Summary
Denne protokol bruger bevægelsestilstand ultralyd og overfladeelektromyografi samtidigt til at måle muskelfunktionen i kernen. Muskeltykkelse og aktivering af de lokale stabilisatorer (f.eks. tværgående abdominis, indre skrå) og globale bevægere (f.eks. ekstern skrå) kan opnås under specifikke tidspunkter for sideplanken og døde bugøvelser.
Abstract
Motion mode (M-mode) ultralyd giver forskere og klinikere mulighed for at måle ændringen af muskeltykkelse over tid. Muskeltykkelse kan måles mellem fasciale grænser på et givet tidspunkt under en øvelse. Dette valgte tidspunkt producerer et endimensionelt billede, der resulterer i realtid, live observation af anatomi. Ultralyd, der anvendes under funktionel bevægelse, kan betegnes som dynamisk ultralyd; Dette er muligt og pålideligt ved brug af en lineær transducer, elastisk bælte og skumblok for at sikre ensartet transducerplacering. Den laterale abdominalvæg undersøges almindeligvis ved hjælp af ultralyd på grund af musklernes overlappende karakter. Overfladeelektromyografi (sEMG) kan supplere M-mode ultralydsbilleddannelse, fordi den måler den elektriske repræsentation af muskelaktivering. Der er minimale beviser ved hjælp af M-mode ultralyd og sEMG samtidigt under kernetræning. Øvelser, der udfordrer kernemuskulaturen, involverer både isometriske greb (f.eks. Sideplanke) samt oscillerende ekstremitetsbevægelser (f.eks. Død bug). I denne undersøgelse vil begge instrumenter blive brugt samtidigt til at måle kernemuskelfunktionen under træning. Ultralydsmålinger opnås ved hjælp af en lineær transducer og ultralydsenhed, og sEMG-målinger vil blive erhvervet fra et trådløst sEMG-system. For at foretage sammenligninger mellem deltagere og øvelser vil normaliseringsmetoder ved hjælp af statiske træningsstartpositioner for begge instrumenter blive brugt. Et aktiveringsforhold vil blive brugt til ultralyd og beregnet ved at dividere den kontraherede tykkelse (tykkelse under et træningstidspunkt) med den hvilede (startposition) tykkelse. Muskeltykkelse måles i centimeter fra den overlegne ringere fasciale grænse til ringere overlegen fascial grænse. Disse metoder sigter mod at tilbyde en innovativ og praktisk måling af muskelfunktion med M-mode ultralyd og sEMG under core udholdenhedsøvelser.
Introduction
Den laterale abdominalvæg består af de tværgående abdominis, indre skrå og ydre skrå1. Den laterale abdominalvæg trækker sig sammen, excentrisk og isometrisk for at modstå de kræfter, der er placeret på kroppen1. Co-sammentrækningen af denne muskelgruppe giver stabilisering af centrum af menneskekroppen 2,3. Disse muskler er vigtige under forebyggelse og rehabilitering af skader i underekstremiteterne, fordi dårlig bagagerumsfunktion er forbundet med øget hofteadduktion og knævalgus, som er risikofaktorer for skader i underekstremiteterne 4,5. Fokus på at styrke og øge muskulær udholdenhed i kernemuskulaturen reducerer ikke kun risikofaktorer for underekstremiteten, men kan også mindske lændesmerter6. For nylig er det blevet anbefalet, at personer, der lider af akutte og kroniske lændesmerter, bør inkludere bagagerumsstyrkelse, udholdenhed og specifik bagagerumsmuskelaktivering i deres rehabilitering6. Et eksempel på specifik trunkmuskelaktivering er rettet mod isolerede eller grupperede bagagerumsmuskler ved hjælp af co-sammentrækning for at genoprette kontrollen eller øge koordinationen af lumbopelvic-hofteområdet6.
To måder at objektivt måle muskelfunktion på er brugen af bevægelsestilstand (M-mode) ultralyd og overfladeelektromyografi (sEMG). M-mode ultralyd giver en real-time visualisering af muskel og fascia bevægelse i løbet af en optaget tid, som kan vise begyndelsen og omfanget af bevægelsen7. Afstanden mellem den overlegne ringere fasciale grænse og den ringere overlegne fasciale grænse måles på et valgt tidspunkt for at opnå muskeltykkelse. Muskeltykkelse under et bestemt tidspunkt for en øvelse kan divideres med hviletykkelse for at opnå et aktiveringsforhold8. sEMG giver indsigt i muskelaktivering og træthed, da outputtet kan sammenlignes med musklens maksimale sammentrækning9. Disse to instrumenter og metoder er tidligere blevet brugt til at måle begyndelsen af hoftemuskelaktivering under en række øvelser hos raske og skadede personer10. Øvelser, der er målrettet mod bagagerummet, og specifikt den laterale mavevæg, er sideplanken og død bug11,12,13. Sideplanken udføres i en sideliggende stilling med albuen direkte under skulderen og underarmen på jorden, hofterne hæves fra jorden, indtil rygsøjlen er i neutral position. Knæene forlænges, og fødderne placeres oven på hinanden9 (supplerende figur 1). Den døde bug udføres i liggende stilling med begge arme lige over og hofter og knæ bøjet i en 90 ° vinkel. Øvelsen begynder, når den ene arm bøjes over hovedet, og det kontralaterale ben strækker sig. Den modsatte arm og ben forbliver i en neutral position og bøjes derefter og strækkes, når den oprindelige bevægelige arm og ben vender tilbage til neutral position13 (supplerende figur 2 og supplerende figur 3).
Aktiveringen af den ydre skrå har vist sig at variere fra 37% til 62% af maksimal frivillig isometrisk sammentrækning (MVIC) under sideplanken11,12,14. Under den døde fejl er aktiveringen af den eksterne skrå blevet registreret mellem 20% og 30% af MVIC for kun fem gentagelser af øvelsen15. De indre skrå og tværgående abdominis, de dybere mavemuskler i den laterale abdominalvæg, aktiveres mellem 22% og 28% af MVIC under sideplanken12,14. På grund af den overlappende karakter af de indre skrå og tværgående abdominis er de to muskler blevet kombineret under sEMG-samling14. En begrænsning af sEMG er krydstalen fra tilstødende muskler, hvor sEMG-sensoren kan producere et output fra en anden muskel, hvilket resulterer i en falsk forståelse af aktivering16. Muskeltykkelsesmålinger opnået med ultralyd kan bruges til at afbøde denne begrænsning, og denne måling er mulig under bagagerumsøvelser, såsom de isometriske hold, der tidligere er nævnt17.
Muskeltykkelsen af den laterale abdominalvæg er blevet registreret under sideplanken som en absolut størrelse af forskel mellem kontraheret tykkelse og hvilet tykkelse. Ved 30 s tidspunktet for en sideplanke steg muskeltykkelsen af den indre skrå og udvendige skrå med henholdsvis 0,526 mm og 0,205 mm17. Disse målinger blev registreret i lysstyrketilstand ultralyd på et tidspunkt under sideplanken. B-mode ultralyd udføres almindeligvis for at vurdere før og efter billeder; Denne metode tillader dog kun måling ved to tidspunkter18. M-mode ultralyd giver øgede fordele sammenlignet med B-mode ultralyd, da det kan registrere begyndelsen af muskelaktivering samt muskeltykkelse under hele øvelsen med ethvert tidspunkt, der kan vælges til måling18. Derfor er det overordnede mål med den nuværende protokol at give en innovativ og praktisk måling af muskelfunktion med M-mode ultralyd og sEMG under core udholdenhedsøvelser. Dette er gavnligt for forskere og klinikere at forstå, hvordan muskler fungerer i løbet af en øvelse, især af udholdenhedskarakter, i modsætning til en måling isoleret til et enkelt tidspunkt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle menneskelige deltagere gav informeret samtykke. Protokollen var en del af en undersøgelse godkendt af Institutional Review Board ved University of Central Florida. Inklusionskriterier omfattede alderen 18-45 år og fysisk aktiv i henhold til ACSM-retningslinjerne (30 minutters moderat til kraftig aktivitet 5 dage om ugen)19. Eksklusionskriterierne omfattede lændesmerter inden for det seneste år, nuværende hofte-, over- eller underekstremitetssmerter eller skader, et års historie med lændekirurgi eller operation i underekstremiteterne, selvrapporteret balanceforstyrrelse, muskelabnormiteter, aktuelt gravid eller med et åbent sår i maveområdet (tabel 1).
1. Udarbejdelse af dataindsamlingsinstrumenter
- Kontroller integriteten af ultralydsmaskinen og sEMG-maskinen (se Materialetabel).
- Tænd ultralydsmaskinen, tryk på Patient, og tilføj en ny patient. Klik på Ny patient, og indtast patientens identifikationsnummer. Vælg MSK-eksamenstype > forudindstilling af abdominal, og tryk på Registrer. Tryk på Afslut.
- Tænd tabletten (se Tabel over materialer), og klik på EMG-optagelsesprogrammet. Klik på menuknappen øverst til venstre på skærmen, og scan efter sensorer. Tag sensoren ud af basen, og hold markøren over aktiveringsknappen. Når sensoren er tilsluttet applikationen, skal du oprette en ny mappe med deltagerens identifikationsnummer.
BEMÆRK: Ultralydsindstillinger i Abdominal Preset, B-tilstand: B-farve = Farvetonekort D, Skriv zoomhøjde = 4, Skriv zoombredde = 4, Termisk indeks = Tls, ATO-niveau = Lav, Fokusnummer = 2, Fokusnummer CrossXBeam = 2, Fokusdybde = 50, Dybde (cm) = 3, Kompression = 1, Fokusbredde = 1, Fokusbredde CrossXBeam = 1, Linjetæthed = 3, Linjetæthed CrossXBeam = 3, Undertrykkelse = 0, Frame average = 4, fra gennemsnitlig crossXBeam = 2, crossXBeam = 2, crossXBeam # = lav, crossXBeam type = middelværdi, kantforbedring = 3, b styring = 0, gråskalakort = gråt kort C, forstærkning = 34, dynamisk område = 69, afvisning = 0, frekvens (MHz) = 12. Ultralydsindstillinger i Abdominal Preset, M-tilstand: fejehastighed = 0, M farve = Farvetone kort C, Dop Display Format = Vert 1/2 B, Afvisning = 0, Komprimering = 1, Gråskalakort = Gråt kort D, M Forstærkning (delta fra B) = 0.
2. Forberedelse af overfladeelektromyografi (se materialeoversigt)
- Bestem den eksterne skrå sensorplacering ved at palpere højre iliac crest og højre inferior ribben, mens deltageren er liggende krog-liggende (figur 1). Placer sensoren 3 cm foran midtvejspunktet mellem det nederste ribben og iliac-kammen parallelt med muskelfibrene20.
- Barber, rengør og debrider det område af huden, hvor sensoren (se Materialetabel) skal placeres. Tilsæt klæbemiddel (se Materialetabel) til sensoren og fastgør på huden.
Figur 1: Undersøgelsessted for den laterale abdominalvæg. sEMG-sensoren placeres 3 cm foran midtvejspunktet mellem det nederste ribben og iliac-kammen parallelt med muskelfibrene20. Transduceren er placeret 10 cm lateralt til navlestrengen, indtil den laterale abdominalvæg er synlig på skærmen. Klik her for at se en større version af denne figur.
3. Ultralydsforberedelse (se materialeoversigt)
- I stående stilling anbringes transduceren gennem det elastiske bælte og skumblokken (figur 2).
- Tilsæt gel til transduceren og anbring transduceren 10 cm lateral til navlestrengen. Juster, indtil den laterale abdominalvæg er synlig på skærmen21 (figur 3).
- Sørg for, at transduceren er tæt fastgjort til den laterale abdominalvæg.
- Fastgør bæltet med velcrostropperne. Juster dybden for at opnå optimal billedkvalitet i B-tilstand (figur 4).
Figur 2: Transducer placeret gennem det elastiske bælte og skumblokken. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Eksempel på hvilebillede for at verificere den laterale mavevæg. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Transducer fastgjort på den laterale mavevæg med det elastiske bælte og skumblokken. Klik her for at se en større version af denne figur.
4. Ultralyd statisk sideplanke
- På en yogamåtte (se Materialebord) instrueres deltageren i at lægge sig på højre side med albuen i 90 graders bøjning, så bagagerummet og overekstremiteten hæves fra jorden. Deltagerens fødder skal stables på hinanden med knæene helt udstrakte. Benene skal være parallelle med at røre yogamåtten.
- Tryk på Frys og gem derefter for hvert billede for at tage tre statiske ultralydsbilleder af den laterale mavevæg.
BEMÆRK: Gemte billeder vil være placeret under den aktive billedskærm.
5. sEMG statisk sideplanke
BEMÆRK: Samtidig vil forskeren også opnå sEMG-output under den statiske positionering, der er beskrevet i trin 4.1.
- I sEMG-menuen øverst til venstre i EMG-optagelsesprogrammet skal du vælge Indstillinger, som er et tandhjulsikon .
- Når du er på siden med sensorindstillinger, skal du vælge bicep-ikonet . Dette åbner siden for normaliseringsmålinger.
- Tryk på Klik på Afspil for at begynde; Der vil være en 5 s nedtælling. I løbet af denne periode instruere patienten om at påtage sig testpositionen. Optagelsen tager yderligere 5 s.
- Optag "MVC = . XXXXmV", da dette vil blive brugt til normaliseringsberegning.
BEMÆRK: EMG-mobilpakken båndpasserer automatisk mellem 20 -450 Hz. EMG (RMS) 333.3, 1125 ms vinduesbredde.
6. Sideplanke
- Instruer derefter deltageren om at færdiggøre sideplanken i 60 s og opretholde den korrekte formular22. Tryk på M på ultralydsmaskinen for at tænde M-tilstand .
- Tryk på Plot, tryk på den røde knap, og tryk på knappen Gem igen i EMG-applikationen. Deltageren får en 3 s nedtælling. Når nedtællingen begynder, skal du trykke på Butik på ultralydet for at starte ultralydsoptagelsen.
BEMÆRK: Deltageren holder den korrekte form indtil 60 s, eller når forskeren bestemmer, at den korrekte form er blevet forstyrret. - For at gemme den optagede M-mode-video skal du trykke på Butik , når øvelsen er stoppet, og Stands knappen på sEMG-applikationen.
- Klik på Gem fil som, og skriv et filnavn for at gemme outputtet, som vises på skærmen, når optagelsen stoppes.
7. Ultralyd statisk død bug
- På yogamåtten instrueres deltageren i at ligge liggende med benene i krogliggende stilling.
- Tryk på B for at gå ind i lysstyrketilstand. Tryk på Frys og gem derefter for hvert billede for at tage tre statiske billeder af den laterale mavevæg via ultralyd. Gemte billeder vil være placeret under den aktive billedskærm.
8. sEMG statisk død fejl
- I menuen i EMG-applikationen (øverst til venstre) skal du vælge Indstillinger, som er et tandhjulsikon .
- Når du er på siden med sensorindstillinger, skal du vælge bicep-ikonet . Dette åbner siden for normaliseringsmålinger.
- Tryk på Klik på Afspil for at begynde. Under nedtællingen på 5 s skal du instruere patienten om at påtage sig testpositionen. Optagelsen tager yderligere 5 s.
- Optag "MVC = . XXXXmV", da dette vil blive brugt til normaliseringsberegning.
9. Død fejl
- Instruer derefter deltageren om at fuldføre den døde fejl i 60 s og opretholde den korrekte form. Tryk på M på ultralydsmaskinen for at tænde M-tilstand .
- Bed deltageren om maksimalt at strække deres højre skulder, mens de maksimalt strækker deres venstre hofte og knæ, samtidig med at startpositionen for de kontralaterale ekstremiteter opretholdes.
- Bed deltageren om derefter at bøje skulder, hofte og knæ for at vende tilbage til startpositionen. De kontralaterale ekstremiteter vil derefter udføre den samme bevægelse.
- Bed deltageren om at udføre øvelsen til en metronom indstillet til 45 slag pr. Min. Dette resulterer i 22 gentagelser af den døde fejl i 60 s.
BEMÆRK: Deltageren skal holde den korrekte form indtil 60 s, eller indtil forskeren bestemmer, at den korrekte form er blevet forstyrret, eller metronomrytmen er blevet afbrudt. - Tryk på Plot, tryk på den røde knap, og tryk derefter på Afspil. Tryk på knappen Gem igen i EMG-applikationen. Deltageren får en 3 s nedtælling. Når nedtællingen begynder, skal du trykke på Butik på ultralydet for at starte ultralydsoptagelsen.
10. Ultralyd statisk måling
- Klik på Enter , når det første statiske billede, du vil måle, er markeret.
- Tryk på Mål for at åbne måleværktøjet. Mål den maksimale muskeltykkelse under de statiske positioner i centimeter fra den overlegne ringere fasciale grænse til den ringere overlegne fasciale grænse (figur 5 [sideplank] og figur 6 [død bug]).
- Klik på Indtast ved den overordnede underordnede grænse og Indtast igen på den underordnede overlegne grænse.
- Gentag trin 10.1-10.3 for sideplanker og statiske målinger af døde bugs. Gennemsnit målingerne af de tre statiske billeder.
Figur 5: Eksempel på lateral abdominalvæg under sideplanken statisk, træningsstartposition og målinger af muskler. A = ekstern skrå (0,554 cm), B = intern skrå (0,761 cm) og C = tværgående abdominis (0,326 cm). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Eksempel på lateral abdominalvæg i den døde bug statisk, træningsstartposition og målinger af muskler. A = ekstern skrå (0,618 cm), B = indre skrå (0,820 cm) og C = tværgående abdominis (0,438 cm). Klik her for at se en større version af denne figur.
11. Ultralyd dynamiske målinger
- Mål den maksimale tykkelse af den ydre skrå, indre skrå og tværgående abdominis tykkelse i løbet af de første 5 s og sidste 5 s af øvelsen. Derudover skal du registrere den maksimale tykkelse over hele 60 s.
BEMÆRK: Sideplanken udføres almindeligvis i varigheder på 5 s. Ved at tage sæt og gentagelsesretningslinjer fra tidligere forfattere blev der valgt en længere varighed på 60 s til sammenligning i denne protokol. De første 5 s og sidste 5 s af opgaven blev sammenlignet for at evaluere både styrke- og udholdenhedsaspekterne af muskelgruppen23,24. - Brug rulleknappen til at finde de første 5 s og de sidste 5 s af hver øvelse. Derudover skal du visuelt inspicere for den største tykkelse af hver muskel gennem 60 s øvelsen.
- Tryk på Mål for at åbne måleværktøjet. Mål den maksimale muskeltykkelse under de statiske positioner i centimeter fra den overlegne ringere fasciale grænse til den ringere overlegne fasciale grænse (figur 7 [sideplank] og figur 8 [død bug]).
- Divider hver af de tre tykkelsesmålinger, der opnås under øvelserne, med den gennemsnitlige statiske position for at opnå et aktiveringsforhold 25.
Figur 7: Eksempel på lateral abdominalvæg under sideplankeøvelsen og målinger af muskler i M-tilstand. A = ekstern skrå (0,968 cm), B = indre skrå (0,937 cm) og C = tværgående abdominis (0,714 cm). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 8: Eksempel på lateral bugvæg under dead bug øvelse og målinger af muskler i M-mode. A = ekstern skrå (0,840 cm), B = indre skrå (0,840 cm) og C = tværgående abdominis (0,720 cm). Klik her for at se en større version af denne figur.
12. sEMG-måling
- Tryk på ikonet Hjem på EMG-dataoptagelsessiden. Vælg mappeikonet i øverste højre hjørne af skærmen. Det gemte output fra statiske og træningsforsøg gemmes her. Konverter hver fil til en .xlsx fil. Eksporter .xlsx-filen.
- I et regneark skal du hente de maksimale værdier i løbet af de første og sidste 5 s og den samlede maksimale værdi.
- Opdel henholdsvis det statiske sEMG-output opnået i trin 5 (statisk sideplank sEMG) og 8 (dead bug sEMG) med outputtet under øvelserne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Målingerne af både ultralyd og sEMG under den statiske træningsstartposition er repræsenteret i tabel 2. Disse tal vil blive brugt som nævner ved beregning af aktiveringsforholdet. Tykkelsesværdierne for ekstern skrå, intern skrå og tværgående abdominis i løbet af de første 5 s, sidste 5 s og total varighed (60 s) er i tabel 3. Disse tal divideres med tallene i tabel 2. SEMG-værdierne normaliseret til statisk, træningsstartposition i de første 5 s, sidste 5 s og topaktivitet er vist i tabel 4.
Aktiveringsforholdet beskriver størrelsen af stigningen i muskeltykkelsen som følge af øvelsen sammenlignet med den statiske træningsstartposition. For eksempel, hvis den ydre skrå under sideplanken havde et aktiveringsforhold på 1,73, betyder det, at muskeltykkelsen steg med 73% under øvelsen. Aktiveringsforholdene for den eksterne skrå, interne skrå og tværgående abdominis er opsummeret i tabel 5. Brug af aktiveringsforholdet gør det muligt for forskere og klinikere at bestemme omfanget af ændring i muskeltykkelse i en række øvelser og positioner26. Indsamling af ultralydsbilleder med M-tilstand giver også mulighed for synkronisering af timing for at bestemme aktiveringsstart og tilsvarende tykkelsepå tidspunktet for begyndelsen 7.
| Demografi | |
| Alder | 22,75 ± 4,94 år |
| Højde | 169,25 ± 6,88 cm |
| Masse | 67,32 ± 4,94 kg |
Tabel 1: Patientdemografi.
| Øvelse | Første 5 s | Sidste 5 s | Højeste aktivitet |
| TESP | 0,01499725 mV | 0,019264 mV | 0,021207 mV |
| Død fejl | 0,02534 mV | 0,021346 mV | 0,02534 mV |
Tabel 2: sEMG-spidsaktivitet i de første 5 s, de sidste 5 s og den samlede top. EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, mV = millivolt, TrA = tværgående abdominier.
| Øvelse | Statisk, træningsstarttykkelse | Statisk, træningsstart sEMG | ||
| EO | IO | Tra | EO | |
| TESP | 0,554 cm | 0,761 cm | 0,326 cm | 0,0059 mV |
| Død fejl | 0,618 cm | 0,82 cm | 0,438 cm | 0,0029 mV |
Tabel 3: Tykkelse og maksimal sEMG-aktivitet under startpositionerne for statisk sideplanke og død bugøvelse. cm = centimeter, EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, TrA = tværgående abdomin.
| Øvelse | Første 5 s | Sidste 5 s | Maksimal tykkelse | ||||||
| EO | IO | Tra | EO | IO | Tra | EO | IO | Tra | |
| TESP | 0,96 cm | 1 cm | 0,73 cm | 0,91 cm | 0,93 cm | 0,58 cm | 0,98 cm | 1 cm | 0,73 cm |
| Død fejl | 0,61 cm | 0,82 cm | 0,43 cm | 0,56 cm | 0,79 cm | 0,38 cm | 0,62 cm | 0,88 cm | 0,5 cm |
Tabel 4: Muskeltykkelse i de første 5 s, sidste 5 s og det samlede tykkeste punkt under sideplanken og døde bugøvelser. cm = centimeter.
| Første 5 s | Sidste 5 s | Maksimal tykkelse | |||||||
| Aktiveringsforhold | EO | IO | Tra | EO | IO | Tra | EO | IO | Tra |
| Sideplanke | 1.73 | 1.31 | 2.24 | 1.64 | 1.22 | 1.78 | 1.77 | 1.31 | 2.24 |
| Død fejl | 0.99 | 1.00 | 0.98 | 0.91 | 0.96 | 0.87 | 1.00 | 1.07 | 1.14 |
Tabel 5: Ultralydsaktiveringsforhold under sideplanken og døde bugøvelser. EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, TrA = tværgående abdominis.
Supplerende figur 1: TESP øvelse positionering. TESP = torso forhøjet sidestøtte. Klik her for at downloade denne fil.
Supplerende figur 2: Død bug startposition. Klik her for at downloade denne fil.
Supplerende figur 3: Gentagelse af død bug. TESP = torso forhøjet sidestøtte. Klik her for at downloade denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
M-mode ultralyd giver begyndelse af muskelvævsbevægelse og muskeltykkelsesændring under realtidsobservation af anatomi over en valgt tid21. M-mode ultralyd kombineret med sEMG giver en overordnet forståelse af muskelfunktion, herunder elektrisk repræsentation og visuel observation. Disse instrumenter kan bruges sammen under træning for at give forskere en global forståelse af muskelfunktion.
Specifik træning af ultralyd og sEMG-teknikker er nødvendig for at producere pålidelige og gyldige målinger. Normaliseringsmetoder, der anvendes med M-mode ultralyd og sEMG, skal være ens for at sammenligne instrumenter (dvs. statisk, træningsstartposition)26.
En ændring kan være nødvendig for den skumblok, der bruges til at fastgøre transduceren baseret på deltagerens kropsstørrelse. Tætheden af det elastiske bælte skal også ændres afhængigt af deltagerens kropsstørrelse. Transduceren kan bevæge sig lidt fra den oprindelige positionering under bevægelse før eller efter træning. Det er vigtigt at fortsætte med at overvåge billedet af den laterale abdominalvæg på ultralydsskærmen gennem hele dataindsamlingsprocessen. Rigelig mængde ultralydsgel er nødvendig for at sikre klar billeddannelse, men for meget kan forstyrre sEMG-sensorklæbemidlet. Modifikation af den optimale mængde ultralydgel, der anvendes, er vigtig i hele dataindsamlingen.
En begrænsning af begge instrumenter er, at de kun repræsenterer anatomien direkte under sEMG-sensoren og ultralydstransduceren på grund af det begrænsede udsendelsesområde for hver. Der antages almindeligvis, at anatomien direkte under sensoren stadig giver en passende repræsentation af musklen27,28.
M-mode ultralyd giver en effektiv måde at opdage begyndelsen af muskelaktivering og muskeltykkelsesændring i løbet af en øvelse21. Dette endimensionelle levende billede af anatomi over tid er nyttigt til at forstå ændring af muskeltykkelse under en opgave. M-mode ultralyd kan suppleres yderligere med et ekstra instrument såsom sEMG for at give en total forståelse af muskelfunktionen. Lysstyrketilstand skal stadig bruges til at måle muskeltykkelse; Under dynamisk træning kan M-mode ultralyd dog være alternativt gavnligt. Brugen af M-mode ultralyd kan anvendes under forebyggelse og rehabilitering øvelser hos raske og patologiske individer18. Trunkstyrkelse, øget udholdenhed og specifik aktivering af bagagerumsmuskel anbefales til personer med akutte og kroniske lændesmerter. M-mode ultralyd kan bruges under øvelser, der er målrettet mod de ovennævnte anbefalinger for at observere aktiveringsstart, muskeltykkelse på bestemte træningstidspunkter og ændring i tykkelse.
Sammenhængen mellem de to instrumenter blev ikke undersøgt i den nuværende protokol. Tidligere undersøgelser har imidlertid bemærket, at sammenligninger mellem de to instrumenter bør anvendes med forsigtighed. Ultralyd har vist sig at detektere begyndelsen af muskelaktivering før elektromyografi, hvilket understøtter ideen om, at disse to instrumenter måler forskellige aspekter af muskelfunktion29.
Disse metoder er egnede til anvendelse, hvis målet er at måle begyndelsen af muskelaktivering samt muskeltykkelse under træning. Da M-mode ultralyd giver en visuel repræsentation af den involverede muskel, vil sEMG komplimentere denne vurdering med den elektriske repræsentation af musklen. % MVIC for en person under træning må ikke ændre sig over tid eller efter intervention; i et sådant scenario kan M-mode ultralyd supplere sEMG for at vurdere tykkelsesændringen 7,10. Selvom ultralydsbilleder er blevet brugt i begge tilstande til at beskrive muskelbevægelse i mange år, beskriver denne protokol en nyere dynamisk applikation, der kan have en direkte indvirkning på brugen af ultralyd ikke kun i forskning og stærkt kontrollerede miljøer, men vigtigere i klinisk praksis med aktive individer og i sport.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter i forbindelse med dette manuskript.
Acknowledgments
Ingen.
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).
