Het bepalen van de Electromyografische Vermoeidheid Drempel Na een enkel bezoek inspanningstest

Samenvatting

Dit protocol beschrijft de elektromyografische vermoeidheidsdrempel die de scheidslijn trekt tussen niet-vermoeiende en vermoeiende trainingsbelastingen. Deze informatie zou kunnen worden gebruikt om een meer individueel trainingsprogramma te ontwikkelen.

Samenvatting

Theoretisch de elektromyografische (EMG) vermoeidheidsdrempel de inspanningsintensiteit een individu kunnen oneindig handhaven zonder de noodzaak om meer motoreenheden die wordt geassocieerd met een toename van de EMG amplitude werven. Hoewel verschillende protocollen zijn gebruikt om de EMG vermoeidheidsdrempel schatten ze meerdere bezoeken die onpraktisch voor een klinische setting zijn vereist. Hier presenteren we een protocol voor het schatten van de EMG vermoeidheidsdrempel voor cycle ergometer waarbij één bezoek vereist. Dit protocol is eenvoudig, handig en voltooid binnen 15-20 minuten, daarom heeft het potentieel om te worden vertaald in een instrument dat artsen kunnen gebruiken in voorgeschreven lichaamsbeweging.

Inleiding

Oppervlakte elektromyografie (EMG) is een niet-invasieve benadering van het bestuderen van de motor rekrutering eenheid tijdens isometrisch ^1-3, isokinetische ^4-6, of continue ^7-10 spier actie. De amplitude van het EMG-signaal representeert spieractivatie bestaande uit het aantal motorische eenheden geactiveerd, de vuursnelheid van de motoreenheden of beide ^11. Het concept van de EMG vermoeidheidsdrempel wordt ingezet om de werklast waarin een individu onbeperkt kan uitoefenen zonder toename EMG amplitude ⁸ vermeld.

Het is belangrijk om kort besproken de oorsprong van de EMG vermoeidheidsdrempel. De oorspronkelijke studie door deVries et al. ¹² betrof een protocol dat bestond uit meerdere (meestal 3 tot 4) discontinue werk periodes, waar de EMG amplitude versus de tijd voor elk werk wedstrijd werd uitgezet. Het vermogen werd vervolgens tegen de helling coëfficiënten van de EMG amplitude versus tijd Rela uitgezet kingen, en dan geëxtrapoleerd naar nul helling (de y-as) ^12. De auteurs ¹² oorspronkelijk genoemd dat protocol de fysieke werkcapaciteit aan de vermoeidheid drempel (PWCFT). In een andere studie, deVries et al. ¹³ gebruikt discontinue werken aanvallen, maar gebruikten lineaire regressie om de eerste vermogen dat in een significante helling van de EMG amplitude-tijd relatie te vinden. De auteurs ¹³ ook wel dat protocol de PWCFT, het creëren van enige verwarring in de literatuur. In een volgend artikel, deVries et al. ¹⁴ wijzigden hun vroegere protocol ¹³ en een continue incrementele protocol ontwikkeld. De EMG amplitude werd uitgezet tegen de tijd voor elke vermogen en de PWCFT werd gedefinieerd als het gemiddelde van de hoogste vermogen dat geen verandering in EMG amplitude in de tijd en de laagste vermogen die resulteerde in een toename van EMG amplitude in de tijd ¹⁴ .

ent "> Er zij opgemerkt dat de term PWC werd oorspronkelijk geïntroduceerd in de late jaren 1950 ^15,16 en is synoniem met een overvloed aan literatuur (verleden, heden en in verschillende landen) onderzoekt inspanningscapaciteit bij een bepaalde belasting ^17. Bovendien de term wordt gebruikt in de ergonomische en industriële literatuur die zich richten op de dag-tot-dag productiviteit van werknemers die repetitieve actie tijdens 8 uur werkdagen zoals personen in een assemblagefabriek ^18.

De term EMG vermoeidheidsdrempel werd aanvankelijk gebruikt door Matsumoto en collega ¹⁹ na gewijzigde deVries ¹² protocol waarbij het ​​uitgangsvermogen versus helling coëfficiënten van de EMG amplitude-tijdsrelatie worden uitgezet en geëxtrapoleerd naar het nulpunt helling. Recenter Guffey et al. ²⁰ en Briscoe et al. ⁸ gebruikte methode deVries et al. ¹⁴ en de terminologie van Matsumoto et al. ¹⁹ de EMG vermoeidheidsdrempel operationeel definiëren. Moving forward, raden wij aan dat de term EMG vermoeidheid drempel worden gebruikt. Aldus wordt de EMG amplitude-tijdsrelatie uitgezet per vermogen en vervolgens geanalyseerd met behulp van lineaire regressie-analyse (Figuur 1). Om de EMG vermoeidheidsdrempel, de hoogste vermogen met een niet-significant (p> 0,05) helling en de laagste vermogen met een significante schatting (p <0,05) slope wordt geïdentificeerd en wordt het gemiddelde berekend ^14. Dit protocol is eenvoudig, handig en voltooid binnen 15-20 min. Bovendien kan de aanwaspercentage gemoduleerd gebaseerd op het niveau van de gewone lichaamsbeweging van het individu, en heeft derhalve potentiële toepassingen in klinische settings.

Protocol

Alle procedures werden goedgekeurd door de Universiteit Institutional Review Board voor gebruik bij mensen.

1. Voorbereiding van het been van de Deelnemer

1. Heeft de deelnemer netjes oprollen hun shorts voor de gewenste been. Dan tape de korte broek, zodat de quadriceps femoris groep is blootgesteld en trek een lijn rond het gebied van de deelnemer moet scheren.
2. BELANGRIJK: Laat de deelnemer scheren hun benen voor de test in plaats van de vorige dag, omdat dit zorgt ervoor dat er geen stoppels, die kunnen interfereren met de EMG signaal.
3. Zodra de deelnemer klaar is met het scheren van de gewenste gebied van het been, het reinigen van de geschoren gebied met alcohol om te zorgen dat er geen resten van de scheergel (of room), die kunnen interfereren met de EMG signaal.

2. Meting van Been voor Elektrodeplaatsing

1. Om de EMG elektrode op de vastus lateralis spier Vul de following metingen
   1. Laat de deelnemer staan ​​recht tegenover de onderzoeker.
   2. Zoek de voorste spina iliaca superieur (ASIS) en de laterale zijde van de patella. De ASIS is het heupbeen; palperen door het plaatsen van de kant aan weerszijden van de buik onder de navel.
   3. Met een meetlint, meet de afstand tussen de twee locaties hierboven genoemde en nemen 2/3 van deze waarde op de lijn van de ASIS aan de laterale zijde van de patella. Opmerking: Meer informatie over de plaatsing van EMG elektroden kan worden gevonden op de SENIAM (Surface Elektromyografie voor de niet-invasieve bepaling van Muscles) URL: http://www.seniam.org/

3. Plaatsing van de EMG elektroden

1. Nadat de locatie van de vastus lateralis is geïdentificeerd, neemt de EMG-elektroden (meeste onderzoekers commercieel verkrijgbaar disposable Ag Ag-Cl-elektroden) en plaats over de vastus lateralis zonder de lijm shield. Daarna met een penteken het gebied waar het gelgedeelte van de elektrode contact maakt met de spier. Zorg ervoor dat de interelectrode afstand 20 mm hart-op-center.
2. Gebruik een stuk schuurpapier (60 grof) voorzichtig schuren deze twee gebieden om de oppervlakkige lagen van de huid te verwijderen. Gedurende deze tijd, vraagt ​​de deelnemer het niveau van hun ongemak. Stop schuren wanneer de deelnemer aangeeft het gebied is warm.
3. Reinig de afgesleten gebieden met een handdoek die is bevochtigd met alcohol of een alcoholdoekje. Laat de omgeving op de poot te drogen alvorens de EMG-elektroden.
4. Plaats de EMG-elektroden op de sites die werden geschuurd (figuur 2). Zorg ervoor dat u de elektroden op de iliotibiale band (IT-band) te plaatsen. Vraag de deelnemer aan de quadriceps femoris spieren samentrekken om de vastus lateralis betasten. Plaats de elektroden op de spier te verzekeren dat het niet aan de IT band. Opmerking: Als de elektroden op de IT-band, de EMG signaal would worden gedempt wanneer de deelnemer wordt gevraagd om maximaal contract.
5. Plaats de referentie-elektrode ^(3e elektrode) op een boney aanhechtingsplaats zoals de ASIS dus niet bemoeien met de beweging van de onderste ledematen tijdens de oefening wedstrijd.

4. Controle van de EMG Signal

1. Voorafgaand aan het starten van de oefening test, controleer dan de interelectrode impedantie.
   Opmerking: Deze stap is van cruciaal belang, want als het signaal te veel ruis dan de EMG-gegevens tijdens de inspanningstest verzameld zijn ongeldig.
   1. Heeft de deelnemer in een stoel zitten en sluit de EMG leidt tot hun respectieve elektroden op het been van de deelnemer.
   2. Op dit moment hebben ontspannen de deelnemers hun poot heeft geen spanning in de spier. Dan na ongeveer 30 sec van ontspanning, heeft de deelnemer maximaal contracteren hun quadriceps femoris spieren voor 5 sec en ga dan terug naar zijn volledig ontspannen.
   3. Bij het uitvoeren van de taak eenBove (stap 4.1.2), nemen de deelnemers EMG signaal op de computer.
   4. Zorg ervoor dat de interelectrode impedantie <2000 ohm. Bovendien, als een voltmeter is beschikbaar in het laboratorium, controleer dan de basislijn lawaai en te houden onder de 5 mV. Daarnaast stellen de bemonsteringsfrequentie op 1000 Hz.

5. Oprichting van de ergometer Cycle

1. Na controle van de interelectrode impedantie, hebben de deelnemer verhuizing van de stoel om de cyclus ergometer.
2. Laat de deelnemer staan ​​naast de cyclus ergometer en hun knie te verhogen totdat de dij is parallel met de grond. Dan hebben de deelnemer Houd deze positie en stel de zithoogte op dezelfde hoogte als de dij van de deelnemer te passen.
3. Daarna hebben de deelnemer zitten op de fiets ergometer zitting en vervolgens pedaal een paar keer, terwijl ze te vragen of ze zijn comfortabel met de zithoogte. Indien nodig, stel de zithoogte.
4. Zorgen that benen van de deelnemer zijn in de buurt van volledige uitbreiding met een lichte buiging (~ 5 °) in de knieën tijdens elk pedaal revolutie.
5. Voor aanvang van de test, hebben de deelnemer draagt ​​een Polar hartslagmeter, zodat de hartslag gedurende de gehele oefening test kan worden gedocumenteerd.

6. Het uitvoeren van de Threshold Protocol EMG Vermoeidheid

1. Heeft de deelnemer beginnen fietsen en geleidelijk verhogen hun cadans tot 70 toeren / min. Toenemen dan het vermogen over de cyclus ergometer tot 50 W.
2. Heeft de deelnemer cyclus bij dit vermogen voor ongeveer 2-3 min.
   Opmerking: Dit is een lage intensiteit van de training en zal dienen als de warm-up.
3. Na de warming-up periode, verhoging van het vermogen met 25 W om de 2 min totdat de deelnemer niet meer in staat om de 70 toeren / min cadans handhaven of vraagt ​​dat de test worden gestopt.
   Noot: Opgemerkt wordt dat tijdens de inspanningstest wordt het EMG signaal geconstateerd gedurende 10sec tijdperken tijdens elke 2 min podium voor sec 10-20, 30-40, 50-60, 70-80, 90-100 en 110-120 ^21. De meeste EMG systemen een optie om de automatische registratie ingesteld op het gewenste interval. Aldus, voor elke fase moeten er 6 gegevensbestanden.
4. Zodra de incrementele test is afgesloten, hebben de deelnemers het uitvoeren van een cool-down van 50 W. Controleer of de lengte van het afkoelen komt overeen met die van de deelnemer hartslag terug te keren naar de waarde tijdens de warm-up fase. Monitor dit door het controleren van de deelnemer hartslag met de Polar hartslagmeter.
5. Zodra het afkoelen is voltooid, verwijdert u de EMG leidt en de deelnemer stap uit de fietsergometer en terug te keren naar de stoel. Dan is de EMG elektroden voorzichtig verwijderen en veeg de gebieden met een schone handdoek bevochtigd met alcohol of een alcoholdoekje.

7. Verwerking van de EMG Signal

1. Nadat de test is voltooid, proCESS ruwe EMG databestanden die zijn verzameld tijdens de inspanningstest zodat de gegevens kunnen worden gebruikt om de EMG vermoeidheidsdrempel bepalen.
   1. Voer verwerking van het EMG signaal met ofwel de software die wordt gebruikt om de EMG signaal verzamelen of op maat geschreven software met behulp van verschillende platformen zoals MATLAB of LabVIEW.
   2. Filter de verzamelde EMG signalen met behulp van een band-pass filter. Met een instelling van 10 tot 500 Hz. Opmerking: Dit verandert de frequentie van het signaal, zodat laagfrequente artefacten als gevolg van beweging van de EMG draden (<10 Hz) en hoogfrequente voorwerpen uit de omgeving (> 500 Hz), wordt verwijderd. Gebruik een notch filter van 60 Hz als er een storing van de stroomvoorziening van de computer of EMG systeem.
   3. Zodra het signaal is gefilterd, bepalen de signaalamplitude door het berekenen van de effectieve waarde van het signaal: Plein elk van de datapunten, vatten ze, delen door het aantal data punten, neem dan de vierkantswortel van de resulterende waarde. Voer deze berekeningen met de eerder genoemde software.

8. Het bepalen van de EMG Vermoeidheid Drempel voor elke deelnemer

1. Voer de volgende stappen voor elke deelnemer.
   1. Na het EMG-signaal is verwerkt; gebruik maken van een statistisch programma (bijvoorbeeld: GraphPad Prism) en label de eerste kolom "Time" en de kolommen met de vermogens die voor de test.
   2. Voor elk vermogen, vul in de bijbehorende EMG amplitude waarde voor elke 20 sec interval.
   3. Per vermogen, analyseert de tijd (x-as) versus EMG amplitude (y-as) verhouding met lineaire regressie te bepalen of de helling van de regressielijn significant (p <0,05) verschillend van nul.
   4. Na het uitvoeren van de lineaire regressies voor vermogens identificeer de hoogste vermogen met een niet-significant (p> 0,05) helling.
   5. Identificeren dan de lschuldig zijt vermogen met een significant (p <0,05) helling.
   6. Zodra deze beide vermogens geïdentificeerd, voeg hen en delen door 2; de resulterende vermogen is de verwachte EMG vermoeidheid drempel.

Resultaten

Zoals getoond in figuur 1, voor één deelnemer, elk vermogen opgeleverde zes gegevenspunten die de EMG amplitude vertegenwoordigt de vastus lateralis. Daarom is in dit voorbeeld het hoogste vermogen met een niet-significant (p> 0,05) helling 200 watt, terwijl de laagste vermogen met een significant (p <0,05) helling 225 W. Daarom is voor deze deelnemer het EMG vermoeidheid drempel is 213 W. Als de EMG vermoeidheid drempel wordt bepaald voor elke deelnemer dan inferentiële statisti...

Discussie

We stellen hier een werkwijze voor het bepalen van neuromusculaire vermoeidheid in de quadriceps femoris voor dynamische oefenen. Deze werkwijze verschaft een eenvoudige en niet-invasieve manier waarop hij met oppervlakte EMG. Bovendien is de veelzijdigheid van deze methode is dat onderzoekers kan aanpassen aan andere vormen van lichaamsbeweging, zoals de loopband ^20.

Theoretisch voor intensiteiten op of onder de EMG vermoeidheidsdrempel de deelnemer kunnen de uitoefening oneindig...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
839 E Monark cycle ergometer	Monark Exercise AB	839 E
Hartslagmeter	Polar	Polar H1
Laptop	Dell Inspiron	variërend	elke laptop met USB-sleuven zou moeten werken.
EMG-versterkers	BioPac Systems, Inc.	100B	100C zijn de nieuwste versie
Wegwerp EMG-elektroden	BioPac Systems, Inc.	EL-500
Schuurpapier	Home Depot	9 inch x 11 inch 60 Grit ruw griploos geavanceerd schuurpapier (3-pack)