Abstract
Teoricamente, o eletromiográficas (EMG) limiar de fadiga é a intensidade do exercício um indivíduo pode manter indefinidamente sem a necessidade de recrutar mais unidades motoras que está associada com um aumento na amplitude EMG. Embora os protocolos diferentes foram utilizadas para estimar o limite de fadiga EMG eles requerem visitas múltiplas que são impraticáveis para um ambiente clínico. Aqui, apresentamos um protocolo para estimar o limiar de fadiga EMG para bicicleta ergométrica que exige uma única visita. Este protocolo é simples, conveniente e concluída dentro de 15-20 minutos, portanto, tem o potencial de ser traduzido em uma ferramenta que os clínicos podem usar em prescrição do exercício.
Introduction
Eletromiografia de superfície (EMG) é uma abordagem não-invasiva de estudar recrutamento motor unidade durante isométrica 1-3, 4-6 isocinético, ou contínua ação 7-10 muscular. A amplitude do sinal de EMG representa activação muscular, que consiste em o número de unidades motoras activado, a taxa de disparo das unidades motoras, ou ambos 11. O conceito do limiar de fadiga EMG é usado para indicar a maior carga de trabalho em que uma pessoa pode exercer indefinidamente sem um aumento na amplitude EMG 8.
É importante discussão brevemente a origem do limiar de fadiga EMG. O estudo original de deVries et al. 12 envolveu um protocolo que consistiu de múltipla (geralmente 3-4) lutas descontínuas de trabalho, onde a amplitude EMG foi plotado em função do tempo para cada turno de trabalho. A saída de energia foi então representados graficamente em função dos coeficientes de inclinação da amplitude EMG contra rela tempo lação e, em seguida extrapolados para inclinação zero (a intercepção-y) 12. Os autores 12 originalmente denominado protocolo que a capacidade de trabalho físico no limiar de fadiga (PWCFT). Em um outro estudo, deVries et al. 13 utilizaram ataques de trabalho descontínuos, mas utilizada a regressão linear para encontrar a primeira potência, que resultou em uma inclinação significativa para a amplitude EMG em relação relacionamento tempo. Os autores 13 também denominado que o protocolo PWCFT, criando alguma confusão na literatura. Em um artigo posterior, deVries et al. 14 modificado seu protocolo anterior 13 e desenvolveu um protocolo incremental contínua. A amplitude EMG foi representada graficamente contra o tempo para cada saída de potência e a PWCFT foi definido como a média da potência de saída mais elevada que resultou em nenhuma alteração na amplitude EMG ao longo do tempo e a saída de potência mais baixa, que resultou em um aumento na amplitude EMG ao longo do tempo 14 .
ent "> Note-se que o termo PWC foi originalmente introduzido no final dos anos 1950 15,16 e é sinônimo de uma pletora de literatura (passado, presente e em diferentes países) examinando a capacidade aeróbica em uma determinada carga de trabalho 17. Além disso, o termo é usado na literatura ergonômico e industrial que se concentrar no dia-a-dia produtividade dos trabalhadores que exercem ação repetitiva durante os dias de 8 horas de trabalho, tais como indivíduos em uma fábrica de montagem 18.O limite de fadiga EMG termo foi inicialmente utilizado por Matsumoto e colegas 19 depois de o protocolo modificado deVries 12, onde a saída de potência contra coeficientes angulares de amplitude EMG contra relação de tempo estão representados graficamente e extrapolada para o ponto de inclinação zero. Mais recentemente, Guffey et ai. 20 e Briscoe et al. 8 utilizado o método de Vries et al. 14 e a terminologia de Matsumoto et all. 19 para definir operacionalmente o limiar de fadiga EMG. Avançando, recomendamos que o limiar de fadiga EMG termo ser usado. Assim, a amplitude EMG contra relação do tempo é representado para cada potência de saída e, em seguida, analisada utilizando análise de regressão linear (Figura 1). Para estimar o limite de fadiga EMG, a maior potência de saída com uma (p> 0,05) inclinação não significativa e a saída de potência mais baixa com um aumento significativo (p <0,05) declive é identificado e, em seguida, a média é calculada 14. Este protocolo é simples, conveniente e concluída dentro de 15-20 min. Além disso, a taxa incremental pode ser modulada com base no nível do indivíduo de atividade física habitual, e, portanto, tem aplicações potenciais em ambientes clínicos.
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Protocol
Todos os procedimentos foram aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade de Seres Humanos.
1. Preparação de Perna do Participante
- Já o participante ordenadamente arregaçar as calças curtas para a perna desejado. Em seguida, cole os calções para que os quadríceps femoral grupo muscular está exposta e desenhar uma linha ao redor da área do participante precisa fazer a barba.
- IMPORTANTE: Tenha o participante raspar a perna antes do teste, em vez de no dia anterior, pois isso garante que não há restolhos que possam interferir com o sinal de EMG.
- Uma vez que o participante tenha terminado raspar a área desejada da perna, limpar a área raspada com álcool para garantir que não haja vestígios do gel de barbear (ou creme) que podem interferir com o sinal de EMG.
2. Medição de Perna da colocação de eléctrodos
- A fim de colocar o eletrodo EMG no músculo vasto lateral, fazer o fomedições llowing
- Já o participante estar em linha reta de frente para o pesquisador.
- Localize a espinha ilíaca anterior superior (EIAS) eo lado lateral da patela. A ASIS é o osso do quadril; palpar-lo, colocando o lado em ambos os lados do abdómen abaixo do umbigo.
- Com uma fita métrica, medir a distância entre os dois locais identificados acima e tomar 2/3 de que o valor na linha de ASIS para o lado lateral da patela. Nota: Para mais informações a respeito da colocação de eletrodos EMG pode ser encontrado no SENIAM (eletromiografia de superfície para a avaliação não invasiva dos músculos) URL: http://www.seniam.org/
3. colocação dos eletrodos EMG
- Após a localização do vasto lateral foi identificada, adoptar os eletrodos EMG (a maioria dos pesquisadores usar comercialmente disponíveis descartáveis eletrodos Ag Ag-Cl) e coloque sobre o vasto lateral, sem retirar o adesivo shield. Em seguida, com uma marca da pena da área onde a porção de gel do eléctrodo entra em contacto com o músculo. Assegure-se que a distância intereletrodos é 20 milímetros centro-a-centro.
- Utilizar um pedaço de uma lixa (60 grosseiro) para raspar suavemente estas duas áreas para remover a camada superficial da pele. Durante este tempo, pedir ao participante o seu nível de desconforto. Pare de abrasão quando o participante indica a área é quente.
- Limpe as áreas desgastadas com uma toalha que é umedecido com álcool ou um algodão embebido em álcool. Permitir que a zona da perna para secar antes da colocação dos eléctrodos de EMG.
- Coloque os eletrodos EMG sobre os sites que foram desgastados (Figura 2). Tome cuidado para não colocar os eletrodos na banda iliotibial (banda de TI). Peça ao participante para contrair os músculos quadríceps femoral, a fim de palpar o vasto lateral. Coloque os eletrodos no músculo para garantir que ele não está na faixa de TI. Nota: Se os eletrodos sobre a banda de TI, o sinal você está EMGld ser atenuado quando o participante é convidado a um máximo de contrato.
- Coloque o eletrodo de referência (3º eléctrodo) em um local de ligação ósseo tais como a ASIS, portanto, não interfere com os movimentos dos membros inferiores durante o exercício.
4. Verificar o Sinal EMG
- Antes de iniciar o teste de exercício, verifique a impedância intereletrodos.
Nota: Esta etapa é fundamental, porque se o sinal tem muito barulho, em seguida, os dados EMG coletados durante o teste de esforço será inválido.- Já o participante sentar em uma cadeira e se conectar a EMG leva a seus respectivos eletrodos ligados a perna do participante.
- Neste ponto, tem o participante relaxar a sua perna, tendo nenhuma tensão no músculo. Em seguida, após cerca de 30 segundos de relaxamento, o participante tem maximamente contrair seus músculos do quadríceps femoral durante 5 segundos e, em seguida, voltar a ser completamente relaxado.
- Ao executar a tarefa umabove (passo 4.1.2), gravar o sinal EMG participantes no computador.
- Certifique-se de que a impedância intereletrodos é <2.000 ohms. Além disso, se um voltímetro está disponível no laboratório, em seguida, verifique o ruído da linha de base e manter abaixo de 5 mV. Além disso, defina a frequência de amostragem em 1.000 Hz.
5. Constituição cicloergômetro
- Depois de verificar a impedância intereletrodos, tem o movimento participante da cadeira para a bicicleta ergométrica.
- Já a participante em pé ao lado da bicicleta ergométrica e elevar seu joelho até a coxa é paralelo ao solo. Em seguida, ter o participante mantenha esta posição e ajustar a altura do assento para coincidir com a mesma altura que a coxa do participante.
- Depois disso, o participante tem sentar no banco bicicleta ergométrica e depois pedalar algumas vezes enquanto perguntando-lhes se eles estão confortáveis com a altura do assento. Se necessário, ajuste a altura do assento.
- Certifique-se de that pernas do participante estão perto extensão completa com uma ligeira curva (~ 5 °) nos joelhos durante cada revolução do pedal.
- Antes de iniciar o teste, tem o participante usar um monitor de freqüência cardíaca polar de modo a que a frequência cardíaca pode ser documentado em todo o teste de esforço.
6. Realização do Threshold Protocolo EMG Fadiga
- Já o participante começar a pedalar e, gradualmente, aumentar a sua cadência de 70 revoluções / min. Em seguida, aumente a potência na bicicleta ergométrica a 50 W.
- Já o ciclo de participante neste saída de energia para cerca de 2-3 min.
Nota: Este é um exercício de baixa intensidade e servirá como o warm-up. - Após o período de aquecimento, aumentar a potência de 25 W cada 2 minutos até que o participante já não é capaz de manter a 70 rotações / min cadência ou solicita que o teste ser interrompido.
Nota: Deve notar-se que, durante o teste de exercício, o sinal de EMG é gravado para 10seg épocas durante cada estágio 2 min para seg 10-20, 30-40, 50-60, 70-80, 90-100, 110-120 e 21. A maioria dos sistemas de EMG terá uma opção para definir a gravação automática no intervalo desejado. Assim, para cada fase, não deve ser de 6 ficheiros de dados. - Uma vez que o teste incremental concluiu, tem o participante realizar um fresco para baixo a 50 W. Verifique se o comprimento do arrefecimento corresponde com ter frequência cardíaca retorno do participante para o valor durante a fase de aquecimento. Monitorar isso verificando a freqüência cardíaca do participante utilizando o monitor de freqüência cardíaca polar.
- Uma vez que o resfriamento for concluído, remova o EMG lidera e tem o participante sair da bicicleta ergométrica e retornar à cadeira. Em seguida, retire cuidadosamente os eletrodos EMG e limpe as áreas com uma toalha limpo umedecido com álcool ou um algodão embebido em álcool.
7. processamento do sinal de EMG
- Após a conclusão do teste, próCESS os ficheiros de dados brutos que EMG foram recolhidas durante o teste de exercício, de modo que os dados podem ser usados para determinar o limiar de fadiga EMG.
- Executar o processamento do sinal EMG tanto com o software usado para coletar o sinal EMG ou software personalizado escrito usando várias plataformas, como MATLAB ou LabVIEW.
- Filtrar os sinais EMG recolhidas utilizando um filtro passa-banda. Use uma configuração de 10 a 500 Hz. Nota: Isto altera a frequência do sinal de forma que os artefatos de baixa freqüência devido ao movimento dos condutores EMG (<10 Hz), e artefatos de alta freqüência a partir do ambiente (> 500 Hz), são removidos. Usar um filtro de corte de 60 Hz se houver qualquer interferência da fonte de alimentação do computador ou do sistema de EMG.
- Uma vez que o sinal foi filtrado, determinar a amplitude do sinal por meio do cálculo do valor médio quadrático do sinal: Quadrado cada um dos pontos de dados, somá-los, dividir pelo número de pontos de dados, em seguida, tomar a raiz quadrada do valor resultante. Realizar estes cálculos utilizando o software acima mencionado.
8. Determinação do Limiar de Fadiga EMG para cada participante
- Execute as seguintes etapas para cada participante.
- Após o sinal EMG foi processado; usar um programa estatístico (por exemplo: GraphPad Prism) e rotular a primeira coluna "Time" e as colunas subseqüentes com as saídas de potência utilizados para o ensaio.
- Para cada saída de energia, preencher o valor correspondente amplitude EMG para cada intervalo de 20 segundos.
- Para cada saída de energia, analisar o tempo (eixo dos xx) versus amplitude EMG (eixo y) em relação com a regressão linear para determinar se o declive da linha de regressão é significativa (p <0,05) diferente de zero.
- Depois de realizar a análises de regressão linear para todas as saídas de energia, identificar a potência máxima com uma inclinação não-significativa (p> 0,05).
- Em seguida, identificar o ldeves potência de saída com uma inclinação significativa (p <0,05).
- Uma vez que estas duas saídas de energia foram identificados, adicioná-los e dividir por 2; a potência de saída resultante é o limiar de fadiga EMG estimada.
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Representative Results
Como mostrado na Figura 1, para um único participante, cada saída de potência que é completada tem seis pontos de dados que representam a amplitude EMG do músculo vastus lateralis. Portanto, neste exemplo, a maior potência de saída com um não significativa (p> 0,05) encosta-se a 200 watts, ao passo que a saída de potência mais baixa com um aumento significativo (p <0,05) é de 225 W. inclinação Portanto, para este participante EMG limiar de fadiga é 213 W. Uma vez que o limite de fadiga EMG é determinada para cada participante, em seguida, inferencial pode ser realizada.
Figura 1: Resultados representativos para um único participante. A regressão linear foi realizada para a amplitude EMG contra relação de tempo para cada potência de saída. A potência de saída indicada pela seta vermelha (200 W) é apotência máxima com uma inclinação não-significativa (p> 0,05), enquanto que a potência indicada pela seta verde (225 W) é a mais baixa potência com um (p <0,05) inclinação significativa. A média destas duas saídas de potência igual a 213 W, que é o EMG FT.
Figura 2:. Descrição do arranjo do eletrodo para o músculo vasto lateral Além disso, nós fornecemos um visual de onde os eletrodos são colocados EMG para os músculos reto femoral e vasto medial músculos. Instruções específicas de eletrodo colocado EMG pode ser encontrada no seguinte site: http://www.seniam.org.
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Discussion
Nós aqui apresentamos um método para determinar a fadiga neuromuscular no quadríceps femoral para o exercício dinâmico. Este método proporciona uma abordagem simples e não invasivo para usando EMG de superfície. Além disso, a versatilidade deste método é que os investigadores podem adaptar a outros modos de exercício tal como tapete rolante 20.
Teoricamente, para intensidades iguais ou abaixo do limiar de fadiga EMG o participante deverá ser capaz de sustentar o exercício workbout indefinidamente 12,13. Briscoe et al. 8 validado o limiar de fadiga EMG para bicicleta ergométrica. Em ocasiões separadas cada participante exercida a 70%, 100% e 130% do seu limiar de fadiga EMG. Os autores descobriram que, para 70% e 100% dos participantes limiar de fadiga EMG não aumentaram amplitude EMG durante a carga de trabalho do exercício 8. Para a carga de trabalho a 130% do limiar de fadiga EMG, no entanto, os participantes exibiram umaaumento significativo na amplitude EMG 8. Briscoe et al. 8 concluíram que o limiar de fadiga EMG para bicicleta ergométrica foi um protocolo válido para determinar a fadiga neuromuscular durante o exercício contínuo.
No que diz respeito aos passos críticos no protocolo e resolução de problemas considerar o seguinte. Se houver muito ruído no sinal EMG quando executar o passo 4.1.2, em seguida, primeiro verifique a conexão entre os eletrodos EMG e do dispositivo de gravação do sinal. Muitas vezes, os leads EMG pode não estar conectado corretamente ao eletrodo EMG. Em segundo lugar, as áreas onde os eletrodos são colocados necessidade de ser livre de qualquer cabelo e sentir suave ao toque em vez de bruto (ou seja, raspando restolhos). Portanto, garantir que todo o cabelo é completamente removido em locais onde o eletrodo EMG será colocado. Além disso, é importante limpar a área de uma vez que a abrasão é concluída. Mais uma vez, o objectivo é ter uma superfície limpa e lisa. Em terceiro lugar, the área de centro do eléctrodo EMG não deve estar seca e se assim uso de gel de condutância (tais como os utilizados para ultra-som) como um suplemento. Certifique-se de usar o gel com moderação, porque o excesso de gel pode interferir com a aderência do eletrodo EMG. Tomados em conjunto, esses itens são culpados comuns que aumentam o ruído no sinal de EMG e contaminando assim os dados.
Embora o protocolo EMG FT é versátil existem potenciais limitações para a sua aplicação em um ambiente clínico. Por exemplo, certas populações clínicos não pode tolerar o protocolo do teste. Isto é, enquanto o aumento da carga de trabalho pode ser modificada (isto é, 5 W em vez de 25 W por fase) pacientes com doença respiratória grave e / ou doenças cardíacas podem prematuramente fadiga durante as fases iniciais do teste. Outra limitação potencial é que o quadríceps femoral são todos ativados durante bicicleta ergométrica; no entanto, o sinal de EMG está a ser gravada a partir de apenas um dosestes músculos. Até o momento, não há estudos têm determinado a EMG FT entre os três quadríceps femoral superficial para bicicleta ergométrica para identificar se existem diferenças entre os músculos.
Em resumo, o método de estimativa do limiar de fadiga EMG de um único teste incremental é uma ferramenta útil para avaliar a fadiga neuromuscular durante o exercício dinâmico. Além disso, este ensaio proporciona um método objectivo de determinar a eficácia de vários de intervenções que atenuam a fadiga muscular.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 839 E Monark cycle ergometer | Monark Exercise AB | 839 E | |
| Heart rate monitor | Polar | Polar H1 | |
| Laptop | Dell Inspiron | varies | any laptop computer with USB slots should work. |
| EMG amplifiers | BioPac Systems, Inc. | 100B | 100C are the latest version |
| Disposable EMG electrodes | BioPac Systems, Inc. | EL-500 | |
| Sandpaper | Home Depot | 9 inch x 11 inch 60 Grit course no-slip grip Advanced Sandpaper (3-Pack) |
References
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