Summary
Этот протокол использует ультразвук в режиме движения и поверхностную электромиографию одновременно для измерения мышечной функции ядра. Толщина мышц и активация локальных стабилизаторов (например, поперечного живота, внутреннего косого) и глобальных движущих сил (например, внешних косых) достижима в определенные временные точки упражнений боковой планки и мертвых клопов.
Abstract
Ультразвук в режиме движения (M-mode) позволяет исследователям и клиницистам измерять изменение толщины мышц с течением времени. Толщина мышц может быть измерена между фасциальными границами в данный момент времени во время упражнения. Эта выбранная временная точка создает одномерное изображение, что приводит к наблюдению анатомии в реальном времени в реальном времени. Ультразвук, используемый во время функционального движения, можно назвать динамическим ультразвуком; это осуществимо и надежно с использованием линейного преобразователя, эластичного ремня и пеноблока для обеспечения последовательного размещения преобразователя. Боковая брюшная стенка обычно исследуется с помощью ультразвука из-за перекрывающегося характера мышц. Поверхностная электромиография (sEMG) может дополнять ультразвуковую визуализацию в М-режиме, поскольку она измеряет электрическое представление активации мышц. Существует минимальное количество доказательств одновременного использования ультразвука М-режима и сэмг во время основной тренировки. Упражнения, которые бросают вызов основной мускулатуре, включают как изометрические удержания (например, боковая планка), так и колебательные движения конечностей (например, мертвый жук). В этом исследовании оба инструмента будут использоваться одновременно для измерения функции основных мышц во время тренировки. Ультразвуковые измерения будут получены с использованием линейного преобразователя и ультразвукового блока, а измерения sEMG будут получены из беспроводной системы sEMG. Для сравнения участников и упражнений будут использоваться методы нормализации с использованием статических, тренировочных стартовых позиций для обоих инструментов. Коэффициент активации будет использоваться для ультразвука и рассчитываться путем деления сокращенной толщины (толщины в течение точки времени упражнения) на толщину покоя (исходное положение). Толщина мышц будет измеряться в сантиметрах от верхней нижней фасциальной границы до нижней верхней фасциальной границы. Эти методы направлены на то, чтобы предложить инновационное и практическое измерение мышечной функции с помощью ультразвука М-режима и sEMG во время упражнений на выносливость.
Introduction
Боковая брюшная стенка состоит из поперечного живота, внутреннего косого и наружного косого1. Боковая брюшная стенка сжимается концентрически, эксцентрично и изометрически, чтобы противостоять силам, возлагаемым на тело1. Совместное сокращение этой группы мышц обеспечивает стабилизацию центра человеческого тела 2,3. Эти мышцы важны во время профилактики и реабилитации травм нижних конечностей, потому что плохая функция туловища связана с увеличением аддукции тазобедренного сустава и вальгусной деформации колена, которые являются факторами риска травм нижних конечностей 4,5. Сосредоточение внимания на укреплении и увеличении мышечной выносливости основной мускулатуры не только снижает факторы риска для нижней конечности, но также может уменьшить боль в пояснице6. В последнее время было рекомендовано, чтобы лица, страдающие острой и хронической болью в пояснице, включали укрепление туловища, выносливость и специфическую активацию мышц туловища в свою реабилитацию6. Примером специфической активации туловищных мышц является нацеливание на изолированные или сгруппированные мышцы туловища с использованием совместного сокращения для восстановления контроля или повышения координации пояснично-тазобедренной области6.
Двумя способами объективного измерения мышечной функции являются использование режима движения (M-mode) ультразвука и поверхностной электромиографии (sEMG). Ультразвук в М-режиме обеспечивает визуализацию движения мышц и фасций в режиме реального времени в течение записанного времени, которая может отображать начало и степень движения7. Расстояние между верхней нижней фасциальной границей и нижней верхней фасциальной границей измеряют в выбранное время для получения толщины мышц. Толщина мышц в течение определенной временной точки упражнения может быть разделена на толщину покоя для достижения коэффициента активации8. sEMG дает представление об активации мышц и усталости, так как выход можно сравнить с максимальным сокращениеммышцы 9. Эти два инструмента и метода использовались ранее для измерения начала активации мышц бедра во время различных упражнений у здоровых и травмированных лиц10. Упражнения, нацеленные на туловище, и в частности на боковую брюшную стенку, являются боковой доской и мертвым жуком 11,12,13. Боковая планка выполняется в боковом положении лежа с локтем непосредственно под плечом и предплечьем на земле, бедра поднимаются от земли до тех пор, пока позвоночник не окажется в нейтральном положении. Колени вытянуты, а ноги расположены друг на друге9 (Дополнительный рисунок 1). Мертвый клоп выполняется в положении лежа на спине с обеими руками прямо выше, а бедра и колени согнуты под углом 90°. Упражнение начинается, когда одна рука сгибается над головой и вытягивается контралатеральная нога. Противоположные рука и нога остаются в нейтральном положении, а затем сгибаются и вытягиваются, как только первоначальная движущаяся рука и нога возвращаются в нейтральное положение13 (дополнительный рисунок 2 и дополнительный рисунок 3).
Было замечено, что активация внешней косой колеблется от 37% до 62% максимального добровольного изометрического сокращения (MVIC) во время боковой доски 11,12,14. Во время мертвой ошибки активация внешнего косого была зарегистрирована от 20% до 30% MVIC только за пять повторений упражнения15. Внутренние косые и поперечные мышцы живота, более глубокие мышцы живота боковой брюшной стенки, активируют от 22% до 28% MVIC во время боковой доски12,14. Из-за перекрывающегося характера внутреннего косого и поперечного живота две мышцы были объединены во время сбора sEMG14. Ограничением sEMG является перекрестные помехи от соседних мышц, где датчик sEMG может производить выход другой мышцы, что приводит к ложному пониманию активации16. Измерения толщины мышц, полученные с помощью ультразвука, могут быть использованы для смягчения этого ограничения, и это измерение возможно во время упражнений на туловище, таких как изометрические удержания, ранее упомянутые17.
Толщина мышц боковой брюшной стенки была зафиксирована во время боковой доски как абсолютная величина разницы между уменьшенной толщиной и толщиной покоя. В точке времени 30 с боковой доски толщина мышц внутренней косой и наружной косой увеличилась на 0,526 мм и 0,205 мм соответственно17. Эти измерения были записаны в режиме яркости ультразвука в одну точку времени во время боковой доски. Ультразвук в B-режиме обычно выполняется для оценки изображений до и после; однако этот метод позволяет проводить измерения только в двух точкахвремени 18. Ультразвук в М-режиме обеспечивает повышенные преимущества по сравнению с ультразвуком в режиме B, поскольку он может обнаруживать начало активации мышц, а также толщину мышц в течение всего упражнения с любой точкой времени, которую можно выбрать для измерения18. Поэтому общей целью текущего протокола является обеспечение инновационного и практического измерения мышечной функции с помощью ультразвука М-режима и sEMG во время основных упражнений на выносливость. Это полезно для исследователей и клиницистов, чтобы понять, как мышцы функционируют на протяжении всего упражнения, особенно на выносливость, в отличие от измерения, изолированного от одной временной точки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все участники-люди предоставили информированное согласие. Протокол был частью исследования, одобренного Институциональным наблюдательным советом Университета Центральной Флориды. Критерии включения включали возраст 18-45 лет и физическую активность в соответствии с руководящими принципами ACSM (30 минут умеренной и энергичной активности 5 дней в неделю)19. Критерии исключения включали боль в пояснице в течение прошлого года, текущую боль в бедре, верхней или нижней конечности или травму, годичную историю операции на пояснице или операции на нижней конечности, нарушение равновесия, мышечные аномалии, в настоящее время беременные или наличие открытой раны в области живота (таблица 1).
1. Подготовка инструмента сбора данных
- Проверьте целостность аппарата УЗИ и аппарата sEMG (см. Таблицу материалов).
- Включите аппарат УЗИ, нажмите Пациент и добавьте нового пациента. Нажмите Новый пациент и введите идентификационный номер пациента. Выберите тип экзамена MSK > Предустановка брюшной полости и нажмите Регистр. Нажмите Выход.
- Включите планшет (см. Таблица материалов) и щелкните приложение для записи ЭМГ. Нажмите кнопку Меню в левом верхнем углу экрана и выполните поиск датчиков. Выньте датчик из базы и наведите курсор на кнопку активации. Как только датчик будет подключен к приложению, создайте новую папку с идентификационным номером участника.
ПРИМЕЧАНИЕ: Ультразвуковые настройки в abdominalом пресете, B-режим: цвет B = оттенок карты D, запись высоты масштабирования = 4, запись ширины масштабирования = 4, тепловой индекс = Tls, уровень ATO = низкий, номер фокусировки = 2, фокусировка CrossXBeam = 2, глубина фокусировки = 50, глубина (см) = 3, сжатие = 1, ширина фокусировки = 1, ширина фокусировки CrossXBeam = 1, плотность линии = 3, плотность линии CrossXBeam = 3, подавление = 0, Среднее значение кадра = 4, от среднего 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. Настройки ультразвука в Abdominal Preset, M-mode: скорость развертки = 0, M color = Tint Map C, Dop Display Format = Vert 1/2 B, Rejection = 0, Compression = 1, Gray Scale Map = Gray Map D, M Gain (дельта от B) = 0.
2. Подготовка поверхностной электромиографии (см. Таблицу материалов)
- Определите расположение внешнего косого датчика, пальпируя правый подвздошный гребень и правое нижнее ребро, в то время как участник находится на лежачем крючке (рисунок 1). Поместите датчик на 3 см впереди от средней точки между нижним ребром и подвздошным гребнем, параллельно мышечным волокнам20.
- Побрейте, очистите и засорите участок кожи, на котором будет размещен датчик (см. Таблицу материалов). Добавьте клей (см. Таблицу материалов) к датчику и закрепите его на коже.
Рисунок 1: Осмотр расположения боковой брюшной стенки. Датчик sEMG размещается на 3 см впереди от промежуточной точки между нижним ребром и подвздошным гребнем, параллельно мышечным волокнам20. Датчик расположен на 10 см сбоку от пупка до тех пор, пока на экране не будет видна боковая брюшная стенка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
3. Ультразвуковая подготовка (см. Таблицу материалов)
- В положении стоя поместите преобразователь через эластичный пояс и пеноблок (рисунок 2).
- Добавьте гель в датчик и поместите преобразователь на 10 см сбоку к пупку. Отрегулируйте до тех пор, пока боковая брюшная стенка не будет видна на экране21 (рисунок 3).
- Убедитесь, что датчик плотно закреплен на боковой брюшной стенке.
- Закрепите ремень с помощью ремней на липучках. Отрегулируйте глубину для получения оптимального качества изображения в режиме B (рисунок 4).
Рисунок 2: Преобразователь, размещенный через эластичный пояс и пеноблок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Пример изображения покоя для проверки боковой брюшной стенки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Датчик, закрепленный на боковой брюшной стенке эластичным поясом и пеноблоком. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
4. Ультразвуковая статическая боковая планка
- На коврике для йоги (см. Таблицу материалов) проинструктируйте участника лечь на правый бок локтем в 90 градусов сгибания, чтобы его туловище и верхняя конечность были подняты над землей. Ноги участника должны быть уложены друг на друга с полностью вытянутыми коленями. Ноги должны быть параллельны прикосновению к коврику для йоги.
- Нажмите «Заморозить», затем «Сохранить » для каждого изображения, чтобы захватить три статических ультразвуковых изображения боковой брюшной стенки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Сохраненные изображения будут расположены под экраном активного изображения.
5. sEMG статическая боковая доска
ПРИМЕЧАНИЕ: Одновременно исследователь также получит выход sEMG во время статического позиционирования, описанного в шаге 4.1.
- В меню sEMG в левом верхнем экране приложения для записи ЭМГ выберите Настройки, который представляет собой значок шестеренки .
- На странице настроек датчика выберите значок бицепса . Откроется страница для нормализации измерений.
- Нажмите Кнопка Воспроизведения, чтобы начать; будет обратный отсчет 5 с. В течение этого периода проинструктируйте пациента принять позицию тестирования. Запись займет дополнительно 5 с.
- Запишите "MVC = . XXXXmV», так как это будет использоваться для расчета нормализации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Мобильный комплект EMG автоматически пропускает фильтры между 20 -450 Гц. EMG (RMS) 333,3, ширина окна 1125 мс.
6. Боковая доска
- Затем поручите участнику заполнить боковую доску в течение 60 с, сохраняя правильную форму22. Нажмите кнопку M на ультразвуковом аппарате, чтобы включить M-режим.
- Нажмите Plot, нажмите красную кнопку и снова нажмите кнопку Save в приложении EMG. Участнику будет предоставлен обратный отсчет 3 секунд. Как только этот обратный отсчет начнется, нажмите Store на ультразвуке, чтобы начать запись ультразвука.
ПРИМЕЧАНИЕ: Участник будет держать правильную форму до 60 секунд или когда исследователь определит, что правильная форма была нарушена. - Чтобы сохранить записанное видео m-mode, нажмите Store после остановки упражнения и кнопку Stop в приложении sEMG.
- Нажмите кнопку Сохранить файл как и введите имя файла, чтобы сохранить выходные данные, которые появятся на экране при остановке записи.
7. Ультразвуковая статическая мертвая ошибка
- На коврике для йоги проинструктируйте участника лежать лежа на спине с ногами в положении, лежащем на крючке.
- Нажмите B , чтобы перейти в режим яркости. Нажмите «Заморозить», а затем «Сохранить » для каждого изображения, чтобы захватить три статических изображения боковой брюшной стенки с помощью ультразвука. Сохраненные изображения будут расположены под экраном активного изображения.
8. sEMG статический мертвый баг
- В меню приложения EMG (вверху слева) выберите Настройки, который представляет собой значок шестеренки .
- На странице настроек датчика выберите значок бицепса . Откроется страница для нормализации измерений.
- Нажмите Кнопка Воспроизведения, чтобы начать. Во время обратного отсчета 5 секунд проинструктируйте пациента принять позицию тестирования. Запись займет дополнительно 5 с.
- Запишите "MVC = . XXXXmV», так как это будет использоваться для расчета нормализации.
9. Мертвый баг
- Далее проинструктируйте участника заполнить мертвую ошибку за 60 с, поддерживая правильную форму. Нажмите кнопку M на ультразвуковом аппарате, чтобы включить M-режим.
- Попросите участника максимально раздвинуть правое плечо, максимально вытянув левое бедро и колено, а также сохранить исходное положение контралатеральных конечностей.
- Попросите участника затем согнуть плечо, бедро и колено, чтобы вернуться в исходное положение. Контралатеральные конечности будут выполнять то же самое движение.
- Попросите участника выполнить упражнение на метрономе, установленном на 45 ударов в минуту. Это приводит к 22 повторениям мертвой ошибки за 60 с.
ПРИМЕЧАНИЕ: Участник должен держать правильную форму до 60 с или до тех пор, пока исследователь не определит, что правильная форма была нарушена или ритм метронома был прерван. - Нажмите Plot, нажмите красную кнопку, а затем нажмите Play. Нажмите кнопку Сохранить еще раз в приложении EMG. Участнику будет предоставлен обратный отсчет 3 секунд. Как только этот обратный отсчет начнется, нажмите Store на ультразвуке, чтобы начать запись ультразвука.
10. Ультразвуковое статическое измерение
- Нажмите кнопку Ввод , когда будет выбрано первое статическое изображение, которое требуется измерить.
- Нажмите «Измерить », чтобы открыть измерительный инструмент. Измерьте максимальную толщину мышц во время статических положений в сантиметрах от верхней нижней фасциальной границы до нижней верхней фасциальной границы (рисунок 5 [боковая доска] и рисунок 6 [мертвый жук]).
- Нажмите Enter на верхней нижней границе и Enter снова на нижней верхней границе.
- Повторите шаги 10.1-10.3 для статических измерений боковой доски и мертвого жука. Усредните измерения трех статических изображений.
Рисунок 5: Пример боковой брюшной стенки во время статической боковой планки, упражнения стартового положения и измерения мышц. A = внешний косой (0,554 см), B = внутренний косой (0,761 см) и C = поперечный живот (0,326 см). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Пример боковой брюшной стенки в отмершем статическом клопе, упражнение стартового положения и измерения мышц. A = внешний косой (0,618 см), B = внутренний косой (0,820 см) и C = поперечный живот (0,438 см). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
11. Ультразвуковые динамические измерения
- Измерьте максимальную толщину наружной косой, внутренней косой и поперечной толщины живота в течение первых 5 с и последних 5 с упражнения. Кроме того, запишите максимальную толщину в течение всех 60 с.
ПРИМЕЧАНИЕ: Боковая доска обычно выполняется в течение 5 с. Принимая во внимание наборы и рекомендации по повторению от предыдущих авторов, для сравнения в этом протоколе была выбрана более длительная продолжительность 60 с. Первые 5 с и последние 5 с задачи сравнивали, чтобы оценить как силовые, так и выносливые аспекты мышечной группы 23,24. - С помощью кнопки Scroll найдите первые 5 с и последние 5 с каждого упражнения. Кроме того, визуально осмотрите наибольшую толщину каждой мышцы на протяжении всего упражнения 60-х годов.
- Нажмите «Измерить », чтобы открыть измерительный инструмент. Измерьте максимальную толщину мышц во время статических положений в сантиметрах от верхней нижней фасциальной границы до нижней верхней фасциальной границы (рисунок 7 [боковая доска] и рисунок 8 [мертвый жук]).
- Разделите каждое из трех измерений толщины, полученных во время упражнений, на усредненное статическое положение, чтобы получить коэффициент активации 25.
Рисунок 7: Пример боковой брюшной стенки во время упражнения на боковую планку и измерения мышц в М-режиме. A = внешний косой (0,968 см), B = внутренний косой (0,937 см) и C = поперечный живот (0,714 см). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 8: Пример боковой брюшной стенки во время тренировки мертвого клопа и измерения мышц в М-режиме. A = внешний косой (0,840 см), B = внутренний косой (0,840 см) и C = поперечный живот (0,720 см). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
12. Измерение sEMG
- Нажмите значок Главная на странице записи данных ЭМГ. Выберите значок папки в правом верхнем углу экрана. Сохраненные выходные данные статических и тренировочных испытаний будут сохранены здесь. Преобразуйте каждый файл в файл .xlsx. Экспортируйте файл .xlsx.
- В электронной таблице получите максимальные значения в течение первых и последних 5 с, а также общее максимальное значение.
- Разделите статический выход sEMG, полученный на шагах 5 (статический боковой план sEMG) и 8 (мертвый bug sEMG), на выход во время упражнений соответственно.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Измерения как ультразвука, так и сЭМГ в статическом, тренировочном исходном положении представлены в таблице 2. Эти числа будут использоваться в качестве знаменателя при расчете коэффициента активации. Значения толщины наружного косого, внутреннего косого и поперечного живота в течение первых 5 с, последних 5 с и общей продолжительности (60 с) приведены в таблице 3. Эти числа делятся на числа, приведенные в таблице 2. Значения sEMG, нормализованные до статического, тренировочного стартового положения в течение первых 5 с, последних 5 с и пиковой активности представлены в таблице 4.
Коэффициент активации описывает величину увеличения толщины мышц в результате упражнения по сравнению со статическим, стартовым положением упражнения. Например, если внешняя косая во время боковой планки имела коэффициент активации 1,73, это означает, что толщина мышц увеличилась на 73% во время тренировки. Коэффициенты активации для наружного косого, внутреннего косого и поперечного живота обобщены в таблице 5. Использование коэффициента активации позволяет исследователям и клиницистам определять степень изменения толщины мышц в различных упражнениях и положениях26. Сбор ультразвуковых изображений с помощью М-режима также позволяет синхронизировать тайминг для определения начала активации и соответствующей толщины в момент начала7.
| Демография | |
| Возраст | 22.75 ± 4.94 лет |
| Высота | 169.25 ± 6.88 см |
| Масса | 67.32 ± 4.94 кг |
Таблица 1: Демография пациентов.
| Упражнение | Первые 5 с | Последние 5 с | Пик активности |
| ТЭСП | 0,01499725 мВ | 0,019264 мВ | 0,021207 мВ |
| Мертвый жук | 0,02534 мВ | 0,021346 мВ | 0,02534 мВ |
Таблица 2: пиковая активность sEMG в течение первых 5 с, последних 5 с и общего пика. EO = внешний косой, IO = внутренний косой, mV = милливольты, TrA = поперечный живот.
| Упражнение | Статический, начальная толщина упражнения | Статический, Упражнение Начало sEMG | ||
| ЭО | ИО | ТрА | ЭО | |
| ТЭСП | 0.554 см | 0.761 см | 0.326 см | 0,0059 мВ |
| Мертвый жук | 0.618 см | 0.82 см | 0.438 см | 0,0029 мВ |
Таблица 3: Толщина и пиковая активность sEMG во время статических боковых досок и мертвых клопов упражнений стартовых положений. cm = сантиметры, EO = внешний косой, IO = внутренний косой, TrA = поперечный живот.
| Упражнение | Первые 5 с | Последние 5 с | Пиковая толщина | ||||||
| ЭО | ИО | ТрА | ЭО | ИО | ТрА | ЭО | ИО | ТрА | |
| ТЭСП | 0.96 см | 1 см | 0.73 см | 0.91 см | 0.93 см | 0.58 см | 0.98 см | 1 см | 0.73 см |
| Мертвый жук | 0.61 см | 0.82 см | 0.43 см | 0.56 см | 0.79 см | 0.38 см | 0.62 см | 0.88 см | 0.5 см |
Таблица 4: Толщина мышц в течение первых 5 с, последних 5 с и в целом самая толстая точка во время упражнений на боковую доску и мертвых насекомых. см = сантиметры.
| Первые 5 с | Последние 5 с | Пиковая толщина | |||||||
| Коэффициент активации | ЭО | ИО | ТрА | ЭО | ИО | ТрА | ЭО | ИО | ТрА |
| Боковая доска | 1.73 | 1.31 | 2.24 | 1.64 | 1.22 | 1.78 | 1.77 | 1.31 | 2.24 |
| Мертвый жук | 0.99 | 1.00 | 0.98 | 0.91 | 0.96 | 0.87 | 1.00 | 1.07 | 1.14 |
Таблица 5: Коэффициенты активации ультразвука во время упражнений на боковой планке и мертвых насекомых. EO = внешний косой, IO = внутренний косой, TrA = поперечный живот.
Дополнительный рисунок 1: Позиционирование упражнений TESP. TESP = приподнятая боковая опора туловища. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 2: Исходное положение мертвой ошибки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 3: Повторение мертвых ошибок. TESP = приподнятая боковая опора туловища. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
М-режим ультразвука обеспечивает начало движения мышечной ткани и изменение толщины мышц при наблюдении анатомии в режиме реального времени за выбранное время21. Ультразвук в М-режиме в сочетании с sEMG обеспечивает общее понимание мышечной функции, включая электрическое представление и визуальное наблюдение. Эти инструменты могут использоваться в тандеме во время упражнений, чтобы предоставить исследователям глобальное понимание мышечной функции.
Специальное обучение ультразвуковым и sEMG методам необходимо для получения надежных и достоверных измерений. Методы нормализации, используемые с ультразвуком в М-режиме и sEMG, должны быть похожими для сравнения инструментов (т.е. статических, упражнений стартового положения)26.
Может потребоваться модификация пеноблока, используемого для крепления датчика, в зависимости от размера тела участника. Герметичность эластичного пояса также должна быть изменена в зависимости от размера тела участника. Преобразователь может слегка смещаться от исходного позиционирования во время движения до или после тренировки. Важно продолжать следить за изображением боковой брюшной стенки на экране УЗИ на протяжении всего процесса сбора данных. Достаточное количество ультразвукового геля необходимо для обеспечения четкой визуализации, но слишком много может помешать клею датчика sEMG. Модификация оптимального количества используемого ультразвукового геля важна на протяжении всего сбора данных.
Ограничение обоих инструментов заключается в том, что они представляют анатомию только непосредственно под датчиком sEMG и ультразвуковым преобразователем из-за ограниченной области вещания для каждого из них. Обычно делаются предположения, что анатомия непосредственно под датчиком по-прежнему обеспечивает адекватное представление мышцы 27,28.
Ультразвук в М-режиме обеспечивает эффективный способ обнаружения начала активации мышц и изменения толщины мышц на протяжении всего упражнения21. Это одномерное живое изображение анатомии с течением времени полезно для понимания изменения толщины мышц во время выполнения задачи. Ультразвук в М-режиме может быть дополнительно дополнен дополнительным инструментом, таким как sEMG, чтобы обеспечить полное понимание мышечной функции. Режим яркости по-прежнему должен использоваться для измерения толщины мышц; однако во время динамических упражнений ультразвук в М-режиме может быть альтернативно полезным. Применение М-модного ультразвука может быть использовано во время профилактических и реабилитационных упражнений у здоровых и патологических лиц18. Укрепление туловища, повышение выносливости и специфическая активация мышц туловища рекомендуются лицам с острой и хронической болью в пояснице. Ультразвук в М-режиме можно использовать во время упражнений, которые нацелены на вышеупомянутые рекомендации по наблюдению за началом активации, толщиной мышц в определенных точках времени упражнений и изменением толщины.
Корреляция между этими двумя инструментами не рассматривалась в действующем протоколе. Однако в предыдущих исследованиях отмечалось, что сравнения между этими двумя инструментами следует использовать с осторожностью. Было показано, что ультразвук обнаруживает начало активации мышц до электромиографии, поддерживая идею о том, что эти два инструмента измеряют различные аспекты мышечной функции29.
Эти методы подходят для применения, если цель состоит в том, чтобы измерить начало мышечной активации, а также мышечную толщину во время тренировки. Поскольку ультразвук в М-режиме обеспечивает визуальное представление вовлеченной мышцы, sEMG дополнит эту оценку электрическим представлением мышцы. % MVIC человека во время тренировки не может изменяться с течением времени или после вмешательства; в таком сценарии М-режим ультразвук может дополнять sEMG для оценки изменения толщины 7,10. Хотя ультразвуковые изображения использовались в обоих режимах для описания движения мышц в течение многих лет, этот протокол подробно описывает более современное динамическое применение, которое может оказать непосредственное влияние на использование ультразвука не только в исследованиях и строго контролируемых средах, но, что важно, в клинической практике с активными людьми и в спорте.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с данной рукописью.
Acknowledgments
Никакой.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alcohol prep pads | Henry Schein | HS1007 | |
| Amazon Basics 1/2- Inch Extra Thick Exercise Yoga Mat | Amazon | YM2001BK | |
| Delsys Trigno Sensor Adhesive Interface, 4-Slot | Delsys | SC:F03 | |
| Delsys Trigno Wireless System | Delsys | T03-A16014 | |
| Galaxy Tablet S5e | Samsung | SM-TS20N | |
| GE NextGen Logig e Ultrasound Unit | GE Healthcare | HR48382AR | |
| Linear Array Probe | GE Healthcare | H48062AB | |
| Trigno Avanti sensors | Delsys | T03-A16014 |
References
- Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. Muscles: Testing and Function with Posture and Pain. , Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore, MD. (2005).
- Bergmark, A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).
- Borghuis, J., Hof, A. L., Lemmink, K. A. P. M. The importance of sensory-motor control in providing core stability. Sports Medicine. 38 (11), 893-916 (2008).
- Ireland, M. L., Willson, J. D., Ballantyne, B. T., Davis, I. M. Hip strength in females with and without patellofemoral pain. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 33 (11), 671-676 (2003).
- Zazulak, B. T., Hewett, T. E., Reeves, N. P., Goldberg, B., Cholewicki, J. Deficits in neuromuscular control of the trunk predict knee injury risk: prospective biomechanical-epidemiologic study. The American Journal of Sports Medicine. 35 (7), 1123-1130 (2007).
- George, S. Z., et al. Interventions for the management of acute and chronic low back pain: revision 2021. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 51 (11), (2021).
- Dieterich, A. V., et al. M-mode ultrasound used to detect the onset of deep muscle activity. Journal of Electromyography and Kinesiology. 25 (2), 224-231 (2015).
- Teyhen, D. S., et al. Abdominal and lumbar multifidus muscle size and symmetry at rest and during contracted states normative reference ranges. Journal of Ultrasound in Medicine. 31 (7), 1099-1110 (2012).
- Oliva-Lozano, J. M., Muyor, J. M. Core muscle activity during physical fitness exercises: A systematic review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (12), 4306 (2020).
- Dieterich, A., Petzke, F., Pickard, C., Davey, P., Falla, D. Differentiation of gluteus medius and minimus activity in weight bearing and non-weight bearing exercises by M-mode ultrasound imaging. Manual therapy. 20 (5), 715-722 (2015).
- Biscarini, A., Contemori, S., Grolla, G. Activation of scapular and lumbopelvic muscles during core exercises executed on a whole-body wobble board. Journal of Sport Rehabilitation. 28 (6), 623-634 (2019).
- Calatayud, J., et al. Progression of core stability exercises based on the extent of muscle activity. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 96 (10), 694-699 (2017).
- McGill, S. M., Karpowicz, A. Exercises for spine stabilization: motion/motor patterns, stability progressions, and clinical technique. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (1), 118-126 (2009).
- Czaprowski, D., et al. Abdominal muscle EMG-activity during bridge exercises on stable and unstable surfaces. Physical Therapy in Sport. 15 (3), 162-168 (2014).
- Souza, G. M., Baker, L. L., Powers, C. M. Electromyographic activity of selected trunk muscles during dynamic spine stabilization exercises. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (11), 1551-1557 (2001).
- Criswell, E. Cram's Introduction to Surface Electromyography. , Jones & Bartlett Publishers. (2010).
- Mirmohammad, R., Minoonejhad, H., Sheikhhoseini, R. Ultrasonographic comparison of deep lumbopelvic muscles activity in plank movements on stable and unstable surface. Physical Treatments: Specific Physical Therapy Journal. 9 (3), 147-152 (2019).
- Bunce, S. M., Hough, A. D., Moore, A. P. Measurement of abdominal muscle thickness using M-mode ultrasound imaging during functional activities. Manual Therapy. 9 (1), 41-44 (2004).
- Garber, C. E., et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise. 43 (7), 1334-1359 (2011).
- Vera-Garcia, F. J., Moreside, J. M., McGill, S. M. MVC techniques to normalize trunk muscle EMG in healthy women. Journal of Electromyography and Kinesiology. 20 (1), 10-16 (2010).
- Partner, S. L., et al. Changes in muscle thickness after exercise and biofeedback in people with low back pain. Journal of Sport Rehabilitation. 23 (4), 307-318 (2014).
- Devorski, L., Bazett-Jones, D., Mangum, L. C., Glaviano, N. R. Muscle activation in the shoulder girdle and lumbopelvic-hip complex during common therapeutic exercises. Journal of Sport Rehabilitation. 31 (1), 31-37 (2021).
- Youdas, J. W., et al. Magnitudes of muscle activation of spine stabilizers in healthy adults during prone on elbow planking exercises with and without a fitness ball. Physiotherapy Theory and Practice. 34 (3), 212-222 (2018).
- Ekstrom, R. A., Donatelli, R. A., Carp, K. C. Electromyographic analysis of core trunk, hip, and thigh muscles during 9 rehabilitation exercises. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 37 (12), 754-762 (2007).
- Mangum, L. C., Sutherlin, M. A., Saliba, S. A., Hart, J. M. Reliability of ultrasound imaging measures of transverse abdominis and lumbar multifidus in various positions. PM&R. 8 (4), 340-347 (2016).
- Mangum, L. C., Henderson, K., Murray, K. P., Saliba, S. A. Ultrasound assessment of the transverse abdominis during functional movement. Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (5), 1225-1231 (2018).
- Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D.
- Chowdhury, R. H., et al. Surface electromyography signal processing and classification techniques. Sensors. 13 (9), 12431-12466 (2013).
- Tweedell, A. J., Tenan, M. S., Haynes, C. A. Differences in muscle contraction onset as determined by ultrasound and electromyography. Muscle & Nerve. 59 (4), 494-500 (2019).
