Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

תפקוד השרירים מתקבל באמצעות אולטרסאונד של מצב תנועה ואלקטרומיוגרפיה של פני השטח במהלך תרגיל סיבולת הליבה

Published: August 25, 2022 doi: 10.3791/64335
Automatic Translation
1, 1, 1
1REhabilitation, Athletic assessment, and DYnamic imaging (READY) Laboratory, Institute of Exercise Physiology and Rehabilitation Science, University of Central Florida

Summary

פרוטוקול זה משתמש באולטרסאונד במצב תנועה ובאלקטרומיוגרפיה של פני השטח בו זמנית כדי למדוד את תפקוד השרירים של הליבה. עובי שרירים והפעלה של המייצבים המקומיים (למשל, בטן רוחבית, אלכסונית פנימית) ומניעים גלובליים (למשל, אלכסוני חיצוני) ניתנים להשגה במהלך נקודות זמן ספציפיות של קרש הצד ותרגילי חרקים מתים.

Abstract

אולטרסאונד במצב תנועה (M-mode) מאפשר לחוקרים ולקלינאים למדוד את השינוי בעובי השרירים לאורך זמן. ניתן למדוד את עובי השרירים בין גבולות הפאסיאליים בנקודת זמן נתונה במהלך תרגיל. נקודת זמן זו שנבחרה מייצרת תמונה חד-ממדית היוצרת תצפית חיה בזמן אמת על האנטומיה. אולטרסאונד המשמש במהלך תנועה פונקציונלית יכול להיקרא אולטרסאונד דינמי; זה אפשרי ואמין עם שימוש במתמר ליניארי, חגורה אלסטית ובלוק קצף כדי להבטיח מיקום מתמר עקבי. דופן הבטן הצדדית נחקרת בדרך כלל באמצעות אולטרסאונד בשל האופי החופף של השרירים. אלקטרומיוגרפיה של פני השטח (sEMG) יכולה להשלים את הדמיית האולטרסאונד במצב M מכיוון שהיא מודדת את הייצוג החשמלי של הפעלת השרירים. יש עדויות מינימליות לשימוש באולטרסאונד במצב M ו-sEMG בו זמנית במהלך תרגילי הליבה. תרגילים המאתגרים את שרירי הליבה כוללים גם אחיזה איזומטרית (למשל, קרש צד), וגם תנועות גפיים מתנדות (למשל, חרק מת). במחקר זה, שני המכשירים ישמשו בו זמנית למדידת תפקוד שרירי הליבה במהלך פעילות גופנית. מדידות אולטרסאונד יתקבלו באמצעות מתמר ליניארי ויחידת אולטרסאונד, ומדידות sEMG יירכשו ממערכת sEMG אלחוטית. כדי לערוך השוואות בין המשתתפים לתרגילים, ייעשה שימוש בשיטות נורמליזציה המשתמשות בתנוחות התחלה סטטיות של פעילות גופנית עבור שני המכשירים. יחס הפעלה ישמש לאולטרסאונד ויחושב על ידי חלוקת העובי המכווץ (עובי בנקודת זמן של אימון) בעובי המנוחה (מיקום ההתחלה). עובי השרירים יימדד בסנטימטרים מהגבול הפאסיאלי התחתון העליון לגבול הפאסיאלי העליון הנחות. שיטות אלה שואפות להציע מדידה חדשנית ומעשית של תפקוד השרירים עם אולטרסאונד במצב M ו- sEMG במהלך תרגילי סיבולת הליבה.

Introduction

דופן הבטן הצדדית מורכבת מהבטן הרוחבית, אלכסונית פנימית ואלכסונית חיצונית1. דופן הבטן הצידית מתכווצת באופן קונצנטרי, אקסצנטרי ואיזומטרי כדי לעמוד בכוחות המוצבים על הגוף1. ההתכווצות המשותפת של קבוצת שרירים זו מספקת ייצוב של מרכז גוף האדם 2,3. שרירים אלה חשובים במהלך מניעה ושיקום של פציעות גפיים תחתונות מכיוון שתפקוד לקוי של תא המטען קשור לתוספת מוגברת של הירך ולוולגוס הברך, שהם גורמי סיכון לפציעות גפיים תחתונות 4,5. התמקדות בחיזוק והגברת סיבולת השרירים של שרירי הליבה לא רק מפחיתה את גורמי הסיכון לגפיים התחתונות, אלא יכולה גם להפחית כאבי גב תחתון6. לאחרונה, הומלץ לאנשים הסובלים מכאבי גב תחתון חריפים וכרוניים לכלול חיזוק תא המטען, סיבולת והפעלת שרירי גזע ספציפיים בשיקום שלהם6. דוגמה להפעלת שרירי גזע ספציפיים היא התמקדות בשרירי גזע מבודדים או מקובצים באמצעות התכווצות משותפת כדי להחזיר את השליטה או להגביר את הקואורדינציה של אזור הירכיים המותני6.

שתי דרכים למדוד באופן אובייקטיבי את תפקוד השרירים הן שימוש באולטרסאונד במצב תנועה (M-mode) ואלקטרומיוגרפיה של פני השטח (sEMG). אולטרסאונד במצב M מספק הדמיה בזמן אמת של תנועת השרירים והחיתולית במהלך זמן מוקלט שיכולה להציג את תחילת והיקף התנועה7. המרחק בין הגבול הפאסיאלי התחתון העליון לבין הגבול הפאסיאלי העליון התחתון נמדד בזמן נבחר לקבלת עובי השריר. ניתן לחלק את עובי השרירים בנקודת זמן מסוימת של התרגיל בעובי מנוחה כדי להשיג יחס הפעלה8. sEMG מספק תובנה לגבי הפעלת שרירים ועייפות, שכן ניתן להשוות את התפוקה להתכווצות המרבית של השריר9. שני מכשירים ושיטות אלה שימשו בעבר כדי למדוד את הופעת הפעלת שרירי הירך במהלך מגוון תרגילים אצל אנשים בריאים ופצועים10. תרגילים המכוונים לתא המטען, ובמיוחד לדופן הבטן הצידית, הם הקרש הצדדי והבאג המת11,12,13. הקרש הצדדי מבוצע בתנוחת שכיבה צדדית כאשר המרפק ישירות מתחת לכתף והאמה על הקרקע, הירכיים מורמות מהקרקע עד שעמוד השדרה נמצא במצב נייטרלי. הברכיים מורחבות, וכפות הרגליים מונחות זו על גביזו 9 (איור משלים 1). הבאג המת מבוצע במצב שכיבה כאשר שתי הזרועות ישרות למעלה והירכיים והברכיים מכופפות בזווית של 90°. התרגיל מתחיל כאשר זרוע אחת מכופפת מעל הראש והרגל הנגדית מתארכת. היד והרגל הנגדיות נשארות במצב נייטרלי ואז מתכופפות ומתארכות ברגע שהזרוע והרגל הנעות המקוריות חוזרות למצב הנייטרלי13 (איור משלים 2 ואיור משלים 3).

נראה כי ההפעלה של האלכסון החיצוני נעה בין 37% ל-62% מההתכווצות האיזומטרית הרצונית המרבית (MVIC) במהלך הקרש הצדדי11,12,14. במהלך הבאג המת, ההפעלה של האלכסון החיצוני נרשמה בין 20% ל -30% של MVIC במשך חמש חזרות בלבד של התרגיל15. הבטן האלכסונית הפנימית והרוחבית, שרירי הבטן העמוקים יותר של דופן הבטן הצידית, מפעילים בין 22% ל-28% מה-MVIC במהלך הקרש הצדדי12,14. בשל האופי החופף של הבטן האלכסונית והרוחבית הפנימית, שני השרירים שולבו במהלך אוסף sEMG14. מגבלה של sEMG היא ההצלבה משרירים סמוכים, שבה חיישן sEMG עשוי לייצר פלט של שריר אחר, וכתוצאה מכך הבנה שגויה של הפעלה16. ניתן להשתמש במדידות עובי שריר המתקבלות באמצעות אולטרסאונד כדי למתן מגבלה זו, ומדידה זו אפשרית במהלך תרגילי תא המטען, כגון ההחזקות האיזומטריותשהוזכרו קודם לכן 17.

עובי השריר של דופן הבטן הצידית נרשם במהלך הקרש הצדדי כגודל מוחלט של הבדל בין עובי מכווץ לעובי נח. בנקודת הזמן של 30 שניות של קרש צד, עובי השרירים של האלכסון הפנימי והאלכסוני החיצוני עלה ב -0.526 מ"מ ו -0.205 מ"מ,בהתאמה 17. מדידות אלה נרשמו באולטרסאונד במצב בהירות בנקודת זמן אחת במהלך הקרש הצדדי. אולטרסאונד במצב B מבוצע בדרך כלל כדי להעריך לפני ואחרי תמונות; עם זאת, שיטה זו מאפשרת מדידה רק בשתי נקודות זמן18. אולטרסאונד במצב M מספק יתרונות מוגברים בהשוואה לאולטרסאונד במצב B, שכן הוא יכול לזהות התחלה של הפעלת שרירים כמו גם עובי שריר במהלך כל התרגיל עם כל נקודת זמן שניתן לבחור למדידה18. לכן, המטרה הכוללת של הפרוטוקול הנוכחי היא לספק מדידה חדשנית ומעשית של תפקוד השרירים עם אולטרסאונד במצב M ו- sEMG במהלך תרגילי סיבולת הליבה. זה מועיל לחוקרים ולקלינאים להבין כיצד השרירים מתפקדים לאורך כל משך התרגיל, במיוחד בעל אופי סיבולת, בניגוד למדידה המבודדת לנקודת זמן אחת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל המשתתפים האנושיים נתנו הסכמה מדעת. הפרוטוקול היה חלק ממחקר שאושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת מרכז פלורידה. קריטריוני ההכללה כללו גילאי 18-45 ופעילים גופנית על פי הנחיות ACSM (30 דקות של פעילות מתונה עד נמרצת 5 ימים בשבוע)19. קריטריוני ההדרה כללו כאבי גב תחתון בשנה האחרונה, כאבים או פציעות נוכחיים בירך, בגפיים העליונות או התחתונות, היסטוריה של שנה של ניתוח גב תחתון או ניתוח גפיים תחתונות, הפרעת שיווי משקל בדיווח עצמי, הפרעות שרירים, הריון נוכחי או פצע פתוח באזור הבטן (טבלה 1).

1. הכנת מכשיר איסוף נתונים

  1. בדוק את תקינות מכשיר האולטרסאונד ומכשיר ה- sEMG (ראה טבלת חומרים).
    1. הפעל את מכשיר האולטרסאונד, לחץ על המטופל והוסף מטופל חדש. לחץ על מטופל חדש והזן את מספר הזיהוי של המטופל. בחר את סוג בדיקת MSK > הגדרת בטן מוגדרת מראש ולחץ על הרשמה. לחץ על יציאה.
    2. הפעל את הטאבלט (ראה טבלת חומרים) ולחץ על יישום ההקלטה EMG. לחץ על הלחצן תפריט במסך הימני העליון וסרוק אחר חיישנים. הוצא את החיישן מהבסיס ורחף מעל לחצן ההפעלה. לאחר שהחיישן מחובר ליישום, צור תיקייה חדשה עם מספר הזיהוי של המשתתף.
      הערה: הגדרות אולטרסאונד בקביעות בטן מוגדרות מראש, מצב B: צבע B = מפת רשת צבע D, גובה זום כתיבה = 4, רוחב זום כתיבה = 4, אינדקס תרמי = tls, רמת ATO = נמוכה, מספר מיקוד = 2, מספר מיקוד CrossXBeam = 2, עומק מיקוד = 50, עומק (cm) = 3, דחיסה = 1, רוחב מיקוד = 1, רוחב מיקוד crossXBeam = 1, צפיפות קו = 3, צפיפות קו crossXBeam = 3, דיכוי = 0, ממוצע מסגרת = 4, מממוצע crossXBeam = 2, crossXBeam = 2, crossXBeam # = נמוך, סוג crossXBeam = ממוצע, שיפור קצה = 3, היגוי B = 0, מפת קנה מידה אפור = מפה אפורה C, רווח = 34, טווח דינמי = 69, דחייה = 0, תדר (MHz) = 12. הגדרות אולטרסאונד בקביעות בטן מוגדרות מראש, מצב M: מהירות טאטוא = 0, צבע M = מפת רשת צבע C, פורמט תצוגת Dop = Vert 1/2 B, דחייה = 0, דחיסה = 1, מפת קנה מידה אפור = מפה אפורה D, M רווח (דלתא מ- B) = 0.

2. הכנת אלקטרומיוגרפיה של פני השטח (ראה טבלת חומרים)

  1. קבעו את מיקום חיישן האלכסון החיצוני על ידי מישוש צמרת האיליאק הימנית והצלע הימנית התחתונה בזמן שהמשתתף שוכב על קרס (איור 1). מניחים את החיישן 3 ס"מ קדמי מנקודת האמצע בין הצלע התחתונה לציצית האיליאק, במקביל לסיבי השריר20.
  2. לגלח, לנקות ולפרק את האזור בעור שבו יוצב החיישן (ראו טבלת חומרים). יש להוסיף דבק (ראו טבלת חומרים) לחיישן ולהצמיד אותו על העור.

Figure 1
איור 1: מיקום הבדיקה של דופן הבטן הצידית. חיישן sEMG ממוקם 3 ס"מ קדמי מנקודת אמצע הדרך בין הצלע התחתונה לסמל האיליאק, במקביל לסיבי השריר20. המתמר ממוקם 10 ס"מ לרוחב הטבור עד שדופן הבטן הצדדית נראית על המסך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

3. הכנת אולטרסאונד (ראה טבלת חומרים)

  1. במצב עמידה, הניחו את המתמר דרך החגורה האלסטית וגוש הקצף (איור 2).
  2. מוסיפים ג'ל למתמר ומניחים את המתמר 10 ס"מ לרוחב הטבור. התאימו את עצמכם עד שדופן הבטן הצדדית תיראה על המסך21 (איור 3).
  3. ודא כי המתמר הוא מאובטח היטב לדופן הבטן לרוחב.
  4. אבטחו את החגורה בעזרת רצועות הסקוץ'. התאם את העומק כדי להשיג איכות תמונה מיטבית במצב B (איור 4).

Figure 2
איור 2: מתמר ממוקם דרך החגורה האלסטית וגוש הקצף. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 3
איור 3: דוגמה לתמונת מנוחה לאימות דופן הבטן הצדדית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: מתמר מאובטח על דופן הבטן הצדדית על ידי החגורה האלסטית וגוש הקצף. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

4. קרש צד סטטי אולטרסאונד

  1. על מזרן יוגה (ראו טבלת חומרים), הנחו את המשתתפים לשכב על צדם הימני עם מרפקם ב-90 מעלות כיפוף, כך שהגזע והגפיים העליונות שלהם מורמים מהקרקע. הרגליים של המשתתפים צריכות להיות מוערמות זו על זו כשהברכיים מורחבות במלואן. הרגליים צריכות להיות מקבילות למגע במזרן היוגה.
  2. לחצו על ' הקפאה ' ולאחר מכן על 'אחסן עבור כל תמונה' כדי לצלם שלוש תמונות אולטרסאונד סטטיות של דופן הבטן הצדדית.
    הערה: תמונות שמורות ימוקמו מתחת למסך התמונה הפעיל.

5. קרש צד סטטי sEMG

הערה: בו-זמנית, החוקר יקבל גם את פלט ה-sEMG במהלך המיקום הסטטי המתואר בשלב 4.1.

  1. בתפריט sEMG במסך השמאלי העליון של יישום ההקלטה EMG, בחר הגדרות, שהוא סמל גלגל שיניים .
    1. בדף הגדרות החיישן, בחר את סמל bicep . פעולה זו תפתח את הדף למדידות נורמליזציה.
    2. לחץ על לחץ על הפעל כדי להתחיל; תהיה ספירה לאחור של 5 שניות. במהלך תקופה זו, להנחות את המטופל לקחת על עצמו את עמדת הבדיקה. ההקלטה תארך 5 שניות נוספות.
    3. הקלט את "MVC = . XXXXmV", שכן זה ישמש לחישוב נורמליזציה.
      הערה: החבילה הניידת של EMG עוברת באופן אוטומטי מסננים בין 20 ל-450 הרץ. EMG (RMS) 333.3, רוחב חלון של 1125 אלפיות השנייה.

6. קרש צד

  1. לאחר מכן, הנחו את המשתתף להשלים את הקרש הצדדי במשך 60 שניות תוך שמירה על טופס22 הנכון. לחץ על M במכשיר האולטרסאונד כדי להפעיל את מצב M.
  2. לחץ על Plot, לחץ על הכפתור האדום ולחץ על להציל כפתור שוב ביישום EMG. למשתתף תינתן ספירה לאחור של 3 שניות. לאחר שהספירה לאחור מתחילה, לחץ על Store באולטרסאונד כדי להתחיל בהקלטת האולטרסאונד.
    הערה: המשתתף יחזיק את הטופס הנכון עד 60 שניות, או כאשר החוקר יקבע שהטופס הנכון הופרע.
  3. כדי לשמור את הסרטון המוקלט במצב M, לחץ על חנות לאחר הפסקת התרגיל ועל תפסיק כפתור ביישום sEMG.
  4. נקישה שמור קובץ בשם והקלד שם קובץ כדי לשמור את הפלט, שיופיע על המסך בעת הפסקת ההקלטה.

7. אולטראסאונד סטטי באג מת

  1. על מזרן היוגה, הנחו את המשתתפים לשכב עם הרגליים בתנוחת וו-שכיבה.
  2. הקש B כדי להיכנס למצב בהירות. לחץ על הקפא ולאחר מכן על אחסן עבור כל תמונה כדי לצלם שלוש תמונות סטטיות של דופן הבטן הצדדית באמצעות אולטרסאונד. תמונות שמורות ימוקמו מתחת למסך התמונה הפעיל.

8. באג מת סטטי sEMG

  1. בתפריט של יישום EMG (למעלה משמאל), בחר הגדרות, שהוא סמל גלגל שיניים .
  2. בדף הגדרות החיישן, בחר את סמל bicep . פעולה זו תפתח את הדף למדידות נורמליזציה.
  3. לחץ על לחץ על הפעל כדי להתחיל. במהלך הספירה לאחור של 5 שניות, הנחו את המטופל לקבל על עצמו את עמדת הבדיקה. ההקלטה תארך 5 שניות נוספות.
  4. הקלט את "MVC = . XXXXmV", שכן זה ישמש לחישוב נורמליזציה.

9. באג מת

  1. לאחר מכן, להורות למשתתף להשלים את הבאג המת במשך 60 שניות, תוך שמירה על הטופס הנכון. לחץ על M במכשיר האולטרסאונד כדי להפעיל את מצב M.
  2. יש להנחות את המשתתף להאריך באופן מרבי את כתפו הימנית תוך הרחבה מקסימלית של ירך שמאל וברך, תוך שמירה על תנוחת המוצא של הגפיים הנגדיות.
  3. הנחו את המשתתף להגמיש את הכתף, הירך והברך כדי לחזור למצב ההתחלה. הגפיים הקונטרלטרליות יבצעו את אותה תנועה.
  4. בקשו מהמשתתף לבצע את התרגיל למטרונום שנקבע ל-45 פעימות לדקה. התוצאה היא 22 חזרות על החרק המת ב-60 שניות.
    הערה: על המשתתף להחזיק את הטופס הנכון עד 60 שניות, או עד שהחוקר יקבע שהצורה הנכונה שובשה או שקצב המטרונום הופסק.
  5. לחץ על התוויה, לחץ על הלחצן האדום ולאחר מכן לחץ על הפעל. לחץ שוב על להציל כפתור ביישום EMG. למשתתף תינתן ספירה לאחור של 3 שניות. לאחר שהספירה לאחור מתחילה, לחץ על Store באולטרסאונד כדי להתחיל בהקלטת האולטרסאונד.

10. מדידת אולטרסאונד סטטי

  1. לחצו על Enter כשהתמונה הסטטית הראשונה שברצונכם למדוד נבחרה.
  2. לחצו על ' מדידה' כדי לפתוח את כלי המדידה. מדוד את עובי השריר המרבי במהלך התנוחות הסטטיות בסנטימטרים מהגבול הפאסיאלי התחתון העליון לגבול הפאסיאלי העליון התחתון (איור 5 [קרש צד] ואיור 6 [חרק מת]).
  3. לחץ על Enter בגבול התחתון העליון ועל Enter שוב על הגבול העליון התחתון.
  4. חזור על שלבים 10.1-10.3 עבור מדידות סטטיות של קרש צד ובאג מת. ממוצע המידות של שלוש התמונות הסטטיות.

Figure 5
איור 5: דוגמה לדופן בטן צידית במהלך סטטיקת הקרש הצדדי, תנוחת התחלת פעילות גופנית ומדידות של שרירים. A = אלכסוני חיצוני (0.554 ס"מ), B = אלכסוני פנימי (0.761 ס"מ), ו- C = אבדומיניס רוחבי (0.326 ס"מ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 6
איור 6: דוגמה לדופן הבטן הצידית בסטטיקת החרקים המתים, תנוחת התחלת פעילות גופנית ומדידות של שרירים. A = אלכסוני חיצוני (0.618 ס"מ), B = אלכסוני פנימי (0.820 ס"מ), ו- C = אבדומיניס רוחבי (0.438 ס"מ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

11. מדידות דינמיות אולטרסאונד

  1. מדוד את העובי המרבי של עובי הבטן האלכסונית החיצונית, האלכסונית הפנימית והרוחבית במהלך 5 השניות הראשונות ו-5 השניות האחרונות של התרגיל. בנוסף, רשום את העובי המרבי על פני כל 60 השניות.
    הערה: הקרש הצדדי מבוצע בדרך כלל לפרקי זמן של 5 שניות. אם ניקח סטים והנחיות חזרה ממחברים קודמים, נבחר משך זמן ארוך יותר של 60 שניות להשוואה בפרוטוקול זה. 5 השניות הראשונות ו-5 השניות האחרונות של המשימה הושוו כדי להעריך הן את היבטי הכוח והסיבולת של קבוצת השרירים23,24.
  2. באמצעות לחצן הגלילה , מצא את 5 השניות הראשונות ואת 5 השניות האחרונות של כל תרגיל. בנוסף, בדקו ויזואלית את העובי הגדול ביותר של כל שריר במהלך תרגיל שנות ה-60.
  3. לחצו על ' מדידה' כדי לפתוח את כלי המדידה. מדוד את עובי השרירים המרבי במהלך התנוחות הסטטיות בסנטימטרים מהגבול הפאסיאלי התחתון העליון לגבול הפאסיאלי העליון התחתון (איור 7 [קרש צד] ואיור 8 [חרק מת]).
  4. חלקו כל אחת משלוש מדידות העובי שהתקבלו במהלך התרגילים במיקום הסטטי הממוצע כדי לקבל יחס הפעלה 25.

Figure 7
איור 7: דוגמה לדופן בטן צידית במהלך תרגיל קרש הצד ומדידות של שרירים במצב M. A = אלכסוני חיצוני (0.968 ס"מ), B = אלכסוני פנימי (0.937 ס"מ), ו- C = בטן רוחבית (0.714 ס"מ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 8
איור 8: דוגמה לדופן הבטן הצידית במהלך תרגיל החרקים המתים ומדידות של שרירים במצב M. A = אלכסוני חיצוני (0.840 ס"מ), B = אלכסוני פנימי (0.840 ס"מ), ו- C = אבדומיניס רוחבי (0.720 ס"מ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

12. מדידת sEMG

  1. לחץ על סמל הבית בדף הקלטת נתוני EMG. בחר את סמל התיקיה בפינה השמאלית העליונה של המסך. הפלט שנשמר מהניסויים הסטטיים והתרגילים יישמר כאן. המר כל קובץ לקובץ .xlsx . ייצא את קובץ .xlsx .
  2. בגיליון אלקטרוני, השג את הערכים המרביים במהלך 5 השניות הראשונות והאחרונות, ואת הערך המרבי הכולל.
  3. חלק את פלט ה-sEMG הסטטי המתקבל בשלבים 5 (sEMG של קרש צד סטטי) ו-8 (sEMG של באג מת) לפי הפלט במהלך התרגילים, בהתאמה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המדידות הן של אולטרסאונד והן של sEMG במהלך תנוחת ההתחלה הסטטית של הפעילות הגופנית מיוצגות בטבלה 2. מספרים אלה ישמשו כמכנה בעת חישוב יחס ההפעלה. ערכי העובי של אלכסוני חיצוני, אלכסוני פנימי ובטבוני רוחבי במהלך 5 השניות הראשונות, 5 השניות האחרונות ומשך הזמן הכולל (60 שניות) נמצאים בטבלה 3. מספרים אלה מחולקים במספרים בטבלה 2. ערכי ה-sEMG המנורמלים למצב סטטי, מיקום התחלת פעילות גופנית במהלך 5 השניות הראשונות, 5 השניות האחרונות ופעילות השיא מוצגים בטבלה 4.

יחס ההפעלה מתאר את גודל העלייה בעובי השרירים כתוצאה מהאימון בהשוואה לתנוחת ההתחלה הסטטית של האימון. לדוגמה, אם האלכסון החיצוני במהלך הקרש הצדדי היה בעל יחס הפעלה של 1.73, משמעות הדבר היא שעובי השריר עלה ב-73% במהלך התרגיל. יחסי ההפעלה של האלכסון החיצוני, האלכסוני הפנימי והבטן הרוחבית מסוכמים בטבלה 5. השימוש ביחס ההפעלה מאפשר לחוקרים ולקלינאים לקבוע את מידת השינוי בעובי השרירים במגוון תרגילים ותנוחות26. אוסף של תמונות אולטרסאונד עם מצב M מאפשר גם סנכרון של תזמון כדי לקבוע את תחילת ההפעלה ואת העובי המתאים בזמן תחילת7.

דמוגרפיה
גיל 22.75 ± 4.94 שנים
גובה 169.25 ± 6.88 ס"מ
מסה 67.32 ± 4.94 ק"ג

טבלה 1: דמוגרפיה של מטופלים.

תרגיל 5 שניות ראשונות 5 שניות אחרונות פעילות שיא
TESP 0.01499725 mV 0.019264 mV 0.021207 mV
באג מת 0.02534 mV 0.021346 mV 0.02534 mV

טבלה 2: פעילות שיא sEMG במהלך 5 השניות הראשונות, 5 שניות אחרונות ושיא כולל. EO = אלכסוני חיצוני, IO = אלכסוני פנימי, mV = מיליוולטים, TrA = בטן רוחבית.

תרגיל סטטי, עובי התחלתי של פעילות גופנית סטטי, התחלת פעילות גופנית sEMG
EO IO טרא EO
TESP 0.554 ס"מ 0.761 ס"מ 0.326 ס"מ 0.0059 mV
באג מת 0.618 ס"מ 0.82 ס"מ 0.438 ס"מ 0.0029 mV

טבלה 3: עובי ושיא פעילות sEMG במהלך קרש הצד הסטטי ועמדות ההתחלה של תרגילי באגים מתים. ס"מ = סנטימטרים, EO = אלכסוני חיצוני, IO = אלכסוני פנימי, TrA = בטן רוחבית.

תרגיל 5 שניות ראשונות 5 שניות אחרונות שיא עובי
EO IO טרא EO IO טרא EO IO טרא
TESP 0.96 ס"מ 1 ס"מ 0.73 ס"מ 0.91 ס"מ 0.93 ס"מ 0.58 ס"מ 0.98 ס"מ 1 ס"מ 0.73 ס"מ
באג מת 0.61 ס"מ 0.82 ס"מ 0.43 ס"מ 0.56 ס"מ 0.79 ס"מ 0.38 ס"מ 0.62 ס"מ 0.88 ס"מ 0.5 ס"מ

טבלה 4: עובי שרירים במהלך 5 השניות הראשונות, 5 השניות האחרונות, והנקודה העבה ביותר באופן כללי במהלך תרגילי קרש הצד והחרקים המתים. ס"מ = סנטימטרים.

5 שניות ראשונות 5 שניות אחרונות שיא עובי
יחס הפעלה EO IO טרא EO IO טרא EO IO טרא
קרש צד 1.73 1.31 2.24 1.64 1.22 1.78 1.77 1.31 2.24
באג מת 0.99 1.00 0.98 0.91 0.96 0.87 1.00 1.07 1.14

טבלה 5: יחסי הפעלת אולטרסאונד במהלך תרגילי קרש הצד ותרגילי באגים מתים. EO = אלכסוני חיצוני, IO = אלכסוני פנימי, TrA = בטן רוחבית.

איור משלים 1: מיקום תרגיל TESP. TESP = תמיכה צדדית מוגבהת בפלג הגוף העליון. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים 2: עמדת התחלה של באג מת. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים 3: חזרה על חרקים מתים. TESP = תמיכה צדדית מוגבהת בפלג הגוף העליון. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

אולטרסאונד במצב M מספק התחלה של תנועת רקמת שריר ושינוי בעובי השרירים במהלך תצפית בזמן אמת על אנטומיה על פני זמן נבחר21. אולטרסאונד במצב M בשילוב עם sEMG מספק הבנה כוללת של תפקוד השרירים, כולל ייצוג חשמלי ותצפית חזותית. ניתן להשתמש במכשירים אלה במקביל במהלך פעילות גופנית כדי לספק לחוקרים הבנה גלובלית של תפקוד השרירים.

אימון ספציפי של טכניקות אולטרסאונד ו- sEMG נחוץ כדי לייצר מדידות אמינות ותקיפות. שיטות הנורמליזציה המשמשות עם אולטרסאונד במצב M ו- sEMG צריכות להיות דומות על מנת להשוות מכשירים (כלומר, סטטיים, עמדת התחלה של פעילות גופנית)26.

ייתכן שיהיה צורך בשינוי עבור בלוק הקצף המשמש לאבטחת המתמר בהתבסס על גודל הגוף של המשתתף. גם את הידוק החגורה האלסטית יהיה צורך לשנות בהתאם לגודל הגוף של המשתתף. המתמר עשוי לזוז מעט מהמיקום המקורי במהלך התנועה לפני או אחרי התרגיל. חשוב להמשיך לעקוב אחר התמונה של דופן הבטן לרוחב על מסך האולטרסאונד לאורך כל תהליך איסוף הנתונים. יש צורך בכמות גדולה של ג'ל אולטרסאונד כדי להבטיח הדמיה ברורה, אך יותר מדי יכול להפריע לדבק חיישן sEMG. שינוי הכמות האופטימלית של ג'ל אולטרסאונד בשימוש חשוב לאורך איסוף הנתונים.

מגבלה של שני המכשירים היא שהם מייצגים רק את האנטומיה ישירות מתחת לחיישן sEMG ומתמר אולטרסאונד בשל שטח השידור המוגבל עבור כל אחד מהם. מקובל להניח שהאנטומיה שנמצאת ישירות מתחת לחיישן עדיין מספקת ייצוג הולם של השריר27,28.

אולטרסאונד במצב M מספק דרך יעילה לזהות התחלה של הפעלת שרירים ושינוי בעובי השרירים לאורך כל משך האימון21. תמונה חיה חד-ממדית זו של אנטומיה לאורך זמן עוזרת להבין את השינוי בעובי השרירים במהלך משימה. ניתן להשלים אולטרסאונד במצב M עם מכשיר נוסף כגון sEMG כדי לספק הבנה מלאה של תפקוד השרירים. עדיין יש להשתמש במצב בהירות למדידת עובי השרירים; עם זאת, במהלך פעילות גופנית דינמית, אולטרסאונד במצב M עשוי להועיל לחלופין. השימוש באולטרסאונד במצב M יכול לשמש במהלך תרגילי מניעה ושיקום אצל אנשים בריאים ופתולוגיים18. חיזוק תא המטען, הגברת הסיבולת והפעלת שרירי תא המטען הספציפיים מומלצים לאנשים הסובלים מכאבי גב תחתון חריפים וכרוניים. ניתן להשתמש באולטרסאונד במצב M במהלך תרגילים המכוונים להמלצות הנ"ל כדי לבחון את תחילת ההפעלה, עובי השרירים בנקודות זמן מסוימות של האימון ושינוי בעובי.

המתאם בין שני המכשירים לא נבחן בפרוטוקול הנוכחי. עם זאת, מחקרים קודמים ציינו כי יש להשתמש בזהירות בהשוואות בין שני המכשירים. אולטרסאונד הוכח כמזהה התפרצות של הפעלת שרירים לפני אלקטרומוגרפיה, מה שתומך ברעיון ששני המכשירים האלה מודדים היבטים שונים של תפקוד השרירים29.

שיטות אלה מתאימות ליישום אם המטרה היא למדוד את תחילת הפעלת השרירים, כמו גם את עובי השרירים במהלך התרגיל. מכיוון שאולטרסאונד במצב M מספק ייצוג חזותי של השריר המעורב, sEMG יחמיא להערכה זו עם הייצוג החשמלי של השריר. % MVIC של אדם במהלך פעילות גופנית לא יכול להשתנות עם הזמן או לאחר התערבות; בתרחיש כזה, אולטרסאונד במצב M יכול להשלים sEMG כדי להעריך את שינוי העובי 7,10. למרות שתמונות אולטרסאונד שימשו בשני המצבים לתיאור תנועת שרירים במשך שנים רבות, פרוטוקול זה מפרט יישום דינמי עדכני יותר שיכול להשפיע ישירות על השימוש באולטרסאונד לא רק במחקר ובסביבות מבוקרות מאוד, אלא חשוב מכך בקליניקה עם אנשים פעילים ובספורט.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים על היעדר ניגוד עניינים הקשור לכתב יד זה.

Acknowledgments

ללא.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. Muscles: Testing and Function with Posture and Pain. , Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore, MD. (2005).
  2. Bergmark, A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Criswell, E. Cram's Introduction to Surface Electromyography. , Jones & Bartlett Publishers. (2010).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D. Application of ultrasound in medicine. Acta Informatica Medica. 19 (3), 168-171 (2011).
  28. Chowdhury, R. H., et al. Surface electromyography signal processing and classification techniques. Sensors. 13 (9), 12431-12466 (2013).
  29. 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).

Tags

רפואה גיליון 186
תפקוד השרירים מתקבל באמצעות אולטרסאונד של מצב תנועה ואלקטרומיוגרפיה של פני השטח במהלך תרגיל סיבולת הליבה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Devorski, L., Skibski, A., Mangum,… More

Devorski, L., Skibski, A., Mangum, L. C. Muscle Function Obtained with Motion Mode Ultrasound and Surface Electromyography during Core Endurance Exercise. J. Vis. Exp. (186), e64335, doi:10.3791/64335 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter