Summary
Detta protokoll använder rörelseläge ultraljud och ytelektromyografi samtidigt för att mäta muskelfunktionen hos kärnan. Muskeltjocklek och aktivering av de lokala stabilisatorerna (t.ex. tvärgående abdominis, inre snedställda) och globala rörelser (t.ex. yttre snedställda) kan uppnås under specifika tidpunkter för sidoplankan och döda buggövningar.
Abstract
Rörelseläge (M-läge) ultraljud gör det möjligt för forskare och kliniker att mäta förändringen av muskeltjockleken över tiden. Muskeltjocklek kan mätas mellan fasciala gränser vid en given tidpunkt under en övning. Denna valda tidpunkt ger en endimensionell bild som resulterar i realtid, levande observation av anatomi. Ultraljud som används under funktionell rörelse kan kallas dynamisk ultraljud; Detta är genomförbart och pålitligt med användning av en linjär givare, elastiskt bälte och skumblock för att säkerställa konsekvent givarplacering. Den laterala bukväggen undersöks vanligtvis med ultraljud på grund av musklernas överlappande natur. Ytelektromyografi (sEMG) kan komplettera M-läge ultraljudsavbildning eftersom den mäter den elektriska representationen av muskelaktivering. Det finns minimala bevis för att använda M-läge ultraljud och sEMG samtidigt under kärnträning. Övningar som utmanar kärnmuskulaturen involverar både isometriska håll (t.ex. sidoplanka) och oscillerande extremitetsrörelser (t.ex. död bugg). I denna studie kommer båda instrumenten att användas samtidigt för att mäta kärnmuskelfunktionen under träning. Ultraljudsmätningar kommer att erhållas med hjälp av en linjär givare och ultraljudsenhet, och sEMG-mätningar kommer att förvärvas från ett trådlöst sEMG-system. För att göra jämförelser mellan deltagare och övningar kommer normaliseringsmetoder med statiska, övningsstartpositioner för båda instrumenten att användas. Ett aktiveringsförhållande kommer att användas för ultraljud och beräknas genom att dividera den kontrakterade tjockleken (tjockleken under en träningstidpunkt) med den vilade (startposition) tjockleken. Muskeltjockleken kommer att mätas i centimeter från den överlägsna underlägsna fasciala gränsen till underlägsen överlägsen fascial gräns. Dessa metoder syftar till att erbjuda en innovativ och praktisk mätning av muskelfunktion med M-mode ultraljud och sEMG under kärnuthållighetsövningar.
Introduction
Den laterala bukväggen består av tvärgående abdominis, inre snedställd och yttresned 1. Den laterala bukväggen kontraherar koncentriskt, excentriskt och isometriskt för att motstå de krafter som placeras på kroppen1. Samkontraktionen av denna muskelgrupp ger stabilisering av människokroppens centrum 2,3. Dessa muskler är viktiga vid förebyggande och rehabilitering av skador i nedre extremiteterna eftersom dålig bålfunktion är förknippad med ökad höftadduktion och knävalgus, som är riskfaktorer för skador i nedre extremiteterna 4,5. Att fokusera på att stärka och öka muskulär uthållighet i kärnmuskulaturen minskar inte bara riskfaktorer för nedre extremiteten utan kan också minska ländryggssmärta6. Nyligen har det rekommenderats att personer som lider av akut och kronisk ländryggssmärta bör inkludera bålförstärkning, uthållighet och specifik bålmuskelaktivering i sin rehabilitering6. Ett exempel på specifik bålmuskelaktivering är att rikta in sig på isolerade eller grupperade bålmuskler med hjälp av samkontraktion för att återställa kontrollen eller öka samordningen av lumbopelvic-hip-regionen6.
Två sätt att objektivt mäta muskelfunktion är användningen av rörelseläge (M-läge) ultraljud och ytelektromyografi (sEMG). M-mode ultraljud ger en realtidsvisualisering av muskel- och fasciarörelser under en inspelad tid som kan visa början och omfattningen av rörelsen7. Avståndet mellan den överlägsna underlägsna fasciala gränsen och den underlägsna överlägsna fasciala gränsen mäts vid en vald tidpunkt för att erhålla muskeltjocklek. Muskeltjocklek under en viss tidpunkt för en övning kan delas med vilotjocklek för att uppnå ett aktiveringsförhållande8. sEMG ger insikt i muskelaktivering och trötthet, eftersom produktionen kan jämföras med muskelns maximala sammandragning9. Dessa två instrument och metoder har tidigare använts för att mäta uppkomsten av höftmuskelaktivering under en mängd olika övningar hos friska och skadade individer10. Övningar som riktar sig mot stammen, och specifikt den laterala bukväggen, är sidoplankan och död bugg11,12,13. Sidoplankan utförs i ett sidoliggande läge med armbågen direkt under axeln och underarmen på marken, höfterna lyfts upp från marken tills ryggraden är i ett neutralt läge. Knäna är utsträckta och fötterna placeras ovanpå varandra9 (kompletterande figur 1). Den döda buggen utförs i ryggläge med båda armarna rakt ovanför och höfterna och knäna böjda i 90° vinkel. Övningen börjar när en arm böjs ovanför huvudet och det kontralaterala benet sträcker sig. Den motsatta armen och benet förblir i ett neutralt läge och böjs sedan och sträcker sig när den ursprungliga rörliga armen och benet återgår till neutralläge13 (kompletterande figur 2 och kompletterande figur 3).
Aktiveringen av den yttre sneda har setts variera från 37% till 62% av maximal frivillig isometrisk sammandragning (MVIC) under sidoplankan11,12,14. Under den döda buggen har aktiveringen av den externa snedställningen registrerats mellan 20% och 30% av MVIC för endast fem repetitioner av övningen15. De inre sneda och tvärgående abdominisna, de djupare magmusklerna i den laterala bukväggen, aktiverar mellan 22% och 28% av MVIC under sidoplankan12,14. På grund av den överlappande naturen hos de inre sneda och tvärgående abdominisna har de två musklerna kombinerats under sEMG-samling14. En begränsning av sEMG är överhörningen från intilliggande muskler, där sEMG-sensorn kan producera en utgång från en annan muskel, vilket resulterar i en falsk förståelse av aktivering16. Muskeltjockleksmätningar erhållna med ultraljud kan användas för att mildra denna begränsning, och denna mätning är möjlig under bålövningar, såsom de isometriska hållarna som tidigare nämnts17.
Muskeltjockleken i den laterala bukväggen har registrerats under sidoplankan som en absolut storlek på skillnaden mellan sammandragen tjocklek och vilad tjocklek. Vid 30 s tidpunkt för en sidoplanka ökade muskeltjockleken hos den inre sneda och yttre sneda med 0,526 mm respektive 0,205 mm17. Dessa mätningar registrerades i ultraljud i ljusstyrka vid en tidpunkt under sidoplankan. B-läge ultraljud utförs vanligtvis för att bedöma före och efter bilder; Denna metod tillåter dock endast mätning vid två tidpunkter18. M-mode ultraljud ger ökade fördelar jämfört med B-läge ultraljud, eftersom det kan upptäcka uppkomsten av muskelaktivering samt muskeltjocklek under hela övningen med vilken tidpunkt som helst som kan väljas för mätning18. Därför är det övergripande målet med det nuvarande protokollet att tillhandahålla en innovativ och praktisk mätning av muskelfunktion med M-läge ultraljud och sEMG under kärnuthållighetsövningar. Detta är fördelaktigt för forskare och kliniker att förstå hur muskler fungerar under hela övningen, särskilt av uthållighetskaraktär, i motsats till en mätning isolerad till en enda tidpunkt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla mänskliga deltagare gav informerat samtycke. Protokollet var en del av en studie som godkänts av Institutional Review Board vid University of Central Florida. Inklusionskriterier inkluderade åldrarna 18-45 och fysiskt aktiva enligt ACSM-riktlinjer (30 min måttlig till kraftig aktivitet 5 dagar per vecka)19. Exklusionskriterier inkluderade ländryggssmärta under det senaste året, nuvarande smärta eller skada i höften, övre eller nedre extremiteten, ett års historia av ländryggskirurgi eller nedre extremitetskirurgi, självrapporterad balansstörning, muskelavvikelser, för närvarande gravid eller har ett öppet sår i bukområdet (tabell 1).
1. Förberedelse av datainsamlingsinstrument
- Kontrollera ultraljudsmaskinens och sEMG-maskinens integritet (se materialförteckning).
- Slå på ultraljudsmaskinen, tryck på Patient och lägg till en ny patient. Klicka på Ny patient och ange patientidentifikationsnumret. Välj MSK-examenstyp > Abdominal förinställning och tryck på Registrera. Tryck på Exit.
- Slå på surfplattan (se Materialförteckning) och klicka på EMG-inspelningsapplikationen. Klicka på menyknappen längst upp till vänster och sök efter sensorer. Ta ut sensorn ur basen och håll muspekaren över aktiveringsknappen. När sensorn är ansluten till applikationen skapar du en ny mapp med deltagarens identifikationsnummer.
OBS: Ultraljudsinställningar i bukförinställning, B-läge: B-färg = Nyanskarta D, Skrivzoomhöjd = 4, Skrivzoombredd = 4, Termiskt index = Tls, ATO-nivå = Låg, Fokusnummer = 2, Fokusnummer CrossXBeam = 2, Fokusdjup = 50, Djup (cm) = 3, Komprimering = 1, Fokusbredd = 1, Fokusbredd CrossXBeam = 1, Linjetäthet = 3, Linjetäthet CrossXBeam = 3, Undertryckande = 0, Frame Average = 4, från Average CrossXBeam = 2, CrossXBeam = 2, CrossXBeam # = Low, CrossXBeam Type = Mean, Edge Enhance = 3, B Steer = 0, Gray Scale Map = Grå karta C, Gain = 34, Dynamic Range = 69, Rejection = 0, Frequency (MHz) = 12. Ultraljudsinställningar i bukförinställning, M-läge: svephastighet = 0, M-färg = Nyanskarta C, Dop-visningsformat = Vert 1/2 B, Avslag = 0, Komprimering = 1, Gråskalekarta = Grå karta D, M-förstärkning (delta från B) = 0.
2. Förberedelse av ytelektromyografi (se materialförteckning)
- Bestäm den externa sneda sensorns placering genom att palpera höger iliac crest och höger underlägsen revben medan deltagaren är liggande liggande (figur 1). Placera sensorn 3 cm främre från mittpunkten mellan nedre ribban och iliac crest, parallellt med muskelfibrerna20.
- Raka, rengör och debridera det område på huden där sensorn (se materialtabell) ska placeras. Tillsätt lim (se Materialförteckning) till sensorn och fäst på huden.
Figur 1: Undersökningsplats för den laterala bukväggen. sEMG-sensorn placeras 3 cm främre från mittpunkten mellan nedre ribben och iliac crest, parallellt med muskelfibrerna20. Givaren är placerad 10 cm i sidled mot naveln tills den laterala bukväggen är synlig på skärmen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
3. Ultraljudsberedning (se materialförteckning)
- Placera givaren i stående läge genom det elastiska bältet och skumblocket (figur 2).
- Tillsätt gel till givaren och placera givaren 10 cm i sidled till naveln. Justera tills den laterala bukväggen är synlig på skärmen21 (bild 3).
- Se till att givaren är ordentligt fastsatt i den laterala bukväggen.
- Säkra bältet med kardborrebanden. Justera djupet för att få optimal bildkvalitet i B-läge (bild 4).
Figur 2: Givare placerad genom det elastiska bältet och skumblocket. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Exempel på vilobild för att verifiera den laterala bukväggen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Givare fäst på den laterala bukväggen med det elastiska bältet och skumblocket. Klicka här för att se en större version av denna figur.
4. Ultraljud statisk sidoplanka
- På en yogamatta (se Materialtabell), instruera deltagaren att lägga sig på höger sida med armbågen i 90 graders flexion, så att deras bagage och övre extremitet lyfts upp från marken. Deltagarens fötter ska staplas på varandra med knäna helt utsträckta. Benen ska vara parallella vid yogamattan.
- Tryck på Frys och sedan på Store för varje bild för att ta tre statiska ultraljudsbilder av den laterala bukväggen.
OBS: Sparade bilder kommer att finnas under den aktiva bildskärmen.
5. sEMG statisk sidoplanka
OBS: Samtidigt kommer forskaren också att få sEMG-utgången under den statiska positionering som beskrivs i steg 4.1.
- I sEMG-menyn längst upp till vänster i EMG-inspelningsprogrammet väljer du Inställningar, som är en kugghjulsikon .
- När du är på sidan sensorinställningar väljer du bicep-ikonen . Detta öppnar sidan för normaliseringsmätningar.
- Tryck på Klicka på Spela upp för att börja; Det blir en nedräkning på 5 s. Under denna period, instruera patienten att anta testpositionen. Inspelningen tar ytterligare 5 s.
- Spela in "MVC = . XXXXmV", eftersom detta kommer att användas för normaliseringsberäkning.
EMG-mobilsviten bandar automatiskt filter mellan 20 och 450 Hz. EMG (RMS) 333,3, 1125 ms fönsterbredd.
6. Sidoplanka
- Instruera sedan deltagaren att fylla i sidoplankan i 60 s och bibehålla rätt form22. Tryck på M på ultraljudsmaskinen för att slå på M-läge .
- Tryck på Plot, tryck på den röda knappen och tryck på Spara-knappen igen i EMG-applikationen. Deltagaren får en nedräkning på 3 s. När nedräkningen börjar trycker du på Store på ultraljudet för att påbörja ultraljudsinspelningen.
OBS: Deltagaren kommer att hålla rätt formulär till 60 s, eller när forskaren bestämmer att rätt formulär har störts. - För att spara den inspelade M-lägesvideon, tryck på Store när övningen har slutat och Stopp-knappen i sEMG-applikationen.
- Klick Spara fil som och skriv in ett filnamn för att spara utdata, som kommer att visas på skärmen när inspelningen stoppas.
7. Ultraljud statisk död bugg
- På yogamattan, instruera deltagaren att ligga liggande med benen i krokliggande läge.
- Tryck på B för att gå till ljusstyrka. Tryck på Frys och sedan på Lagra för varje bild för att ta tre statiska bilder av den laterala bukväggen via ultraljud. Sparade bilder kommer att finnas under den aktiva bildskärmen.
8. sEMG statisk död bugg
- I menyn i EMG-applikationen (uppe till vänster) väljer du Inställningar, som är en kugghjulsikon .
- När du är på sidan sensorinställningar väljer du bicep-ikonen . Detta öppnar sidan för normaliseringsmätningar.
- Tryck på Klicka på Spela upp för att börja. Under nedräkningen på 5 s, instruera patienten att inta testpositionen. Inspelningen tar ytterligare 5 s.
- Spela in "MVC = . XXXXmV", eftersom detta kommer att användas för normaliseringsberäkning.
9. Död bugg
- Instruera sedan deltagaren att fylla i det döda felet i 60 s och behålla rätt formulär. Tryck på M på ultraljudsmaskinen för att slå på M-läge .
- Instruera deltagaren att maximalt förlänga sin högra axel medan du maximalt sträcker ut vänster höft och knä, samtidigt som du behåller startpositionen för de kontralaterala extremiteterna.
- Instruera deltagaren att sedan böja axeln, höften och knäet för att återgå till startpositionen. De kontralaterala extremiteterna kommer då att utföra samma rörelse.
- Be deltagaren att utföra övningen till en metronom inställd på 45 slag per min. Detta resulterar i 22 upprepningar av den döda buggen på 60 s.
OBS: Deltagaren ska hålla rätt formulär till 60 s, eller tills forskaren bestämmer att rätt form har störts eller metronomrytmen har avbrutits. - Tryck på Plot, tryck på den röda knappen och tryck sedan på Play. Tryck på Spara-knappen igen i EMG-applikationen. Deltagaren får en nedräkning på 3 s. När nedräkningen börjar trycker du på Store på ultraljudet för att påbörja ultraljudsinspelningen.
10. Ultraljud statisk mätning
- Klicka på Retur när den första statiska bilden du vill mäta är markerad.
- Tryck på Mät för att öppna mätverktyget. Mät den maximala muskeltjockleken under de statiska positionerna i centimeter från den överlägsna underlägsna fasciala gränsen till den underlägsna överlägsna fasciala gränsen (figur 5 [sidoplanka] och figur 6 [död bugg]).
- Klicka på Enter vid den överlägsna inferior gränsen och Enter igen vid den inferior superior border.
- Upprepa steg 10.1-10.3 för sidoplank och statiska mätningar av döda buggar. Medelvärde för mätningarna av de tre statiska bilderna.
Figur 5: Exempel på lateral bukvägg under sidoplankans statiska, träningsstartposition och mätningar av muskler. A = yttre snett (0,554 cm), B = inre snett (0,761 cm) och C = tvärgående abdominis (0,326 cm). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: Exempel på lateral bukvägg i den döda buggen statisk, träningsstartposition och mätningar av muskler. A = yttre snett (0,618 cm), B = inre snett (0,820 cm) och C = tvärgående abdominis (0,438 cm). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
11. Ultraljud dynamiska mätningar
- Mät den maximala tjockleken på den yttre sneda, inre sneda och tvärgående abdoministjockleken under de första 5 s och sista 5 s av övningen. Dessutom registrera den maximala tjockleken över hela 60 s.
OBS: Sidoplankan utförs vanligtvis under 5 s. Med hjälp av uppsättningar och upprepningsriktlinjer från tidigare författare valdes en längre varaktighet på 60 s för jämförelse i detta protokoll. De första 5 s och sista 5 s av uppgiften jämfördes för att utvärdera både styrka och uthållighetsaspekter av muskelgruppen23,24. - Använd bläddringsknappen och hitta de första 5 s och de sista 5 s i varje övning. Dessutom inspektera visuellt för den största tjockleken på varje muskel under 60-talsövningen.
- Tryck på Mät för att öppna mätverktyget. Mät den maximala muskeltjockleken under de statiska positionerna i centimeter från den överlägsna underlägsna fasciala gränsen till den underlägsna överlägsna fasciala gränsen (figur 7 [sidoplank] och figur 8 [död bugg]).
- Dela var och en av de tre tjockleksmätningarna som erhållits under övningarna med den genomsnittliga statiska positionen för att få ett aktiveringsförhållande 25.
Figur 7: Exempel på lateral bukvägg under sidoplankövningen och mätningar av muskler i M-läge. A = yttre snett (0,968 cm), B = inre snett (0,937 cm) och C = tvärgående abdominis (0,714 cm). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8: Exempel på lateral bukvägg under dödbuggsövningen och mätningar av muskler i M-läge. A = yttre snett (0,840 cm), B = inre snett (0,840 cm) och C = tvärgående abdominis (0,720 cm). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
12. sEMG-mätning
- Tryck på Hemikonen på EMG-datainspelningssidan. Välj mappikonen längst upp till höger på skärmen. De sparade utdata från statiska prövningar och övningsförsök sparas här. Konvertera varje fil till en .xlsx fil. Exportera .xlsx filen.
- I ett kalkylblad får du de maximala värdena under de första och sista 5 s och det totala maximala värdet.
- Dela den statiska sEMG-utgången som erhållits i steg 5 (statisk sidoplanka sEMG) och 8 (död bugg sEMG) med utgången under övningarna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Mätningarna av både ultraljud och sEMG under den statiska övningsstartpositionen representeras i tabell 2. Dessa siffror kommer att användas som nämnare vid beräkning av aktiveringsförhållandet. Tjockleksvärdena för yttre snedställd, inre snedställd och tvärgående abdomini under de första 5 s, de sista 5 s och den totala varaktigheten (60 s) finns i tabell 3. Dessa siffror divideras med siffrorna i tabell 2. sEMG-värdena normaliserade till statisk, träningsstartposition under de första 5 s, sista 5 s och toppaktiviteten presenteras i tabell 4.
Aktiveringsförhållandet beskriver storleken på ökningen av muskeltjockleken som ett resultat av övningen jämfört med den statiska träningsstartpositionen. Till exempel, om den yttre sneda under sidoplankan hade ett aktiveringsförhållande på 1,73, betyder det att muskeltjockleken ökade med 73% under träningen. Aktiveringsförhållandena för den yttre sneda, inre sneda och tvärgående abdominen sammanfattas i tabell 5. Användning av aktiveringsförhållandet gör det möjligt för forskare och kliniker att bestämma omfattningen av förändringen i muskeltjocklek i en mängd olika övningar och positioner26. Insamling av ultraljudsbilder med M-läge möjliggör också synkronisering av timing för att bestämma aktiveringens början och motsvarande tjocklek vid tidpunkten för början7.
| Demografi | |
| Ålder | 22,75 ± 4,94 år |
| Höjd | 169,25 ± 6,88 cm |
| Massa | 67,32 ± 4,94 kg |
Tabell 1: Patientdemografi.
| Övning | Första 5 s | Senaste 5 s | Maximal aktivitet |
| TESP | 0,01499725 mV | 0,019264 mV | 0,021207 mV |
| Död bugg | 0,02534 mV | 0,021346 mV | 0,02534 mV |
Tabell 2: sEMG-toppaktivitet under de första 5 s, de sista 5 s och den totala toppen. EO = externt snett, IO = inre snett, mV = millivolt, TrA = tvärgående abdominis.
| Övning | Statisk, träningsstarttjocklek | Statisk, Träning startar sEMG | ||
| EO | IO | Tra | EO | |
| TESP | 0,554 cm | 0,761 cm | 0,326 cm | 0,0059 mV |
| Död bugg | 0,618 cm | 0,82 cm | 0,438 cm | 0,0029 mV |
Tabell 3: Tjocklek och topp sEMG-aktivitet under den statiska sidoplankan och startpositionerna för dödbuggövning. cm = centimeter, EO = yttre snedställd, IO = inre snedställd, TrA = tvärgående abdominis.
| Övning | Första 5 s | Senaste 5 s | Topp tjocklek | ||||||
| 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 |
| Död bugg | 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: Muskeltjocklek under de första 5 s, sista 5 s och den övergripande tjockaste punkten under sidoplankan och döda buggövningar. cm = centimeter.
| Första 5 s | Senaste 5 s | Topp tjocklek | |||||||
| Aktiveringsförhållande | EO | IO | Tra | EO | IO | Tra | EO | IO | Tra |
| Sidoplanka | 1.73 | 1.31 | 2.24 | 1.64 | 1.22 | 1.78 | 1.77 | 1.31 | 2.24 |
| Död bugg | 0.99 | 1.00 | 0.98 | 0.91 | 0.96 | 0.87 | 1.00 | 1.07 | 1.14 |
Tabell 5: Ultraljudsaktiveringsförhållanden under sidoplanken och döda buggövningar. EO = externt snett, IO = inre snett, TrA = tvärgående abdominis.
Kompletterande figur 1: TESP-övningspositionering. TESP = torso förhöjt sidostöd. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande bild 2: Startposition för död bugg. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande bild 3: Upprepning av döda buggar. TESP = torso förhöjt sidostöd. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
M-mode ultraljud ger början av muskelvävnadsrörelse och muskeltjockleksförändring under realtidsobservation av anatomi under en vald tid21. M-mode ultraljud kombinerat med sEMG ger en övergripande förståelse för muskelfunktion, inklusive elektrisk representation och visuell observation. Dessa instrument kan användas tillsammans under träning för att ge forskare en global förståelse för muskelfunktion.
Specifik träning av ultraljud och sEMG-tekniker är nödvändig för att producera tillförlitliga och giltiga mätningar. Normaliseringsmetoder som används med M-läge ultraljud och sEMG måste vara likartade för att jämföra instrument (dvs. statisk, övningsstartposition)26.
En modifiering kan behövas för skumblocket som används för att säkra givaren baserat på deltagarens kroppsstorlek. Det elastiska bältets täthet måste också ändras beroende på deltagarens kroppsstorlek. Givaren kan röra sig något från den ursprungliga positioneringen under rörelse före eller efter träning. Det är viktigt att fortsätta att övervaka bilden av den laterala bukväggen på ultraljudsskärmen under hela datainsamlingsprocessen. Riklig mängd ultraljudsgel behövs för att säkerställa tydlig avbildning, men för mycket kan störa sEMG-sensorlimet. Modifiering av den optimala mängden ultraljudsgel som används är viktigt under hela datainsamlingen.
En begränsning av båda instrumenten är att de bara representerar anatomin direkt under sEMG-sensorn och ultraljudsgivaren på grund av det begränsade sändningsområdet för varje. Antaganden görs vanligtvis att anatomin direkt under sensorn fortfarande ger en adekvat representation av muskeln27,28.
M-mode ultraljud ger ett effektivt sätt att upptäcka muskelaktivering och muskeltjockleksförändring under hela övningen21. Denna endimensionella levande bild av anatomi över tid är till hjälp för att förstå förändring av muskeltjocklek under en uppgift. M-mode ultraljud kan kompletteras ytterligare med ett ytterligare instrument som sEMG för att ge en total förståelse för muskelfunktionen. Ljusstyrka bör fortfarande användas för att mäta muskeltjocklek; men under dynamisk träning kan M-läge ultraljud vara alternativt fördelaktigt. Användningen av M-mode ultraljud kan användas under förebyggande och rehabiliteringsövningar hos friska och patologiska individer18. Stamförstärkning, ökad uthållighet och specifik bålmuskelaktivering rekommenderas för personer med akut och kronisk ländryggssmärta. M-läge ultraljud kan användas under övningar som riktar sig till ovannämnda rekommendationer för att observera aktivering, muskeltjocklek vid vissa träningstidpunkter och förändring i tjocklek.
Korrelationen mellan de två instrumenten undersöktes inte i det nuvarande protokollet. Tidigare studier har dock noterat att jämförelser mellan de två instrumenten bör användas med försiktighet. Ultraljud har visat sig detektera uppkomsten av muskelaktivering före elektromyografi, vilket stöder tanken att dessa två instrument mäter olika aspekter av muskelfunktion29.
Dessa metoder är lämpliga för tillämpning om målet är att mäta uppkomsten av muskelaktivering samt muskeltjocklek under träning. Eftersom M-mode ultraljud ger en visuell representation av den involverade muskeln, kommer sEMG att komplettera denna bedömning med den elektriska representationen av muskeln. Den procentuella MVIC för en individ under träning får inte förändras över tid eller efter intervention. i ett sådant scenario kan M-läge ultraljud komplettera sEMG för att bedöma tjockleksförändringen 7,10. Även om ultraljudsbilder har använts i båda lägena för att beskriva muskelrörelse i många år, beskriver detta protokoll en nyare dynamisk applikation som kan ha en direkt inverkan på användningen av ultraljud, inte bara i forskning och mycket kontrollerade miljöer, utan viktigare i klinisk praxis med aktiva individer och inom sport.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar inga intressekonflikter relaterade till detta manuskript.
Acknowledgments
Ingen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alcohol prep pads | Henry Schein | HS1007 | |
| Amazon Basics 1/2- Inch Extra Thick Exercise Yoga Mat | Amazon | YM2001BK | |
| Delsys Trigno Sensor Adhesive Interface, 4-Slot | Delsys | SC:F03 | |
| Delsys Trigno Wireless System | Delsys | T03-A16014 | |
| Galaxy Tablet S5e | Samsung | SM-TS20N | |
| GE NextGen Logig e Ultrasound Unit | GE Healthcare | HR48382AR | |
| Linear Array Probe | GE Healthcare | H48062AB | |
| Trigno Avanti sensors | Delsys | T03-A16014 |
References
- Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. Muscles: Testing and Function with Posture and Pain. , Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore, MD. (2005).
- Bergmark, A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).
- Borghuis, J., Hof, A. L., Lemmink, K. A. P. M. The importance of sensory-motor control in providing core stability. Sports Medicine. 38 (11), 893-916 (2008).
- Ireland, M. L., Willson, J. D., Ballantyne, B. T., Davis, I. M. Hip strength in females with and without patellofemoral pain. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 33 (11), 671-676 (2003).
- Zazulak, B. T., Hewett, T. E., Reeves, N. P., Goldberg, B., Cholewicki, J. Deficits in neuromuscular control of the trunk predict knee injury risk: prospective biomechanical-epidemiologic study. The American Journal of Sports Medicine. 35 (7), 1123-1130 (2007).
- George, S. Z., et al. Interventions for the management of acute and chronic low back pain: revision 2021. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 51 (11), (2021).
- Dieterich, A. V., et al. M-mode ultrasound used to detect the onset of deep muscle activity. Journal of Electromyography and Kinesiology. 25 (2), 224-231 (2015).
- Teyhen, D. S., et al. Abdominal and lumbar multifidus muscle size and symmetry at rest and during contracted states normative reference ranges. Journal of Ultrasound in Medicine. 31 (7), 1099-1110 (2012).
- Oliva-Lozano, J. M., Muyor, J. M. Core muscle activity during physical fitness exercises: A systematic review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (12), 4306 (2020).
- Dieterich, A., Petzke, F., Pickard, C., Davey, P., Falla, D. Differentiation of gluteus medius and minimus activity in weight bearing and non-weight bearing exercises by M-mode ultrasound imaging. Manual therapy. 20 (5), 715-722 (2015).
- Biscarini, A., Contemori, S., Grolla, G. Activation of scapular and lumbopelvic muscles during core exercises executed on a whole-body wobble board. Journal of Sport Rehabilitation. 28 (6), 623-634 (2019).
- Calatayud, J., et al. Progression of core stability exercises based on the extent of muscle activity. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 96 (10), 694-699 (2017).
- McGill, S. M., Karpowicz, A. Exercises for spine stabilization: motion/motor patterns, stability progressions, and clinical technique. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (1), 118-126 (2009).
- Czaprowski, D., et al. Abdominal muscle EMG-activity during bridge exercises on stable and unstable surfaces. Physical Therapy in Sport. 15 (3), 162-168 (2014).
- Souza, G. M., Baker, L. L., Powers, C. M. Electromyographic activity of selected trunk muscles during dynamic spine stabilization exercises. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (11), 1551-1557 (2001).
- Criswell, E. Cram's Introduction to Surface Electromyography. , Jones & Bartlett Publishers. (2010).
- Mirmohammad, R., Minoonejhad, H., Sheikhhoseini, R. Ultrasonographic comparison of deep lumbopelvic muscles activity in plank movements on stable and unstable surface. Physical Treatments: Specific Physical Therapy Journal. 9 (3), 147-152 (2019).
- Bunce, S. M., Hough, A. D., Moore, A. P. Measurement of abdominal muscle thickness using M-mode ultrasound imaging during functional activities. Manual Therapy. 9 (1), 41-44 (2004).
- Garber, C. E., et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise. 43 (7), 1334-1359 (2011).
- Vera-Garcia, F. J., Moreside, J. M., McGill, S. M. MVC techniques to normalize trunk muscle EMG in healthy women. Journal of Electromyography and Kinesiology. 20 (1), 10-16 (2010).
- Partner, S. L., et al. Changes in muscle thickness after exercise and biofeedback in people with low back pain. Journal of Sport Rehabilitation. 23 (4), 307-318 (2014).
- Devorski, L., Bazett-Jones, D., Mangum, L. C., Glaviano, N. R. Muscle activation in the shoulder girdle and lumbopelvic-hip complex during common therapeutic exercises. Journal of Sport Rehabilitation. 31 (1), 31-37 (2021).
- Youdas, J. W., et al. Magnitudes of muscle activation of spine stabilizers in healthy adults during prone on elbow planking exercises with and without a fitness ball. Physiotherapy Theory and Practice. 34 (3), 212-222 (2018).
- Ekstrom, R. A., Donatelli, R. A., Carp, K. C. Electromyographic analysis of core trunk, hip, and thigh muscles during 9 rehabilitation exercises. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 37 (12), 754-762 (2007).
- Mangum, L. C., Sutherlin, M. A., Saliba, S. A., Hart, J. M. Reliability of ultrasound imaging measures of transverse abdominis and lumbar multifidus in various positions. PM&R. 8 (4), 340-347 (2016).
- Mangum, L. C., Henderson, K., Murray, K. P., Saliba, S. A. Ultrasound assessment of the transverse abdominis during functional movement. Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (5), 1225-1231 (2018).
- Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D.
- 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).
