Visuele biofeedback bieden met behulp van helderheidsmodusechografie tijdens een golfswing

Samenvatting

Helderheidsmodus echografie kan worden gebruikt om visuele biofeedback van de spieren van de laterale buikwand te bieden tijdens een golfswing. Post-swing visuele en verbale instructie kan de spieractivatie en timing van de externe en interne obliques verhogen.

Samenvatting

Het gebruik van ultrasone biofeedback in combinatie met verbale cueing kan de spierdikte meer vergroten dan verbale cueing alleen en kan traditionele revalidatietechnieken in een atletische, fysiek actieve populatie vergroten. Helderheidsmodus (B-mode) echografie kan worden toegepast met behulp van frame-voor-frame analyse gesynchroniseerd met video om spierdikteveranderingen tijdens deze dynamische taken te begrijpen. Visuele biofeedback met echografie is vastgesteld in statische posities voor de spieren van de laterale buikwand. Door de transducer echter aan de buik te bevestigen met behulp van een elastische riem en schuimblok, kan biofeedback worden toegepast tijdens meer specifieke taken die voorkomen in levenslange sporten, zoals golf. Om spieractiviteit tijdens een golfswing te analyseren, kunnen spierdikteveranderingen worden vergeleken. De dikte moet gedurende de taak toenemen, wat aangeeft dat de spier actiever is. Met deze methodologie kunnen clinici onmiddellijk echografievideo's voor patiënten afspelen als een visueel hulpmiddel om de juiste activiteit van de spieren van belang te instrueren. Echografie kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de externe en interne obliques te richten, die een belangrijke rol spelen bij het swingen van een golfclub of een andere rotatiesport of activiteit. Deze methodiek heeft als doel de schuine spierdikte tijdens de golfswing te vergroten. Bovendien kan de timing van spiercontractie worden gericht door de patiënt te instrueren om de buikspieren op specifieke tijdstippen samen te trekken, zoals het begin van de downswing, met als doel spiervuurpatronen tijdens taken te verbeteren.

Inleiding

De spieren van de laterale buikwand omvatten de externe schuine, interne schuine en transversale abdominis. De externe obliques voeren laterale flexie en contralaterale romprotatie uit, terwijl de interne obliques ipsilaterale stamrotatie uitvoeren. De transversale abdominis is de diepste laag van de buikmusculatuur en functioneert om de intra-abdominale druk te verhogen en de segmentale stabiliteit van de wervelkolom^{te vergroten 1}. De juiste functie van deze spieren is belangrijk om het risico op lage rugpijn te verminderen en de atletische prestaties te verbeteren, omdat de kernstabiliteit zorgt voor meer kracht en kracht door de ledematen².

Tijdens sporten met de nadruk op romprotatie, zoals golf, tennis, honkbal of softbal, is er een grote vraag naar de kernspieren. Bijvoorbeeld, tijdens een golfswing, de obliques aan de trailzijde van het lichaam pieken bij 64% van de maximale vrijwillige isometrische contractie (MVIC) wanneer gemeten met behulp van oppervlakte-elektromyografie, terwijl de lood-obliques pieken op 54% MVIC³. Trunk rotatie is een belangrijke bijdrage aan de afstand en nauwkeurigheid van golfschoten⁴. De stress van de golfswing en de grote vraag naar kernspieractiviteit kunnen bijdragen aan lage rugpijn, de meest voorkomende blessure bij golf⁵. Bovendien wordt bij elitegolfers met lage rugpijn de timing van externe schuine activiteit vertraagd tijdens de golfswing in vergelijking met gezonde personen⁶. Een andere studie met behulp van elektromyografie vond dat golfers met lage rugpijn een eerder begin van de erector spinae hebben dan golfers zonder lage rugpijn⁷, wat suggereert dat een focus op anterolaterale spieren gunstig kan zijn. Daarom is het meten van de omvang en timing van buikspieractiviteit tijdens een golfswing belangrijk om de prestaties te verbeteren en het risico op lage rugpijn te verminderen.

Revalidatie-echografie wordt vaak gebruikt om laterale buikwandspieren te beoordelen vanwege de gelaagde aard van deze musculatuur ^8,9,10. Er is geen verschil in transversale abdominis activatie bij college golfers met en zonder lage rugpijn in rugligging of in een meer functionele golf swing setup positie¹¹. Transversale abdominis-activiteit is echter slechts één onderdeel van een golfswing en rotatie kan belangrijker zijn voor deze populatie. Eerdere literatuur heeft een elastische riem en schuimblok gebruikt om de ultrasone transducer aan de buik te bevestigen, waardoor echografie van de kernmusculatuur mogelijk is tijdens dynamische bewegingen zoals een enkele beensquat of gang⁸. Het toepassen van ultrageluid tijdens dynamische bewegingen is aangetoond dat het acceptabel tot uitstekende betrouwbaarheid heeft¹². Deze techniek kan worden toegepast om dikteveranderingen in de laterale buikwand te meten tijdens een golfswing of een andere sportspecifieke taak. Hoewel oppervlakte-elektromyografie vaak wordt gebruikt om de elektrische activiteit van spieren te meten, is dit minder haalbaar in de buikstreek. De gelaagde anatomie leidt tot cross-talk tussen de spieren en laat geen visuele weergave van de individuele spierlagen van de kern^{toe 13}. Echografie biedt een voordeel ten opzichte van alternatieven zoals oppervlakte-elektromyografie voor de kernmusculatuur omdat het een representatie van elke individuele spier mogelijk maakt en tegelijkertijd een beeld geeft voor feedback¹⁴.

Omdat echografie in realtime een beeld geeft van de spieren van belang, kan het ook worden gebruikt als een hulpmiddel voor visuele biofeedback. Ultrasone biofeedback heeft het vermogen verbeterd om de spierdikte van de transversale abdominis en lumbale multifidus te vergroten in vergelijking met verbale cueing alleen^15,16. Bovendien verhoogt real-time ultrasone biofeedback bij golfers met en zonder lage rugpijn de transversale dikte van abdominis in rugligging en in de golfopstellingspositie¹¹. Biofeedbacktraining in rugligging vertaalt zich ook naar rechtopstaande geladen taken¹⁷. Meer onderzoek is nodig om de vereiste frequentie en duur van biofeedbacktraining te bepalen, omdat de meeste studies trainingsprotocollen met één sessie of op korte termijn zijn¹⁵. Aangezien echografie is toegepast tijdens functionele taken en er aanwijzingen zijn dat golfers de pre-activering van diepe spieren in de setup-positie kunnen verhogen, moet onderzoek vervolgens het gebruik van ultrasone biofeedback onderzoeken om de schuine spierdikte tijdens de golfswing te vergroten.

Daarom is deze methodologie gericht op het gebruik van echografie als een feedbackmechanisme om de activering en timing van de abdominale obliques tijdens de golfswing te verbeteren.

Protocol

Het huidige protocol maakte deel uit van een studie die is goedgekeurd door de Institutional Review Board aan de University of Central Florida. Geïnformeerde toestemming werd ontvangen van alle menselijke deelnemers voor de huidige studie. Om in de studie te worden opgenomen, moesten deelnemers tussen de 18 jaar en 75 jaar oud zijn, het afgelopen jaar minstens één keer per maand golfen of de afgelopen 2 maanden één keer per week, minstens 2 jaar golfen en in de afgelopen 12 maanden ten minste twee episodes van lage rugpijn hebben gehad. De exclusiecriteria waren evenwichtsstoornissen, huidige zwangerschap, operatie aan de lage rug of onderste ledematen in het afgelopen jaar, of een open wond in de buikstreek waar de transducer moet worden geplaatst.

1. Echografie-installatie en gegevensverzameling

1. Open en schakel het echografieapparaat in (zie Materiaaltabel) met de aan/uit-knop .
2. Druk op de patiëntknop op het toetsenbord om een nieuwe patiënt toe te voegen en selecteer Nieuwe patiënt aan de linkerkant van het scherm.
   1. Voer het gewenste patiënt-ID-nummer in, zorg ervoor dat MSK is geselecteerd als het examentype en klik op Registreren. Sluit af om het examen te beginnen en ga naar de B-modus.
      OPMERKING: Ultrasone instellingen in MSK Abdominal Preset, B-modus: B-kleur = Tint Map D, Schrijf zoomhoogte = 4, Schrijf zoombreedte = 4, Thermische index = Tls, ATO-niveau = Laag, Focusnummer = 2, Focusnummer CrossXBeam = 2, Focusdiepte = 50, Diepte (cm) = 3, Compressie = 1, Focusbreedte = 1, Focusbreedte CrossXBeam = 1, Lijndichtheid = 3, Lijndichtheid CrossXBeam = 3, Suppression = 0, Frame Average = 4, From Average CrossXBeam = 2, CrossXBeam 2, CrossXBeam # = Low, CrossXBeam Type = Mean, Edge Enhance = 3, B Steer = 0, Gray Scale Map = Gray Map C, Gain = 34, Dynamic Range = 69, Rejection = 0, Frequency (MHz) = 12.
3. Plaats de lineaire array-transducer in de elastische riem door de kop van de lineaire transducer door een horizontale spleet in het midden van de riem te plaatsen (zie Materiaaltabel). Breng vervolgens een tot twee schuimblokken aan om de transducer op zijn plaats te bevestigen.
   1. Breng ultrasone gel (zie Materiaaltabel) aan op de lineaire transducer. Plaats de transducer op de laterale buikwand, ongeveer 10 cm lateraal naar de umbilicus⁸.
   2. Bevestig de riem aan de deelnemer met behulp van de klittenbandsluitingen. Zorg ervoor dat de riem strak genoeg is zodat de transducer loodrecht op de laterale buikwand^{is bevestigd 8}.
   3. Pas indien nodig de diepte en versterking (helderheid) van de echografie aan om een duidelijk beeld te krijgen van de fasciale randen en spierdikte van de externe schuine, interne schuine en transversale abdominis. Zorg ervoor dat de fasciale rand van de dwarse abdominis zichtbaar is aan de rand van het scherm in deze lengteaanzicht (figuur 1)⁸.
      OPMERKING: De diepte is afhankelijk van de grootte van het individu dat wordt gemeten, maar zorg ervoor dat de diepe fasciale rand van de transversale abdominis zichtbaar is en het beeld duidelijk is.
   4. Zodra het beeld duidelijk is, positioneert u de patiënt op een manier die overeenkomt met de taak die ze zullen voltooien. Als ze bijvoorbeeld een golfswing uitvoeren, laat ze dan in hun setup-positie staan. Druk op Freeze en vervolgens op Opslaan om een statisch beeld vast te leggen, sla het op voor het onderzoek van de patiënt en meet het in realtime of open het later om de rustspierdikte te meten.
      OPMERKING: Zie figuur 1 voor een voorbeeld van een duidelijk beeld van de laterale buikwand met behulp van B-modus echografie.
4. Selecteer nogmaals Bevriezen om terug te keren naar live imaging. Druk op Store om te beginnen met opnemen in B-modus video. Controleer in de rechterbenedenhoek van het scherm of een timer begint en heldergroen is gemarkeerd, wat aangeeft dat een video wordt vastgelegd. Instrueer de deelnemer om een volledige golfswing te nemen zodra de opname is begonnen.
   1. Druk nogmaals op Store om de video te beëindigen en op te slaan voor hun examen.
      OPMERKING: Opgeslagen afbeeldingen en video's worden onder de actieve afbeelding weergegeven, met maximaal vijf zichtbaar per rij. Selecteer de cursor om door te bladeren of selecteer eerdere afbeeldingen.
5. Herhaal stap 1.4 zo vaak als nodig is voor het onderzoek. Pas de positionering van de ultrasone sonde in het schuimblok indien nodig aan als het beeld wazig wordt.
   OPMERKING: Typische protocollen die biofeedback en niet-biofeedbackcondities vergelijken, gebruiken tussen 3 en 10 herhalingen per conditie^11,17.
   1. Bekijk na elke proef de video voor de helderheid van het beeld. Als het beeld op enig moment anechoïsch (volledig zwart) wordt, geeft dit aan dat de ultrasone sonde tijdens de schommel bewoog. Sluit in zo'n geval de proef uit en neem opnieuw op.
6. Laat de patiënt na elke zwaai positioneren waar hij het echoscherm kan bekijken. Open de meest recente proefversie.
   1. Geef een kort overzicht en beschrijving van de spieren van belang (voor een rotatietaak omvat dit de externe en interne obliques). Beschrijf hoe de spieren dikker moeten worden tijdens de beweging en laat ze hun proef zien, waarbij ze onderwijs geven op basis van elke poging.
   2. Als de obliques bijvoorbeeld gedurende de hele taak relatief even groot blijven, instrueer ze dan om zich tijdens de volgende poging te concentreren om hun kernspieren krachtig samen te trekken tijdens de beweging in plaats van passief de romp te draaien.
      OPMERKING: Nadruk op trunkrotatie als krachtbron tijdens een golfswing is een veel voorkomende eigenschap van hoger opgeleide golfers¹⁸. Tijdens rotatiebewegingen is het over het algemeen niet haalbaar om tijdens de taak biofeedback te geven. Daarom wordt het geven van feedback na elke studie als acceptabel beschouwd¹⁹.
7. Herhaal de biofeedbackproeven voor zoveel pogingen als gewenst. Geef de echografiebeelden en verbale cueing of instructie na elke poging, en pas de cueing indien nodig aan.

Figuur 1: Afbeelding van de rechter laterale buikwand tijdens rustig staan. (A) Externe schuine. (B) Inwendige schuine zijdelings. (C) Dwarse abdomini's. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Rustende beeldverwerking

1. Open de eerste rustende afbeelding om te meten. Plaats met de cursor de muisaanwijzer op de gewenste afbeelding uit de bibliotheek onder de actieve afbeelding en klik op Enter.
   1. Klik eenmaal op Meten om het meetinstrument te openen. Klik op Enter wanneer de cursor zich boven de superieure fasciale rand van de spier van belang bevindt.
      OPMERKING: Voor de huidige studie werden de externe en interne obliques gemeten omdat ze de spieren van belang zijn, maar men kan ook de transversale abdominis in deze visie meten.
   2. Klik nogmaals op Enter zodra de cursor zich boven de inferieure fasciale rand bevindt.
      OPMERKING: De lengte van het gemeten segment verschijnt linksonder op het scherm, gemeten in centimeters. Noteer deze lengte in een spreadsheet die is georganiseerd om de naam / het nummer van de deelnemer of patiënt en de dikte van de rustspier op te nemen.
2. Herhaal stap 2.1.1-2.1.2 voor alle afbeeldingen die nodig zijn om te meten voor zowel de externe als de interne obliques.

3. B-Mode videoverwerking

1. Zodra het gewenste aantal video's is vastgelegd, opent u de eerste video die moet worden verwerkt. Plaats met de cursor de muisaanwijzer op de gewenste afbeelding uit de bibliotheek onder de actieve afbeelding en klik op de knop Enter .
2. Pas het weergaveframe in de B-modus video aan totdat het eerste frame is bereikt. Bepaal de gewenste bemonsteringsfrequentie.
   OPMERKING: Eerdere literatuur heeft 10% intervallen van de totale frames van 0% -100% gebruikt voor analyse, maar men kan meer of minder willen gebruiken, afhankelijk van de doelen²⁰.
3. Zodra het gewenste frame is geopend, gebruikt u het gereedschap Meten . Klik eenmaal op de knop om het gereedschap te openen, plaats de cursor op de superieure fasciale rand van de spier van belang en klik op Enter om het eerste uiteinde van de meting te plaatsen.
4. Sleep de meetlijn naar de inferieure fasciale rand van de spier van belang en klik nogmaals op Enter om de meting te voltooien.
   OPMERKING: De gemeten afstand wordt linksonder op het scherm weergegeven.
5. Druk op Store om de gemeten afbeelding op te slaan.
6. Noteer de meting in een spreadsheet die is georganiseerd om de naam/het nummer van de deelnemer of patiënt, het framenummer en de diktemetingen op te nemen. Ga terug naar het oorspronkelijke B-modus videoframe (stap 3.2).
7. Scrol naar het volgende frame dat moet worden geanalyseerd. Als men bijvoorbeeld 11 tijdpunten (10% intervallen van 0% -100%) van een swing bemonstert die 100 frames heeft vastgelegd, gebruikt men nu frame 10 (d.w.z. 10/100 komt overeen met frame 10 van de 100 totale frames).
   1. Herhaal stap 3.3-3.4 om het volgende frame te meten.
8. Herhaal stap 3.7 totdat alle gewenste frames zijn gemeten.
9. Ga naar de volgende video en herhaal stap 3.1-3.8 totdat alle video's zijn gemeten.
   OPMERKING: Zie figuur 2 voor een compilatie van de verwerkte frames gedurende fasen van een golfswing.

4. Berekening activeringsverhouding

OPMERKING: Een activeringsverhouding wordt vaak gebruikt om de mate van spierdikteverandering ^8,9,11 te bepalen. De formule voor de activeringsverhouding is gecontracteerde dikte (cm) / rustdikte (cm).

1. Om de activeringsverhouding op een specifiek tijdstip te bepalen, meet u de dikte door stap 3 te volgen. Deel deze waarde door de dikte van de rustende afbeelding die is verkregen uit stap 2.

Figuur 2: Frame-voor-frame analyse van een B-mode video op de trail side (rechts) laterale buikwand van een rechtshandige golfer. EO = uitwendig schuin; IO = interne schuine. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Resultaten

	Geen feedback			Biofeedback
Swing Duur	Externe schuine dikte (cm)	Interne schuine dikte (cm)	Gecombineerde schuine dikte (cm)	Externe schuine dikte (cm)	Interne sc...

Discussie

Het verstrekken van ultrasone biofeedback na een op rotatie gebaseerde sportbeweging zoals een golfswing kan worden gebruikt om de spierdikte van de laterale buikwand te vergroten. Zoals te zien is in de representatieve resultaten, kan een enkele studie van ultrasone biofeedback leiden tot een kortetermijntoename van de schuine spieractiviteit tijdens een golfswing.

Eerder onderzoek heeft ook B-mode echografie gebruikt die is beveiligd met een elastische riem tijdens dynamische taken

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Aquasonic 100	Parker	BT-025-0037L	Ultrasound gel
GE NextGen Logiq e Ultrasound Unit	GE Healthcare	HR48382AR
Linear Array Probe	GE Healthcare	H48062AB
Velcro straps	VELCRO		Bevestigingen voor de elastische band die wordt gebruikt om de echografie-transducer vast te zetten