Der Einsatz von Thermo Infra-Red Imaging zu verzögert auftretenden Muskelschmerzen Detect

Zusammenfassung

Der Zweck dieser Untersuchung war zu prüfen, ob mit Hilfe einer Infrarot-Wärmebildkamera ist ein wertvolles Instrument zur Detektion und Quantifizierung der Muskelkater nach dem Sport.

Zusammenfassung

Verzögert auftretende Muskelschmerzen (DOMS), auch als Übung induzierten Schädigung der Muskulatur (EIMD) bekannt, wird häufig bei Personen, die bereits körperlich inaktiv sind für längere Zeit, und beginnen Sie mit einem unerwarteten Anfall von Übung ^1-4 erfahrene, kann aber auch auftreten bei Sportlern, die über ihre normalen Grenzen der Ausbildung ⁵ Übung. Die Symptome dieser schmerzhaften Phänomen verbunden sind, können von einer leichten Muskelempfindlichkeit Bereich zu schweren lähmenden Schmerzen ^1,3,5. Die Intensität der Symptome und die damit verbundene Unbehagen steigt innerhalb der ersten 24 Stunden nach Beendigung der Übung, und Spitzen zwischen 24 bis 72 Stunden nach der Übung ^1,3. Aus diesem Grund ist DOMS eine der am häufigsten wiederkehrenden Formen von Sportverletzungen, dass eine Person die Leistung beeinträchtigen, und können sich einschüchternd für viele ^1,4.

Für die letzten 3 Jahrzehnten hat sich die DOMS Phänomen eine beträchtliche Menge gewonnenInteresse bei Wissenschaftlern und Spezialisten in Sportphysiologie, Sport und Rehabilitation Felder ^6. Es hat eine Vielzahl von publizierten Studien untersucht diese schmerzhafte Auftreten in Bezug auf die zugrunde liegenden Mechanismen, die Behandlung Interventionen und Präventionsstrategien ^1-5,7-12 worden. Es ist jedoch offensichtlich, aus der Literatur, dass DOMS keine leichte Pathologie zu beziffern, da gibt es eine große Menge an Variabilität zwischen den Mess-Werkzeuge und Methoden verwendet, um diese Bedingung ⁶ quantifizieren. Es ist offensichtlich, dass keine Einigung auf eine beste Bewertung Maßnahme wurde für DOMS, was es schwierig zu überprüfen, ob eine spezifische Intervention wirklich hilft bei der Verringerung der Symptome, die mit dieser Art von Schmerzen oder nicht verbunden ist gemacht. So können DOMS als etwas zweideutig gesehen werden, da viele Studien auf der Messung Schmerzen mittels einer visuellen Analogskala (VAS) ^10,13-15, die eine eher subjektiv als objektiv zu messen wird, abhängen. Obwohl NadelBiopsien des Muskels und der Blutspiegel von myofibre Proteine ​​könnten als Goldstandard auf rund ^6, große Unterschiede in einigen dieser Blutproteine ​​wurden ^6,16 dokumentiert, zusätzlich zu den hohen Risiken manchmal mit invasiven Techniken in Verbindung gebracht werden.

Daher ist in der aktuellen Untersuchung, testeten wir ein thermisches Infrarot-(IR) bildgebendes Verfahren der Haut über dem Muskel ausgeübt, um die damit verbundenen Muskelschmerzen zu erkennen. Infrarot-Thermografie verwendet wurde, und festgestellt, dass bei der Aufdeckung von verschiedenen Arten von Krankheiten und Infektionen seit 1950 ¹⁷ erfolgreiche. Aber überraschend, dass in der Nähe nichts auf DOMS und Veränderungen in der Temperatur der Haut getan. Das Hauptziel dieser Untersuchung war es, Veränderungen in DOMS mit dieser sicheren und nicht-invasive Technik zu untersuchen.

Protokoll

1. Die Übung

1. Der Muskel von Interesse für dieses Experiment war die Ellenbogenbeuger (Bizeps).
2. Muskelkraft war für jeden Teilnehmer gemessen werden, um der Lage sein, jede einzelne eine entsprechende Widerstand. Dies wurde durch eine Prüfung jedes einzelnen Teilnehmers für ihren Widerstand maximal (RM) bestimmt.
3. Für die Prüfung der RM, verwendeten wir ein DMS-Gerät mit einem Computer über eine Biopac (DA-100C) bioelektrischen Verstärker-Modul (Biopac Systems, Goleta, CA), um die Muskelkraft zu messen. Das Modul wurde auf eine MP-100 Analog-Digital-Wandler Probenahme bei einer Frequenz von 1.000 Hertz pro Sekunde verbunden, und bei einer Auflösung von 24 Bit (Abb. 10).
4. Die DMS-Gerät wurde zu einer Bank in einem 45 °-Winkel fixiert. Die Probanden wurden angewiesen, hinter dem Gerät sitzen und die Ellenbogen auf die gepolsterte Fläche, so dass die Anstrengung Kraft durch ihre Handgelenke ist. Das war der beste Weg, um sicherzustellen, dass das Thema keinen Willent rekrutieren jeden Muskel anderen als der Bizeps (Abb. 11).
5. Stärke wurde auf 3 Gelegenheiten bei jeder Kontraktion wird 3 Sekunden Dauer mit etwa 45 Sekunden trennen die Kontraktionen bestimmt. Der Durchschnitt der 3 Messungen wurde die RM.
6. Nach der Bestimmung des RM für den Bizeps eines jeden Teilnehmers, wurde die vorgesehene Sitzung der Übung mit 35% ihrer RM durchgeführt.
7. Alle Probanden unterzogen die gleiche Übung mit entsprechenden gewichteten Hanteln, die Muskelschmerzen (DOMS) zu induzieren. Dies erfolgte, indem Sie 4 Sätze mit 25 Wiederholungen Bizeps Konzentration Locken, während auf einem Stuhl sitzend durchgeführt und mit den Ellenbogen auf die Oberschenkel gestützt (Abb. 12).
8. Jeder Proband war ein 90 Sekunden Ruhezeit zwischen jedem Satz gegeben. Themen entweder gar den vollen Satz von 25 Wiederholungen, oder wurden angewiesen, zu stoppen, wenn sie ständig kontrollieren das Gewicht während der Übung nicht bestanden.

2. Infra-Red Camera Vorbereitung & Setup

1. Der Raum, in dem die Infrarot-Bildgebung erfolgt mit einer konstanten Temperatur auf eine externe Bias aus Unterschieden in der Raumtemperatur, die zu falschen Messwerten führen könnte thermische minimieren. Für die Zwecke dieses Experiment hatten wir einen temperierten Raum, die bei etwa 23 gehalten wurde ° C (+ / - 0,5 ° C).
2. Die Kamera wurde in einem Abstand von 1 Meter gesetzt, und im rechten Winkel zur Haut gemessen (Abb. 9a) *.
3. Nach den erforderlichen Abstand eingerichtet wurde, wurden die Probanden beraten, still zu stehen, bis das Bild aufgenommen wurde. Dies sollte nicht länger als ein paar Sekunden, aber es ist sehr kritisch, um Bewegung zu minimieren, um die Genauigkeit der aufgenommenen Bilddaten zu versichern.
4. Es ist vorzuziehen, dass der Raum dunkler Farbe, sondern als hellere Farben, keine Infrarot-Interferenzen zu minimieren ist.
5. Die Beleuchtung ist ebenfalls kritisch im Umgang mit Infrarot-Bilder, becaVerwendung Lichtquelle, die Infrarot-Wellen wie Leuchtstoffröhren oder Kunstlicht könnte falsch hohe Messwerte geben emittieren. Die beste Beleuchtung Option wäre ein Raum mit einheitlichen LED-Leuchten ausgestattet werden, wie LED-Leuchten kaum Infrarot-Interferenz (Abb. 9b) produzieren *.

* Eine Reihe von Tests wurden in unseren Labors mit der FLIR IR-Kamera 660 (Abb. 8), wo wir im Vergleich Bilder von der Haut in verschiedenen Winkeln (0 (senkrecht), 15, 30, 45 und 60 Grad) getan, und in verschiedenen Abständen (1, 2 und 5 Meter) von der Haut, zur genauen Erfassung der Temperatur der Haut. Alle Bilder wurden kalibriert Thermoelementen verglichen und die beste Korrelation zwischen den Bildern und das Thermoelement Lesungen wurde im rechten Winkel und in einem Abstand von 1 Meter von der Haut weg (r = 0,93). Die verschiedenen Winkeln und Entfernungen verursachte einen Pixilation Verlust und einer Verringerung der gesamten Korrelation zwischen den Bildern und das Thermoelement Lesungen.

3. Bild Acquimessung

1. Für den Zweck dieses Experiments war das Bild der ausgeübten Muskeln vor dem Training, und bei 24 genommen und 48 Stunden nach dem Training.
2. Körperwärme aus anderen Quellen als dem Ziel stören könnten das Wärmebild und liefern falsche Messwerte. Aus diesem Grund sollte niemand neben oder hinter dem anvisierten stehen.
3. In dieser Untersuchung wurden Bilder der beiden ausgeübt und nicht ausgeübt Arm zum Vergleich genommen. Wir ausgeübt einem der Arme, wie bereits erwähnt, und der andere Arm wurde als Kontrolle verwendet (Abb. 4 und 5).
4. Bild Zahlen von der IR-Kamera wurden sofort auf einem separaten Tabellenblatt erfasst, wie es sein könnte schwer zu erkennen, welches Bild an wen gehört.

4. Image Processing & Analysen

1. Die erworbenen IR-Aufnahmen wurden mit Hilfe des "ThermoVision ExaminIR" Software Version: 1.10.2.
2. Nach Auswahl des gewünschten Bildes fürr Analyse, vier Regionen von Interesse wurden auf dem aufgenommenen Bild des Armes mit Hilfe von statistischen Feldern auf die Software-Schnittstelle (Abb. 6) identifiziert.
3. Wenn die gewünschte Regionen in den Arm lokalisiert wurden, zeigt die Software die Mittelwerte und Standardabweichungen der Temperaturen für jeden der ausgewählten Regionen. Wir können dann entweder Kreuz vergleichen jede Region einzeln oder erhalten eine durchschnittliche Temperatur des ganzen Armes (Abb. 7).

5. Visual Analog Scale & Blood Analysis

1. Einer visuellen Analogskala (VAS) wurde verwendet, um subjektive Schmerzhaftigkeit des Armes zu beurteilen. Die Skala hatte ein 10 cm (100mm) lange Linie mit der Aufschrift "keine Schmerzen" an einem Ende, und "extrem wund" am anderen Ende. Jeder Teilnehmer wurde angewiesen, eine Markierung an der 10 cm Linie machen, um ihre Reaktion auf Schmerzen hinweisen.
2. Der VAS ist wurden die Probanden vor der Übung, 24 Stunden nach der Übung, und nach 48 Stunden verabreicht werden.
3. Periphere Blut colwählten aus den Fächern zu Myoglobin-Konzentration im Blut zu messen.
4. Das Blut aus den Fächern Antekubitalvene war vor der Übung ausgearbeitet hatte, war 30 Minuten nach der Übung vorbei, und nach 48 Stunden.
5. Das Blut wurde bei 4000 rpm für 10 min zentrifugiert, um das Serum aus den Zellen zu trennen. Die Proben wurden dann bei -80 ° C gelagert, bis die Analysen von Myoglobin wurde.
6. Myoglobin wurde mittels eines TOSOH "AIA-360" Automated Enzym-Immunoassay-Analyzer (TOSOH Corp, Tokio, Japan). Das Myoglobin Assay Kits (Myo 025297, ST AIA-PACK Myoglobin) wurden nach den Anweisungen des Herstellers verwendet.

6. Repräsentative Ergebnisse

Die Ergebnisse der IR Wärmebilder während dieser Untersuchung getroffen werden deutlich in Abbildung 1 dargestellt. Bilder an der 3 Zeiträume (vor dem Training, 24 Stunden nach dem Training, und 48 Stunden nach dem Training) für die Ausübung Arme der 41 Testpersonen, entnommen wurden, zeigteneine deutliche Zunahme der Temperatur am Tag 2 (24 Stunden nach dem Training), wenn sie vor dem Training Temperaturen, und die Temperaturen auf 48 Stunden verglichen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, wurde die mittlere Hauttemperatur 32,80 + / - 1,03 ° C für Tag 1 (vor dem Training) und 33,96 + / - 1,46 ° C für Tag 2 (24 Stunden nach dem Training) und 32,82 + / - 1,29 für den Tag 3 (48 Stunden nach der Übung). Dieser Unterschied in der Temperatur der Haut von Tag 1 bis Tag 2 war signifikant (ANOVA p <0,01).

Doch für die un-Arm ausgeübt wurden Veränderungen bei den 3 Zeiträume nicht ersichtlich. Abbildung 1 zeigt, dass die durchschnittliche Temperatur der Haut 33,08 war + / - 0,83 ° C für Tag 1 (vor dem Training), und 32,79 + / - 1,42 ° C für Tag 2 (24 Stunden nach dem Training) und 33,17 + / - 0,95 für Tag 3 (48 Stunden nach der Übung). Dieser Unterschied in der Temperatur der Haut über die 3 Tage war nicht signifikant (ANOVA p = 0,38).

Die Ergebnisse der Schmerzen Lesungen aus der VAS sind in Abbildung 2 dargestellt. Wie in Fig.Abbildung 2 hatte die berichteten Schmerzen einen dramatischen Anstieg an den Tagen 2 und 3. Schmerzen Ebenen der ausgeübten Muskel von 3,6 + / erhöht - 6,1 an Tag 1, auf 36,3 + / - 22,8 an Tag 2 und 37,5 + / - 25,3 an Tag 3. Dieser Anstieg von Tag 1 war signifikant (ANOVA p <0,01).

Die Ergebnisse der Myoglobin Konzentration sind in Abbildung 3 dargestellt. Wie in dieser Figur zu sehen, gab es kaum Veränderungen zwischen den 2 Myoglobin-Konzentrationen am Tag 1 (pre, und 30 Minuten nach dem Training). Aber am Tag 3 war der Anstieg in Myoglobin sehr groß. Dieser Anstieg an Tag 3 war etwa 147 Nanogramm pro Milliliter (ng / ml) Blut, wenn die erste 2-Konzentrationen an Tag 1 verglichen. Myoglobin-Konzentrationen wurden 30,12 + / - 7,66 ng / mL an der Grundlinie, 31,66 + / - 11.89 ng / ml 30 Minuten nach der Übung, und 178,96 + / - 249,51 ng / mL an Tag 3. Dieser Anstieg an Tag 3 war hoch signifikant (ANOVA p <0,01).

Eine Korrelationsanalyse zwischen der Haut Temperaturen durchgeführterhalten aus der IR-Bilder und der VAS Schmerz Ebenen. Es wurde festgestellt, dass es eine auffällige Korrelation zwischen der VAS Werte am Tag 2, und die Haut Temperaturmessung am Tag 2. Diese Korrelation war signifikant (r = 0,312, p <0,05). Allerdings gab es keine offensichtliche Korrelation zwischen der VAS Lesungen und die Hauttemperatur am Tag 3. Diese Korrelation war signifikant (r = 0,047, p = 0,77).

Abbildung 1. Eine repräsentative graphische Darstellung der Unterschiede in der Hauttemperatur in der Ausübung Arme (Diamonds) und un-ausgeübt Arme (Squares) der 41 Probanden über die 3 Tage Zeit.

Abbildung 2. Eine repräsentative graphische Darstellung der Unterschiede in der Wahrnehmung Muskelkater mit der VAS über die 3 Tage Zeit für alle der 41 Probanden gemessen.

Abbildung 3. Eine repräsentative graphische Darstellung der Unterschiede in Myoglobin-Konzentrationen für alle der 41 Probanden über die 3 Zeiträume.

Abbildung 4. A) ein typisches IR-Bild eines Subjekts ausgeübt Arm vor der Übung. B) ein IR-Bild des gleichen Themen Arm 24 Stunden nach der Übung.

Abbildung 5. A) ein typisches IR-Bild eines Subjekts un-ausgeübt Arm vor der Übung. B) ein IR-Bild des gleichen Themen Arm 24 Stunden nach der Übung.

Abbildung 6. Eine Darstellung der 4 Regionen von Interesse für die Analyse der thermal Bild des Armes.

Abbildung 7. Software-Schnittstelle für den "ThermoVision ExaminIR" zeigt die 4 Boxen von Zinsen auf einem IR-Bild eines ausgeübt Arm. Ebenfalls gezeigt sind die statistischen Interpretationen für jede Box.

Abbildung 8. Die IR Wärmebildkamera für diese Untersuchung (FLIR 660) verwendet.

Abbildung 9. A) Der Aufbau der IR-Kamera 1 Meter entfernt von den Fächern Arm. B) Die LED-Lichterketten im Labor, wo die Bilder aufgenommen wurden.

Abbildung 10. A) Die Biopac Module zur Messung der Muskelkraft eingesetzt. B) Die DMS-Gerät mit einem 4 feste5 ° abgewinkelt Bank und hakte die Biopac System.

Abbildung 11. Ein typisches Thema Kraftaufwand auf der DMS-Gerät.

Abbildung 12. Ein Thema, durchläuft die Ausübung Protokoll zur Induktion der Muskelkater.

Diskussion

Das primäre Ziel dieser Untersuchung war es, den Nutzen der thermischen IR-Imaging bei der Erkennung und Messung Muskelkater nach anstrengendem Training zu bewerten und unsere Ergebnisse zeigen, dass IR-Imaging könnte eine gültige Technik zum Nachweis DOMS, insbesondere innerhalb der ersten 24 Stunden der Ausübung sein. Dies ist nicht überraschend, da Pennes ¹⁸ vorgesehen ein sehr detailliertes Modell der Wärmestrom aus dem Muskel die Haut in den Gliedmaßen. Dieses Modell sagt voraus, dass die Wärme i...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name des Gerätes	Firma	Katalog-Nummer	Kommentare
Infra-Red Wärmebildkamera	FLIR	FLIR SC660
Thermische Infrarot-Analyse-Software	ThermoVision ExaminIR	Software Version 1.10.2
Bioelectric Amplifier Module	Biopac	DA100C	Die DA100C bietet variable Gain-Einstellungen und einstellbarer Spannung Referenzen.
Analog to Digital Converter Modul	Biopac	MP100
Automatisierte Enzym-Immunoassay-Analyzer	TOSOH	AIA -360	Dieses Gerät wurde verwendet, um die Blutproben analysieren, und erhalten die Myoglobin-Werte.