Надёжность протокола эластографии на основе вибрации для оценки жёсткости ахиллова сухожилия по нескольким углам суставов у элитных спортсменов

Мы используем новый протокол эластографии для оценки скованности ахиллова сухожилия по нескольким углам суставов, с целью охарактеризовать биомеханические адаптации у элитных спортсменов из разных видов спорта. В отличие от существующих методов, наша эластография на основе вибраций надёжно оценивает непрерывную жёсткость сухожилий, изменения по всему диапазону движений. Для начала привлекайте участников из национальных спортивных команд, включая профессиональных мужчин-спортсменов в возрасте от 18 до 26 лет в различных видах спорта.

Определите доминирующую ногу, попросив участника пнуть мяч. Подготовьте оборудование, мягкотканный эластометр M5 с линейной антенной решеткой 9L3–8,5 мегагерц и модуль механического возбуждения. Соберите дополнительное оборудование, включая ахиллесов ботинок, гель для ультразвукового узиду и осмотрную койку.

Включите основной блок питания и убедитесь, что индикатор состояния системы загорается. Затем включите интерфейс планшета, запустите программное обеспечение ультразвуковой системы, выбрав назначенный значок приложения, и проверите, что система входит в основной операционный интерфейс ультразвука с изображением в режиме B в реальном времени. Установите параметры режима B на частоту 7,5 мегагерц, четыре линии захвата, диапазон глубины пять миллиметров и время захвата 300 миллисекунд.

Далее попросите участника снять обувь, затем уложите его на диван для осмотра с полностью вытянутыми лодыжками примерно на пять сантиметров. Пальпацируйте, чтобы определить верхнюю вершину пятичной бугоркости. Отметьте 0,5 сантиметра проксимально от этого ориентира с помощью кожного маркера для определения начального места измерения.

Нанесите равномерный слой предварительно нагретого геля-соединителя на поверхность преобразователя. Слегка приложите зонд к месту измерения и выровняйте целевой точку под передней стороной зонда. Теперь переключите систему УЗИ в режим эластографии.

Расположите опорную линию так, чтобы диапазон глубины захвата начинался чуть ниже поверхностной фасции сухожилия. Скорректируйте область интереса так, чтобы покрыть толщину сухожилия, избегая кожи, подкожной ткани и жировой подушки Кагера. Перед снимком проверьте качество изображения, убедившись, что плоскость преобразователя находится почти перпендикулярно поверхности кожи при углу более 75 градусов.

Подтвердите, что расстояние между преобразователем и кожей составляет примерно пять миллиметров. Убедитесь, что видимых воздушных пузырьков нет, а волокна фасции и сухожилия чётко визуализированы. После включения устройства возбуждения система автоматически вычислит модуль сдвигового движения и отображает средние и стандартные значения отклонения действительных данных.

Сохраняйте постоянное положение участника и оператора во время сбора данных, чтобы получить не менее 10 действительных непрерывных точек данных. Остановите сбор данных, нажав функцию заморозки, когда будет собрано достаточное количество точек данных. Проверьте набор данных на наличие выбросов и удалите аномальные точки данных с помощью функции редактирования системы.

Проведите измерения последовательно на обоих ахиллових сухожилиях при расслабленном, нулевом нейтральном положении, 20 градусов подошвенной флексии, 40 градусов подошвенной флексии, 20 градусов дорсифгибии и 40 градусах дорсифгибии. Повторяйте измерения не менее трёх раз на каждом углу голеностопа. Проверять каждое измерение только если стандартное отклонение непрерывных точек данных составляет менее 10% от среднего, как того требуют внутренние критерии валидации устройства.

Сохраняйте изображения в режиме B и механические карты для документации. После завершения измерения расслабленного состояния поместите ногу участника в регулируемый ботинок для тестирования лодыжки, убедившись, что пятка полностью прилегает к задней чашечке каблуки основания ботинка. Закрепите переднюю часть стопы, среднюю часть стопы и нижнюю часть стопы с помощью прикреплённых ремней с крюком и петлями, чтобы предотвратить подъём пятки или боковое смещение во время теста.

Ослабьте двусторонние запирающие ручки на механизме петли багажника. Ручно направляйте лодыжку к целевому углу, выравнивая структурные маркеры с гониометрической шкалой. Плотно затяните фиксирующие ручки, чтобы закрепить лодыжочный сустав под целевым углом.

Проведите ультразвуковое измерение сразу после фиксации угла, чтобы предотвратить расслабление вязкоэластичных сухожилий. После этого попросите участника снять ботинок на щиколотке. Очистите и продезинфицируйте все инструменты и ультразвуковые зонды.

Успешное измерение было визуально охарактеризовано высококачественным изображением в режиме B с чёткой непрерывной фибриллярной структурой сухожилия, параллельной поверхности кожи, и стабильной однородной эластографической цветовой картой в заранее определённой области интереса. Средний коэффициент вариации варьировался от 0,14 до 0,25 по разным углам соединения. Значения коэффициента межклассовой корреляции варьировались от 0,871 до 0,974 по всем оценённым углам суставов.

Наивысшая надёжность наблюдалась в расслабленном состоянии, а самая низкая — в нейтральном положении 0 градусов. Жёсткость ахиллова сухожилия увеличивалась нелинейно от подошвенного сгибания до дорсифлекции у всех участников. Обобщённые смешанные модели выявили значительный основной эффект угла сустава, тогда как боковые и спортивные типы не проявили основных эффектов.

Взаимодействие между углом и видом спорта было значительным, что указывало на специфические для спорта различия в жёсткости при определённых углах голеностопа. Этот протокол неинвазивно измеряет спектр функциональной жесткости ахиллова сухожилия, фиксируя его нелинейное механическое поведение по динамическим углам. Ключевая задача при динамическом захвате — поддержание постоянного контактного давления и проперпендикулярность, чтобы избежать артефактов движения.

Будущие исследования смогут картировать поведение сухожилий для мониторинга реабилитации сухожилия, оценки адаптаций тренировок и прогнозирования динамических спортивных результатов.