Fonction musculaire obtenue avec l’échographie en mode mouvement et l’électromyographie de surface pendant l’exercice d’endurance de base

Résumé

Ce protocole utilise simultanément l’échographie en mode mouvement et l’électromyographie de surface pour mesurer la fonction musculaire du noyau. L’épaisseur musculaire et l’activation des stabilisateurs locaux (p. ex., abdominaux transversaux, obliques internes) et des moteurs globaux (p. ex., obliques externes) sont réalisables à des moments précis de la planche latérale et des exercices d’insectes morts.

Résumé

L’échographie en mode Mouvement (mode M) permet aux chercheurs et aux cliniciens de mesurer le changement de l’épaisseur musculaire au fil du temps. L’épaisseur musculaire peut être mesurée entre les bordures fasciales à un moment donné au cours d’un exercice. Ce point temporel sélectionné produit une image unidimensionnelle résultant en une observation en temps réel et en direct de l’anatomie. L’échographie utilisée pendant le mouvement fonctionnel peut être appelée échographie dynamique; Ceci est faisable et fiable avec l’utilisation d’un transducteur linéaire, d’une ceinture élastique et d’un bloc de mousse pour assurer un placement cohérent du transducteur. La paroi abdominale latérale est couramment étudiée à l’aide d’ultrasons en raison de la nature chevauchante des muscles. L’électromyographie de surface (sEMG) peut compléter l’imagerie par ultrasons en mode M, car elle mesure la représentation électrique de l’activation musculaire. Il existe peu de preuves utilisant l’échographie en mode M et l’EMG simultanément pendant l’exercice de base. Les exercices qui mettent à l’épreuve la musculature centrale impliquent à la fois des prises isométriques (p. ex., planche latérale) et des mouvements oscillatoires des extrémités (p. ex., punaise morte). Dans cette étude, les deux instruments seront utilisés simultanément pour mesurer la fonction musculaire centrale pendant l’exercice. Les mesures par ultrasons seront obtenues à l’aide d’un transducteur linéaire et d’une unité à ultrasons, et les mesures sEMG seront acquises à partir d’un système sEMG sans fil. Pour faire des comparaisons entre les participants et les exercices, des méthodes de normalisation utilisant des positions de départ statiques pour les deux instruments seront utilisées. Un taux d’activation sera utilisé pour les ultrasons et calculé en divisant l’épaisseur contractée (épaisseur pendant un point temporel de l’exercice) par l’épaisseur reposée (position de départ). L’épaisseur musculaire sera mesurée en centimètres de la bordure fasciale inférieure supérieure à la bordure fasciale supérieure supérieure. Ces méthodes visent à offrir une mesure innovante et pratique de la fonction musculaire avec l’échographie en mode M et l’EMG pendant les exercices d’endurance de base.

Introduction

La paroi abdominale latérale est composée de l’abdomen transversal, de l’oblique interne et de l’oblique externe¹. La paroi abdominale latérale se contracte de manière concentrique, excentrique et isométrique pour résister aux forces exercées sur le corps¹. La co-contraction de ce groupe musculaire assure la stabilisation du centre du corps humain ^2,3. Ces muscles sont importants lors de la prévention et de la réadaptation des blessures aux membres inférieurs, car une mauvaise fonction du tronc est associée à une augmentation de l’adduction de la hanche et du valgus du genou, qui sont des facteurs de risque de blessures aux membres inférieurs ^4,5. Se concentrer sur le renforcement et l’augmentation de l’endurance musculaire de la musculature centrale diminue non seulement les facteurs de risque pour les membres inférieurs, mais peut également diminuer les douleurs lombaires⁶. Récemment, il a été recommandé aux personnes souffrant de lombalgie aiguë et chronique d’inclure le renforcement du tronc, l’endurance et l’activation spécifique des muscles du tronc dans leur réadaptation⁶. Un exemple d’activation spécifique des muscles du tronc est le ciblage des muscles du tronc isolés ou groupés en utilisant la co-contraction pour rétablir le contrôle ou augmenter la coordination de la région lombo-pelvienne-hanche⁶.

Deux façons de mesurer objectivement la fonction musculaire sont l’utilisation de l’échographie en mode mouvement (mode M) et de l’électromyographie de surface (sEMG). L’échographie en mode M fournit une visualisation en temps réel du mouvement des muscles et du fascia pendant un temps enregistré, ce qui peut afficher l’apparition et l’étendue du mouvement⁷. La distance entre la bordure fasciale inférieure supérieure et la bordure fasciale supérieure inférieure sont mesurées à un moment sélectionné pour obtenir l’épaisseur musculaire. L’épaisseur musculaire pendant un point temporel spécifique d’un exercice peut être divisée par l’épaisseur de repos pour obtenir un taux d’activation⁸. sEMG donne un aperçu de l’activation musculaire et de la fatigue, car le rendement peut être comparé à la contraction maximale^{du muscle 9}. Ces deux instruments et méthodes ont déjà été utilisés pour mesurer le début de l’activation des muscles de la hanche lors de divers exercices chez des personnes en bonne santé et blessées¹⁰. Les exercices qui ciblent le tronc, et en particulier la paroi abdominale latérale, sont la planche latérale et la punaise morte^11,12,13. La planche latérale est réalisée en position couchée latéralement avec le coude directement sous l’épaule et l’avant-bras sur le sol, les hanches sont soulevées du sol jusqu’à ce que la colonne vertébrale soit en position neutre. Les genoux sont étendus et les pieds sont placés l’un sur l’autre⁹ (Figure supplémentaire 1). L’insecte mort est effectué en décubitus dorsal avec les deux bras droits au-dessus et les hanches et les genoux fléchis dans un angle de 90 °. L’exercice commence lorsqu’un bras est fléchi au-dessus de la tête et que la jambe controlatérale s’étend. Le bras et la jambe opposés restent en position neutre, puis fléchissent et s’étendent une fois que le bras et la jambe en mouvement d’origine reviennent à la position neutre¹³ (figure supplémentaire 2 et figure supplémentaire 3).

L’activation de l’oblique externe a été observée entre 37% et 62% de la contraction isométrique volontaire maximale (MVIC) pendant la planche latérale^11,12,14. Lors du bug mort, l’activation de l’oblique externe a été enregistrée entre 20% à 30% de MVIC pour seulement cinq répétitions de l’exercice¹⁵. Les abdominaux internes obliques et transversaux, les muscles abdominaux plus profonds de la paroi abdominale latérale, activent entre 22% et 28% de MVIC lors de la planche latérale^12,14. En raison de la nature chevauchante de l’abdomen oblique interne et transversal, les deux muscles ont été combinés lors de la collecte sEMG¹⁴. Une limitation de l’EMG est la diaphonie des muscles adjacents, où le capteur sEMG peut produire une sortie d’un muscle différent, ce qui entraîne une fausse compréhension de l’activation¹⁶. Les mesures de l’épaisseur musculaire obtenues par ultrasons peuvent être utilisées pour atténuer cette limitation, et cette mesure est réalisable lors d’exercices du tronc, tels que les prises isométriques mentionnées précédemment¹⁷.

L’épaisseur musculaire de la paroi abdominale latérale a été enregistrée pendant la planche latérale comme une magnitude absolue de différence entre l’épaisseur contractée et l’épaisseur au repos. Au point temporel de 30 s d’une planche latérale, l’épaisseur musculaire de l’oblique interne et de l’oblique externe a augmenté de 0,526 mm et 0,205 mm, respectivement¹⁷. Ces mesures ont été enregistrées en mode échographie de luminosité à un moment donné pendant la planche latérale. L’échographie en mode B est couramment effectuée pour évaluer les images avant et après; Cependant, cette méthode ne permet de mesurer qu’à deux points temporels¹⁸. L’échographie en mode M offre des avantages accrus par rapport à l’échographie en mode B, car elle peut détecter le début de l’activation musculaire ainsi que l’épaisseur musculaire pendant toute la durée de l’exercice, n’importe quel point temporel pouvant être sélectionné pour la mesure¹⁸. Par conséquent, l’objectif global du protocole actuel est de fournir une mesure innovante et pratique de la fonction musculaire avec l’échographie en mode M et le sEMG pendant les exercices d’endurance de base. Ceci est bénéfique pour les chercheurs et les cliniciens de comprendre comment les muscles fonctionnent pendant toute la durée d’un exercice, en particulier de nature endurance, par opposition à une mesure isolée à un seul point temporel.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocole

Tous les participants humains ont donné leur consentement éclairé. Le protocole faisait partie d’une étude approuvée par le comité d’examen institutionnel de l’Université de Floride centrale. Les critères d’inclusion comprenaient les personnes âgées de 18 à 45 ans et l’activité physique selon les lignes directrices de l’ACSM (30 minutes d’activité modérée à vigoureuse 5 jours par semaine)¹⁹. Les critères d’exclusion comprenaient la lombalgie au cours de la dernière année, la douleur ou une blessure actuelle à la hanche, aux membres supérieurs ou inférieurs, les antécédents d’une chirurgie du bas du dos ou des membres inférieurs, un trouble de l’équilibre autodéclaré, des anomalies musculaires, une grossesse ou une plaie ouverte dans la région abdominale (tableau 1).

1. Préparation de l’instrument de collecte des données

1. Vérifiez l’intégrité de l’appareil à ultrasons et de l’appareil sEMG (voir le tableau des matériaux).
   1. Allumez l’appareil à ultrasons, appuyez sur Patient et ajoutez un nouveau patient. Cliquez sur Nouveau patient et entrez le numéro d’identification du patient . Sélectionnez le type d’examen MS > Préréglage abdominal et appuyez sur Enregistrer. Appuyez sur Quitter.
   2. Allumez la tablette (voir Tableau des matériaux) et cliquez sur l’application d’enregistrement EMG. Cliquez sur le bouton Menu dans l’écran supérieur gauche et recherchez les capteurs. Retirez le capteur de la base et passez la souris sur le bouton d’activation. Une fois le capteur connecté à l’application, créez un nouveau dossier avec le numéro d’identification du participant.
      REMARQUE: Paramètres d’échographie dans Préréglage abdominal, mode B: Couleur B = Carte de teinte D, Hauteur de zoom d’écriture = 4, Largeur de zoom d’écriture = 4, Index thermique = Tls, Niveau ATO = Faible, Nombre de mise au point = 2, Nombre de mise au point CrossXBeam = 2, Profondeur de mise au point = 50, Profondeur (cm) = 3, Compression = 1, Largeur de mise au point = 1, Largeur de mise au point CrossXBeam = 1, Densité de ligne = 3, Densité de ligne CrossXBeam = 3, Suppression = 0, Moyenne d’images = 4, à partir de la moyenne CrossXBeam = 2, CrossXBeam = 2, CrossXBeam # = faible, type CrossXBeam = moyenne, amélioration des bords = 3, b direction = 0, carte en échelle de gris = carte grise C, gain = 34, plage dynamique = 69, rejet = 0, fréquence (MHz) = 12. Paramètres d’échographie dans le préréglage abdominal, mode M: vitesse de balayage = 0, couleur M = carte de teinte C, format d’affichage Dop = vert 1/2 B, rejet = 0, compression = 1, carte d’échelle de gris = carte grise D, gain M (delta de B) = 0.

2. Préparation de l’électromyographie de surface (voir le tableau des matériaux)

1. Déterminez l’emplacement du capteur oblique externe en palpant la crête iliaque droite et la côte inférieure droite pendant que le participant est couché sur le dos (Figure 1). Placer le capteur à 3 cm en avant du point médian entre la côte inférieure et la crête iliaque, parallèlement aux fibres musculaires²⁰.
2. Rasez, nettoyez et débridez la zone de la peau où le capteur (voir le tableau des matériaux) sera placé. Ajoutez de l’adhésif (voir le tableau des matériaux) au capteur et fixez-le sur la peau.

Figure 1 : Lieu d’examen de la paroi abdominale latérale. Le capteur sEMG est placé à 3 cm antérieurement du point médian entre la côte inférieure et la crête iliaque, parallèlement aux fibres musculaires²⁰. Le transducteur est situé à 10 cm latéralement de l’ombilic jusqu’à ce que la paroi abdominale latérale soit visible sur l’écran. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

3. Préparation aux ultrasons (voir le tableau des matériaux)

1. En position debout, placez le transducteur à travers la ceinture élastique et le bloc de mousse (Figure 2).
2. Ajouter le gel au transducteur et placer le transducteur à 10 cm latéralement à l’ombilic. Ajuster jusqu’à ce que la paroi abdominale latérale soit visible sur l’écran²¹ (Figure 3).
3. Assurez-vous que le transducteur est bien fixé à la paroi abdominale latérale.
4. Fixez la ceinture avec les sangles velcro. Ajustez la profondeur pour obtenir une qualité d’image optimale en mode B (Figure 4).

Figure 2 : Transducteur placé à travers la ceinture élastique et le bloc de mousse. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Exemple d’image au repos pour vérifier la paroi abdominale latérale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Transducteur fixé sur la paroi abdominale latérale par la ceinture élastique et le bloc de mousse. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

4. Planche latérale statique à ultrasons

1. Sur un tapis de yoga (voir le tableau des matériaux), demandez au participant de s’allonger sur le côté droit avec son coude à 90 degrés de flexion, de sorte que son tronc et son membre supérieur soient soulevés du sol. Les pieds du participant doivent être empilés les uns sur les autres avec les genoux complètement étendus. Les jambes doivent être parallèles en touchant le tapis de yoga.
2. Appuyez sur Congeler puis sur Stocker pour chaque image afin de capturer trois images échographiques statiques de la paroi abdominale latérale.
   REMARQUE: Les images enregistrées seront situées sous l’écran de l’image active.

5. Planche latérale statique sEMG

NOTE: Simultanément, le chercheur obtiendra également la sortie sEMG lors du positionnement statique décrit à l’étape 4.1.

1. Dans le menu sEMG de l’écran supérieur gauche de l’application d’enregistrement EMG, sélectionnez Paramètres, qui est une icône d’engrenage .
   1. Une fois dans la page des paramètres du capteur, sélectionnez l’icône biceps . Cela ouvrira la page pour les mesures de normalisation.
   2. Appuyez sur Cliquez sur Lecture pour commencer; Il y aura un compte à rebours de 5 s. Pendant cette période, demandez au patient d’assumer la position de test. L’enregistrement prendra 5 s supplémentaires.
   3. Enregistrez le « MVC = . XXXXmV », car il sera utilisé pour le calcul de la normalisation.
      REMARQUE: La suite mobile EMG filtre automatiquement entre 20 et 450 Hz. EMG (RMS) 333.3, largeur de fenêtre de 1125 ms.

6. Planche latérale

1. Ensuite, demandez au participant de remplir la planche latérale pendant 60 s en conservant la forme correcte²². Appuyez sur le M de l’appareil à ultrasons pour activer le mode M .
2. Appuyez sur Plot, appuyez sur le bouton rouge et appuyez à nouveau sur le bouton Save (Enregistrer ) dans l’application EMG. Le participant recevra un compte à rebours de 3 s. Une fois que le compte à rebours commence, appuyez sur Store sur l’échographie pour commencer l’enregistrement échographique.
   REMARQUE : Le participant conservera le bon formulaire jusqu’à 60 s ou lorsque le chercheur déterminera que le formulaire correct a été perturbé.
3. Pour enregistrer la vidéo enregistrée en mode M, appuyez sur Store une fois l’exercice arrêté et sur le bouton Stop de l’application sEMG.
4. Cliquez sur Enregistrer le fichier sous et tapez un nom de fichier pour enregistrer la sortie, qui apparaîtra à l’écran lorsque l’enregistrement sera arrêté.

7. Bug mort statique à ultrasons

1. Sur le tapis de yoga, demandez au participant de s’allonger sur le dos, les jambes en position de crochet.
2. Appuyez sur B pour passer en mode luminosité. Appuyez sur Congeler , puis sur Stocker pour chaque image afin de capturer trois images statiques de la paroi abdominale latérale par échographie. Les images enregistrées seront situées sous l’écran de l’image active.

8. Bug mort statique sEMG

1. Dans le menu de l’application EMG (en haut à gauche), sélectionnez Paramètres, qui est une icône d’engrenage .
2. Une fois dans la page des paramètres du capteur, sélectionnez l’icône biceps . Cela ouvrira la page pour les mesures de normalisation.
3. Appuyez sur Cliquez sur Lecture pour commencer. Pendant le compte à rebours de 5 s, demandez au patient d’assumer la position de test. L’enregistrement prendra 5 s supplémentaires.
4. Enregistrez le « MVC = . XXXXmV », car il sera utilisé pour le calcul de la normalisation.

9. Bug mort

1. Ensuite, demandez au participant de compléter le bogue mort pendant 60 s, en conservant le formulaire correct. Appuyez sur le M de l’appareil à ultrasons pour activer le mode M .
2. Demandez au participant d’étendre au maximum son épaule droite tout en étendant au maximum sa hanche et son genou gauches, tout en maintenant la position de départ des extrémités controlatérales.
3. Demandez au participant de fléchir ensuite son épaule, sa hanche et son genou pour revenir à la position de départ. Les extrémités controlatérales effectueront alors le même mouvement.
4. Demandez au participant d’effectuer l’exercice sur un métronome réglé à 45 battements par minute. Il en résulte 22 répétitions de l’insecte mort en 60 s.
   REMARQUE : Le participant doit maintenir la forme correcte jusqu’à 60 s, ou jusqu’à ce que le chercheur détermine que la forme correcte a été perturbée ou que le rythme du métronome a été interrompu.
5. Appuyez sur Plot, appuyez sur le bouton rouge, puis sur Play. Appuyez à nouveau sur le bouton Enregistrer dans l’application EMG. Le participant recevra un compte à rebours de 3 s. Une fois que le compte à rebours commence, appuyez sur Store sur l’échographie pour commencer l’enregistrement échographique.

10. Mesure statique par ultrasons

1. Cliquez sur Entrée lorsque la première image statique que vous souhaitez mesurer est sélectionnée.
2. Appuyez sur Mesure pour ouvrir l’outil de mesure. Mesurer l’épaisseur musculaire maximale pendant les positions statiques en centimètres de la bordure fasciale inférieure supérieure à la bordure fasciale supérieure inférieure (Figure 5 [planche latérale] et Figure 6 [punaise morte]).
3. Cliquez sur Entrée à la bordure inférieure supérieure et sur Entrée à nouveau à la bordure inférieure supérieure.
4. Répétez les étapes 10.1 à 10.3 pour les mesures statiques des planches latérales et des bogues morts. Faites la moyenne des mesures des trois images statiques.

Figure 5 : Exemple de paroi abdominale latérale pendant la planche latérale statique, position de départ de l’exercice et mesures des muscles. A = oblique externe (0,554 cm), B = oblique interne (0,761 cm) et C = abdomen transversal (0,326 cm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6: Exemple de paroi abdominale latérale dans la punaise morte statique, position de départ de l’exercice et mesures des muscles. A = oblique externe (0,618 cm), B = oblique interne (0,820 cm) et C = abdomen transversal (0,438 cm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

11. Mesures dynamiques par ultrasons

1. Mesurez l’épaisseur maximale de l’épaisseur oblique externe, oblique interne et transversale de l’abdomen pendant les 5 premières et les 5 dernières secondes de l’exercice. De plus, enregistrez l’épaisseur maximale sur l’ensemble des 60 s.
   REMARQUE: La planche latérale est généralement réalisée pour des durées de 5 s. En prenant des séries et des directives de répétition des auteurs précédents, une durée plus longue de 60 s a été choisie pour la comparaison dans ce protocole. Les 5 premières s et les 5 dernières s de la tâche ont été comparées pour évaluer à la fois les aspects de force et d’endurance du groupe musculaire^23,24.
2. À l’aide du bouton Défilement , trouvez les 5 premières s et les 5 dernières secondes de chaque exercice. De plus, inspectez visuellement la plus grande épaisseur de chaque muscle tout au long de l’exercice des années 60.
3. Appuyez sur Mesure pour ouvrir l’outil de mesure. Mesurer l’épaisseur musculaire maximale pendant les positions statiques en centimètres de la bordure fasciale inférieure supérieure à la bordure fasciale supérieure inférieure (Figure 7 [planche latérale] et Figure 8 [punaise morte]).
4. Diviser chacune des trois mesures d’épaisseur obtenues au cours des exercices par la position statique moyenne pour obtenir un taux d’activation ²⁵.

Figure 7 : Exemple de paroi abdominale latérale pendant l’exercice de planche latérale et mesures des muscles en mode M. A = oblique externe (0,968 cm), B = oblique interne (0,937 cm) et C = abdomen transversal (0,714 cm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 8: Exemple de paroi abdominale latérale pendant l’exercice de punaise morte et mesures des muscles en mode M. A = oblique externe (0,840 cm), B = oblique interne (0,840 cm) et C = abdomen transversal (0,720 cm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

12. Mesure sEMG

1. Appuyez sur l’icône Accueil sur la page d’enregistrement des données EMG. Sélectionnez l’icône de dossier dans le coin supérieur droit de l’écran. La sortie enregistrée des essais statiques et d’exercices sera enregistrée ici. Convertissez chaque fichier en fichier .xlsx . Exportez le fichier .xlsx .
2. Dans une feuille de calcul, obtenez les valeurs maximales au cours des 5 premières et dernières secondes, ainsi que la valeur maximale globale.
3. Divisez la sortie sEMG statique obtenue aux étapes 5 (sEMG de planche latérale statique) et 8 (sEMG de bogue mort) par la sortie pendant les exercices, respectivement.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Résultats

Les mesures de l’échographie et de l’EMG pendant la position de départ statique de l’exercice sont représentées dans le tableau 2. Ces chiffres seront utilisés comme dénominateur lors du calcul du taux d’activation. Les valeurs d’épaisseur des abdominaux obliques externes, obliques internes et transversaux au cours des 5 premières s, des 5 dernières secondes et de la durée totale (60 s) sont présentées dans le tableau 3. Ces chiffres sont divisés par les chiffres d...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

L’échographie en mode M permet d’amorcer le mouvement du tissu musculaire et de modifier l’épaisseur musculaire lors de l’observation en temps réel de l’anatomie sur une période sélectionnée²¹. L’échographie en mode M combinée à l’EMG fournit une compréhension globale de la fonction musculaire, y compris la représentation électrique et l’observation visuelle. Ces instruments peuvent être utilisés en tandem pendant l’exercice pour fournir aux chercheurs une compréhe...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

matériels

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