Summary
Denne protokollen bruker bevegelsesmodus ultralyd og overflateelektromyografi samtidig for å måle muskelfunksjonen til kjernen. Muskeltykkelse og aktivering av de lokale stabilisatorene (f.eks. Tverrgående abdominis, indre skrå) og globale movers (f.eks. Ekstern skrå) er oppnåelig under bestemte tidspunkter for sideplanken og døde bugøvelser.
Abstract
Motion mode (M-mode) ultralyd gjør det mulig for forskere og klinikere å måle endringen av muskeltykkelse over tid. Muskeltykkelse kan måles mellom fascielle grenser på et gitt tidspunkt under en øvelse. Dette valgte tidspunktet gir et endimensjonalt bilde som resulterer i sanntids, levende observasjon av anatomi. Ultralyd brukt under funksjonell bevegelse kan refereres til som dynamisk ultralyd; Dette er mulig og pålitelig ved bruk av en lineær transduser, elastisk belte og skumblokk for å sikre konsekvent plassering av svingere. Den laterale bukveggen undersøkes ofte ved hjelp av ultralyd på grunn av musklenes overlappende natur. Overflateelektromyografi (sEMG) kan utfylle M-modus ultralydavbildning fordi den måler den elektriske representasjonen av muskelaktivering. Det er minimalt med bevis ved bruk av M-mode ultralyd og sEMG samtidig under kjerneøvelse. Øvelser som utfordrer kjernemuskulaturen involverer både isometriske hold (f.eks. Sideplanke), samt oscillerende ekstremitetsbevegelser (f.eks. Død insekt). I denne studien vil begge instrumentene bli brukt samtidig for å måle kjernemuskelfunksjonen under trening. Ultralydmålinger vil bli oppnådd ved hjelp av en lineær transduser og ultralydsenhet, og sEMG-målinger vil bli oppnådd fra et trådløst sEMG-system. For å gjøre sammenligninger mellom deltakere og øvelser, vil normaliseringsmetoder ved hjelp av statiske, treningsstartposisjoner for begge instrumentene bli brukt. Et aktiveringsforhold vil bli brukt til ultralyd og beregnes ved å dele den kontraherte tykkelsen (tykkelsen i løpet av et treningspunkt) med den uthvilte (startposisjonen) tykkelsen. Muskeltykkelse vil bli målt i centimeter fra den overlegne nedre fasciale grensen til dårligere overlegen fascial kant. Disse metodene tar sikte på å tilby en innovativ og praktisk måling av muskelfunksjon med M-modus ultralyd og sEMG under kjerne utholdenhetsøvelser.
Introduction
Den laterale bukveggen består av tverrgående abdominis, indre skrå og ekstern skrå1. Den laterale bukveggen trekker seg konsentrisk, eksentrisk og isometrisk sammen for å motstå kreftene som er plassert på kroppen1. Kokontraksjonen av denne muskelgruppen gir stabilisering av sentrum av menneskekroppen 2,3. Disse musklene er viktige under forebygging og rehabilitering av skader i underekstremitetene fordi dårlig trunkfunksjon er forbundet med økt hofteadduksjon og knevalgus, som er risikofaktorer for skaderi underekstremitetene 4,5. Fokus på å styrke og øke muskulær utholdenhet i kjernemuskulaturen reduserer ikke bare risikofaktorer for underekstremitetene, men kan også redusere ryggsmerter6. Nylig har det blitt anbefalt at personer som lider av akutte og kroniske ryggsmerter, bør inkludere trunkforsterkning, utholdenhet og spesifikk trunkmuskelaktivering i rehabiliteringen6. Et eksempel på spesifikk trunk muskelaktivering er rettet mot isolerte eller grupperte trunkmuskler ved hjelp av kokontraksjon for å gjenopprette kontroll eller øke koordineringen av lumbopelvic-hip region6.
To måter å objektivt måle muskelfunksjon på er bruk av bevegelsesmodus (M-modus) ultralyd og overflateelektromyografi (sEMG). M-mode ultralyd gir en sanntidsvisualisering av muskel- og fasciabevegelse i løpet av en registrert tid som kan vise utbrudd og omfang av bevegelsen7. Avstanden mellom den overlegne nedre fasciale grensen og den nedre overlegne fasciale grensen måles på et valgt tidspunkt for å oppnå muskeltykkelse. Muskeltykkelse under et bestemt tidspunkt for en øvelse kan deles med hviletykkelse for å oppnå et aktiveringsforhold8. sEMG gir innsikt i muskelaktivering og tretthet, da utgangen kan sammenlignes med muskelens maksimale sammentrekning9. Disse to instrumentene og metodene har tidligere blitt brukt til å måle utbruddet av hoftemuskelaktivering under en rekke øvelser hos friske og skadde personer10. Øvelser som retter seg mot stammen, og spesielt den laterale bukveggen, er sideplanken og død insekt11,12,13. Sideplanken utføres i en sideliggende stilling med albuen rett under skulderen og underarmen på bakken, hoftene heves fra bakken til ryggraden er i nøytral stilling. Knærne er forlenget, og føttene er plassert oppå hverandre9 (supplerende figur 1). Den døde insekten utføres i en liggende stilling med begge armene rett over og hofter og knær bøyd i en 90 ° vinkel. Øvelsen begynner når en arm er bøyd over hodet og det kontralaterale benet strekker seg. Motsatt arm og ben forblir i nøytral stilling og bøyes og strekker seg deretter ut når den opprinnelige bevegelige armen og benet går tilbake til nøytral posisjon13 (supplerende figur 2 og supplerende figur 3).
Aktiveringen av den eksterne skrå har blitt sett å variere fra 37% til 62% av maksimal frivillig isometrisk sammentrekning (MVIC) under sideplanken11,12,14. Under den døde feilen er aktiveringen av den eksterne skrå registrert mellom 20% og 30% MVIC for bare fem repetisjoner av øvelsen15. Den indre skrå og tverrgående abdominis, de dypere bukemusklene i den laterale bukveggen, aktiveres mellom 22% og 28% MVIC under sideplanken12,14. På grunn av den overlappende naturen til de indre skrå og tverrgående abdominisene, har de to musklene blitt kombinert under sEMG-samling14. En begrensning av sEMG er crosstalk fra tilstøtende muskler, hvor sEMG-sensoren kan produsere en utgang av en annen muskel, noe som resulterer i en falsk forståelse av aktivering16. Muskeltykkelsesmålinger oppnådd med ultralyd kan brukes til å redusere denne begrensningen, og denne målingen er mulig under trunkøvelser, for eksempel isometriske holder tidligere nevnt17.
Muskeltykkelsen på den laterale bukveggen er registrert under sideplanken som en absolutt størrelse på forskjellen mellom kontrahert tykkelse og uthvilt tykkelse. På 30-tallet av en sideplanke økte muskeltykkelsen på den indre skrå og ytre skrå med henholdsvis 0, 526 mm og 0, 205 mm, henholdsvis17. Disse målingene ble registrert i lysstyrkemodus ultralyd på et tidspunkt under sideplanken. B-modus ultralyd utføres ofte for å vurdere før og etter bilder; Denne metoden tillater imidlertid bare måling ved to tidspunkter18. M-mode ultralyd gir økte fordeler sammenlignet med B-modus ultralyd, da det kan oppdage utbrudd av muskelaktivering samt muskeltykkelse under hele øvelsen med et hvilket som helst tidspunkt som kan velges for måling18. Derfor er det overordnede målet med den nåværende protokollen å gi en innovativ og praktisk måling av muskelfunksjon med M-mode ultralyd og sEMG under kjerne utholdenhetsøvelser. Dette er gunstig for forskere og klinikere å forstå hvordan musklene fungerer gjennom hele treningen, spesielt av utholdenhet natur, i motsetning til en måling isolert til et enkelt tidspunkt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle menneskelige deltakere ga informert samtykke. Protokollen var en del av en studie godkjent av Institutional Review Board ved University of Central Florida. Inklusjonskriteriene inkluderte alderen 18 -45 år og fysisk aktiv i henhold til ACSM-retningslinjene (30 minutter med moderat til kraftig aktivitet 5 dager i uken)19. Eksklusjonskriterier inkluderte korsryggsmerter i løpet av det siste året, nåværende smerter eller skader i hofte-, øvre eller nedre ekstremiteter, ett års historie med korsryggkirurgi eller underekstremitetskirurgi, selvrapportert balanseforstyrrelse, muskelavvik, for tiden gravid, eller å ha et åpent sår i bukområdet (tabell 1).
1. Utarbeidelse av datainnsamlingsinstrument
- Kontroller integriteten til ultralydmaskinen og sEMG-maskinen (se Materialtabell).
- Slå på ultralydmaskinen, trykk på Pasient, og legg til en ny pasient. Klikk på Ny pasient , og skriv inn pasientidentifikasjonsnummeret. Velg MSK eksamenstype > Abdominal forhåndsinnstilling og trykk på Registrer. Trykk på Avslutt.
- Slå på nettbrettet (se Materialtabell) og klikk på EMG-opptaksprogrammet. Klikk på menyknappen øverst til venstre og skann etter sensorer. Ta sensoren ut av basen og hold musepekeren over aktiveringsknappen. Når sensoren er koblet til applikasjonen, oppretter du en ny mappe med deltakerens identifikasjonsnummer.
MERK: Ultralydinnstillinger i Abdominal Preset, B-modus: B farge = Tint Map D, Skriv zoomhøyde = 4, Skriv zoombredde = 4, termisk indeks = TLS, ATO-nivå = Lav, Fokusnummer = 2, Fokusnummer CrossXBeam = 2, Fokusdybde = 50, Dybde (cm) = 3, Komprimering = 1, Fokusbredde = 1, Fokusbredde CrossXBeam = 1, Linjetetthet = 3, Linjetetthet CrossXBeam = 3, Undertrykkelse = 0, ramme gjennomsnitt = 4, fra gjennomsnittlig crossXBeam = 2, crossXBeam = 2, crossXBeam # = lav, crossXBeam type = gjennomsnitt, kantforbedring = 3, b styre = 0, gråskala kart = grått kart c, gevinst = 34, dynamisk område = 69, avvisning = 0, frekvens (MHz) = 12. Ultralydinnstillinger i Abdominal Preset, M-modus: feiehastighet = 0, M farge = Tint Map C, Dop Display Format = Vert 1/2 B, Avvisning = 0, Komprimering = 1, Gråskala Kart = Grått kart D, M Gevinst (delta fra B) = 0.
2. Klargjøring av overflateelektromyografi (se tabell over materialer)
- Bestem den eksterne skrå sensorplasseringen ved å palpere høyre iliac crest og høyre nedre ribbe mens deltakeren ligger liggende krok (figur 1). Plasser sensoren 3 cm fremre fra midtveispunktet mellom nedre ribben og hoftekammen, parallelt med muskelfibrene20.
- Barber, rengjør og debrider hudområdet der sensoren (se Materialtabell) skal plasseres. Tilsett lim (se materialtabell) i sensoren og fest det på huden.
Figur 1: Undersøkelsessted for lateral bukvegg. sEMG-sensoren er plassert 3 cm fremre fra midtveispunktet mellom nedre ribben og hoftekammen, parallelt med muskelfibrene20. Transduseren er plassert 10 cm lateral til navlestrengen til den laterale bukveggen er synlig på skjermen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
3. Ultralyd forberedelse (se tabell over materialer)
- I stående stilling, plasser transduseren gjennom det elastiske beltet og skumblokken (figur 2).
- Tilsett gel i transduseren og plasser transduseren 10 cm lateral til navlen. Juster til den laterale bukveggen er synlig på skjermen21 (figur 3).
- Sørg for at transduseren er tett festet til den laterale bukveggen.
- Fest beltet med borrelåsstroppene. Juster dybden for å oppnå optimal bildekvalitet i B-modus (figur 4).
Figur 2: Transduser plassert gjennom elastisk belte og skumblokk. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Eksempel på hvilebilde for å verifisere lateral bukvegg. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Transduser festet på den laterale bukveggen av elastisk belte og skumblokk. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
4. Ultralyd statisk sideplanke
- På en yogamatte (se Table of Materials) instruerer du deltakeren om å ligge på høyre side med albuen i 90 graders fleksjon, slik at bagasjerommet og overekstremiteten heves fra bakken. Deltakerens føtter skal stables på hverandre med knærne helt utstrakt. Bena skal være parallelle med å berøre yogamatten.
- Trykk på Frys og deretter Store for hvert bilde for å ta tre statiske ultralydbilder av den laterale bukveggen.
MERK: Lagrede bilder vil bli plassert under den aktive bildeskjermen.
5. sEMG statisk sideplanke
MERK: Samtidig vil forskeren også få sEMG-utgangen under den statiske posisjoneringen beskrevet i trinn 4.1.
- I sEMG-menyen øverst til venstre på EMG-opptaksprogrammet velger du Innstillinger, som er et tannhjulikon .
- Når du er på sensorinnstillingssiden, velger du bicepsikonet . Dette åpner siden for normaliseringsmålinger.
- Trykk Klikk på Spill for å begynne; det vil være en 5 s nedtelling. I løpet av denne perioden instruerer du pasienten om å innta testposisjonen. Opptaket vil ta ytterligere 5 s.
- Ta opp "MVC = . XXXXmV", da dette vil bli brukt til normaliseringsberegning.
MERK: EMG mobile suite band passfiltre automatisk mellom 20 -450 Hz. EMG (RMS) 333.3, 1125 ms vindusbredde.
6. Sideplanke
- Deretter instruerer du deltakeren om å fylle ut sideplanken i 60 s og vedlikeholde riktig skjema22. Trykk på M på ultralydsmaskinen for å slå på M-modus .
- Trykk Plot, trykk på den røde knappen og trykk på Lagre-knappen igjen i EMG-applikasjonen. Deltakeren vil bli gitt en nedtelling på 3 s. Når nedtellingen begynner, trykker du på Store på ultralydet for å starte ultralydopptaket.
MERK: Deltakeren vil holde riktig skjema til 60 s, eller når forskeren bestemmer at riktig skjema har blitt forstyrret. - For å lagre den innspilte M-modusvideoen, trykk på Store når øvelsen har stoppet og Stopp-knappen på sEMG-applikasjonen.
- Klikk Lagre fil som og skriv inn et filnavn for å lagre utdataene, som vises på skjermen når opptaket stoppes.
7. Ultralyd statisk død bug
- På yogamatten instruerer du deltakeren om å ligge liggende med beina i krokstilling.
- Trykk B for å gå til lysstyrkemodus. Trykk på Frys og deretter Store for hvert bilde for å ta tre statiske bilder av den laterale bukveggen via ultralyd. Lagrede bilder vil bli plassert under den aktive bildeskjermen.
8. sEMG statisk død feil
- I menyen til EMG-applikasjonen (øverst til venstre) velger du Innstillinger, som er et tannhjulikon .
- Når du er på sensorinnstillingssiden, velger du bicepsikonet . Dette åpner siden for normaliseringsmålinger.
- Trykk på Klikk på Spill av for å begynne. Under nedtellingen på 5 s instruerer du pasienten om å innta testposisjonen. Opptaket vil ta ytterligere 5 s.
- Ta opp "MVC = . XXXXmV", da dette vil bli brukt til normaliseringsberegning.
9. Død feil
- Deretter instruerer deltakeren om å fylle ut den døde feilen i 60 s, og opprettholde riktig skjema. Trykk på M på ultralydsmaskinen for å slå på M-modus .
- Instruere deltakeren til å forlenge høyre skulder maksimalt mens han maksimalt strekker venstre hofte og kne, samtidig som startposisjonen til de kontralaterale ekstremitetene opprettholdes.
- Be deltakeren om å bøye skulder, hofte og kne for å gå tilbake til startposisjonen. De kontralaterale ekstremitetene vil da utføre den samme bevegelsen.
- Be deltakeren om å utføre øvelsen til en metronom satt til 45 slag per min. Dette resulterer i 22 repetisjoner av den døde insekten på 60 s.
MERK: Deltakeren skal holde riktig skjema til 60 s, eller til forskeren bestemmer at riktig form er forstyrret eller metronomrytmen er avbrutt. - Trykk på Plot, trykk på den røde knappen, og trykk deretter på Play. Trykk på Lagre-knappen igjen i EMG-applikasjonen. Deltakeren vil bli gitt en nedtelling på 3 s. Når nedtellingen begynner, trykker du på Store på ultralydet for å starte ultralydopptaket.
10. Ultralyd statisk måling
- Klikk Enter når det første statiske bildet du vil måle, er valgt.
- Trykk på Mål for å åpne måleverktøyet. Mål maksimal muskeltykkelse under de statiske stillingene i centimeter fra den øvre nedre fasciale grensen til den nedre overlegne fasciale grensen (figur 5 [sideplanke] og figur 6 [død bug]).
- Klikk Enter ved den overlegne nedre grensen, og Enter på nytt ved den nedre overordnede grensen.
- Gjenta trinn 10.1-10.3 for statisk måling av sideplanke og døde feil. Gjennomsnittlig måling av de tre statiske bildene.
Figur 5: Eksempel på lateral bukvegg under sideplanken statisk, treningsstartposisjon og målinger av muskler. A = ytre skrå (0,554 cm), B = indre skrå (0,761 cm) og C = tverrgående abdominis (0,326 cm). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Eksempel på lateral bukvegg i død insektstatisk, treningsstartposisjon og målinger av muskler. A = ytre skrå (0,618 cm), B = indre skrå (0,820 cm) og C = tverrgående abdominis (0,438 cm). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
11. Ultralyd dynamiske målinger
- Mål den maksimale tykkelsen på den ytre skrå, indre skrå og tverrgående abdoministykkelsen i løpet av de første 5 s og siste 5 s av øvelsen. I tillegg registrerer du maksimal tykkelse over hele 60-tallet.
MERK: Sideplanken utføres vanligvis i varigheter på 5 s. Med utgangspunkt i sett og repetisjonsretningslinjer fra tidligere forfattere ble det valgt en lengre varighet på 60 s for sammenligning i denne protokollen. De første 5 s og siste 5 s av oppgaven ble sammenlignet for å evaluere både styrke og utholdenhet aspekter av muskelgruppen23,24. - Bruk Rull-knappen til å finne de første 5 s og siste 5 s i hver øvelse. I tillegg må du visuelt inspisere for den største tykkelsen på hver muskel gjennom hele 60-tallet.
- Trykk på Mål for å åpne måleverktøyet. Mål maksimal muskeltykkelse under de statiske stillingene i centimeter fra den øvre nedre fasciale grensen til den nedre overlegne fasciale grensen (figur 7 [sideplanke] og figur 8 [død bug]).
- Del hver av de tre tykkelsesmålingene oppnådd under øvelsene med gjennomsnittlig statisk stilling for å oppnå et aktiveringsforhold 25.
Figur 7: Eksempel på lateral bukvegg under sideplankeøvelse og måling av muskler i M-modus. A = ytre skrå (0,968 cm), B = indre skrå (0,937 cm) og C = tverrgående abdominis (0,714 cm). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8: Eksempel på lateral bukvegg under død insektøvelse og måling av muskler i M-modus. A = ytre skrå (0,840 cm), B = indre skrå (0,840 cm) og C = tverrgående abdominis (0,720 cm). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
12. sEMG-måling
- trykk Hjem ikonet på EMG-dataopptakssiden. Velg mappeikonet øverst til høyre på skjermen. Den lagrede utgangen fra statiske og treningsforsøk vil bli lagret her. Konverter hver fil til en .xlsx fil. Eksporter .xlsx filen.
- I et regneark får du maksimumsverdiene i løpet av første og siste 5 s, og den totale maksimumsverdien.
- Del den statiske sEMG-utgangen oppnådd i trinn 5 (statisk sideplanke sEMG) og 8 (død bug sEMG) med utgangen under øvelsene, henholdsvis.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Målingene av både ultralyd og sEMG i statisk treningsstartposisjon er representert i tabell 2. Disse tallene vil bli brukt som nevner ved beregning av aktiveringsforholdet. Tykkelsesverdiene for ekstern skrå, indre skrå og tverrgående abdominis i løpet av de første 5 s, siste 5 s og total varighet (60 s) er i tabell 3. Disse tallene er delt på tallene i tabell 2. SEMG-verdiene normalisert til statisk startposisjon i løpet av de første 5 s, siste 5 s og maksimal aktivitet er presentert i tabell 4.
Aktiveringsforholdet beskriver størrelsen på økningen i muskeltykkelsen som følge av øvelsen sammenlignet med statisk startposisjon. For eksempel, hvis den ytre skrå under sideplanken hadde et aktiveringsforhold på 1,73, betyr det at muskeltykkelsen økte med 73% under øvelsen. Aktiveringsratioene for ekstern skrå, indre skrå og tverrgående abdominis er oppsummert i tabell 5. Bruk av aktiveringsforholdet gjør det mulig for forskere og klinikere å bestemme omfanget av endring i muskeltykkelse i en rekke øvelser og posisjoner26. Innsamling av ultralydbilder med M-modus tillater også synkronisering av timing for å bestemme aktiveringsstart og tilsvarende tykkelseved begynnelsen 7.
| Demografi | |
| Alder | 22,75 ± 4,94 år |
| Høyde | 169,25 ± 6,88 cm |
| Masse | 67,32 ± 4,94 kg |
Tabell 1: Pasientdemografi.
| Mosjon | Første 5 s | Siste 5 s | Topp aktivitet |
| TESP | 0,01499725 mV | 0,019264 mV | 0,021207 mV |
| Død feil | 0,02534 mV | 0,021346 mV | 0,02534 mV |
Tabell 2: sEMG topp aktivitet i første 5 s, siste 5 s og total topp. EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, mV = millivolt, TrA = tverrgående abdominis.
| Mosjon | Statisk, trening starter tykkelse | Statisk, trening starter sEMG | ||
| EO | IO | Tra | EO | |
| TESP | 0,554 cm | 0,761 cm | 0,326 cm | 0,0059 mV |
| Død feil | 0,618 cm | 0,82 cm | 0,438 cm | 0,0029 mV |
Tabell 3: Tykkelse og topp sEMG-aktivitet under statisk sideplanke og dødt insekt trening startposisjoner. cm = centimeter, EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, TrA = tverrgående abdominis.
| Mosjon | Første 5 s | Siste 5 s | Topp 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 feil | 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 |
Tabell 4: Muskeltykkelse i løpet av de første 5 s, siste 5 s, og generelt tykkeste punktet under sideplanken og døde bug øvelser. cm = centimeter.
| Første 5 s | Siste 5 s | Topp 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 feil | 0.99 | 1.00 | 0.98 | 0.91 | 0.96 | 0.87 | 1.00 | 1.07 | 1.14 |
Tabell 5: Ultralydaktiveringsforhold under sideplank- og døde bug-øvelser. EO = ekstern skrå, IO = intern skrå, TrA = tverrgående abdominis.
Supplerende figur 1: TESP øvelsesposisjonering. TESP = torso forhøyet sidestøtte. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur 2: Død bug startposisjon. Klikk her for å laste ned denne filen.
Supplerende figur 3: Dead bug repetisjon. TESP = torso forhøyet sidestøtte. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
M-modus ultralyd gir utbrudd av muskelvevsbevegelse og muskeltykkelsesendring under sanntidsobservasjon av anatomi over en valgt tid21. M-modus ultralyd kombinert med sEMG gir en samlet forståelse av muskelfunksjon, inkludert elektrisk representasjon og visuell observasjon. Disse instrumentene kan brukes sammen under trening for å gi forskere en global forståelse av muskelfunksjonen.
Spesifikk opplæring av ultralyd og sEMG-teknikker er nødvendig for å produsere pålitelige og gyldige målinger. Normaliseringsmetoder som brukes med M-mode ultralyd og sEMG må være like for å kunne sammenligne instrumenter (dvs. statisk startposisjon)26.
En modifikasjon kan være nødvendig for skumblokken som brukes til å sikre transduseren basert på deltakerens kroppsstørrelse. Tettheten til det elastiske beltet må også endres avhengig av deltakerens kroppsstørrelse. Transduseren kan bevege seg litt fra den opprinnelige plasseringen under bevegelse før eller etter trening. Det er viktig å fortsette å overvåke bildet av den laterale bukveggen på ultralydskjermen gjennom hele datainnsamlingsprosessen. Rikelig mengde ultralydgel er nødvendig for å sikre klar bildebehandling, men for mye kan forstyrre sEMG-sensorlimet. Modifisering av den optimale mengden ultralydgel som brukes er viktig gjennom datainnsamlingen.
En begrensning for begge instrumentene er at de bare representerer anatomien rett under sEMG-sensoren og ultralydtransduseren på grunn av det begrensede kringkastingsområdet for hver. Det antas ofte at anatomien rett under sensoren fortsatt gir en tilstrekkelig representasjon av muskelen27,28.
M-modus ultralyd gir en effektiv måte å oppdage utbrudd av muskelaktivering og muskeltykkelsesendring gjennom hele øvelsen21. Dette endimensjonale levende bildet av anatomi over tid er nyttig for å forstå endring av muskeltykkelse under en oppgave. M-mode ultralyd kan suppleres ytterligere med et ekstra instrument som sEMG for å gi en total forståelse av muskelfunksjonen. Lysstyrkemodus bør fortsatt brukes til å måle muskeltykkelse; Under dynamisk trening kan imidlertid M-modus ultralyd være alternativt gunstig. Bruk av M-mode ultralyd kan brukes under forebyggings- og rehabiliteringsøvelser hos friske og patologiske individer18. Trunk styrke, økende utholdenhet, og spesifikke trunk muskel aktivering anbefales for personer med akutte og kroniske ryggsmerter. M-mode ultralyd kan brukes under øvelser som retter seg mot de nevnte anbefalingene for å observere aktivering, muskeltykkelse ved visse treningstidspunkter og endring i tykkelse.
Korrelasjonen mellom de to instrumentene ble ikke undersøkt i gjeldende protokoll. Tidligere studier har imidlertid bemerket at sammenligninger mellom de to instrumentene bør brukes med forsiktighet. Ultralyd har vist seg å oppdage utbrudd av muskelaktivering før elektromyografi, noe som støtter ideen om at disse to instrumentene måler forskjellige aspekter av muskelfunksjon29.
Disse metodene er egnet for bruk hvis målet er å måle utbruddet av muskelaktivering samt muskeltykkelse under trening. Siden M-modus ultralyd gir en visuell representasjon av den involverte muskelen, vil sEMG komplimentere denne vurderingen med den elektriske representasjonen av muskelen. % MVIC for en person under trening kan ikke endres over tid eller etter intervensjon; i et slikt scenario kan M-modus ultralyd supplere sEMG for å vurdere tykkelsesendringen 7,10. Selv om ultralydbilder har blitt brukt i begge moduser for å beskrive muskelbevegelse i mange år, beskriver denne protokollen en nyere dynamisk applikasjon som kan ha en direkte innvirkning på bruken av ultralyd, ikke bare i forskning og høyt kontrollerte miljøer, men viktigere i klinisk praksis med aktive personer og i sport.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne oppgir ingen interessekonflikter knyttet til dette manuskriptet.
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).
