פרוטוקול זה מתאר שיטה סטנדרטית וניידת מבוססת אולטרסאונד לכימות ספקטרום הקשיחות התפקודית של גיד האכילס בזוויות מפרקי קרסול מרובות בספורטאים מובילים, ומאפשרת הערכה אמינה וניתנת לשחזור של התנהגות מכנית של הגידים בתנאי עומס שונים.
Research Article
אמינות פרוטוקול אלסטוגרפיה מבוסס רטט להערכת נוקשות גיד אכילס בזוויות מפרקים מרובות אצל ספורטאים מובילים
Opens in a new tab
In This Article
Summary
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Abstract
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ההתנהגות המכאנית של גיד האכילס ממלאת תפקיד קריטי בביצועים ספורטיביים ובסיכון לפציעות; עם זאת, הערכת נוקשות הגידים ב-In Vivo נותרה מאתגרת. גישות קונבנציונליות המשלבות אולטרסונוגרפיה עם דינמומטריה הן יקרות, מוגבלות למעבדה, ובדרך כלל מוגבלות למיקום מפרק יחיד, בעוד שטכניקות קיימות מבוססות אלסטוגרפיה מוגבלות לעיתים קרובות על ידי הנחות מתודולוגיות או רלוונטיות פונקציונלית מוגבלת.
מטרת מחקר זה הייתה להציג ולאמת פרוטוקול נייד סטנדרטי לכימות ספקטרום הקשיחות התפקודית של גיד אכילס בזוויות קבועות רבות במפרק הקרסול. פרדיגמה זו משנה את ההערכה מערך קשיחות סטטי יחיד לפרופיל מכני רציף, ולוכד את תגובת הגיד הלא-ליניארית לעומס. באמצעות מערכת היתוך כוח-אולטרסאונד, הוטמעו רטטים בתדר נמוך שנגרמו מכנית על הגיד, בעוד שמעקב תנועה מבוסס אולטרסאונד שימש להערכת מודול האלסטי הגזירה של רקמת הגיד השטחית. המדידות בוצעו דו-צדדית אצל ספורטאים גברים מובילים בתנוחות מפרק קרסול מוגדרות מראש, החל ממצב רפוי וכף כף הרגל ועד לתנוחות ניטרליות ודורסיפלקסויות.
הפרוטוקול הראה חזרתיות טובה בתוך הניסוי ושחזור מצוין במהלך המפגש בכל זוויות המפרקים, כאשר מקדמי השונות נשארו בגבולות מקובלים עבור אלסטוגרפיה של רקמות רכות ומקדמי קורלציה תוך-מחלקתיים המעידים על אמינות גבוהה. נוקשות גיד אכילס עלתה באופן לא ליניארי עם דורסיפלקציה מתקדמת, מה שמעיד על התנהגות מכנית תלויה בזווית. לא נצפתה השפעה עיקרית משמעותית של דומיננטיות צדדית בטווח התפקודי המלא, בעוד שהבדלים ספציפיים לספורט הופיעו בזוויות מפרקים נבחרות.
פרוטוקול זה מספק גישה מעשית וניתנת לחזרה לאפיון התנהגות מכנית של גיד אכילס בתנאי עומס רלוונטיים פונקציונלית. ניידותו וזרימת העבודה הסטנדרטית שלה הופכות אותה למתאימה ליישומים במעבדה, קליניים ובשטח, ומציעה כלי חשוב למעקב אחר ספורטאים, הערכת סיכוני פציעות והערכה לאורך זמן של התאמת גידים.
Introduction
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
גיד אכילס ממלא תפקיד קריטי בתנועה אנושית בעלת ביצועים גבוהים על ידי העברת כוחות שרירים ואחסון ושחרור אנרגיה אלסטית במהלך פעולות מחזור המתיחה–קיצור (SSC)1. הקשיחות המכאנית שלו היא גורם מרכזי ליעילות התנועה, המשפיעה על העברת כוח, ניצול חוזר של אנרגיה אלסטית ותפוקה מכנית כוללת במהלך משימות מנוע ופיצוץ2. בספורטאים מובילים—במיוחד אלה המעורבים בריצה, קפיצה וענפי ספורט דומיננטיים אחרים ב-SSC—נוקשות גבוהה יותר של גיד אכילס נקשרה בעקביות למהירות ספרינט עליונה, תאוצה, חיסכון בריצה, ביצועי קפיצה וקצב פיתוח כוח3. גם חשיפה ארוכת טווח לאימון וגם עומס מכני קצר טווח הוכחו כגורמים לשינויים מדידים בנוקשות הגידים, המשקפים את יכולת ההתאמה של רקמת הגידים 4,5. לעומת זאת, מצבים פתולוגיים כמו טנדינופתיה של אכילס מאופיינים לעיתים קרובות בנוקשות משתנה, מה שעלול לפגוע בהעברת כוח למרות שמר על כוח השריר6. ההשפעה של גידים היא משמעותית; בספורט יוקרתי, זה מוביל לאובדן זמן משמעותי, לפגיעה בביצועים ואולי לקיצור קריירות, בעוד שבאוכלוסיות פעילות פנאי הוא מהווה בעיה נפוצה ועקשנית שמפחית את איכות החיים וגורמת לעלויות בריאות משמעותיות. לכן, הערכה מדויקת ואמינה של נוקשות גיד אכילס חיונית לניטור ביצועים, ניהול עומס והערכת פציעות באוכלוסיות ספורטיביות.
כיום, השילוב בין אולטרסונוגרפיה לדינמומטריה נחשב לגישה ייחוס להערכת קשיחות גידים ב-in vivo 7,8,9. בעוד ששיטה זו מספקת תובנות חשובות על תכונות מכניות של גידים בתנאים מבוקרים מאוד, מספר מגבלות מעשיות מגבילותאת יישומתה הרחבה יותר. ההגדרה גוזלת זמן, תלויה מאוד במומחיות המפעיל, ובדרך כלל מוגבלת לסביבות מעבדה. יתרה מזאת, הוא מהווה מחסום פיננסי משמעותי, שלעיתים דורש השקעה הונית משמעותית הן לדינמומטר איזוקינטי והן למכונות אולטרסאונד פרימיום. בנוסף, הערכות קשיחות נגזרות בדרך כלל בתנאי עומס מבודדים או כמעט-סטטיים בתצורת מפרק אחת, מה שמגביל את יישומן למעקב שגרתי אחרי ספורטאים, הערכה מבוססת שדה והערכה אורכית לאורך מחזורי אימון. מגבלות אלו מדגישות את הצורך בשיטות מדידה חלופיות שהן גם מתודולוגית חזקות וגם ישימותיות בסביבות ספורט יישומי.
טכניקות אלסטוגרפיה מבוססות אולטרסאונד הפכו לכלים חשובים להערכת תכונות מכניות של גידים ב-in vivo. ביניהם, אלסטוגרפיית גלי גזירה (SWE) יושמה באופן נרחב ברקמות השרירים והשלד; עם זאת, השימוש בו הדגיש אתגרים מתודולוגייםחשובים 11. מחקרים קודמים הראו כי מדידות קשיחות שמקורן באלסטוגרפיה רגישות מאוד לזווית המפרק, כיוון הגשוש, קדם-דחיסה של הרקמה, בחירת אזור עניין (ROI) ואסטרטגיות עיבוד נתונים, במיוחד במבנים אניזוטרופיים מאוד כמו גידים. כדי לצמצם את השונות הנגרמת על ידי המפעיל, חלק מהמחברים המליצו על שימוש ברתמות חיצוניות מותאמות אישית לאבטחת גלאי האולטרסאונד, אם כי לעיתים קרובות הדבר בא על חשבון יעילות הבדיקות ואיסוף הנתונים המהיר. כתוצאה מכך, תקנים מתודולוגיים ופרוטוקולי מדידה מחמירים — בין אם באמצעות טכניקות יד חופשית או ייצוב חיצוני — זכו לתמיכה חזקה כדי להבטיח הערכת קשיחות תקפה וניתנת לשחזור. שיקולים מתודולוגיים אלו אינם מוגבלים ל-SWE בלבד, אלא רלוונטיים באופן רחב לטכניקות מבוססות אלסטוגרפיה שמסיקות קשיחות רקמה מהתפשטות גלים מונעת מכנית.
בשנים האחרונות, אלסטוגרפיה אולטרסאונדית מבוססת רטט זכתה לתשומת לב כחלופה מעשית ומותאמת לשדה להערכת התכונות המכאניות של רקמות שריר-שלד שטחיות12. בגישה זו, רטטים מכניים — עם פרמטרי תדר ומשרעת המותאמים במיוחד לתכונות האקוסטיות והמבניות של רקמת המטרה — מיושמים חיצונית על הרקמה, והתפשטות הגל המתקבלת מתבצעת באמצעות הדמיית אולטרסאונד כדי לגזור פרמטרים הקשורים לקשיחות. בעוד שמחקרים פורצי דרך קודמים השתמשו בהצלחה באולטרסונוגרפיה בשילוב עם מפעיל חיצוני להערכת מכניקת הגידים — באמצעות שייקר מכני כבד הקשור לגפה ליצירת גלים סינוסואידיים רציפים13,14 — הפרוטוקול הנוכחי משתמש בגישה של רטט חולף. באמצעות תצורה גמישה ביד שבה קצה הגירוי המכני ממוקם ידנית מיד לצד מתמר האולטרסאונד כדי לספק דחפים חולפים קצרים מאוד (300 מילישניות), מערכת זו מבטלת את הצורך בהגדרות רצועות חיצוניות מורכבות וגוזלות זמן. התקדמות זו מפחיתה משמעותית את העומס על הנבדקים, ובהשוואה לשילובים מסורתיים של דינמומטריה ואולטרסאונד במעבדה, הופכת מערכות אלסטוגרפיה מבוססות רטט לניידות יותר, לא פולשניות וניתנות למדידות חזרתיות בסביבות ספורט יישומי. עם זאת, למרות יתרונות אלו, מחקרים קיימים בדרך כלל העריכו את קשיחות גיד אכילס בתצורת מפרק יחיד, תוך מתן תמונת מצב מוגבלת של התנהגות מכנית של הגידים.
נוקשות הגידים תלויה באופן מהותי בתצורת יחידת השריר-גיד, ומשתנה בהתאם לזווית המפרק ואורך השריר. לכן, מדידה בזווית אחת אינה מצליחה ללכוד את השונות הפונקציונלית בנוקשות הגידים המתרחשת לאורך טווח התנועה של הקרסול ובמהלך תנוחות ספורטיביות ספציפיות. מגבלה זו מפחיתה את הרלוונטיות המעשית של מדידות קשיחות עבור ספורטאים החשופים לעומס רב-זוויתי ומעברי כוח מהירים. עד כה, מעט מחקרים כמותים באופן שיטתי את קשיחות גיד אכילס בזוויות מפרק סטנדרטיות מרובות באמצעות פרוטוקול אלסטוגרפיה לשחזור15.
כדי להתמודד עם פער מתודולוגי זה, אנו מציעים פרדיגמת ספקטרום קשיחות תפקודית. גישה זו משנה את קשיחות הגידים לא כתכונה סקלרית אלא כפונקציה רציפה של מיקום המפרק, ומכמת את התפוקה המכנית של הגיד בטווח פיזיולוגי של מצבי עומס. על ידי בידוד מודול האלסטי הגזירה של הגיד החופשי בזוויות מרובות, שיטה זו מספקת הערכה ספציפית לרקמה המשלימה את הדינמומטריה המסורתית של יחידת השריר-גיד. מטרת כתב היד היא להציג פרוטוקול מפורט שלב אחר שלב ליישום שיטה זו, הכולל מיקום נושא, תקנון זווית משותפת, טיפול בדשאים, בחירת ROI ונהלי רכישת נתונים. פרוטוקול זה נועד להקל על הערכה שחזורית של ספקטרום הנוקשות התפקודית של גיד אכילס ולספק לחוקרים ולמתרגלים כלי מעשי לחקר התאמות גידים ספציפיות לספורט וביומכניקה פונקציונלית בספורטאים מובילים. חשוב לציין, כדי לספק הנחיות מעשיות לגבי תועלת השיטה הזו, יש להגדיר בבירור את גבולות היישום שלה. גישה זו מתאימה מאוד לפרופילינג לא פולשני, סטטי או קוואזי-סטטי של מכניקת גידים מקומית—כגון ניטור התאמות לאורך זמן, סקר לאיתור אסימטריות מצד לצד, או מעקב אחר שיקום גידים. עם זאת, היא אינה מתאימה למשימות תנועה דינמיות ורציפות שבהן שמירה על קישור אקוסטי עקבי אינה אפשרית, וגם אינה מתאימה בשלב החריף של קרעים מלאים בגידים כאשר אין מתח בסיסי. יתרה מזאת, יש לאנשי מקצוע לציין כי בשל אפקט הרוויה של התפשטות גלי גזירה תחת מתח רקמתי קיצוני, דיוק המדידה המוחלט עשוי להיות מופחת בטווחי תנועה קיצוניים (למשל, דורסיפלקציה מקסימלית).
Protocol
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה המחקרית של אוניברסיטת הספורט בבייג'ינג (מספר אישור: 2025608H), וכל ההליכים בוצעו בהתאם להצהרת הלסינקי. כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת בכתב להשתתפות במחקר ולפרסום תמונות אנונימיות.
הכנת המשתתפים
גיוס וזכאות
המשתתפים גויסו מקבוצות ספורט ברמה הלאומית וכללו ספורטאים מקצועיים בגילאי 18–26 במגוון תחומי ספורט (למשל, ריצה, טניס, כדורסל). המשתתפים נבדקו כדי לוודא מדד מסת גוף תקין (BMI)16. הרגל הדומיננטית נקבעה על ידי בקשה מהמשתתפים לבעוט בכדור.
קריטריוני הכללה והחרגה
המשתתפים עמדו בקריטריוני ההכללה הבאים: מין גברי, BMI תקין, וכשירות ספורטיבית ברמה הלאומית. קריטריוני ההדרה כללו היסטוריה של פציעה או ניתוח בקרסול, מחלות נוירולוגיות או מערכתיות, כאב או דלקת חריפים של גיד אכילס או המבנים הסובבים, ושימוש בדיווח עצמי על תרופות אנבוליות.
סביבת בדיקה והוראות בדיקה מקדימה
כל המדידות בוצעו בתנאי מעבדה סטנדרטיים, תוך שימוש באותו חדר בדיקה ובוחנים לכל המשתתפים. המשתתפים קיבלו הוראה להימנע מפעילות גופנית בעצימות גבוהה במשך 48 שעות לפני הבדיקה17.
רכיבי ציוד וחיבורים
מערכת אלסטוגרפיה ניידת מבוססת רטט מבוססת רטט שימשה במחקר זה. המוצרים והתוכנות המסחריות הספציפיות בשימוש מפורטים בטבלת החומרים. המערכת כללה ארבעה רכיבים עיקריים: (1) יחידה ראשית עם תוכנת מערכת משולבת (גרסה 1.0), (2) מתמר אולטרסאונד במערך ליניארי, (3) מודול עירור חיצוני, ו-(4) ראש רטט L15.
הטרנסדוסר עם מערך ליניארי היה גלאי בן 128 אלמנטים עם תדר מרכזי נומינלי של 100 הרץ ומשרעת של 1 מ"מ, שנועד להדמיה ברזולוציה גבוהה של רקמות שריר-שלד שטחיות. מודול העירור, יחד עם ראש הרטט L15, יצרו רטט מכני בתדר נמוך (15 ± 2 מ"מ), שהועברו לרקמה כדי לגרום לגלים המתפשטים מכנית. תנועת הרקמה הנובעת מהתפשטות גלים נעקבה על ידי מערכת האולטרסאונד, ופרמטרים הקשורים לקשיחות נגזרו באמצעות תוכנת הניתוח המובנית של המערכת.
הטרנסדוסר חובר ליחידה הראשית על ידי יישור המחבר עם הממשק המתאים בלוח האחורי של היחידה הראשית, הכנסתו היטב עד שננעל במקומו כאשר כפתורי המחבר מחוברים במלואם וצמודים למארז הגידול, ומשיכה עדינה בכבל הממיר לאישור חיבור בטוח. מודול ההתעוררות חובר לשקע המיועד בצד השמאלי התחתון של היחידה הראשית על ידי יישור מחבר הנעילה, הכנסתו המלאה והידוק ידני של מנגנון הנעילה כדי להבטיח חיבור מכני וחשמלי יציב. המערכת הופעלה על ידי הפעלת ספק הכוח הראשי ואישור שמדד מצב המערכת נדלק, ולאחר מכן הפעלת ממשק הטאבלט, הפעלת תוכנת מערכת האולטרסאונד על ידי בחירת סמל היישום המיועד, ואימות שהמערכת נכנסה לממשק ההפעלה הראשי של האולטרסאונד עם הדמיה בזמן אמת במצב B.
רכישת מודולוס אלסטי גזירה (G)
הכנת ומיקום המתמר
שכבה אחידה של ג'ל חיבור מחומם מראש הונחה על פני הטרנסדוסר, והגשוש הונחה בעדינות כנגד אתר המדידה כאשר נקודת המטרה מיושרת מתחת לצד הקדמי של הגלאי. איכות ההדמיה אושרה לפני הרכישה, מה שהבטיח שמישור הטרנסדוסר כמעט ניצב לפני העור (>75°), מרחק הטרנסדוסר לעור היה כ-5 מ"מ, לא היו בועות אוויר נראות לעין, וסיבי הפאשיה והגידים נראו בבירור.
תצורת מודול עירור
פרמטרי מצב האלסטוגרפיה (E-mode) הוגדרו לתדר של 7.5 מגה-הרץ, 4 קווי רכישה, טווח עומק של 5 מ"מ, וזמן רכישה של 300 מילישניות. מודול ההתרגשות הופעל, וקצה העירור הוצב 3–6 מ"מ לפני צד הבליטה של הגלאי, בניצב למישור ההדמיה של הגשוש.
הדמיית מצב E והתאמת עומק
מערכת האולטרסאונד הועברה למצב E, וקו הייחוס הוצב כך שטווח עומק הרכישה החל ממש מתחת לפאסיה השטחית של הגידים. אזור העניין (ROI) הותאם לכסות את עובי הגיד תוך הימנעות מוחלטת מהעור, הרקמה התת-עורית וכרית השומן של קייגר.
רכישת נתונים ובקרת איכות
מדידה רציפה החלה על ידי לחיצה על כפתור הפעלה , והמערכת חישבה אוטומטית את מודול הגזירה (G), וסיפק ערכי ממוצע ±SD של נתונים תקפים. יציבת המשתתף והמפעיל נשמרה קבועה במהלך הרכישה כדי לקבל לפחות 10 נקודות נתונים רציפות תקפות. איסוף הנתונים נעצר על ידי לחיצה על פונקציית הקפאה לאחר שנאספו מספיק נקודות נתונים. מאגר הנתונים נבדק לאיתור חריגים, ונקודות נתונים חריגות הוסרו באמצעות פונקציית העריכה של המערכת.
המדידות חזרו על עצמן לפחות שלוש פעמים בכל זווית קרסול. מדידה נחשבה לתקפה רק אם סטיית התקן (SD) של נקודות הנתונים הרציפות הייתה קטנה מ-10% מהממוצע, בהתאם לדרישות התוקף הפנימיות של המכשיר; אחרת, המדידה נזנחה וחזרה על עצמה. תמונות במצב B ומפות דימות מכניות נשמרו לתיעוד (איור 1).
איור 1. ייצוג סכמטי של ההתקנה הניסויית ופרוטוקול רכישת הספקטרום של קשיחות פונקציונלית. (א) התקנה ניסיונית. (ב) אזורי מדידה ספציפיים בגיד אכילס. (ג) זוויות מפרק הקרסול ברצף הניסוי. קיצורים: PF = כף כף הרגל, DF = דורסיפלשן. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
הליך רכישת נתונים
רישום נבדק ומיקום אנטומי
מידע דמוגרפי וספורטיבי של המשתתפים נרשם עם ההגעה. המשתתפים הונחו להסיר נעליים וגרביים ולשכב על ספת הבדיקה כשהקרסוליים שלהם מתוחים מעל הקצה בכ-5 ס"מ. הקצה העליון של הבליטה הקלקניתית אותר באמצעות מישוש, ונקודה 5 ס"מ פרוקסימלית לסמן זה סומנה באמצעות סמן עור כדי להגדיר את אתר המדידה הראשוני. האתר המסומן אומת באמצעות הדמיית אולטרסאונד בתצוגה האורכית.
מדידת קו הבסיס
רכישת הקשיחות הראשונית בוצעה במצב הבסיסי (מצב רפוי ללא אתחול) בהתאם להליכים שתוארו לעיל.
מדידה רב-זווית (ספקטרום קשיחות פונקציונלית)
המדידות בוצעו ברצף על שני גידי אכילס בתנאים הבאים: רפוי, 0° (נייטרל), 20° כף כף רגל (PF), 40° PF, 20° דורסיפלקציה (DF), ו-40° DF. צו בדיקה אקראי נמנע במכוון, שכן בדיקת מיקום דורסיפלקשן קיצוני לפני עמדות פלנטרפלקציה הייתה גורמת להיסטרזיס רקמתי ולקדם-התניה רקמתית, לשנות באופן מלאכותי את מכניקת הבסיס ומשפיעה על מדידות נוספות.
איור 2. ממשק מייצג של המערכת במהלך רכישת הנתונים. הפאנל המרכזי מציג תמונת אולטרסאונד במצב B לאורך האורך של גיד אכילס, המראה יישור סיבים ברור ומקביל. הפאנל הצהוב מימין מציג כימות בזמן אמת של מודול האלסטי הגזירה (G). המערכת מחשבת אוטומטית את הערך הממוצע (20.46 kPa בדוגמה זו) ואת סטיית התקן (0.37 kPa) מרשימת המדידות התקפות המוצגות להלן. קריאה זו מדגימה יציבות מדידה גבוהה עם סטיית תקן נמוכה (SD < 10% מהממוצע), ועומדת בקריטריוני בקרת האיכות של הפרוטוקול. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
התקנת האתחול והגדרת הזווית
כף הרגל של המשתתף הונחה בתוך מגף בדיקת הקרסול המתכוונן, מה שהבטיח שהעקב נשען לחלוטין על גביע העקב האחורי של בסיס המגף. הקדמית, האמצעית והרגל התחתונה מאובטחות באמצעות רצועות וו ולולאה מחוברות כדי למנוע הרמת עקב או הזזה צדדית במהלך הבדיקות. כפתורי הנעילה הדו-צדדיים במנגנון הציר של המגף שוחררו, והקרסול הונחה ידנית לזווית היעד על ידי יישור סימני מבניים עם סולם הגוניומטרי. כפתורי הנעילה הוחזו היטב כדי לקבע את מפרק הקרסול בזווית המטרה. מדידת אולטרסאונד בוצעה מיד לאחר נעילת הזווית כדי למנוע הרפיית גיד ויסקואלסטי.
לאחר הפרוצדורה
המשתתפים קיבלו הוראה להסיר את מגף הקרסול, וכל המכשירים וגשושי האולטרסאונד נוקו וחוטאו.
עיבוד נתונים וניתוח סטטיסטי
אגרגציה של נתונים
בכל ניסוי מדידה, ה-SD הפנימי של נקודות הנתונים אומת כ-<10% מהממוצע. מקדם השונות (CV) בין שלושת הניסויים התקפים חושב עבור כל זווית מדידה ונדרש להיות <30%; אחרת, מערך הנתונים נזרק ונמדד מחדש. הממוצע הכולל של שלושת הניסויים המוצלחים חושב ושימש לניתוחים נוספים.
מודלים סטטיסטיים
מקדם הקורלציה התוך-מחלקה (ICC) חושב כדי להעריך שחזוריות מדידה. השפעות המשתנים על נוקשות גיד אכילס נותחו באמצעות מודלים מעורבים מוכללים (GLMM). נוקשות גיד אכילס (G) הוגדרה כמשתנה תלוי, כאשר זווית מפרק הקרסול, סוג הספורט והרגל הדומיננטית הם גורמים קבועים. זיהוי הנבדק נכלל כאפקט אקראי כדי להתחשב במדדים החוזרים. בוצעו ניתוחים לאחר מכן עם תיקון בונפרוני.
ויזואליזציה של נתונים
נתונים מעובדים יוצאו והוצגו באמצעות גרפים קוויים לניתוח ספקטרום קשיחות וגרפים עמודים להשוואות קבוצתיות.
Results
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
לפני פירוש התוצאות הסטטיסטיות, היה קריטי להגדיר את הקריטריונים ליישום מוצלח לעומת כישלון של פרוטוקול זה. מאפייני הדמוגרפיה של המשתתפים מוצגים בטבלה 1. מדידה מוצלחת התאפיינה ויזואלית בתמונת מצב B איכותית שהציגה מבנה פיברילרי ברור ורציף של גידים במקביל לפני העור, יחד עם מפת צבע אלסטוגרפית הומוגנית ויציבה בתוך אזור העניין (ROI) שהוגדר מראש (כפי שמוצג באיור 2). כמותית, ההצלחה הושגה כאשר נקודות הנתונים הרציפות בתוך לכידה אחת הניבו מקדם שונות (CV) של <30%. לעומת זאת, יישום כושל הוצג בדרך כלל על ידי קישור אקוסטי לקוי (שגרם לחללים חשוכים או ניתוק אות במפת האלסטוגרפיה), ארטיפקטים של תנועה, או לחץ גשוש מופרז שנגרם על ידי המפעיל, אשר הקשיח באופן מלאכותי את הרקמה השטחית. כל ניסוי שהציג CV ≥ 30%, או עם מילוי אלסטוגרפי לא רציף, נחשב לכשל טכני וחייב מיקום מיידי של הגשושית ובדיקה מחודשת.
| כדורסל | כדורעף | כדורגל | טניס | ספרינט | ריצות למרחקים ארוכים | קרוסקאל-ווליס פ' | |
| גיל (שנה) | 22.2±2.29 | 20.6±1.59 | 21.1±2.42 | 20.9±2.63 | 21.7±3 | 21.1±2.2 | 0.639 |
| גובה (מ) | 1.87±0.09 | 1.87±0.05 | 1.77±0.05 | 1.81±0.05 | 1.76±0.05 | 1.75±0.05 | <0.001 |
| משקל (ק"ג) | 81.8±9.91 | 76±8.71 | 69.1±6.45 | 70.6±4.39 | 70.6±5 | 65.9±5.86 | <0.001 |
| BMI | 23.4±1.48 | 21.7±1.84 | 22.1±1.69 | 21.5±1.34 | 22.8±1.34 | 21.5±1.67 | 0.033 |
| תדירות אימונים (פעמים בשבוע) | 4.75±2.67 | 4.89±1.54 | 5.1±1.10 | 4.82±1.40 | 5.89±1.83 | 6±0.87 | 0.125 |
| גיל ספורט (שנה) | 9.75±4.25 | 6.22±2.91 | 10.8±2.62 | 9.73±4.13 | 3.44±1.74 | 5.5±3.89 | <0.001 |
טבלה 1: מאפיינים דמוגרפיים של ספורטאים.
אמינות ודיוק בתוך הניסוי
הדיוק הפנימי של הפרוטוקול הוערך על ידי חישוב מקדם השונות (CV) עבור מודולוס האלסטי של גזיר גיד אכילס (G) בכל תנאי המדידה (6 זוויות מפרקים × 2 גפיים × N משתתפים). ערכי CV ממוצעים נעו בין 14.0% ל-25.2% בזוויות מפרקים שונות (טבלה 2). ראוי לציין כי שונות המדידה הציגה דפוס תלוי בזווית: ערכי CV נשארו נמוכים ויציבים מאוד במצבי מנוחה וכף כף רגל (PF), אך עלו באופן שיטתי כאשר הקרסול הונחה לדורסיפלקציה קיצונית (DF).
יתרה מזאת, הוערכה השחזוריות במהלך המפגש בין ניסויים עוקבים באמצעות מקדם המתאם התוך-קבוצה (ICC). התוצאות הוכיחו אמינות יחסית טובה עד מצוינת בכל זוויות המפרקים שנבדקו. באופן ספציפי, ערכי ICC (2,1) נעו בין 0.871 ל-0.974 (טבלה 2), כאשר האמינות הגבוהה ביותר נצפתה במצב הרפוי (ICC = 0.974, רווח בר-סמך 95%: 0.943–0.990) והאמינות הנמוכה ביותר, אך עדיין חזקה, במצב נייטרלי של 0° (ICC = 0.871, רווח בר-סמך 95%: 0.751–0.939). יחד עם נתוני ה-CV, ממצאים אלו אישרו את החוסן והיציבות הביומכאנית הכוללת של פרוטוקול המדידה הרב-זווית.
| תירגע | PF 40 | PF 20 | 0 | DF 20 | DF 40 | |
| קורות חיים ממוצעים | 0.16 | 0.14 | 0.16 | 0.25 | 0.24 | 0.25 |
| ICC(2,1) | 0.974 | 0.962 | 0.925 | 0.871 | 0.957 | 0.965 |
| CI של 95% עבור ICC | [0.943, 0.990] | [0.930, 0.980] | [0.847, 0.967] | [0.751, 0.939] | [0.927, 0.976] | [0.933, 0.983] |
טבלה 2: אמינות המדידה (מקדם קורלציה תוך-מחלקה) ודיוק פנימי (מקדם השונות) של מודולוס האלסטי של גזיר גיד אכילס בזוויות מפרקים שונות.
קשיחות פונקציונלית של גיד אכילס
נוקשות גיד אכילס (G) נמדדה על פני שישה זוויות במפרק הקרסול עבור גפיים דומיננטיות ולא דומיננטיות. תוצאות מודלים מעורבים מוכללים (GLMM) עבור אפקטים קבועים מסוכמות בטבלה 3. קשיחות גיד האכילס בטווח התנועה התפקודי נמדדה בהצלחה. כמצופה, נוקשות הגידים עלתה באופן לא ליניארי מהפלנטרפלקסיה (רפוי) לדורסיפלקציה (מתיחה) בכל המשתתפים (ראו איור 3).
GLMM חשף השפעה עיקרית משמעותית של זווית המפרק (p < 0.001), בעוד שצד (דומיננטי לעומת לא דומיננטי) וסוג ספורט לא הראו השפעות עיקריות. האינטראקציה בין זווית × ספורט הייתה משמעותית (p = 0.049), מה שמעיד על הבדלי נוקשות ספציפיים לספורט בזוויות קרסול מסוימות. כדי להוכיח הבדלים אלו, בוצעו ניתוחי השפעות פשוטות לאחר מכן. ההבדלים היו בולטים במיוחד ב-20° כף הרגל (PF20), כאשר גם בכדורסל (203 ± 187 קילופסקל; p = 0.046, d של כהן = 0.58) וגם ספורטאי ריצה למרחקים ארוכים (188 ± 138 קילופסקל; p = 0.048, d של כהן = 0.62) הראו נוקשות גידים גבוהה משמעותית לעומת ספורטאי טניס (122 ± 62 קילופסקל). יתרה מזאת, בעמדה הנייטרלית (0°), שחקני הכדורסל (1033 ± 912 קילופסקל) שמרו על נוקשות גבוהה משמעותית מאשר ספורטאי טניס (574 ± 382 קילופסקל; p = 0.008, d של כהן = 0.66). לעומת זאת, ב-40° דורסיפלקציה (DF40), לא נצפו הבדלים משמעותיים בין ענפי הספורט, מה שמרמז על התכנסות תכונות מכניות תחת עומס גידים מרבי.
| גורם | X² | df | p |
| זווית | 8964.919 | 5 | <.001 |
| צד (דומיננטי/לא דומיננטי) | 0.47 | 1 | 0.493 |
| ספורט | 4.423 | 5 | 0.49 |
| זווית × הצד | 1.715 | 5 | 0.887 |
| צד × ספורט | 10.182 | 5 | 0.07 |
| אנג'ל × ספורט | 37.788 | 25 | 0.049 |
| זווית × צד × ספורט | 26.065 | 25 | 0.404 |
טבלה 3: תוצאות בדיקות השפעות קבועות של מודלים מעורבים מוכללים (GLMM).
איור 3. ספקטרום הנוקשות הפונקציונלית של גיד האכילס בזוויות שונות של מפרק הקרסול. הנתונים מוצגים כממוצעים ± SD. ציר ה-X מייצג את מיקום מפרק הקרסול, הנע ממצבים רפויים (רפוי, כף כף רגל [PF]) ועד למצבים מתוחים (נייטרלי 0°, דורסיפלקציה [DF]). ציר ה-Y מייצג את מודול האלסטי הגזירה (קשיחות) שמוצגת בקנה מידה log10. מודולוס הגזירה גדל בצורה לא ליניארית עם הגברת הדורסיפלקסיה. לא נמצאה השפעה עיקרית משמעותית של דומיננטיות צד או אינטראקציה בין זווית × צדדים (p > 0.05), מה שמעיד על סימטריה פונקציונלית כוללת בין גידים דומיננטיים ולא דומיננטיים בטווח הנבדק. כוכבי (*) מצביעים על הבדל משמעותי (p < 0.05) בהשוואה לקבוצת ההתייחסות (טניס) בהתבסס על הערכות פרמטר GLMM. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
איור משלים S1. מודול גזירה של גיד אכילס בזוויות מפרק, תוך השוואה בין הצד השמאלי לימין. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD. ציר ה-X מייצג את זווית מפרק הקרסול, הנע ממצב רפוי (רפיה, פלנטרפלשן) ועד למצבים מתוחים (נייטרלי 0°, כיפוף/הארכה). ציר ה-Y מייצג את מודול הגזירה (קשיחות) שמוצגת בקנה מידה log10. מודולוס הגזירה גדל בצורה לא ליניארית עם הגברת הדורסיפלקסיה. השפעה עיקרית משמעותית נצפתה רק בזווית המפרקים, בעוד שלא נמצאו השפעות עיקריות משמעותיות לצד או לספורט. יתרה מזאת, זוהתה אינטראקציה משמעותית בין זווית × צד, בעוד שכל שאר השפעות האינטראקציה נותרו לא מובהקות. * מציין הבדל משמעותי (p < 0.05) בין הצד השמאלי והימני ב-Neutral 0° בהתבסס על הערכות פרמטר GLMM. קיצורים: PF = כף כף הרגל; DF = דורסיפלקציה. אנא לחצו כאן להורדת הקובץ הזה.
Discussion
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מחקר זה הציג פרוטוקול סטנדרטי לכימות ספקטרום הקשיחות התפקודית של גיד אכילס אצל ספורטאים גברים מובילים באמצעות מכשיר מיזוג נייד לאולטרסאונד-כוח. בניגוד להדמיה אנטומית קונבנציונלית, שמציעה תובנה תפקודית מוגבלת, שיטה זו השתמשה באלסטוגרפיה אולטרסאונדית מבוססת רטט כדי למפות באופן לא פולשני את התכונות המכניות של הגיד בטווח פיזיולוגי של זוויות מפרק הקרסול. משך הבדיקה הכולל היה כ-10–20 דקות לכל נבדק, והחילוץ האוטומטי של ערכי מודול האלסטי הפך את הפרוטוקול לפתרון מעשי למעקב אורך הן במעבדה והן בסביבות ספורט בשטח. עם זאת, כמו בכל הערכה רב-זוויתית, יש לנהל בזהירות את התכונות הוויסקואלסטיות הטבועות בגיד אכילס—במיוחד רגישות לזחילה, היסטרזיס והרפיית מאמץ— למרות שכל המפגש נמשך 10–20 דקות, זה כלל הכנה, סימון אנטומי והתקנת מגף. הזמן בפועל שהוקדש בזווית כל מפרק היה קצר (בדרך כלל פחות מדקה אחת). יתרה מזאת, הרטט המכני שהוחל היה זמני (300 מילישניות לכל חלון רכישה) ולא רציף, מה שמפחית את הסיכון לעייפות מכנית מצטברת. כדי להפחית את הרפיית הלחץ, הפרוטוקול חייב שאיסוף הנתונים יתבצע מיד עם נעילת מפרק הקרסול כדי ללכוד את הנוקשות המיידית לפני שזחילה ויסקואלסטית תוכל לשנות את מכניקת הרקמות. עם זאת, יישומים עתידיים שיכללו טעינה חוזרת נרחבת יותר צריכים להישאר מודעים לתכונות התלויות בזמן הללו.
כדי להבטיח שחזוריות של ספקטרום הקשיחות, נדרשה הקפדה קפדנית על פרטי רכישה ספציפיים. ראשית, יישום שכבת ג'ל אקוסטית מספקת היה קריטי למניעת ארטיפקטים של תהודה בממשק האוויר, שעלולים לפגוע באיכות אות גלי הגזירה. שנית, תזמון המדידה היה גורם מכריע. עקב האופי הוויסקואלסטי של גיד18, התרחש הרפיית מאמץ מיד לאחר שהקרסול ננעל למיקום חדש. לכן, הפרוטוקול דרש שהרכישה תתחיל מיד עם קיבוע הזווית כדי ללכוד את תגובת הקשיחות המיידית במקום את מצב הרפויה.
ניתוח מפורט של חזרתיות בתוך הניסוי חשף דפוס של שונות התלוי בזווית המפרק. מקדמי שונות נמוכים יותר (CVs, ~14–16%) נצפו במצבים גמישים (מצב רפוי), בעוד שקדמי CV גבוהים יותר (~24–25%) נצפו במצבים דורסיפלקס (מצב מתוח). מגמה זו ככל הנראה שיקפה את האתגרים הטכניים הקשורים לכמת מכניקת הרקמות בגבולות העליונים של הקשיחות. במצב המתוח (דורסיפלקציה), קשיחות הגידים עלתה באופן לא ליניארי, מה שגרם לגלי גזירה להתפשט במהירויותגבוהות 19. זה עשוי להתקרב למגבלות הגילוי של המכשיר הנייד. כתוצאה מכך, ערכי CV גבוהים יותר בעמדות דורסיפלקס שיקפו את התכונות האקוסטיות המורכבות של רקמה אניזוטרופית מתוחה מאוד, ולא את חוסר האמינות המתודולוגית או טעות אופרטור. הכרה בשונות הטבועה הייתה חשובה לקביעת ספי בקרת איכות אקולוגיים תקפים. אכיפת סף מחמיר יותר (למשל, CV < 20%) בכל הזוויות תדרוש בדיקות חוזרות מופרזות במצבים קיצוניים של מתיחה, מה שעלול לגרום לתופעות פיזיולוגיות כמו זחילה ויסקואלסטית והרפיית מאמץ. לכן, סף CV של <-30% נחשב לפשרה פרגמטית לבדיקות רב-זוויות ב-vivo. עם זאת, נדרשו המפעילים לשמור על יציבות הגיד בעת הערכת הגיד במצבים במתח גבוה כדי למזער שונות נוספת.
עבור חוקרים ורופאים, ערכי CV גבוהים (>20%) בדורסיפלקציה קיצונית מעידים כי יש לפרש בזהירות ערכי נוקשות מוחלטת בזוויות אלו. דבר זה מצביע על כך שהשיטה מתאימה ביותר למעקב אחר שינויים אורך תוך-אישיים במקום להסתמך רק על השוואות חתך בין-אישי במתח מקסימלי. כדי להפחית עוד יותר את השיוון, שיפורים עתידיים בפרוטוקול עשויים לכלול שימוש בגישות ייצוב חיצוניות (למשל, תמיכות מותאמות אישית) לתקנון לחץ וכיוון הגשושים. עם זאת, כל אסטרטגיית ייצוב חייבת לאפשר התאמת זווית מהירה כדי לשמור על האיזון בין יציבות מכנית למזעור זחילה ויסקואלסטית.
ספקטרום הקשיחות הפונקציונלית המוצע מציע התקדמות מתודולוגית לעומת דינמומטריה איזוקינטית מסורתית. בעוד שדינמומטריה נחשבת לשיטת ייחוס להערכת התכונות המכאניות הגלובליות של יחידת השריר-גיד, היא אינה יכולה לבודד את הקשיחות המקומית של הגיד החופשי מהתרומה השרירית. על ידי הערכה ישירה של גיד אכילס החופשי, פרוטוקול זה מספק מדידה מקומית וספציפית לרקמה. יכולת זו עשויה להיות שימושית לזיהוי שינויים מקומיים בנוקשות הגידים בקרב אנשים אסימפטומטיים העוברים תוכניות טעינה ממוקדות4. יתרה מזאת, באוכלוסיות פתולוגיות או טנדינופתיות, שינויים מבניים מקומיים עשויים לשנות את הנוקשות לפני שחסרי יחידת השריר-גידים הכלליים מתגלים20. שיטה זו מאפשרת לכן זיהוי שינויים מכניים מקומיים שעשויים שלא להירשם בשיטות בדיקה גלובליות.
על ידי כימות העלייה הלא ליניארית בקשיחות מפלנטרפלקסיה לדורסיפלקסיה, שיטה זו תפסה את ההתנהגות המכאנית של הגידים בתנאי עומס רלוונטיים מבחינה פונקציונלית. הקשר בין זווית-קשיחות שנצפה באיור 3 לא התאים למודל ריבועי פשוט, המשקף את ההתנהגות הפיזיולוגית הלא-ליניארית של רקמת הגידים בטווח תנועה רחב. העלייה האקספוננציאלית המרשימה בקשיחות בין PF20° ל-0° מתאימה ל'אזור האצבעות' הקלאסי, שבו סיבי הקולגן המכווצים מיושרים במהירות. חשוב לציין כי המראה השטוח של העקומה בזוויות דורסיפלקציה גבוהות יותר מושפע מקנה מידה log10 המשמש להמחשת נתונים. במונחים מוחלטים, הקשיחות ממשיכה לעלות משמעותית, מה שמשקף התחזקות מתקדמת במאמץ תחת מתח מכני גבוה. מאפיינים אלו מדגישים את ההתנהגות המכאנית המורכבת והלא-ליניארית של רקמת הגידים בטווח פיזיולוגי רחב. העלייה בקשיחות בין PF20° ל-0° התאימה ליישור הראשוני של סיבי הקולגן, בעוד שהעלייה המתמשכת בזוויות דורסיפלקציה גבוהות יותר שיקפה התקשות מתקדמת של מאמץ תחת מתח. ממצאים אלו תומכים בשימוש בהערכה רב-זווית במקום בהערכה בנקודה אחת.
לגבי תוצאות סטטיסטיות, GLMM אישר השפעה עיקרית משמעותית של זווית המפרק, שתמכה ברגישות הפרוטוקול לשינויים בעומס מכני. לא נצפו השפעות או אינטראקציות עיקריות לדומיננטיות הגפה, מה שמרמז על סימטריה פונקציונלית בנוקשות גיד אכילס בזוויות מפרקים21. זה תואם את הדרישות הביומכניות להעברת כוח מאוזנת ואגירת אנרגיה במהלך תנועה22. עם זאת, ניתוחים משלימים שהתבססו על לטרליות אנטומית (שמאל מול ימין) הצביעו על הבדלים ספציפיים לצד בתנאים מסוימים, מה שמרמז כי ניתן לשמור על סימטריה פונקציונלית למרות אסימטריות מבניות בסיסיות23.
יש לשקול מספר מגבלות. ראשית, המחקר הוגבל לספורטאים צעירים מהאליטה, ומחקר עתידי אמור להעריך אוכלוסיות רחבות יותר, כולל נשים, מבוגרים ואנשים עם סימפטומים. שנית, דיוק המדידה ירד במיקומים של מתח מקסימלי בשל מגבלות פיזיקליות של התפשטות גלי גזירה. עם זאת, זה לא הוריד את האמינות לרמה בלתי מקובלת, שכן ממוצע של שלושה ניסויים הניבו שחזוריות גבוהה (ICC > 0.87). שלישית, הפרוטוקול השתמש בגישה סטטית של רב-זוויות במקום מדידה דינמית רציפה, ולכן אינו משחזר תנאי עומס במהירות גבוהה. בנוסף, המדידות בוצעו בתנאים פסיביים ולא לקחו בחשבון את השפעות התכווצות השרירים הפעילה. לבסוף, שיטה זו מאפיינת התנהגות גזירה-אלסטית מקומית תחת רטט רוחבי ואין לפרש אותה כמדד ישיר לקשיחות מתיחה לאורך זמן.
לסיכום, כאשר יושמו ממוצע מספר ניסויים (מינימום שלוש חזרות) ובקרת איכות בזמן אמת (CV < 30%), פרוטוקול רב-זוויות סטנדרטי זה סיפק כלי אמין ומעשי להערכת מכניקת גיד אכילס. על ידי לכידת תגובות גידים במגוון מצבי טעינה, היא אפשרה ניטור סימטריה דו-צדדית והתאמות אימון. שיטה זו עשויה לתמוך בניטור הספורטאי ובזיהוי מוקדם של שינויים מכניים הקשורים לטנדינופתיה כאשר משתמשים בה להערכה לאורך זמן.
Disclosures
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
Acknowledgements
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מחקר זה מומן על ידי קרנות מחקר בסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות של סין (מספר מענק: 2026QN014). המחבר המקביל (Y.C.) נתמך על ידי איגוד הטניס הסיני דרך פרויקט Think Tank.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| מגפיים | אובר | AO-36 | שימוש כפי שמומלץ בפרוטוקול |
| ג'ל קישור | טכנולוגיית ג'יניה | TM-100 | שימוש כפי שמומלץ בפרוטוקול |
| אקסל | מיקרוסופט | https://www.microsoft.com/microsoft-365/excel | שימוש על ידי מחברים לסידור נתונים |
| ג'מובי | פרויקט ג'מובי | https://www.jamovi.org/ | משמש את המחברים לניתוח סטטיסטי |
| אולטרסאונד נייד מכשיר | טכנולוגיית שי ג'יאן | T5C1B101WT | שימוש כפי שמומלץ בפרוטוקול |
| פריזמה | Graphpad | אין/א/ה; https://www.graphpad.com | שימוש על ידי מחברים לוויזואליזציה |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/products/spss-statistics | משמש את המחברים לניתוח סטטיסטי |
Reprints and Permissions
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission