Name: 遅発性筋痛を検出する熱赤外線イメージングの使用 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-01-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: 学ぶ赤外線熱イメージングを用いた遅発性筋痛の検出法。運動後24時間と48時間の皮膚温度変化を定量的に測定し、従来の主観的評価に代わる客観的アプローチを提供する。

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我々は、この作品でのサポートにファイザー製薬から契約（WS1763368）を認識したい。我々はまた彼らのサポートのために高等教育のサウジアラビア省（モーホー）に感謝したいと思います。

1。エクササイズ<ol><li>この実験のための関心の筋肉は、肘の屈筋（上腕二頭筋）であった。 </li><li>筋肉の強さは個々に適切な抵抗を与えることができるように各参加者のために測定した。これは、彼らの抵抗の最大値（RM）のための各参加者をテストすることによって決定した。 </li><li> RMをテストするため、我々は、筋肉の強さを測定するためにBIOPAC（DA - 100C）生体電気増幅器モジュール（モンテシステム、ゴレタ、カリフォルニア州）を介してコンピュータとインターフェースひずみゲージのデバイスを使用する。モジュールは、MP - 100 1秒あたり1,000ヘルツの周波数でデジタル変換器のサンプリングのアナログ、および24ビット（図10）の解像度で接続されました。 </li><li>ひずみゲージのデバイスは、45 °の角度でベンチに固定した。被験者は運動の力が自分の手首を介しているように、デバイスの背後に座ると、パディング領域に自分の肘を休ませるように指示された。これは、対象がないことを保証するために最善の方法だったtは上腕二頭筋（図11）以外の筋肉を募集。 </li><li>強度は、それぞれの収縮は、収縮を分離する約45秒で持続時間が3秒であることで3度も決定した。 3つの測定の平均値はRMだ。 </li><li>各参加者の二頭筋のためにRMを決定した後、運動の対象とするセッションは、そのRMの35％で行った。 </li><li>すべての被験者は、筋肉痛（DOMS）を誘導するために適切な重み付けダンベルを使用して同じ運動を施行した。これは、椅子に座っている間二頭筋の濃度のカールの25回の繰り返しの4セットを行うことにより実施し、肘で自分の太もも（図12）でサポートされました。 </li><li>各被験者は、各セットの間に90秒の休息期間を与えられた。被験者は、25台の繰り返しのフルセットをやったか、彼らは着実に運動中に体重を制御するために失敗した場合に停止するように指示されました。 </li></ol> 2。赤外のCaメラの準備とセットアップ<ol><li>赤外線イメージングが行われる部屋は、偽熱測定値になりかねない、室温の違い、から任意の外部バイアスを最小限に抑えるために一定の温度に設定した。この実験の目的のために我々は約23℃に維持した温度管理された部屋を持っていた° C（+ / - 0.5 ° C）。 </li><li>カメラが離れて1メートルの距離に設定し、垂直の角度で肌に（9A図）測定される*. </li><li>必要な距離が設定された後、被験者は画像が撮影されるまでじっと立ってするように勧められた。これが数秒以上かかることはありませんが、これは撮影画像の精度を保証するために動きを最小限に抑えるために非常に重要です。 </li><li>これは、任意の赤外線干渉を最小限に抑えるため、部屋が暗い色の塗料ではなく、明るい色を有することが好ましい。 </li><li>赤外線画像、becaを扱うときの照明にも重要です。蛍光灯やタングステン灯など​​の赤外線波が偽の高い測定値を与えることができる発する光源を使用してください。 LEDライトは、ほとんど何の赤外線干渉（図9B）を生成しないように最善の照明のオプションは、均一なLEDライトを装備したお部屋となります* </li></ol>テストの*シリーズは、我々は別の角度（0（垂直）、15、30、45、および60度）で、皮膚の画像を比較してFLIR 660 IRカメラ（図8）を使用して、私たちのラボで行われた、と皮膚からの距離が異なる（1、2、および5メートル）で、正確に皮膚の温度を検出する。すべての画像は校正済みの熱電対と比較し、画像と熱電対の測定値の間に最高の相関は、垂直の角度と、肌から1メートル（R = 0.93）の距離であった。別の角度と距離は、ピクセレーションの損失が発生し、画像と熱電対の測定値間の全体​​的な相関を減少させた。 3。画像アックイテルメrement <ol><li>この実験の目的のために、行使筋肉のイメージは運動前、および24で撮影、そして48時間後に運動した。 </li><li>ターゲット以外のソースからの体温は、熱画像を乱し、誤った測定値を与えることができる。このような理由から、誰が意図したターゲットの横や背後に立ってはならない。 </li><li>この調査では、行使し、非行使のアームの両方の画像は、比較目的のために採取した。我々は、腕のいずれかを行使前述したように、そして他のアームは、（図4と5）を対照として使用した。 </li><li>それが誰に属している画像を識別することは困難になる可能性があるため、赤外線カメラからの画像の番号は、別のスプレッドシート上で即座に記録した。 </li></ol> 4。画像の処理と分析<ol><li> 1.10.2：取得したIR画像は"ThermoVision ExaminIR"ソフトウェアのバージョンを用いて処理した。 </li><li>必要な画像を選択した後R分析、関心の4つの領域は、ソフトウェアのインタフェース（図6）の統計ボックスを使用して、アームの取得画像上で同定された。 </li><li>アーム間の必要な地域の位置が特定されているときに、ソフトウェアは選択された領域のそれぞれのための温度の平均と標準偏差を示しています。我々は、どちらのクロス個別に各地域を比較したり、腕全体の平均気温（図7）を得ることができる。 </li></ol> 5。ビジュアルアナログスケール＆血液分析<ol><li>視覚的アナログスケール（VAS）は、腕の主観的な痛みを評価するために使用されていました。スケールは10cm（100ミリメートル）一方の端に"痛み"、そして反対側の端に"非常に痛い"とマークしない長い行を持っていた。各参加者は、痛みへの反応を示すために、10cmの線に沿って印を作るために指示した。 </li><li> VASのは、24時間運動した後、および48時間で、練習前に被験者に投与した。 </li><li>末梢血は、COLていた血液中のミオグロビンの濃度レベルを測定するために被験者からlected。 </li><li>血液が運動の前に被験者肘静脈から描かれた、運動後30分は終わった、とで48時間。 </li><li>血液は、細胞から血清を分離するために10分間4000rpmで遠心分離した。ミオグロビンの分析が行われたまで、次いで、試料を-80℃で保存した。 </li><li>ミオグロビンは、TOSOH"AIA - 360"自動酵素免疫分析装置（東ソー株式会社、東京、日本）を用いて測定した。ミオグロビンのアッセイキット（ミョー025297、ST AIA - PACKミオグロビンは）命令を製造するために従って使用した。 </li></ol> 6。代表的な結果この調査中に撮影した赤外線熱画像の結果は明らかに図1に表されます。 41被験者の行使腕を3期間（運動前、24時間後の運動、および48時間後の運動）で撮影した画像は、明らか運動前の温度、および48時間で撮影された温度と比較して2日目の温度の顕著な増加（24時間後の運動）。図1に示すように、平均皮膚温度は32.80でした+ / - 1.03 °日1 C（運動前）、および33.96 + / - 1.46 °日2用C（24時間後の運動）、および32.82 + / - 3日目のための1.29（48時間後の運動）。 1日目から2日目に皮膚の温度の違いは、（ANOVA、P &lt;0.01）有意であった。 しかし、未行使の腕のために、3時間の期間の間で変化は明らかではなかった。平均皮膚温が33.08であることを図1に示して+ / - 0.83 °日1 C（運動前）、および32.79 + / - 1.42 °日2（24時間後の運動）、および33.17のためのC + / - 0.95のための3日目（48時間後の運動）。 3日間の皮膚の温度でこの差は有意（ANOVA、P = 0.38）はなかった。 VASによる痛みの測定値の結果を図2に示す。図に見られるがFigure 2は、報告された痛みは、2日目および3の劇的な増加が認められた。行使の筋肉の痛みのレベルは3.6から+ /増加 - 36.3へ、6.1日目1日+ / - 2日目で22.8、、37.5 + / - 25.3 3日目。 1日目から、この増加は有意であった（ANOVA、P &lt;0.01）。 ミオグロビンの濃度レベルの結果を図3に示されています。この図に見られるように、1日目の2ミオグロビン濃度（事前に、＆30分後の運動）の間の任意の変化はほとんどなかった。しかし3日目に、ミオグロビンの増加は非常に大きかった。 1日目の最初の2濃度と比較した場合、3日目のこの増加は、血液のミリリットル当たり約147ナノグラム（ng / mLの）であった。 3日目で249.51 ng / mLの - ベースラインで7.66 ng / mLに、31.66 + / - - 11.89 ng / mLの30分後の運動、および178.96 + /ミオグロビン濃度は、+ / 30.12であった。 3日目のこの増加は、（ANOVA、P &lt;0.01）、高度に有意であった。 相関分析は、皮膚の温度との間で行われたIR画像、およびVASの痛みのレベルから得られる。それは2日目、そして2日目に皮膚の温度測定上のVAS測定値の間にかなりの相関があることがわかった。この相関は有意であった（R = 0.312、P &lt;0.05）。しかし、VASの測定値と3日目の皮膚温との間には明らかな相関はなかった。この相関は有意であった（R = 0.047、P = 0.77）。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図1"> 図1。行使腕（ダイヤモンド）で、皮膚の温度の違い、そして3日間の期間にわたって41科目の未行使の武器（四角）の代表的なグラフ。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig2.jpg" alt="図2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図2"> 図2。全41科目の3日間の期間にわたるVASで測定した知覚筋肉痛の違いの代表的なグラフ。 図 3の時間間隔毎に、全41科目のミオグロビン濃度の違い3。代表的なグラフ。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig4.jpg" alt="図4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図4"> 図4。運動の前に対象者の行使腕の）典型的なIRのイメージ。 24時間練習した後、同じ被験者の腕のB）IR画像。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig5.jpg" alt="図5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図5"> 図5。運動前に被写体の未行使の腕の）典型的なIRのイメージ。 24時間練習した後、同じ被験者の腕のB）IR画像。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig6.jpg" alt="図6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図6"> 図6。THERMを分析するための関心の4地域の実例腕のアルイメージ。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig7.jpg" alt="図7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図7"> 図7。行使腕のIR画像に興味の4箱を示す"ThermoVision ExaminIR"のためのソフトウェアインタフェース。また、各ボックスの統計的解釈も表示されます。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig8.jpg" alt="図8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図8"> 図8。この調査（FLIR 660）のために使用される赤外線熱カメラ。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig9.jpg" alt="図9" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図9"> 図9。）離れて被験者の腕から赤外線カメラ1メーターのセットアップ。 B）LEDが点灯し、画像が撮影された実験室で使用。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig10.jpg" alt="図10" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図10"> 図10。）筋力を測定するために使用されるBIOPACモジュール。 B）ひずみ​​ゲージのデバイスは4に固定5 °傾斜ベンチとBIOPACシステムへフック。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig11.jpg" alt="図11" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図11"> 図11。ひずみゲージのデバイス上で力を発揮する典型的な主題。 <img src="/files/ftp_upload/3551/3551fig12.jpg" alt="図12" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図12"> 図12。筋肉痛を誘発するための運動のプロトコルを受けている対象。

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</ol>

利害の競合が宣言されない。

この調査の主な目的は、激しい運動後の筋肉痛を検出および測定に熱赤外イメージングの有用性を評価することであった、そして我々の結果は、IRイメージングでは、特に運動の最初の24時間以内に、検出DOMSのための有効な手法であることが示唆された。 Pennes 18は手足の筋肉から皮膚への熱の流れの非常に詳細なモデルを提供するので、これは、驚くべきことではない。このモデルは、筋肉などの深部組織に熱を伝導熱交換により血液中に、皮膚に消費できると予測している。筋肉が運動するとき、明らかに、途方もない熱が筋線維のと増加させる原因と代謝の摩擦力に起因する筋肉で開発されています。筋肉に増加した血流も、運動後の筋肉の増加、熱に寄与するであろう。筋肉は、シェルの組織なので、温度は、通常33℃〜32ですしかし、血流が行使mに増加されている場合それは37 ° C 18,19であるコア組織の温度に近づくuscle。この増加した血流が運動終了後数時間以内に正常に戻って行く必要があります。しかし、気温はまだ24時間後に運動で上昇しているときに、これはダメージが行使筋肉に起こっていることを示しています。筋肉のこの損傷は、筋肉か...

<table border="1"><tbody><tr><td> デバイスの名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>赤外線サーマルカメラ</td><td> FLIR </td><td> FLIR SC660 </td><td></td></tr><tr><td>熱赤外線解析ソフトウェア</td><td> ThermoVision ExaminIR </td><td>ソフトウェアバージョン1.10.2 </td><td></td></tr><tr><td>生体アンプモジュール</td><td> BIOPAC </td><td> DA100C </td><td> DA100Cは、可変ゲインの設定、および調整可能な電圧リファレンスを提供します。 </td></tr><tr><td>デジタルコンバータモジュールへのアナログ</td><td> BIOPAC </td><td> MP100 </td><td></td></tr><tr><td>自動化された酵素イムノアッセイアナライザー</td><td>東ソー</td><td> AIA -360 </td><td>この装置は、血液サンプルを分析し、ミオグロビンの測定値を得るために使用された。 </td></tr>
 </tbody>
</table>

遅発性筋痛を検出する熱赤外線イメージングの使用

The Use of Thermal Infra-Red Imaging to Detect Delayed Onset Muscle Soreness

また、運動誘発性筋損傷（EIMD）として知られる遅発性筋痛（DOMS）は、、一般に時間の長時間物理的に非アクティブになっている人に経験し、練習1-4の予想外の試合で始まっているが、こともできますトレーニング5、通常の限界を超えて行使する選手で起こる。この痛みを伴う現象に伴う症状は、重度の衰弱痛み1,3,5に、わずかな筋肉の圧痛の範囲であり得る。これらの症状と24〜72時間後に運動1,3の間に関連する不快感の練習の終了に続く最初の24時間以内に増加し、ピークの強度。このような理由から、DOMSは、個々のパフォーマンスに影響を与える、と多くの1,4のための威圧的になることができるスポーツの傷害の最も一般的な再発形態の一つです。 最後の30年間の場合は、DOMSの現象は、相当な量を得て運動生理学、スポーツ、リハビリテーションの分野6の研究者、専門家の間で関心の。その基礎となるメカニズム、治療介入、および予防戦略1-5,7-12に関しては、この痛みの発生を調査して発表された研究の様々があった。しかし、それはこの条件6を定量化するために使用される測定ツールとメソッドの間でばらつきの広い額があるので、DOMSは、定量化する簡単な病理ではないことを文献から明らかである。それは合意は、それが困難な特定の介入が実際にこのタイプの痛みのかどうかに関連する症状を減少させることに役立つかどうかを確認するために行うDOMS用の最高の評価尺度、に行われていないことは明らかである。多くの研究が主観的ではなく、客観的な尺度である視覚的アナログスケール（VAS）10,13-15を 、使用して痛みを測定することに依存するためこのように、DOMSは、ややあいまいであると見ることができます。にもかかわらず針筋肉の生検、およびmyofibreタンパク質の血中濃度が約6のゴールドスタンダードと考えられるかもしれない、これらの血液タンパク質のいくつかの大きな変動がしばしば侵襲技術に関連する高いリスクに加えて、6,16の文書化されている。 したがって、現在の調査では、我々は、関連する筋肉の痛みを検出するために行使筋肉上記の皮膚の熱赤外（IR）イメージング技術をテストした。赤外線サーモグラフィを使用し、1950年の17以来、病気や感染症の様々なタイプの検出に成功したことが判明している。しかし驚くべきことに、何も近くには、DOMSと皮膚温度の変化に行われています。この調査の主な目的は、この安全かつ非侵襲的方法を用いてDOMSの変化を調べることであった。

この調査の目的は、赤外線熱カメラを使用すると、運動後の筋肉痛を検出および定量するための有効なツールであるかどうか評価することであった。

遅発性筋肉痛（DOMS）は、運動誘発性筋損傷（EIMD）としても知られており、身体的に...（以下、原文が続く）

この手順の全体的な目的は、熱赤外線カメラを用いて、遅発性筋肉痛（DOMS）の初期段階を特定し測定することです。最初のステップは、両腕のベースライン画像を撮影することです。痛みの測定には視覚的アナログ尺度（VAS）を用い、血清ミオグロビンを測定するために採血を行います。次に、運動を行う側の腕の筋力を測定します。この筋力測定値に基づき、運動に必要な適切な負荷重量をパーセンテージで算出します。その後、被験者は算出された重量を用いて、25回を4セット行います。最終ステップとして、運動した腕と運動していない腕の両方を24時間後および48時間後に撮影します。運動後、痛みの強度を確認するために、複数の時点で採血を行い、視覚的アナログスケール（VAS）を用いて評価します。最終的に、取得したIR画像はThermo Vision Examinerソフトウェアを用いて解析され、運動した筋肉上の皮膚温度に有意な上昇が認められます。この手法の主な利点は、誰かが痛みを感じているかどうかをある種の主観的な尺度で測る視覚的アナログスケールとは異なり、定量化可能な絶対的なデータが得られることです。また、本手法には、遅発性筋肉痛（DOMS）を早期段階で検出できるというさらなる利点があります。これにより、単純な主観的尺度を用いるのではなく、運動と筋肉痛の微細生理学に関するより詳細な研究が可能になります。この手法を実演するのは、ロマ・リンダ大学の連合保健学部でリハビリテーション科学の博士号取得を目指している博士課程候補生のLey Hani氏です。赤外線イメージングの準備として、室温の変動による外部バイアスを最小限に抑え、誤った熱読値を防ぐために、温度管理された室内の温度を一定に設定してください。赤外線干渉を最小限に抑えるため、壁の色が濃い部屋が好ましいです。また、誤って高い数値が検出されるのを避けるため、室内の照明が赤外線を放出しないようにすることが極めて重要です。肘屈筋の運動前にLEDライトは赤外線干渉をほとんど発生させないため、蛍光灯やタングステン照明よりも好ましい。カメラは測定対象の皮膚から1 m離し、垂直な角度に設置する。ここでは、FLIR 60 IRカメラを使用している。ターゲット以外の部位からの体熱が熱画像に干渉し、誤った読み取り値をもたらす可能性があるため、目的のターゲットを分離させる必要がある。カメラのセットアップが完了したら、撮影が終わるまで被験者に静止するように指示します。撮影時間は数秒以内に完了しますが、取得画像の精度を確保するためには、動きを最小限に抑えることが非常に重要です。運動させる腕のIR画像を撮影します。比較のため、運動させない方の腕の画像も取得してください。被験者の腕の測定時点と画像番号を関連付けるため、赤外線カメラの画像番号をすぐに別のスプレッドシートに記録します。運動前後の腕の主観的な痛みを評価するために、視覚的アナログ尺度（VAS）を用います。この尺度は長さ10 cmの直線で構成され、一方の端に「痛みなし」、反対側の端に「極めて強い痛み」と表記されています。各参加者に、運動前の筋肉痛の程度を示すために、10 centimeter の線上の適切な箇所に印を付けるよう指示します。また、運動前に、記載の手順に従って被験者から末梢血を採取し、血中のミオグロビン濃度を測定します。血球と血清を分離させるため、血液を 4,000 RPM で 10 分間遠心分離します。運動を開始する前のミオグロビン分析を行うまで、サンプルを−80°Cで保存します。各参加者の最大反復回数（RM）を測定するため、BioPack生体電気増幅モジュールを介してコンピュータに接続したひずみゲージ装置を用い、筋力を測定します。このモジュールはMP 100アナログ-デジタル変換器に接続されており、サンプリング周波数1000 Hz、分解能24 bitで測定を行います。ストレインゲージ装置を、ベンチに45度の角度で固定します。被験者に装置の後ろに座ってもらい、肘をパッド付きのエリアに置くことで、出力される力が手首を通じて伝わるように指示してください。これにより、被験者が上腕二頭筋以外の筋肉を使用しないようにすることを確実にできます。各収縮時間を3秒間とし、収縮の間隔を約45秒空けて、3回強度を測定します。3回の測定値の平均をrmとします。各参加者の上腕二頭筋のRMを決定した後、筋肉痛を誘発するために、適切な重量のダンベルを用いてRMの35%の負荷で予定されたエクササイズを実施します。参加者は、椅子に座り、肘を太ももで支えた状態で、上腕二頭筋のコンセントレーションカールを25回1セット行います。被験者に25回の反復を1セット行うよう指示しますが、エクササイズ中に負荷を安定して制御できなくなった場合は中止させてください。エクササイズ後、各被験者に92秒間の休息時間を設けます。このエクササイズと休息時間をさらに3回繰り返し、合計で25回×4セットを実施します。運動後30分に、以前と同様の方法で末梢血サンプルを採取します。また、運動後24時間および48時間の時点で採血を行います。運動させた筋肉と対照筋肉のIR画像を撮影します。また、これらのタイミングでVASを実施します。取得したIR画像は、Thermo Vision Examinerソフトウェアを使用して処理します。解析に必要な画像を選択した後、ソフトウェアインターフェース上の統計ボックスを使用して、取得した腕の画像から4つの関心領域（ROI）を指定します。腕全体の必要な領域が特定されると、ソフトウェアは選択した各領域の温度の平均値と標準偏差を表示します。この時点で、個々の領域を相互に比較するか、あるいは腕全体の平均温度を算出することができます。本調査で撮影された赤外線（IR）サーモグラフィ画像の結果をここに示します。被験者41名の運動させた腕について3つの時間帯で撮影した画像では、運動前の温度および運動後48時間後の温度と比較して、運動後24時間時点での平均皮膚温度に統計的に有意な上昇が認められました。一方、運動させていない腕では、これら3つの時間帯の間で変化は見られませんでした。3日間の平均皮膚温度の差に有意な変動は見られませんでした。以下にVASによる痛み評価の結果を示します。運動させた筋肉の報告された痛みは、2日目と3日目に劇的に増加しました。ミオグロビン濃度の測定結果から、1日目の運動前と運動後30分に測定した2つのミオグロビン濃度にはほとんど変化がなかったことが示されました。しかし、3日目には、1日目の最初の2つの濃度と比較して、血液1ミリリットルあたり147ナノグラムという非常に大幅なミオグロビンの増加が認められました。この手順を行う際に最も重要なステップの一つは、室温を一定に保ち、データ収集期間を通じてLED照明を使用することです。その理由は、カメラが検知する温度に関連したあらゆるバイアスを最小限に抑えるためです。

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