Yöntem makalesi

Tek Ziyaret Egzersiz Testi ardından Elektromiyografik Yorgunluk Eşik belirlenmesi

DOI:

10.3791/52729

⸱

27 Temmuz 2015

 ,  ,  , 
1Physical Therapy Program and Integrative Physiology of Exercise Laboratory, Department of Health Care Sciences, Wayne State University, 2Sports Medicine and Physical Therapy, MEDSPORT, University of Michigan Health System, 3Department of Kinesiology, California State University, Fullerton

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, yorucu olmayan ve yorucu egzersiz iş yükleri arasındaki sınırı belirleyen elektromiyografik yorgunluk eşiğini tanımlar. Bu bilgiler daha kişiselleştirilmiş bir eğitim programı geliştirmek için kullanılabilir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Teorik olarak, elektromiyografi (EMG) yorgunluk eşiği bireysel EMG amplitüdünde bir artış ile ilişkili olduğu daha motorlu birimi askere gerek kalmadan süresiz koruyabilirsiniz egzersiz şiddetidir. Farklı protokoller EMG yorgunluk eşiği tahmin etmek için kullanılmıştır olmasına rağmen onlar bir klinik ortamda için pratik değildir çoklu ziyaret gerektirir. Burada, biz tek bir ziyaret gerektirir çevrim ergometrisi için EMG yorgunluk eşiği tahmin etmek için bir protokol mevcut. Bu protokol, bu nedenle, klinisyenler egzersiz reçetesi kullanabileceğiniz bir araç çevrilmesi potansiyeline sahip, basit, kullanışlı ve 15-20 dakika içinde tamamlanır olduğunu.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yüzey elektromiyografi (EMG) izometrik 1-3 esnasında motor ünite işe, izokinetik 4-6 veya sürekli 7-10 kas eylem okuyan bir noninvaziv bir yaklaşımdır. EMG sinyalinin genliği aktif motor birimlerin sayısı, motor birimlerin ateşleme hızı, ya da her ikisi 11 oluşur, kas aktivasyonunu gösterir. EMG yorulma eşik kavramı bağımsız bir EMG genlik 8 bir artış olmadan belirsiz egzersiz hangi yüksek iş yükünü belirtmek için kullanılır.

Kısaca tartışmaya EMG yorgunluk eşiğinin kökeni önemlidir. DeVries ve ark., 12 orijinal çalışma EMG genlik, her bir iş maçı için zamana karşı çizilen (genellikle 3-4) sürekli çalışması nöbetleri, çoklu oluşan bir protokol içeriyordu. güç çıkışı daha sonra zaman iliflkilerimiz aç karşı EMG genliği gelen eğim katsayılarının karşı çizilmiştir iliski ve sıfır eğimin (y-kesişimi) 12 ekstrapole. Yazarlar 12 başlangıçta bu protokolünü yorgunluk eşiği (PWCFT) fiziksel çalışma kapasitesini nitelendirdi. Bir başka çalışmada, deVries ark. 13 süreksiz iş nöbetleri kullanılan, ancak zaman ilişkisi karşı EMG genliği için önemli bir yamaçta sonuçlandı birinci güç çıkışı bulmak için lineer regresyon kullanılır. Yazarlar 13 Literatürde bazı karışıklığa yaratarak, bu protokol PWCFT adlandırılır. Bir sonraki makalede, deVries ark. 14 daha önceki protokol 13 modifiye ve sürekli artan bir protokol geliştirmiştir. EMG genlik, her bir güç çıkışı için zamana karşı çizilen ve PWCFT zamanla EMG genlik hiçbir değişiklik ve zaman üzerinden 14 EMG amplitüdünde bir artışa neden olan en düşük güç çıkışı ile sonuçlanan en yüksek güç çıkışının ortalaması olarak tanımlandı .

ent "> Bu PWC başlangıçta 1950'lerin 15,16 tanıtıldı edildi ve dönem edebiyatının bir bolluk (geçmiş, şimdiki ve farklı ülkelerde) Verilen iş yükü 17 aerobik kapasiteyi incelenmesi ile eşanlamlı olduğu unutulmamalıdır. Ayrıca, dönem böyle bir montaj fabrikasında 18 birey olarak 8 saatlik iş günü boyunca tekrarlayan eylemi gerçekleştiren işçilerin gün-gün verimlilik odaklanmak ergonomik ve endüstriyel literatürde kullanılmaktadır.

Onlar zaman ilişki karşı EMG genlik eğim katsayılarının karşı güç çıkışı çizilen ve sıfır yamaç noktasına hesaplanmıştır deVries 12 protokol modifiye sonra dönem EMG yorgunluk eşiği başlangıçta Matsumoto ve arkadaşları 19 tarafından kullanıldı. Daha yakın zamanda, Guffey ve ark., 20 ve Briscoe ve ark., 8 DeVries ve ark., 14 metodu ve Matsumoto ve a terminolojil. 19 operasyonel EMG yorgunluk eşiğini tanımlamak için kullanılır. İleride, biz dönem EMG yorgunluk eşiği kullanılmasını öneririz. Böylece, zaman ilişkisi karşı EMG genliği her güç çıkışı için çizilen ve daha sonra lineer regresyon analizleri (Şekil 1) kullanılarak analiz edilmiştir. EMG yorgunluk eşiği, önemsiz bir (p> 0.05) eğim ve anlamlı olan en düşük güç çıkışı ile yüksek güç çıkışı tahmin etmek (p <0.05) eğim tanımlanır ve daha sonra ortalama 14 hesaplanmıştır. Bu protokol, basit, kullanışlı ve 15-20 dakika içinde tamamlanır olduğunu. Ayrıca, artan oran alışılmış fiziksel aktivite bireyin seviyesine göre modüle edilebilir ve bu nedenle klinik ortamlarda potansiyel uygulamalar vardır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm işlemler İnsan Konular için Üniversite Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmıştır.

Katılımcının Bacağın 1. Hazırlık

  1. Katılımcı düzgünce istenilen bacak onların şort sıvayıp var. Kuadriseps kas grubu maruz kalan ve katılımcı tıraş için gereken alanın etrafında bir çizgi çizmek olduğunu femoris böylece Sonra şort bantlayın.
  2. ÖNEMLİ: Bu EMG sinyali engel olabilir hiçbir stubbles olduğunu garanti olarak katılımcı testi yerine önceki gün önce bacak tıraş mı.
  3. Katılımcı bacak istenen alana tıraş bittikten sonra, EMG sinyali etkileyebilir tıraş jeli (veya krem) hiçbir kalıntıları olmadığından emin olmak için ispirto ile traş bölgeyi temizleyin.

Elektrot Yerleştirme Bacak 2. Ölçme

  1. Vastus EMG elektrot yerleştirmek için kas lateralis olarak, fo yapmakllowing ölçümleri
    1. Katılımcı araştırmacı bakan düz durmak zorunda.
    2. Üstün (ASIS) iliaca anterior spina ve patellanın lateral tarafını bulun. ASIS kalça kemiği olduğu; göbek altındaki karın iki tarafındaki elini koyarak onu palpe.
    3. Bir mezura ile, yukarıda tanımlanan iki konum arasındaki mesafeyi ölçmek ve patellanın lateral tarafına ASIS hat üzerinde bu değerin 2/3 alır. Not: http://www.seniam.org/: EMG elektrot yerleştirme ile ilgili ayrıntılı bilgiye SENIAM (Kasların Non-İnvaziv Değerlendirme Yüzey Elektromiyografi) URL bulunabilir

EMG Elektrotlar 3. Yerleştirme

  1. Vastus lateralis yeri tespit edildikten sonra, yapıştırıcı sh çıkarmadan vastus lateralis üzerinde EMG elektrotları (çoğu araştırmacı piyasada mevcut tek kullanımlık Ag-Ag Cl elektrotları kullanın) ve gerçekleşecekield. Sonra bir kalemle elektrodun jel kısmı kas temas ettiği bölgeyi işaretlemek. Elektrotlar arası mesafe 20 mm merkezi merkeze olduğundan emin olun.
  2. Nazikçe cilt yüzeysel tabakayı kaldırmak için bu iki alanı aşındırmak için zımpara (60 iri) bir parça kullanın. Bu süre zarfında, katılımcıya rahatsızlık düzeyini isteyin. Katılımcı alanı sıcak gösterdiğinde aşındırma durdurun.
  3. Alkol ya da alkol bez sürtünme ile nemlendirilmiş bir havlu ile aşınan bölgeleri temizleyin. Bacakta alan EMG elektrotları yerleştirmeden önce kurumasını bekleyin.
  4. Aşınmış edildi siteleri (Şekil 2) EMG elektrotları yerleştirin. Iliotibial bandında (BT bandı) üzerine elektrotlar yerleştirmek için özen gösterin. Vastus lateralis palpe amacıyla kuadriseps femoris kasları sözleşme katılımcıyı değildir. BT bandında değil emin olmak için kas üzerindeki elektrotlar yerleştirin. Not: IT bandı üzerinde ise elektrotlar, EMG sinyal woukatılımcı sözleşmeyi maksimum için sorulduğunda ld nemlendirilmelidir.
  5. Böyle ASIS böylece egzersiz maçın sırasında alt ekstremite hareketi ile müdahale olarak değil, bir kemikli eki sitesinde referans elektrot (3. elektrot) yerleştirin.

4. EMG Sinyali Kontrol

  1. Egzersiz testi başlamadan önce, elektrotlar arası empedans kontrol edin.
    Not: Sinyal çok fazla gürültü varsa o zaman egzersiz testi sırasında toplanan EMG verileri geçersiz olacak çünkü bu adım çok önemlidir.
    1. Katılımcı bir sandalyede oturup EMG katılımcının bacağına bağlı kendi elektrotlar yol açar bağlamak zorunda.
    2. Bu noktada, katılımcı kasında hiçbir gerilimine sahip, kendi bacak dinlenmek var. Ardından rahatlama yaklaşık 30 saniye sonra, katılımcı maksimum 5 saniye onların kuadriseps femoris kasları sözleşme ve sonra tamamen rahat olması için geri gitmek zorunda.
    3. Görev a yaparkenBove (adım 4.1.2), bilgisayardaki katılımcılar EMG sinyali kaydedin.
    4. Elektrotlar arası empedans <2,000 ohm olduğundan emin olun. Bir voltmetre laboratuvar mevcuttur Ayrıca, eğer, o zaman başlangıçtaki gürültü kontrol edin ve 5 uV altında tutun. Buna ek olarak, 1000 Hz örnekleme frekansını ayarlayın.

5. Ayar-up Döngüsü Ergometer

  1. Elektrotlar arası empedans kontrol ettikten sonra, bisiklet ergometresinde sandalyeden katılımcı hareket var.
  2. Katılımcı bisiklet ergometresinde yanında durmak ve uyluk yere paralel olana kadar kendi diz yükseltmek var. Ardından katılımcı bu konumda tutun ve katılımcının uyluk aynı yüksekliğe maç için koltuk yüksekliğini ayarlamak var.
  3. Bundan sonra, katılımcı bisiklet ergometresi koltuğuna oturup sonra koltuk yüksekliği ile rahat bunları sorarken birkaç kez pedal var. Gerekirse, koltuk yüksekliğini ayarlayın.
  4. Tha olunt katılımcının bacakları her pedal devrim sırasında dizde hafif bir viraj (~ 5 °) ile yakın tam uzantısıdır.
  5. Teste başlamadan önce, kalp hızı egzersiz testi boyunca belgelenmiş böylece katılımcı bir polar kalp hızı monitörü giymek var.

6. EMG Yorgunluk Eşik Protokolü Sahne

  1. Katılımcı bisiklet başlangıç ​​ve yavaş yavaş / dak 70 devrimler kendi ritim artırmak var. Ardından 50 W için bisiklet ergometresinde güç çıkışını artırmak
  2. Yaklaşık 2-3 dakika boyunca bu güç çıkışında katılımcı döngüsüne sahiptir.
    Not: Bu bir düşük yoğunluklu egzersiz ve ısınma olarak görev yapacak.
  3. Katılımcı artık 70 devir / dk ritim koruyabiliyor ya da test durdurulması olduğunu istekleri kadar ısınma döneminden sonra, her 2 dakikada W 25 güç çıkışını artırmak.
    Not: egzersiz testi sırasında, EMG sinyali 10 için kaydedilmektedir dikkat edilmelidirsec 10-20, 30-40, 50-60, 70-80, 90-100 her 2 dakika aşamasında dönemini ve 110-120 21. Çoğu EMG sistemleri istenilen aralıklarla otomatik kaydı ayarlamak için bir seçenek olacaktır. Bu durumda, her bir aşama için 6 veri dosyaları olmalıdır.
  4. Artan testi sonucuna sonra, W. aşağı serin uzunluğu ısınma aşamasında değere katılımcının kalp hızı dönüşü sahip tekabül olmadığını kontrol edin katılımcı, 50 bir serin aşağı gerçekleştirmek var. Kutup kalp hızı monitörü kullanarak katılımcının kalp hızı kontrol ederek bu izleyin.
  5. Cool down tamamlandığında, EMG açar kaldırmak ve katılımcı döngüsü Ergometreyi kapalı adım ve sandalyeye dönmek zorunda. Sonra dikkatlice EMG elektrotları çıkarın ve alkol ya da alkol bez sürtünme ile nemlendirilmiş temiz bir havluyla silin alanları.

7. EMG Sinyali İşleme

  1. Test tamamlandıktan sonra, proveri EMG yorgunluk eşiğini belirlemek için kullanılabilir, böylece egzersiz testi sırasında toplanan ham EMG veri dosyaları Vergisi.
    1. EMG sinyali toplamak için kullanılan yazılım ya da MATLAB veya LabVIEW gibi çeşitli platformlar kullanarak özel yazılı yazılımlar ile ya EMG sinyalinin işlenmesini gerçekleştirin.
    2. Bir bant geçiren filtre kullanılarak toplanan EMG sinyallerini Filtre. 500 Hz 10 bir ayarı kullanın. Not: Bu, 500 Hz) düşük frekanslı eserler, kaldırılır, böylece sinyalinin frekansını değiştirir. Bilgisayar veya EMG sistemi güç kaynağından herhangi bir müdahalenin olup olmadığını 60 Hz çentik filtresi kullanın.
    3. Sinyal filtrelenmiş edildikten sonra, kök sinyalinin kare değeri ortalama hesaplayarak sinyal genliğini belirler: Kare her veri noktası, veri noktalarının sayısına göre, bölme bunları topladığınızda, sonra ortaya çıkan değerin karekökünü almak. Söz konusu yazılım kullanarak bu hesaplamaları gerçekleştirmek.

8. Her Katılımcı için EMG Yorgunluk Eşik belirlenmesi

  1. Her katılımcı için aşağıdaki adımları uygulayın.
    1. EMG sinyali işlendikten sonra; bir istatistik programı (örn: GraphPad Prism) kullanın ve test için kullanılan güç çıkışları ile ilk sütun "Time" ve sonraki sütunlar etiket.
    2. Her güç çıkışı için, dolgu her 20 sn aralığı için gelen EMG genlik değeri.
    3. Regresyon çizgisinin eğimi belirgin sıfırdan farklı (p <0.05) ise her güç çıkışı için belirlemek için EMG genlikli (y ekseni) lineer regresyon ile ilişkisi vs zaman (x ekseni) analiz.
    4. Lineer regresyon gerçekleştiren tüm güç çıkışları için analizler sonra, anlamlı olmayan (p> 0.05) eğimle en yüksek güç çıkışı tespit.
    5. Sonra l tanımlamakanlamlı (p <0,05) eğime sahip owest güç çıkışı.
    6. Bu iki güç çıkışları tespit edildikten sonra, bunları ekleyin ve 2 bölün; Elde edilen güç çıkışı tahmini EMG yorgunluk eşiği olduğunu.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 1 'de gösterildiği gibi, tek bir katılımcı için tamamlandığında, her bir güç çıkışı vastus lateralis kası EMG genliği temsil altı veri noktaları vardır. Önemli olan düşük güç çıkışı (p <0.05) eğim bu katılımcı EMG için, Bu nedenle, 225 W. ise nedenle, bu örnekte, olmayan bir önemli (p> 0.05) eğime sahip yüksek güç çıkışı, 200 watt olduğunu EMG yorgunluk eşiği daha sonra çıkarımsal istatistik yapılabilir her katılımcı için belirlendikten sonra yorgunluk eşiği 213 W. olduğunu...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz burada kuadriseps nöromüsküler yorgunluk belirlemek için bir yöntem dinamik egzersiz için femoris kasları sunuyoruz. Bu yöntem yüzey EMG kullanarak basit ve non-invaziv bir yaklaşım sağlar. Üstelik, bu yöntemin çok yönlülüğü araştırmacılar, koşu bandı 20 olarak egzersiz diğer modlara adapte olmasıdır.

Teorik olarak, EMG yorgunluk eşiğinin veya altında şiddetleri için katılımcı süresiz 12,13 egzersiz workbout sürdürmek gerekir. Briscoe ve ark., 8 ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu proje, kısmen, Wayne State Üniversitesi'nden M.H. Malek'e sağlanan başlangıç fonları tarafından finanse edildi.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
839 E Monark çevrim ergometresi Monark Egzersizi AB839 E
Nabız monitörüPolarPolar H1
Dizüstü BilgisayarDell Inspiron,USB yuvası olan herhangi bir dizüstü bilgisayarın çalışması gerektiğinideğiştirir
EMG amplifikatörleriBioPac Systems, Inc.100B100C,
Tek Kullanımlık EMG elektrotlarıBioPac Systems, Inc.'EL-500
ZımparaKağıdı Ev Deposu9 inç x 11 inç 60 Kum tabakası kaymaz kavrama Gelişmiş Zımpara Kağıdı (3'lü Paket)
.in en son sürümüdür.

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hendrix, C. R., et al. Comparison of critical force to EMG fatigue thresholds during isometric leg extension. Medicine and science in sports and exercise. 41, 956-964 (2009).
  2. Herda, T. J., et al. Quantifying the effects of electrode distance from the innervation zone on the electromyographic amplitude versus torque relationships. Physiological measurement. 34, 315-324 (2013).
  3. Ryan, E. D., et al. Inter-individual variability among the mechanomyographic and electromyographic amplitude and mean power frequency responses during isometric ramp muscle actions. Electromyography and clinical neurophysiology. 47, 161-173 (2007).
  4. Beck, T. W., et al. The influence of electrode placement over the innervation zone on electromyographic amplitude and mean power frequency versus isokinetic torque relationships. Journal of neuroscience. 162, 72-83 (2007).
  5. Beck, T. W., Stock, M. S., DeFreitas, J. M. Time-frequency analysis of surface electromyographic signals during fatiguing isokinetic muscle actions. Journal of strength and conditioning research / National Strength, & Conditioning Association. 26, 1904-1914 (2012).
  6. Evetovich, T. K., et al. Mean power frequency and amplitude of the mechanomyographic signal during maximal eccentric isokinetic muscle actions. Electromyography and clinical neurophysiology. 39, 123-127 (1999).
  7. Blaesser, R. J., Couls, L. M., Lee, C. F., Zuniga, J. M., Malek, M. H. Comparing EMG amplitude patterns of responses during dynamic exercise: polynomial versus log-transformed regression. Scandinavian journal of medicine, & science in sports. In press, (2015).
  8. Briscoe, M. J., Forgach, M. S., Trifan, E., Malek, M. H. Validating the EMGFT from a single incremental cycling testing. International journal of sports medicine. 35, 566-570 (2014).
  9. Zuniga, J. M., et al. Neuromuscular and metabolic comparisons between ramp and step incremental cycle ergometer tests. Muscle. 47, 555-560 (2013).
  10. Mastalerz, A., Gwarek, L., Sadowski, J., Szczepanski, T. The influence of the run intensity on bioelectrical activity of selected human leg muscles. Acta of bioengineering and biomechanics / Wroclaw University of Technology. 14, 101-107 (2012).
  11. Basmajian, J. V., De Luca, C. J. Muscles alive, their functions revealed by electromyography. , 5th edn, Williams, & Wilkins. (1985).
  12. Vries, H. A., Moritani, T., Nagata, A., Magnussen, K. The relation between critical power and neuromuscular fatigue as estimated from electromyographic data. Ergonomics. 25, 783-791 (1982).
  13. Vries, H. A., et al. A method for estimating physical working capacity at the fatigue threshold (PWCFT). Ergonomics. 30, 1195-1204 (1987).
  14. Vries, H. A., et al. Factors affecting the estimation of physical working capacity at the fatigue threshold. Ergonomics. 33, 25-33 (1990).
  15. Astrand, I. The physical work capacity of workers 50-64 years old. Acta physiologica Scandinavica. 42, 73-86 (1958).
  16. Hettinger, T., Birkhead, N. C., Horvath, S. M., Issekutz, B., Rodahl, K. Assessment of physical work capacity. Journal of Applied Physiology. 16, 153-156 (1961).
  17. Smith, J. L. International encyclopedia of ergonomics and human factors. Karwowsk, W. , CRC/Taylor, & Francis. (2006).
  18. Kenny, G. P., Yardley, J. E., Martineau, L., Jay, O. Physical work capacity in older adults: implications for the aging worker. American journal of industrial medicine. 51, 610-625 (2008).
  19. Matsumoto, T., Ito, K., Moritani, T. The relationship between anaerobic threshold and electromyographic fatigue threshold in college women. European journal of applied physiology. 63, 1-5 (1991).
  20. Guffey, D. R., Gervasi, B. J., Maes, A. A., Malek, M. H. Estimating electromygraphic and heart rate fatigue threshold from a single treadmill test. Muscle. 46, 577-581 (2012).
  21. Camic, C. L., et al. The influence of the muscle fiber pennation angle and innervation zone on the identification of neuromuscular fatigue during cycle ergometry. Journal of electromyography and kinesiology : official journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology. 21, 33-40 (2011).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Y zeyel EMGBisiklet ErgometrisiArt ml Egzersiz TestiEMG Genli iG kt sKas Yorgunlu uEgzersiz Re etesiN rom sk ler YorgunlukTek Seansl Test

İlgili makaleler