Summary
يستخدم هذا البروتوكول الموجات فوق الصوتية لوضع الحركة وتخطيط كهربية العضل السطحي في وقت واحد لقياس وظيفة العضلات في القلب. يمكن تحقيق سمك العضلات وتنشيط المثبتات المحلية (على سبيل المثال ، البطن المستعرضة ، المائلة الداخلية) والمحركات العالمية (على سبيل المثال ، المائل الخارجي) خلال نقاط زمنية محددة من تمارين اللوح الجانبي والحشرات الميتة.
Abstract
يسمح وضع الحركة (M-mode) بالموجات فوق الصوتية للباحثين والأطباء بقياس تغير سمك العضلات بمرور الوقت. يمكن قياس سمك العضلات بين حدود اللفافة في نقطة زمنية معينة أثناء التمرين. تنتج هذه النقطة الزمنية المحددة صورة أحادية البعد تؤدي إلى مراقبة حية في الوقت الفعلي للتشريح. يمكن الإشارة إلى الموجات فوق الصوتية المستخدمة أثناء الحركة الوظيفية باسم الموجات فوق الصوتية الديناميكية. هذا ممكن وموثوق به باستخدام محول طاقة خطي وحزام مرن وكتلة رغوة لتأمين وضع محول طاقة متسق. عادة ما يتم فحص جدار البطن الجانبي باستخدام الموجات فوق الصوتية بسبب الطبيعة المتداخلة للعضلات. يمكن أن يكمل تخطيط كهربية العضل السطحي (sEMG) التصوير بالموجات فوق الصوتية في الوضع M لأنه يقيس التمثيل الكهربائي لتنشيط العضلات. هناك حد أدنى من الأدلة باستخدام الموجات فوق الصوتية M-mode و sEMG في وقت واحد أثناء التمرين الأساسي. تتضمن التمارين التي تتحدى العضلات الأساسية كلا من عمليات التثبيت متساوية القياس (على سبيل المثال ، اللوح الجانبي) ، بالإضافة إلى حركات الأطراف المتذبذبة (على سبيل المثال ، حشرة ميتة). في هذه الدراسة ، سيتم استخدام كلتا الأداتين في وقت واحد لقياس وظيفة العضلات الأساسية أثناء التمرين. سيتم الحصول على قياسات الموجات فوق الصوتية باستخدام محول طاقة خطي ووحدة الموجات فوق الصوتية ، وسيتم الحصول على قياسات sEMG من نظام sEMG اللاسلكي. لإجراء مقارنات بين المشاركين والتمارين ، سيتم استخدام طرق التطبيع باستخدام أوضاع بدء التمرين الثابتة لكلا الأداتين. سيتم استخدام نسبة التنشيط للموجات فوق الصوتية وحسابها بقسمة السماكة المتعاقد عليها (السماكة خلال نقطة زمنية من التمرين) على سمك الراحة (وضع البداية). سيتم قياس سمك العضلات بالسنتيمتر من حدود اللفافة السفلية العلوية إلى حدود اللفافة العلوية السفلية. تهدف هذه الطرق إلى تقديم قياس مبتكر وعملي لوظيفة العضلات باستخدام الموجات فوق الصوتية M-mode و sEMG أثناء تمارين التحمل الأساسية.
Introduction
يتكون جدار البطن الجانبي من البطن المستعرض ، المائل الداخلي ، والمائل الخارجي1. ينقبض جدار البطن الجانبي بشكل مركزي وغريب الأطوار ومتماثل لتحمل القوى الموضوعة على الجسم1. يوفر الانكماش المشترك لهذه المجموعة العضلية استقرار مركز جسم الإنسان 2,3. هذه العضلات مهمة أثناء الوقاية وإعادة التأهيل من إصابات الأطراف السفلية لأن ضعف وظيفة الجذع يرتبط بزيادة تقريب الورك وأروح الركبة ، وهي عوامل خطر لإصابات الأطراف السفلية 4,5. التركيز على تقوية وزيادة القدرة على التحمل العضلي للعضلات الأساسية لا يقلل فقط من عوامل الخطر للطرف السفلي ولكن يمكن أيضا أن يقلل من آلام أسفل الظهر6. في الآونة الأخيرة ، تمت التوصية بأن الأفراد الذين يعانون من آلام أسفل الظهر الحادة والمزمنة يجب أن تشمل تقوية الجذع ، والقدرة على التحمل ، وتنشيط عضلات الجذع المحددة في إعادة تأهيلهم6. مثال على تنشيط عضلات الجذع المحددة هو استهداف عضلات الجذع المعزولة أو المجمعة باستخدام الانقباض المشترك لاستعادة السيطرة أو زيادة التنسيق في منطقة الورك القطنية الحوضية6.
هناك طريقتان لقياس وظيفة العضلات بشكل موضوعي وهما استخدام وضع الحركة (M-mode) بالموجات فوق الصوتية وتخطيط كهربية العضل السطحي (sEMG). توفر الموجات فوق الصوتية M-mode تصورا في الوقت الفعلي لحركة العضلات واللفافة خلال وقت مسجل يمكنه عرض بداية الحركةومداها 7. يتم قياس المسافة بين حدود اللفافة السفلية العلوية وحدود اللفافة العلوية السفلية في وقت محدد للحصول على سمك العضلات. يمكن تقسيم سمك العضلات خلال نقطة زمنية محددة من التمرين على سمك الراحة لتحقيق نسبة التنشيط8. يوفر sEMG نظرة ثاقبة لتنشيط العضلات والتعب ، حيث يمكن مقارنة الناتج بأقصى انقباض للعضلة9. تم استخدام هاتين الأداتين والطريقتين سابقا لقياس بداية تنشيط عضلات الورك خلال مجموعة متنوعة من التمارين في الأفراد الأصحاء والمصابين10. التمارين التي تستهدف الجذع ، وتحديدا جدار البطن الجانبي ، هي اللوح الجانبي والحشرات الميتة11،12،13. يتم تنفيذ اللوح الجانبي في وضع الاستلقاء الجانبي مع الكوع مباشرة تحت الكتف والساعد على الأرض ، ويتم رفع الوركين عن الأرض حتى يصبح العمود الفقري في وضع محايد. يتم تمديد الركبتين ، ويتم وضع القدمين فوق بعضهما البعض9 (الشكل التكميلي 1). يتم تنفيذ الحشرة الميتة في وضع ضعيف مع كلا الذراعين مباشرة أعلاه والوركين والركبتين مثنية بزاوية 90 درجة. يبدأ التمرين عندما يتم ثني ذراع واحدة فوق الرأس وتمتد الساق المقابلة. تظل الذراع والساق المعاكسة في وضع محايد ثم تنثني وتمتد بمجرد عودة الذراع والساق المتحركة الأصلية إلى الوضع المحايد13 (الشكل التكميلي 2 والشكل التكميلي 3).
وقد لوحظ أن تنشيط المائل الخارجي يتراوح من 37٪ إلى 62٪ من الحد الأقصى للانكماش متساوي القياس الطوعي (MVIC) خلال اللوح الجانبي11،12،14. أثناء الحشرة الميتة ، تم تسجيل تنشيط المائل الخارجي بين 20٪ إلى 30٪ من MVIC لخمس مرات فقط من التمرين15. تنشط عضلات البطن الداخلية المائلة والمستعرضة ، عضلات البطن العميقة لجدار البطن الجانبي ، بين 22٪ إلى 28٪ من MVIC خلال اللوح الجانبي12,14. نظرا للطبيعة المتداخلة للعضلات الداخلية المائلة والمستعرضة ، تم دمج العضلتين أثناء مجموعة sEMG14. أحد قيود sEMG هو الحديث المتبادل من العضلات المجاورة ، حيث قد ينتج مستشعر sEMG ناتجا لعضلة مختلفة ، مما يؤدي إلى فهم خاطئ للتنشيط16. يمكن استخدام قياسات سمك العضلات التي تم الحصول عليها باستخدام الموجات فوق الصوتية للتخفيف من هذا القيد ، وهذا القياس ممكن أثناء تمارين الجذع ، مثل المعلقات متساوية القياس المذكورة سابقا17.
تم تسجيل سمك العضلات لجدار البطن الجانبي خلال اللوح الجانبي كمقدار مطلق للفرق بين السماكة المتعاقد عليها وسمك الراحة. عند النقطة الزمنية 30 ثانية من اللوح الجانبي ، زاد سمك العضلات المائل الداخلي والمائل الخارجي بمقدار 0.526 مم و 0.205 مم ، على التوالي17. تم تسجيل هذه القياسات في وضع السطوع بالموجات فوق الصوتية في نقطة زمنية واحدة خلال اللوح الجانبي. عادة ما يتم إجراء الموجات فوق الصوتية في الوضع B لتقييم الصور قبل وبعد. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة تسمح فقط بالقياس في نقطتين زمنيتين18. توفر الموجات فوق الصوتية M-mode مزايا متزايدة مقارنة بالموجات فوق الصوتية في الوضع B ، حيث يمكنها اكتشاف بداية تنشيط العضلات وكذلك سمك العضلات أثناء التمرين بأكمله مع أي نقطة زمنية يمكن اختيارها للقياس18. لذلك ، فإن الهدف العام للبروتوكول الحالي هو توفير قياس مبتكر وعملي لوظيفة العضلات باستخدام الموجات فوق الصوتية M-mode و sEMG أثناء تمارين التحمل الأساسية. هذا مفيد للباحثين والأطباء لفهم كيفية عمل العضلات طوال مدة التمرين ، خاصة ذات طبيعة التحمل ، بدلا من القياس المعزول إلى نقطة زمنية واحدة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
قدم جميع المشاركين من البشر موافقة مستنيرة. كان البروتوكول جزءا من دراسة وافق عليها مجلس المراجعة المؤسسية بجامعة سنترال فلوريدا. تضمنت معايير الإدراج الأعمار من 18 إلى 45 عاما والنشاط البدني وفقا لإرشادات ACSM (30 دقيقة من النشاط المعتدل إلى القوي 5 أيام في الأسبوع)19. تضمنت معايير الاستبعاد آلام أسفل الظهر خلال العام الماضي ، وآلام أو إصابة الورك أو الجزء العلوي أو السفلي الحالية ، وتاريخ عام من جراحة أسفل الظهر أو جراحة الأطراف السفلية ، واضطراب التوازن المبلغ عنه ذاتيا ، وتشوهات العضلات ، والحمل حاليا ، أو وجود جرح مفتوح في منطقة البطن (الجدول 1).
1. إعداد أداة جمع البيانات
- تحقق من سلامة جهاز الموجات فوق الصوتية وجهاز sEMG (انظر جدول المواد).
- قم بتشغيل جهاز الموجات فوق الصوتية ، واضغط على المريض ، وأضف مريضا جديدا. انقر فوق مريض جديد وأدخل رقم تعريف المريض. حدد نوع اختبار MSK > الإعداد المسبق للبطن واضغط على تسجيل. اضغط على إنهاء.
- قم بتشغيل الجهاز اللوحي (انظر جدول المواد) وانقر فوق تطبيق تسجيل EMG. انقر فوق زر القائمة في أعلى الشاشة اليسرى وابحث عن أجهزة الاستشعار. أخرج المستشعر من القاعدة ومرر مؤشر الماوس فوق زر التنشيط. بمجرد توصيل المستشعر بالتطبيق ، قم بإنشاء مجلد جديد برقم تعريف المشارك.
ملاحظة: إعدادات الموجات فوق الصوتية في الإعداد المسبق للبطن ، الوضع B: لون B = خريطة الصبغة D ، ارتفاع تكبير الكتابة = 4 ، عرض تكبير الكتابة = 4 ، المؤشر الحراري = TLS ، مستوى ATO = منخفض ، رقم التركيز = 2 ، رقم التركيز CrossXBeam = 2 ، عمق التركيز = 50 ، العمق (سم) = 3 ، الضغط = 1 ، عرض التركيز = 1 ، عرض التركيز CrossXBeam = 1 ، كثافة الخط = 3 ، كثافة الخط CrossXBeam = 3 ، القمع = 0 ، متوسط الإطار = 4 ، من متوسط CrossXBeam = 2 ، CrossXBeam = 2 ، CrossXBeam # = منخفض ، نوع CrossXBeam = متوسط ، تحسين الحافة = 3 ، B التوجيه = 0 ، خريطة المقياس الرمادي = الخريطة الرمادية C ، الكسب = 34 ، النطاق الديناميكي = 69 ، الرفض = 0 ، التردد (MHz) = 12. إعدادات الموجات فوق الصوتية في الإعداد المسبق للبطن ، الوضع M: سرعة الاجتياح = 0 ، لون M = خريطة الصبغة C ، تنسيق عرض Dop = Vert 1/2 B ، الرفض = 0 ، الضغط = 1 ، خريطة المقياس الرمادي = الخريطة الرمادية D ، M Gain (دلتا من B) = 0.
2. إعداد تخطيط كهربية العضل السطحي (انظر جدول المواد)
- حدد موقع المستشعر المائل الخارجي عن طريق ملامسة قمة الحرقفي الأيمن والضلع السفلي الأيمن بينما يكون المشارك مستلقا على الخطاف (الشكل 1). ضع المستشعر 3 سم من الأمام من نقطة المنتصف بين الضلع السفلي والقمة الحرقفية ، بالتوازي مع ألياف العضلات20.
- احلق ونظف وقم بتنضير منطقة الجلد حيث سيتم وضع المستشعر (انظر جدول المواد). أضف مادة لاصقة (انظر جدول المواد) إلى المستشعر وثبتها على الجلد.
الشكل 1: موقع فحص جدار البطن الجانبي. يتم وضع مستشعر sEMG 3 سم أمامي من نقطة المنتصف بين الضلع السفلي والقمة الحرقفية ، بالتوازي مع ألياف العضلات20. يقع محول الطاقة على بعد 10 سم من السرة حتى يصبح جدار البطن الجانبي مرئيا على الشاشة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
3. إعداد الموجات فوق الصوتية (انظر جدول المواد)
- في وضع الوقوف ، ضع محول الطاقة من خلال الحزام المرن وكتلة الرغوة (الشكل 2).
- أضف الجل إلى محول الطاقة وضع محول الطاقة 10 سم جانبيا إلى السرة. اضبط حتى يصبح جدار البطن الجانبي مرئيا على الشاشة21 (الشكل 3).
- تأكد من أن الترجام مثبت بإحكام على جدار البطن الجانبي.
- تأمين الحزام مع الأشرطة الفيلكرو. اضبط العمق للحصول على جودة الصورة المثلى في الوضع B (الشكل 4).
الشكل 2: محول الطاقة يوضع من خلال الحزام المرن وكتلة الرغوة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: مثال على صورة الراحة للتحقق من جدار البطن الجانبي. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 4: محول مثبت على جدار البطن الجانبي بواسطة الحزام المرن وكتلة الرغوة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
4. لوح جانبي ثابت بالموجات فوق الصوتية
- على حصيرة اليوغا (انظر جدول المواد) ، اطلب من المشارك الاستلقاء على جانبه الأيمن مع كوعه في 90 درجة من الانثناء ، بحيث يتم رفع جذعه وطرفه العلوي عن الأرض. يجب تكديس أقدام المشارك على بعضها البعض مع تمديد الركبتين بالكامل. يجب أن تكون الأرجل متوازية لمس حصيرة اليوغا.
- اضغط على تجميد ثم قم بتخزين كل صورة لالتقاط ثلاث صور ثابتة بالموجات فوق الصوتية لجدار البطن الجانبي.
ملاحظة: سيتم وضع الصور المحفوظة أسفل شاشة الصورة النشطة.
5. لوح جانبي ثابت sEMG
ملاحظة: في الوقت نفسه ، سيحصل الباحث أيضا على إخراج sEMG أثناء تحديد المواقع الثابتة الموضحة في الخطوة 4.1.
- في قائمة sEMG في أعلى الشاشة اليسرى لتطبيق تسجيل EMG ، حدد الإعدادات ، وهي رمز الترس .
- بمجرد الدخول إلى صفحة إعدادات المستشعر ، حدد رمز العضلة ذات الرأسين . سيؤدي هذا إلى فتح صفحة قياسات التطبيع.
- اضغط على انقر فوق تشغيل للبدء ؛ سيكون هناك عد تنازلي 5 ثوان. خلال هذه الفترة ، اطلب من المريض تولي موقف الاختبار. سيستغرق التسجيل 5 ثوان إضافية.
- سجل "MVC = . XXXXmV" ، حيث سيتم استخدام هذا لحساب التطبيع.
ملاحظة: تقوم مجموعة EMG المحمولة تلقائيا بتمرير نطاق المرشحات بين 20-450 هرتز. EMG (RMS) 333.3 ، عرض النافذة 1125 مللي ثانية.
6. لوح جانبي
- بعد ذلك ، اطلب من المشارك إكمال اللوح الجانبي لمدة 60 ثانية مع الحفاظ على النموذج الصحيح22. اضغط على M على جهاز الموجات فوق الصوتية لتشغيل الوضع M .
- اضغط على Plot ، واضغط على الزر الأحمر واضغط على الزر حفظ مرة أخرى في تطبيق EMG. سيتم إعطاء المشارك العد التنازلي 3 ثوان. بمجرد بدء العد التنازلي ، اضغط على تخزين الموجات فوق الصوتية لبدء تسجيل الموجات فوق الصوتية.
ملاحظة: سيحتفظ المشارك بالنموذج الصحيح حتى 60 ثانية ، أو عندما يقرر الباحث أن النموذج الصحيح قد تم تعطيله. - لحفظ فيديو الوضع M المسجل ، اضغط على المتجر بمجرد توقف التمرين وزر الإيقاف في تطبيق sEMG.
- انقر حفظ الملف باسم واكتب اسم ملف لحفظ الإخراج ، والذي سيظهر على الشاشة عند إيقاف التسجيل.
7. الموجات فوق الصوتية ساكنة علة ميتة
- على حصيرة اليوغا ، اطلب من المشارك وضع الاستلقاء مع وضع أرجله في وضع الاستلقاء.
- اضغط على B للدخول إلى وضع السطوع. اضغط على تجميد ثم قم بتخزين كل صورة لالتقاط ثلاث صور ثابتة لجدار البطن الجانبي عبر الموجات فوق الصوتية. سيتم وضع الصور المحفوظة أسفل شاشة الصورة النشطة.
8. sEMG ثابت علة ميتة
- في قائمة تطبيق EMG (أعلى اليسار) ، حدد الإعدادات ، وهي أيقونة الترس .
- بمجرد الدخول إلى صفحة إعدادات المستشعر ، حدد رمز العضلة ذات الرأسين . سيؤدي هذا إلى فتح صفحة قياسات التطبيع.
- اضغط على انقر فوق تشغيل للبدء. خلال العد التنازلي 5 ثوان ، اطلب من المريض تولي موضع الاختبار. سيستغرق التسجيل 5 ثوان إضافية.
- سجل "MVC = . XXXXmV" ، حيث سيتم استخدام هذا لحساب التطبيع.
9. علة ميتة
- بعد ذلك ، اطلب من المشارك إكمال الخطأ الميت لمدة 60 ثانية ، مع الحفاظ على النموذج الصحيح. اضغط على M على جهاز الموجات فوق الصوتية لتشغيل الوضع M .
- اطلب من المشارك تمديد كتفه الأيمن إلى أقصى حد مع تمديد الورك والركبة اليسرى إلى أقصى حد ، مع الحفاظ أيضا على وضع البداية للأطراف المقابلة.
- اطلب من المشارك ثني الكتف والورك والركبة للعودة إلى وضع البداية. ثم تؤدي الأطراف المقابلة نفس الحركة.
- اطلب من المشارك أداء التمرين على بندول الإيقاع مضبوطا على 45 نبضة في الدقيقة. ينتج عن هذا 22 تكرارا للحشرة الميتة في 60 ثانية.
ملاحظة: يجب على المشارك الاحتفاظ بالنموذج الصحيح حتى 60 ثانية ، أو حتى يقرر الباحث أن النموذج الصحيح قد تعطل أو توقف إيقاع بندول الإيقاع. - اضغط على Plot ، واضغط على الزر الأحمر ثم اضغط على تشغيل. اضغط على الزر حفظ مرة أخرى في تطبيق EMG. سيتم إعطاء المشارك العد التنازلي 3 ثوان. بمجرد بدء العد التنازلي ، اضغط على تخزين الموجات فوق الصوتية لبدء تسجيل الموجات فوق الصوتية.
10. قياس ثابت بالموجات فوق الصوتية
- انقر فوق Enter عند تحديد أول صورة ثابتة تريد قياسها.
- اضغط على القياس لفتح أداة القياس. قم بقياس أقصى سمك للعضلات أثناء المواضع الثابتة بالسنتيمتر من حدود اللفافة السفلية العلوية إلى حدود اللفافة العلوية السفلية (الشكل 5 [اللوح الجانبي] والشكل 6 [حشرة ميتة]).
- انقر فوق Enter عند الحد السفلي الأعلى وأدخل مرة أخرى عند الحد الأدنى الأعلى.
- كرر الخطوات 10.1-10.3 للقياسات الثابتة للألواح الجانبية والحشرات الميتة. متوسط قياسات الصور الثابتة الثلاث.
الشكل 5: مثال على جدار البطن الجانبي أثناء ثبات اللوح الجانبي ، ووضعية بدء التمرين وقياسات العضلات. A = مائل خارجي (0.554 سم) ، B = مائل داخلي (0.761 سم) ، و C = مائل عرضي (0.326 سم). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 6: مثال على جدار البطن الجانبي في الحشرة الميتة الثابتة ، ووضعية بدء التمرين وقياسات العضلات. A = مائل خارجي (0.618 سم) ، B = مائل داخلي (0.820 سم) ، و C = مائل عرضي (0.438 سم). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
11. قياسات ديناميكية بالموجات فوق الصوتية
- قم بقياس السماكة القصوى لسمك البطن المائل الخارجي والمائل الداخلي والعرضي خلال أول 5 ثوان وآخر 5 ثوان من التمرين. بالإضافة إلى ذلك ، سجل الحد الأقصى للسمك على مدار 60 ثانية بأكملها.
ملاحظة: يتم تنفيذ اللوح الجانبي بشكل شائع لمدة 5 ثوان. بأخذ مجموعات وإرشادات التكرار من المؤلفين السابقين ، تم اختيار مدة أطول من 60 ثانية للمقارنة في هذا البروتوكول. تمت مقارنة أول 5 ثوان وآخر 5 ثوان من المهمة لتقييم كل من جوانب القوة والتحمل لمجموعة العضلات23,24. - باستخدام زر التمرير ، ابحث عن أول 5 ثوان وآخر 5 ثوان من كل تمرين. بالإضافة إلى ذلك ، افحص بصريا أكبر سمك لكل عضلة طوال تمرين 60 ثانية.
- اضغط على القياس لفتح أداة القياس. قم بقياس الحد الأقصى لسمك العضلات أثناء المواضع الثابتة بالسنتيمتر من حدود اللفافة السفلية العلوية إلى حدود اللفافة العلوية السفلية (الشكل 7 [اللوح الجانبي] والشكل 8 [حشرة ميتة]).
- قسم كل من قياسات السماكة الثلاثة التي تم الحصول عليها أثناء التمارين على متوسط الوضع الثابت للحصول على نسبة تنشيط 25.
الشكل 7: مثال على جدار البطن الجانبي أثناء تمرين اللوح الخشبي الجانبي وقياسات العضلات في الوضع M. A = مائل خارجي (0.968 سم) ، B = مائل داخلي (0.937 سم) ، و C = مائل عرضي (0.714 سم). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 8: مثال على جدار البطن الجانبي أثناء تمرين الحشرة الميتة وقياسات العضلات في الوضع M. A = مائل خارجي (0.840 سم) ، B = مائل داخلي (0.840 سم) ، و C = مائل عرضي (0.720 سم). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
12. قياس sEMG
- اضغط على أيقونة الصفحة الرئيسية في صفحة تسجيل بيانات EMG. حدد رمز المجلد في الزاوية اليمنى العليا من الشاشة. سيتم حفظ الإخراج المحفوظ من التجارب الثابتة والتمرين هنا. تحويل كل ملف إلى ملف .xlsx . تصدير ملف .xlsx .
- في جدول بيانات، احصل على القيم القصوى خلال أول وآخر 5 ثوان، والقيمة القصوى الإجمالية.
- اقسم ناتج sEMG الثابت الذي تم الحصول عليه في الخطوتين 5 (sEMG اللوح الجانبي الثابت) و 8 (sEMG للحشرة الميتة) على الإخراج أثناء التدريبات ، على التوالي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يتم تمثيل قياسات كل من الموجات فوق الصوتية و sEMG أثناء وضع بدء التمرين الثابت في الجدول 2. سيتم استخدام هذه الأرقام كمقام عند حساب نسبة التنشيط. قيم سمك البطن المائل الخارجي والمائل الداخلي والمستعرض خلال أول 5 ثوان ، وآخر 5 ثوان ، والمدة الإجمالية (60 ثانية) في الجدول 3. هذه الأرقام مقسومة على الأرقام الواردة في الجدول 2. يتم عرض قيم sEMG التي تم تطبيعها إلى ثابتة ، وموضع بدء التمرين خلال أول 5 ثوان ، وآخر 5 ثوان ، ونشاط الذروة في الجدول 4.
تصف نسبة التنشيط حجم الزيادة في سمك العضلات نتيجة التمرين مقارنة بوضعية بدء التمرين الثابتة. على سبيل المثال ، إذا كان المائل الخارجي أثناء اللوح الجانبي يحتوي على نسبة تنشيط تبلغ 1.73 ، فهذا يعني أن سمك العضلات زاد بنسبة 73٪ أثناء التمرين. يتم تلخيص نسب التنشيط للبطن المائل الخارجي والمائل الداخلي والمستعرض في الجدول 5. يسمح استخدام نسبة التنشيط للباحثين والأطباء بتحديد مدى التغير في سمك العضلات في مجموعة متنوعة من التمارين والمواقف26. يسمح جمع صور الموجات فوق الصوتية مع الوضع M أيضا بمزامنة التوقيت لتحديد بداية التنشيط والسماكة المقابلة في وقت البدء7.
| التركيبه السكانيه | |
| عمر | 22.75 ± 4.94 سنة (سنوات) |
| ارتفاع | 169.25 ± 6.88 سم |
| قداس | 67.32 ± 4.94 كجم |
الجدول 1: التركيبة السكانية للمريض.
| تمرين | أول 5 ثوان | آخر 5 ثوان | ذروة النشاط |
| TESP | 0.01499725 مللي فولت | 0.019264 مللي فولت | 0.021207 مللي فولت |
| علة ميتة | 0.02534 مللي فولت | 0.021346 مللي فولت | 0.02534 مللي فولت |
الجدول 2: نشاط ذروة sEMG خلال أول 5 ثوان ، وآخر 5 ثوان ، والذروة الإجمالية. EO = مائل خارجي ، IO = مائل داخلي ، mV = مللي فولت ، TrA = أبدومينيس عرضي.
| تمرين | ثابت ، سمك بدء التمرين | ثابت ، بدء التمرين sEMG | ||
| EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | EO | |
| TESP | 0.554 سم | 0.761 سم | 0.326 سم | 0.0059 مللي فولت |
| علة ميتة | 0.618 سم | 0.82 سم | 0.438 سم | 0.0029 مللي فولت |
الجدول 3: سمك وذروة نشاط sEMG أثناء مواضع بدء تمرين اللوح الجانبي الثابت والحشرات الميتة. سم = سنتيمتر ، EO = مائل خارجي ، IO = مائل داخلي ، TrA = أبدومينيس عرضي.
| تمرين | أول 5 ثوان | آخر 5 ثوان | سمك الذروة | ||||||
| EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | |
| TESP | 0.96 سم | 1 سم | 0.73 سم | 0.91 سم | 0.93 سم | 0.58 سم | 0.98 سم | 1 سم | 0.73 سم |
| علة ميتة | 0.61 سم | 0.82 سم | 0.43 سم | 0.56 سم | 0.79 سم | 0.38 سم | 0.62 سم | 0.88 سم | 0.5 سم |
الجدول 4: سمك العضلات خلال أول 5 ثوان ، آخر 5 ثوان ، والنقطة الأكثر سمكا بشكل عام خلال تمارين اللوح الخشبي الجانبي والحشرات الميتة. سم = سم.
| أول 5 ثوان | آخر 5 ثوان | سمك الذروة | |||||||
| نسبة التفعيل | EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات | EO | آي أو | هيئه تنظيم الاتصالات |
| لوح جانبي | 1.73 | 1.31 | 2.24 | 1.64 | 1.22 | 1.78 | 1.77 | 1.31 | 2.24 |
| علة ميتة | 0.99 | 1.00 | 0.98 | 0.91 | 0.96 | 0.87 | 1.00 | 1.07 | 1.14 |
الجدول 5: نسب تنشيط الموجات فوق الصوتية أثناء تمارين اللوح الجانبي والحشرات الميتة. EO = مائل خارجي ، IO = مائل داخلي ، TrA = أبدومينيس عرضي.
الشكل التكميلي 1: وضع تمرين TESP. TESP = دعم جانبي مرتفع للجذع. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 2: موضع بدء الحشرة الميتة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 3: تكرار الحشرات الميتة. TESP = دعم جانبي مرتفع للجذع. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يوفر الوضع M الموجات فوق الصوتية بداية حركة الأنسجة العضلية وتغير سمك العضلات أثناء مراقبة التشريح في الوقت الفعلي خلال فترة زمنية محددة21. توفر الموجات فوق الصوتية M-mode جنبا إلى جنب مع sEMG فهما شاملا لوظيفة العضلات ، بما في ذلك التمثيل الكهربائي والملاحظة البصرية. يمكن استخدام هذه الأدوات جنبا إلى جنب أثناء التمرين لتزويد الباحثين بفهم عالمي لوظيفة العضلات.
التدريب المحدد لتقنيات الموجات فوق الصوتية و sEMG ضروري لإنتاج قياسات موثوقة وصالحة. يجب أن تكون طرق التطبيع المستخدمة مع الموجات فوق الصوتية M-mode و sEMG متشابهة من أجل مقارنة الأدوات (أي ثابتة ، وضع بدء التمرين)26.
قد تكون هناك حاجة إلى تعديل كتلة الرغوة المستخدمة لتأمين محول الطاقة بناء على حجم جسم المشارك. يجب أيضا تعديل ضيق الحزام المرن اعتمادا على حجم جسم المشارك. قد يتحرك الترجام قليلا من الموضع الأصلي أثناء الحركة قبل التمرين أو بعده. من المهم الاستمرار في مراقبة صورة جدار البطن الجانبي على شاشة الموجات فوق الصوتية طوال عملية جمع البيانات. هناك حاجة إلى كمية وافرة من هلام الموجات فوق الصوتية لضمان التصوير الواضح ، ولكن الكثير يمكن أن يتداخل مع لاصق مستشعر sEMG. يعد تعديل الكمية المثلى من هلام الموجات فوق الصوتية المستخدم أمرا مهما في جميع مراحل جمع البيانات.
يتمثل أحد قيود كلا الجهازين في أنهما يمثلان فقط التشريح مباشرة أسفل مستشعر sEMG ومحول الموجات فوق الصوتية بسبب منطقة البث المحدودة لكل منهما. عادة ما يتم وضع افتراضات بأن التشريح الموجود أسفل المستشعر مباشرة لا يزال يوفر تمثيلا مناسبا للعضلة27,28.
توفر الموجات فوق الصوتية M-mode طريقة فعالة للكشف عن بداية تنشيط العضلات وتغير سمك العضلات طوال مدة التمرين21. هذه الصورة الحية أحادية البعد للتشريح بمرور الوقت مفيدة لفهم تغير سمك العضلات أثناء المهمة. يمكن استكمال الموجات فوق الصوتية في الوضع M بأداة إضافية مثل sEMG لتوفير فهم كامل لوظيفة العضلات. يجب الاستمرار في استخدام وضع السطوع لقياس سمك العضلات ؛ ومع ذلك ، أثناء التمرين الديناميكي ، قد تكون الموجات فوق الصوتية في الوضع M مفيدة بدلا من ذلك. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية في الوضع M أثناء تمارين الوقاية وإعادة التأهيل لدى الأفراد الأصحاء والمرضيين18. يوصى بتقوية الجذع وزيادة القدرة على التحمل وتنشيط عضلات الجذع المحددة للأفراد الذين يعانون من آلام أسفل الظهر الحادة والمزمنة. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية في الوضع M أثناء التمارين التي تستهدف التوصيات المذكورة أعلاه لمراقبة بداية التنشيط ، وسمك العضلات في نقاط زمنية معينة للتمرين ، والتغير في السماكة.
ولم يتم فحص العلاقة بين الصكين في البروتوكول الحالي. غير أن دراسات سابقة أشارت إلى أنه ينبغي توخي الحذر في إجراء مقارنات بين الصكين. لقد ثبت أن الموجات فوق الصوتية تكتشف بداية تنشيط العضلات قبل تخطيط كهربية العضل ، مما يدعم فكرة أن هاتين الأداتين تقيسان جوانب مختلفة من وظيفة العضلات29.
هذه الطرق مناسبة للتطبيق إذا كان الهدف هو قياس بداية تنشيط العضلات وكذلك سمك العضلات أثناء التمرين. نظرا لأن الموجات فوق الصوتية في الوضع M توفر تمثيلا مرئيا للعضلة المعنية ، فإن sEMG ستكمل هذا التقييم بالتمثيل الكهربائي للعضلة. قد لا تتغير النسبة المئوية MVIC للفرد أثناء التمرين بمرور الوقت أو بعد التدخل ؛ في مثل هذا السيناريو ، يمكن للموجات فوق الصوتية في الوضع M أن تكمل sEMG لتقييم تغير السماكة 7,10. على الرغم من استخدام صور الموجات فوق الصوتية في كلا الوضعين لوصف حركة العضلات لسنوات عديدة ، إلا أن هذا البروتوكول يفصل تطبيقا ديناميكيا أحدث يمكن أن يكون له تأثير مباشر على استخدام الموجات فوق الصوتية ليس فقط في الأبحاث والبيئات عالية التحكم ، ولكن الأهم من ذلك في الممارسة السريرية مع الأفراد النشطين وفي الرياضة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح فيما يتعلق بهذه المخطوطة.
Acknowledgments
اي.
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. Application of ultrasound in medicine. Acta Informatica Medica. 19 (3), 168-171 (2011).
- 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).
