. 브리스 코 등. 8주기 ergometry에 대한 근전도 피로 임계 값을 확인. 차례 각 참가자는 70 %, 100 %, 그 EMG 피로 한계의 130 %에 행사. 저자는 70 %와 근전도 피로 임계 참가자의 100 %를 위해 운동 부하 8시 EMG 진폭을 증가하지 않은 것으로 나타났다. 근전도 피로 임계 값의 130 %에서 워크로드의 경우, 그러나, 참가자들은 전시EMG 진폭 8 크게 증가. 브리스 외. 8 사이클 ergometry위한 EMG의 피로도 한계치 연속 운동 중에 신경 근육 피로를 결정하는 유효한 프로토콜이라고 결론 지었다.
프로토콜 및 문제 해결의 중요한 단계와 관련하여 다음 사항을 고려한다. 4.1.2 공정을 수행 할 때 너무 많은 노이즈가 EMG 신호 내에있는 경우 제 EMG 전극과 신호를 기록 장치 사이의 연결을 확인. 때때로, 근전도 리드는 EMG 전극에 제대로 연결되지 않을 수 있습니다. 둘째, 전극이 필요 배치되는 영역은 머리가 없어야하고 (즉, stubbles 면도) 촉감이 부드러운보다는 거친 느낌. 따라서, 근전도 전극이 배치 될 위치를 모두 머리를 철저 위치에서 제거되어 있는지 확인합니다. 또한, 연마가 완료되면 지역을 청소하는 것이 중요하다. 다시, 목표는 깨끗하고 매끄러운 표면을 가지고있다. 셋째, 일EMG 전극의 전자 센터 지역은 건조하고 안 그래서 보충으로 (예 : 초음파에 사용되는 것과 같은) 전도성 젤을 사용하는 경우. 과잉 젤 EMG 전극의 접착을 방해 할 수 있기 때문에, 드물게 젤을 사용하십시오. 종합적으로, 이러한 항목은 EMG 신호에 노이즈가 증가하고, 따라서 데이터를 오염 공통 범죄자이다.
EMG FT 프로토콜이 다양한하지만 임상에서의 응용 프로그램에 대한 잠재적 인 제한 사항이 있습니다. 예를 들어, 특정 임상 인구는 테스트 프로토콜을 허용하지 않을 수 있습니다. 부하의 증가가 수정 될 수있는 동안 즉, (즉, 5 W 대신 스테이지 당 25 W) 중증 호흡기 및 / 또는 심장 질환을 가진 환자의 수도 조기에 피로 시험의 초기 단계 동안. 또 다른 잠재적 인 제한은 대퇴사 두근 근육은 모든 사이클 ergometry 동안 활성화 대퇴이다; 그러나, EMG 신호 중 하나만으로부터 기록되고이러한 근육. 지금까지 어떤 연구는 세 가지 피상적 인 대퇴사 두근을 통해 EMG FT를 결정하지 않은 근육 사이에 차이가 있는지 여부를 확인하는주기 ergometry에 대한 근육을 대퇴.
요약하면, 하나의 증분 운동 검사로부터 EMG 피로 임계 값을 추정하는 방법은 동적 운동 중에 신경 근육 피로를 평가하기위한 유용한 도구이다. 또한,이 시험은 근육 피로를 감쇠 다양한 중재 효능 결정의 객관적인 방법을 제공한다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 839 E Monark cycle ergometer | Monark Exercise AB | 839 E | |
| Heart rate monitor | Polar | Polar H1 | |
| Laptop | Dell Inspiron | varies | any laptop computer with USB slots should work. |
| EMG amplifiers | BioPac Systems, Inc. | 100B | 100C are the latest version |
| Disposable EMG electrodes | BioPac Systems, Inc. | EL-500 | |
| Sandpaper | Home Depot | 9 inch x 11 inch 60 Grit course no-slip grip Advanced Sandpaper (3-Pack) |
References
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