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Medicine

Función muscular obtenida con ultrasonido de modo de movimiento y electromiografía de superficie durante el ejercicio de resistencia central

Published: August 25, 2022 doi: 10.3791/64335

Summary

Este protocolo utiliza ultrasonido de modo de movimiento y electromiografía de superficie simultáneamente para medir la función muscular del núcleo. El grosor muscular y la activación de los estabilizadores locales (por ejemplo, transverso abdominal, oblicuo interno) y los motores globales (por ejemplo, oblicuo externo) se pueden lograr durante los puntos de tiempo específicos de la tabla lateral y los ejercicios de insectos muertos.

Abstract

El ultrasonido en modo de movimiento (modo M) permite a los investigadores y médicos medir el cambio del grosor muscular a lo largo del tiempo. El grosor muscular se puede medir entre los bordes fasciales en un momento dado durante un ejercicio. Este punto de tiempo seleccionado produce una imagen unidimensional que resulta en la observación en tiempo real y en vivo de la anatomía. El ultrasonido utilizado durante el movimiento funcional puede denominarse ultrasonido dinámico; Esto es factible y confiable con el uso de un transductor lineal, un cinturón elástico y un bloque de espuma para asegurar una colocación consistente del transductor. La pared abdominal lateral se investiga comúnmente mediante ultrasonido debido a la naturaleza superpuesta de los músculos. La electromiografía de superficie (sEMG) puede complementar las imágenes de ultrasonido en modo M porque mide la representación eléctrica de la activación muscular. Hay evidencia mínima que utiliza la ecografía en modo M y la EMG simultáneamente durante el ejercicio central. Los ejercicios que desafían la musculatura central involucran tanto sujeciones isométricas (por ejemplo, plancha lateral) como movimientos oscilatorios de las extremidades (por ejemplo, insecto muerto). En este estudio, ambos instrumentos se utilizarán simultáneamente para medir la función muscular central durante el ejercicio. Las mediciones de ultrasonido se obtendrán utilizando un transductor lineal y una unidad de ultrasonido, y las mediciones de sEMG se adquirirán de un sistema sEMG inalámbrico. Para hacer comparaciones entre los participantes y los ejercicios, se utilizarán métodos de normalización utilizando posiciones de inicio estáticas de ejercicio para ambos instrumentos. Se utilizará una relación de activación para la ecografía y se calculará dividiendo el grosor contraído (espesor durante un punto de tiempo del ejercicio) por el espesor descansado (posición inicial). El grosor muscular se medirá en centímetros desde el borde fascial inferior superior hasta el borde fascial superior inferior. Estos métodos tienen como objetivo ofrecer una medición innovadora y práctica de la función muscular con ultrasonido en modo M y sEMG durante los ejercicios de resistencia central.

Introduction

La pared abdominal lateral está formada por el transverso abdominal, el oblicuo interno y el oblicuo externo1. La pared abdominal lateral se contrae concéntrica, excéntrica e isométricamente para soportar las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo1. La co-contracción de este grupo muscular proporciona estabilización del centro del cuerpo humano 2,3. Estos músculos son importantes durante la prevención y rehabilitación de las lesiones de las extremidades inferiores, ya que la mala función del tronco se asocia con el aumento de la aducción de cadera y el valgo de rodilla, que son factores de riesgo para lesiones de las extremidades inferiores 4,5. Centrarse en fortalecer y aumentar la resistencia muscular de la musculatura central no solo disminuye los factores de riesgo para la extremidad inferior, sino que también puede disminuir el dolor lumbar6. Recientemente, se ha recomendado que las personas que sufren de dolor lumbar agudo y crónico deben incluir el fortalecimiento del tronco, la resistencia y la activación específica del músculo del tronco en su rehabilitación6. Un ejemplo de activación muscular específica del tronco es apuntar a músculos del tronco aislados o agrupados utilizando la co-contracción para restaurar el control o aumentar la coordinación de la región lumbopélvica-cadera6.

Dos formas de medir objetivamente la función muscular son el uso del ultrasonido del modo de movimiento (modo M) y la electromiografía de superficie (sEMG). El ultrasonido de modo M proporciona una visualización en tiempo real del movimiento muscular y de la fascia durante un tiempo registrado que puede mostrar el inicio y la extensión del movimiento7. La distancia entre el borde fascial inferior superior y el borde fascial superior inferior se mide en un momento seleccionado para obtener el grosor muscular. El grosor muscular durante un punto de tiempo específico de un ejercicio se puede dividir por el grosor en reposo para lograr una relación de activación8. sEMG proporciona información sobre la activación muscular y la fatiga, ya que la salida se puede comparar con la contracción máxima del músculo9. Estos dos instrumentos y métodos han sido utilizados previamente para medir el inicio de la activación muscular de la cadera durante una variedad de ejercicios en individuos sanos y lesionados10. Los ejercicios que se dirigen al tronco, y específicamente a la pared abdominal lateral, son la plancha lateral y el insecto muerto11,12,13. La plancha lateral se realiza en una posición acostada de lado con el codo directamente debajo del hombro y el antebrazo en el suelo, las caderas se levantan del suelo hasta que la columna vertebral está en una posición neutral. Las rodillas están extendidas y los pies se colocan uno encima del otro9 (Figura suplementaria 1). El insecto muerto se realiza en posición supina con ambos brazos rectos arriba y las caderas y rodillas flexionadas en un ángulo de 90 °. El ejercicio comienza cuando un brazo se flexiona por encima de la cabeza y la pierna contralateral se extiende. El brazo y la pierna opuestos permanecen en una posición neutral y luego se flexionan y extienden una vez que el brazo y la pierna móviles originales vuelven a la posición neutral13 (Figura suplementaria 2 y Figura suplementaria 3).

Se ha observado que la activación del oblicuo externo oscila entre el 37% y el 62% de la contracción isométrica voluntaria máxima (MVIC) durante la tabla lateral11,12,14. Durante el bicho muerto, la activación del oblicuo externo se ha registrado entre el 20% y el 30% de MVIC para sólo cinco repeticiones del ejercicio15. El abdomen oblicuo interno y transverso, los músculos abdominales más profundos de la pared abdominal lateral, activan entre el 22% y el 28% de MVIC durante la plancha lateral12,14. Debido a la naturaleza superpuesta del abdomen oblicuo interno y transverso, los dos músculos se han combinado durante la recolección de sEMG14. Una limitación de sEMG es la diafonía de los músculos adyacentes, donde el sensor sEMG puede estar produciendo una salida de un músculo diferente, lo que resulta en una falsa comprensión de la activación16. Las mediciones del grosor muscular obtenidas con ultrasonido pueden ser utilizadas para mitigar esta limitación, y esta medición es factible durante los ejercicios del tronco, como las sujeciones isométricas mencionadas anteriormente17.

El grosor muscular de la pared abdominal lateral se ha registrado durante la tabla lateral como una magnitud absoluta de diferencia entre el espesor contraído y el espesor en reposo. En el punto de tiempo de 30 s de una tabla lateral, el grosor muscular del oblicuo interno y el oblicuo externo aumentó en 0,526 mm y 0,205 mm, respectivamente17. Estas mediciones se registraron en modo de ultrasonido de brillo en un punto de tiempo durante la tabla lateral. El ultrasonido en modo B se realiza comúnmente para evaluar las imágenes antes y después; Sin embargo, este método sólo permite la medición en dos puntos temporales18. El ultrasonido en modo M proporciona mayores ventajas en comparación con el ultrasonido en modo B, ya que puede detectar el inicio de la activación muscular, así como el grosor muscular durante la totalidad del ejercicio con cualquier punto de tiempo que pueda seleccionarse para la medición18. Por lo tanto, el objetivo general del protocolo actual es proporcionar una medición innovadora y práctica de la función muscular con ultrasonido en modo M y sEMG durante los ejercicios de resistencia central. Esto es beneficioso para los investigadores y los médicos para comprender cómo funcionan los músculos a lo largo de la duración de un ejercicio, especialmente de naturaleza de resistencia, en lugar de una medición aislada a un solo punto de tiempo.

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Protocol

Todos los participantes humanos dieron su consentimiento informado. El protocolo fue parte de un estudio aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Florida Central. Los criterios de inclusión incluyeron edades de 18 a 45 años y actividad física de acuerdo con las pautas del ACSM (30 min de actividad moderada a vigorosa 5 días a la semana)19. Los criterios de exclusión incluyeron dolor lumbar en el último año, dolor o lesión actual de cadera, extremidad superior o inferior, antecedentes de un año de cirugía lumbar o cirugía de extremidades inferiores, trastorno del equilibrio autoinformado, anomalías musculares, embarazo actual o tener una herida abierta en el área abdominal (Tabla 1).

1. Preparación del instrumento de recolección de datos

  1. Verifique la integridad de la máquina de ultrasonido y la máquina sEMG (consulte la Tabla de materiales).
    1. Encienda la máquina de ultrasonido, presione Paciente y agregue un nuevo paciente. Haga clic en Nuevo paciente e introduzca el número de identificación del paciente . Seleccione Tipo de examen MSK > Preajuste abdominal y pulse Registrar. Pulse Salir.
    2. Encienda la tableta (consulte Tabla de materiales) y haga clic en la aplicación de grabación EMG. Haga clic en el botón Menú en la pantalla superior izquierda y busque sensores. Saque el sensor de la base y coloque el cursor sobre el botón de activación. Una vez que el sensor esté conectado con la aplicación, cree una nueva carpeta con el número de identificación del participante.
      NOTA: Ajustes de ultrasonido en preajuste abdominal, modo B: color B = Mapa de tinte D, Altura de zoom de escritura = 4, Ancho de zoom de escritura = 4, Índice térmico = Tls, Nivel ATO = Bajo, Número de enfoque = 2, Número de enfoque CrossXBeam = 2, Profundidad de enfoque = 50, Profundidad (cm) = 3, Compresión = 1, Ancho de enfoque = 1, Ancho de enfoque CrossXBeam = 1, Densidad de línea = 3, Densidad de línea CrossXBeam = 3, Supresión = 0, Promedio de fotogramas = 4, desde CrossXBeam promedio = 2, CrossXBeam = 2, CrossXBeam # = Bajo, Tipo CrossXBeam = Media, Mejora de borde = 3, Dirección B = 0, Mapa de escala de grises = Mapa gris C, Ganancia = 34, Rango dinámico = 69, Rechazo = 0, Frecuencia (MHz) = 12. Ajustes de ultrasonido en preajuste abdominal, modo M: velocidad de barrido = 0, color M = mapa de tinte C, formato de visualización DOP = Vert 1/2 B, rechazo = 0, compresión = 1, mapa de escala de grises = mapa gris D, ganancia M (delta de B) = 0.

2. Preparación de la electromiografía superficial (ver Tabla de materiales)

  1. Determine la ubicación del sensor oblicuo externo palpando la cresta ilíaca derecha y la costilla inferior derecha mientras el participante está en posición supina (Figura 1). Coloque el sensor 3 cm anterior desde el punto medio entre la costilla inferior y la cresta ilíaca, paralelo a las fibras musculares20.
  2. Afeite, limpie y desbride el área de la piel donde se colocará el sensor (consulte la Tabla de materiales). Agregue adhesivo (consulte la Tabla de materiales) al sensor y asegúrelo sobre la piel.

Figure 1
Figura 1: Localización del examen de la pared abdominal lateral. El sensor sEMG se coloca 3 cm anterior desde el punto medio entre la costilla inferior y la cresta ilíaca, paralelo a las fibras musculares20. El transductor se encuentra 10 cm lateral al ombligo hasta que la pared abdominal lateral es visible en la pantalla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. Preparación del ultrasonido (ver Tabla de materiales)

  1. En posición de pie, coloque el transductor a través del cinturón elástico y el bloque de espuma (Figura 2).
  2. Agregue gel al transductor y coloque el transductor 10 cm lateral al ombligo. Ajustar hasta que la pared abdominal lateral sea visible en la pantalla21 (Figura 3).
  3. Asegúrese de que el transductor esté bien asegurado a la pared abdominal lateral.
  4. Asegure el cinturón con las correas de velcro. Ajuste la profundidad para obtener una calidad de imagen óptima en modo B (Figura 4).

Figure 2
Figura 2: Transductor colocado a través del cinturón elástico y el bloque de espuma. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Ejemplo de imagen en reposo para verificar la pared abdominal lateral. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Transductor asegurado en la pared abdominal lateral por el cinturón elástico y el bloque de espuma. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. Plancha lateral estática de ultrasonido

  1. En una esterilla de yoga (ver Tabla de materiales), indique al participante que se acueste sobre su lado derecho con el codo en 90 grados de flexión, de modo que su tronco y extremidad superior se levanten del suelo. Los pies del participante deben estar apilados uno sobre el otro con las rodillas completamente extendidas. Las piernas deben estar paralelas tocando la esterilla de yoga.
  2. Presione Congelar y luego Almacenar para cada imagen para capturar tres imágenes de ultrasonido estáticas de la pared abdominal lateral.
    NOTA: Las imágenes guardadas se ubicarán debajo de la pantalla de imagen activa.

5. tablón lateral estático sEMG

NOTA: Simultáneamente, el investigador también obtendrá la salida sEMG durante el posicionamiento estático descrito en el paso 4.1.

  1. En el menú sEMG en la pantalla superior izquierda de la aplicación de grabación EMG, seleccione Configuración, que es un icono de engranaje .
    1. Una vez en la página de configuración del sensor, seleccione el icono de bíceps . Esto abrirá la página para las mediciones de normalización.
    2. Presione Haga clic en Reproducir para comenzar; Habrá una cuenta atrás de 5 s. Durante este período, indique al paciente que asuma la posición de prueba. La grabación tomará 5 s adicionales.
    3. Registre el archivo "MVC = . XXXXmV", ya que se utilizará para el cálculo de la normalización.
      NOTA: La suite móvil EMG filtra automáticamente los filtros de paso de banda entre 20 -450 Hz. EMG (RMS) 333.3, ancho de ventana de 1125 ms.

6. Tablón lateral

  1. A continuación, indique al participante que complete la tabla lateral durante 60 s manteniendo la forma correcta22. Presione la M en la máquina de ultrasonido para activar el modo M .
  2. Pulse Trazar, pulse el botón rojo y pulse de nuevo el botón Guardar en la aplicación EMG. Al participante se le dará una cuenta atrás de 3 s. Una vez que comience la cuenta regresiva, presione Almacenar en el ultrasonido para comenzar la grabación del ultrasonido.
    NOTA: El participante mantendrá la forma correcta hasta los 60 s, o cuando el investigador determine que la forma correcta ha sido interrumpida.
  3. Para guardar el video grabado en modo M, presione Almacenar una vez que el ejercicio se haya detenido y el botón Detener en la aplicación sEMG.
  4. Haga clic en Guardar archivo como y escriba un nombre de archivo para guardar la salida, que aparecerá en la pantalla cuando se detenga la grabación.

7. Ultrasonido estático muerto bug

  1. En la esterilla de yoga, indique al participante que se acueste en posición supina con las piernas en posición de gancho.
  2. Pulse B para entrar en el modo de brillo. Presione Congelar y luego Almacenar para cada imagen para capturar tres imágenes estáticas de la pared abdominal lateral mediante ultrasonido. Las imágenes guardadas se ubicarán debajo de la pantalla de imagen activa.

8. error muerto estático sEMG

  1. En el menú de la aplicación EMG (arriba a la izquierda), seleccione Configuración, que es un icono de engranaje .
  2. Una vez en la página de configuración del sensor, seleccione el icono de bíceps . Esto abrirá la página para las mediciones de normalización.
  3. Haga clic en Reproducir para comenzar. Durante la cuenta regresiva de 5 s, indique al paciente que asuma la posición de prueba. La grabación tomará 5 s adicionales.
  4. Registre el archivo "MVC = . XXXXmV", ya que se utilizará para el cálculo de la normalización.

9. Bicho muerto

  1. A continuación, indique al participante que complete el error muerto durante 60 s, manteniendo la forma correcta. Presione la M en la máquina de ultrasonido para activar el modo M .
  2. Indique al participante que extienda al máximo su hombro derecho mientras extiende al máximo su cadera y rodilla izquierdas, mientras mantiene la posición inicial de las extremidades contralaterales.
  3. Indique al participante que luego flexione el hombro, la cadera y la rodilla para volver a la posición inicial. Las extremidades contralaterales realizarán entonces el mismo movimiento.
  4. Pídale al participante que realice el ejercicio a un metrónomo ajustado a 45 latidos por minuto. Esto da como resultado 22 repeticiones del insecto muerto en 60 s.
    NOTA: El participante debe mantener la forma correcta hasta los 60 s, o hasta que el investigador determine que la forma correcta ha sido interrumpida o el ritmo del metrónomo ha sido interrumpido.
  5. Presione Plot, presione el botón rojo y luego presione Play. Pulse de nuevo el botón Guardar en la aplicación EMG. Al participante se le dará una cuenta atrás de 3 s. Una vez que comience la cuenta regresiva, presione Almacenar en el ultrasonido para comenzar la grabación del ultrasonido.

10. Medición estática por ultrasonido

  1. Haga clic en Entrar cuando se seleccione la primera imagen estática que desee medir.
  2. Pulse Medir para abrir la herramienta de medición. Mida el grosor muscular máximo durante las posiciones estáticas en centímetros desde el borde fascial inferior superior hasta el borde fascial superior inferior (Figura 5 [tablón lateral] y Figura 6 [insecto muerto]).
  3. Haga clic en Entrar en el borde inferior superior y vuelva a entrar en el borde superior inferior.
  4. Repita los pasos 10.1-10.3 para las mediciones estáticas de tablones laterales y errores muertos. Promedia las medidas de las tres imágenes estáticas.

Figure 5
Figura 5: Ejemplo de pared abdominal lateral durante la estática de la plancha lateral, posición inicial del ejercicio y medidas de los músculos. A = oblicuo externo (0,554 cm), B = oblicuo interno (0,761 cm) y C = transverso abdominal (0,326 cm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: Ejemplo de pared abdominal lateral en la estática del insecto muerto, posición inicial del ejercicio y medidas de los músculos. A = oblicuo externo (0,618 cm), B = oblicuo interno (0,820 cm) y C = abdomen transverso (0,438 cm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

11. Mediciones dinámicas de ultrasonido

  1. Mida el grosor máximo del espesor oblicuo externo, oblicuo interno y transverso del abdomen durante los primeros 5 s y los últimos 5 s del ejercicio. Además, registre el grosor máximo en los 60 s completos.
    NOTA: La plancha lateral se realiza comúnmente durante una duración de 5 s. Tomando conjuntos y pautas de repetición de autores anteriores, se eligió una duración más larga de 60 s para la comparación en este protocolo. Los primeros 5 s y los últimos 5 s de la tarea se compararon para evaluar los aspectos de fuerza y resistencia del grupo muscular23,24.
  2. Con el botón Desplazarse , busca los primeros 5 s y los últimos 5 s de cada ejercicio. Además, inspeccione visualmente el mayor grosor de cada músculo a lo largo del ejercicio de los 60 s.
  3. Pulse Medir para abrir la herramienta de medición. Mida el grosor muscular máximo durante las posiciones estáticas en centímetros desde el borde fascial inferior superior hasta el borde fascial superior inferior (Figura 7 [tablón lateral] y Figura 8 [insecto muerto]).
  4. Divida cada una de las tres mediciones de espesor obtenidas durante los ejercicios por la posición estática promediada para obtener una relación de activación 25.

Figure 7
Figura 7: Ejemplo de pared abdominal lateral durante el ejercicio de plancha lateral y mediciones de músculos en modo M. A = oblicuo externo (0,968 cm), B = oblicuo interno (0,937 cm) y C = abdomen transverso (0,714 cm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 8
Figura 8: Ejemplo de pared abdominal lateral durante el ejercicio de insectos muertos y mediciones de músculos en modo M. A = oblicuo externo (0,840 cm), B = oblicuo interno (0,840 cm) y C = abdomen transverso (0,720 cm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

12. Medición sEMG

  1. Presione el icono Inicio en la página de grabación de datos EMG. Seleccione el icono de carpeta en la esquina superior derecha de la pantalla. La salida guardada de las pruebas estáticas y de ejercicio se guardará aquí. Convierta cada archivo en un archivo .xlsx . Exporte el archivo .xlsx .
  2. En una hoja de cálculo, obtenga los valores máximos durante los primeros y últimos 5 s, y el valor máximo general.
  3. Divida la salida estática de sEMG obtenida en los pasos 5 (tablón lateral estático sEMG) y 8 (sEMG de error muerto) por la salida durante los ejercicios, respectivamente.

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Representative Results

Las mediciones tanto de ultrasonido como de sEMG durante la posición estática de inicio del ejercicio se representan en la Tabla 2. Estos números se utilizarán como denominador al calcular el índice de activación. Los valores de espesor del oblicuo externo, oblicuo interno y transverso del abdomen durante los primeros 5 s, los últimos 5 s y la duración total (60 s) se encuentran en la Tabla 3. Estos números se dividen por los números de la Tabla 2. Los valores de sEMG normalizados a estático, posición inicial de ejercicio durante los primeros 5 s, últimos 5 s y actividad máxima se presentan en la Tabla 4.

La relación de activación describe la magnitud del aumento en el grosor muscular como resultado del ejercicio en comparación con la posición estática de inicio del ejercicio. Por ejemplo, si el oblicuo externo durante la plancha lateral tenía una relación de activación de 1,73, eso significa que el grosor muscular aumentó en un 73% durante el ejercicio. Las relaciones de activación para el oblicuo externo, el oblicuo interno y el transverso abdominal se resumen en la Tabla 5. El uso de la razón de activación permite a los investigadores y clínicos determinar el grado de cambio en el grosor muscular en una variedad de ejercicios y posiciones26. La recolección de imágenes de ultrasonido con modo M también permite la sincronización del tiempo para determinar el inicio de la activación y el grosor correspondiente en el momento del inicio7.

Demografía
Edad 22,75 ± 4,94 años
Altura 169,25 ± 6,88 cm
Masa 67,32 ± 4,94 kg

Tabla 1: Datos demográficos de los pacientes.

Ejercicio Primeros 5 s Últimos 5 s Actividad máxima
TESP 0,01499725 mV 0,019264 mV 0,021207 mV
Bicho muerto 0,02534 mV 0,021346 mV 0,02534 mV

Tabla 2: actividad máxima de sEMG durante los primeros 5 s, los últimos 5 s y el pico general. EO = oblicuo externo, IO = oblicuo interno, mV = milivoltios, TrA = transverso abdominal.

Ejercicio Estática, espesor inicial del ejercicio Estática, ejercicio Comenzando sEMG
EO IO TrA EO
TESP 0,554 cm 0,761 cm 0,326 cm 0,0059 mV
Bicho muerto 0,618 cm 0,82 cm 0,438 cm 0,0029 mV

Tabla 3: Espesor y actividad máxima de sEMG durante las posiciones iniciales de la tabla lateral estática y el ejercicio de insectos muertos. cm = centímetros, EO = oblicuo externo, IO = oblicuo interno, TrA = abdominis transversal.

Ejercicio Primeros 5 s Últimos 5 s Espesor máximo
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
Bicho muerto 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

Tabla 4: Grosor muscular durante los primeros 5 s, últimos 5 s y punto más grueso general durante los ejercicios de plancha lateral y bichos muertos. cm = centímetros.

Primeros 5 s Últimos 5 s Espesor máximo
Índice de activación EO IO TrA EO IO TrA EO IO TrA
Tablón lateral 1.73 1.31 2.24 1.64 1.22 1.78 1.77 1.31 2.24
Bicho muerto 0.99 1.00 0.98 0.91 0.96 0.87 1.00 1.07 1.14

Tabla 5: Tasas de activación de ultrasonido durante los ejercicios de plancha lateral y bichos muertos. EO = oblicuo externo, IO = oblicuo interno, TrA = abdominis transversal.

Figura complementaria 1: Posicionamiento del ejercicio TESP. TESP = soporte lateral elevado del torso. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Figura complementaria 2: Posición inicial del error muerto. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Figura suplementaria 3: Repetición de errores muertos. TESP = soporte lateral elevado del torso. Haga clic aquí para descargar este archivo.

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Discussion

El ultrasonido en modo M proporciona el inicio del movimiento del tejido muscular y el cambio de grosor muscular durante la observación en tiempo real de la anatomía durante un tiempo seleccionado21. El ultrasonido en modo M combinado con sEMG proporciona una comprensión general de la función muscular, incluida la representación eléctrica y la observación visual. Estos instrumentos se pueden utilizar en conjunto durante el ejercicio para proporcionar a los investigadores una comprensión global de la función muscular.

La formación específica de las técnicas de ultrasonido y sEMG es necesaria para producir mediciones fiables y válidas. Los métodos de normalización utilizados con la ecografía en modo M y la SGGsm deben ser similares para comparar los instrumentos (es decir, estática, posición inicial del ejercicio)26.

Es posible que se necesite una modificación para el bloque de espuma utilizado para asegurar el transductor en función del tamaño del cuerpo del participante. La estanqueidad del cinturón elástico también deberá modificarse dependiendo del tamaño del cuerpo del participante. El transductor puede moverse ligeramente de la posición original durante el movimiento antes o después del ejercicio. Es importante continuar monitorizando la imagen de la pared abdominal lateral en la pantalla de ultrasonido durante todo el proceso de recolección de datos. Se necesita una gran cantidad de gel de ultrasonido para garantizar imágenes claras, pero demasiado puede interferir con el adhesivo del sensor sEMG. La modificación de la cantidad óptima de gel de ultrasonido utilizado es importante durante la recopilación de datos.

Una limitación de ambos instrumentos es que solo representan la anatomía directamente debajo del sensor sEMG y el transductor de ultrasonido debido al área de transmisión limitada para cada uno. Comúnmente se asume que la anatomía directamente debajo del sensor todavía proporciona una representación adecuada del músculo27,28.

El ultrasonido en modo M proporciona una forma eficiente de detectar el inicio de la activación muscular y el cambio de grosor muscular a lo largo de la duración de un ejercicio21. Esta imagen unidimensional en vivo de la anatomía a lo largo del tiempo es útil para comprender el cambio del grosor muscular durante una tarea. El ultrasonido en modo M se puede complementar con un instrumento adicional como sEMG para proporcionar una comprensión total de la función muscular. El modo de brillo aún debe usarse para medir el grosor muscular; sin embargo, durante el ejercicio dinámico, el ultrasonido en modo M puede ser alternativamente beneficioso. El uso del ultrasonido modo M puede ser utilizado durante los ejercicios de prevención y rehabilitación en individuos sanos y patológicos18. El fortalecimiento del tronco, el aumento de la resistencia y la activación muscular específica del tronco se recomiendan para personas con dolor lumbar agudo y crónico. El ultrasonido de modo M se puede usar durante ejercicios que se dirigen a las recomendaciones antes mencionadas para observar el inicio de la activación, el grosor muscular en ciertos puntos de tiempo de ejercicio y el cambio en el grosor.

La correlación entre los dos instrumentos no se examinó en el protocolo actual. Sin embargo, estudios previos han señalado que las comparaciones entre los dos instrumentos deben usarse con precaución. Se ha demostrado que el ultrasonido detecta el inicio de la activación muscular antes de la electromiografía, apoyando la idea de que estos dos instrumentos miden diferentes aspectos de la función muscular29.

Estos métodos son apropiados para su aplicación si el objetivo es medir el inicio de la activación muscular, así como el grosor muscular durante el ejercicio. Como el ultrasonido de modo M proporciona una representación visual del músculo afectado, sEMG complementará esta evaluación con la representación eléctrica del músculo. El % MVIC de un individuo durante el ejercicio puede no cambiar con el tiempo o después de la intervención; en tal escenario, el ultrasonido en modo M puede complementar sEMG para evaluar el cambio de espesor 7,10. Aunque las imágenes de ultrasonido se han utilizado en ambos modos para describir el movimiento muscular durante muchos años, este protocolo detalla una aplicación dinámica más reciente que puede tener un impacto directo en el uso del ultrasonido no solo en entornos de investigación y altamente controlados, sino también en la práctica clínica con individuos activos y en el deporte.

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Disclosures

Los autores declaran no tener conflictos de intereses relacionados con este manuscrito.

Acknowledgments

Ninguno.

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).

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Medicina Número 186
Función muscular obtenida con ultrasonido de modo de movimiento y electromiografía de superficie durante el ejercicio de resistencia central
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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).

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