Fornire biofeedback visivo utilizzando gli ultrasuoni in modalità luminosità durante uno swing da golf

Riepilogo

Gli ultrasuoni della modalità luminosità possono essere utilizzati per fornire un biofeedback visivo dei muscoli della parete addominale laterale durante uno swing da golf. L'istruzione visiva e verbale post-swing può aumentare l'attivazione muscolare e la tempistica degli obliqui esterni e interni.

Abstract

L'uso del biofeedback ad ultrasuoni in combinazione con il cueing verbale può aumentare lo spessore muscolare più del solo cueing verbale e può aumentare le tecniche di riabilitazione tradizionali in una popolazione atletica e fisicamente attiva. L'ecografia in modalità Luminosità (modalità B) può essere applicata utilizzando l'analisi fotogramma per fotogramma sincronizzata con il video per comprendere i cambiamenti dello spessore muscolare durante queste attività dinamiche. Il biofeedback visivo con ultrasuoni è stato stabilito in posizioni statiche per i muscoli della parete addominale laterale. Tuttavia, fissando il trasduttore all'addome utilizzando una cintura elastica e un blocco di schiuma, il biofeedback può essere applicato durante compiti più specifici prevalenti negli sport di vita, come il golf. Per analizzare l'attività muscolare durante uno swing da golf, è possibile confrontare i cambiamenti dello spessore muscolare. Lo spessore deve aumentare durante il compito, indicando che il muscolo è più attivo. Questa metodologia consente ai medici di riprodurre immediatamente i video ecografici per i pazienti come strumento visivo per istruire la corretta attività dei muscoli di interesse. Ad esempio, gli ultrasuoni possono essere utilizzati per colpire gli obliqui esterni e interni, che svolgono un ruolo importante nello swinging di una mazza da golf o di qualsiasi altro sport o attività rotazionale. Questa metodologia mira ad aumentare lo spessore muscolare obliquo durante lo swing del golf. Inoltre, i tempi della contrazione muscolare possono essere mirati istruendo il paziente a contrarre i muscoli addominali in punti temporali specifici, come l'inizio del downswing, con l'obiettivo di migliorare i modelli di attivazione muscolare durante le attività.

Introduzione

I muscoli della parete addominale laterale comprendono l'obliquo esterno, l'obliquo interno e l'addome trasverso. Gli obliqui esterni eseguono la flessione laterale e la rotazione controlaterale del tronco, mentre gli obliqui interni eseguono la rotazione omolaterale del tronco. L'addome trasverso è lo strato più profondo della muscolatura addominale e funziona per aumentare la pressione intra-addominale e aumentare la stabilità segmentale della colonna vertebrale¹. Il corretto funzionamento di questi muscoli è importante per ridurre il rischio di lombalgia e migliorare le prestazioni atletiche poiché la stabilità del core consente una maggiore forza e potenza attraverso le estremità².

Durante gli sport con un'enfasi sulla rotazione del tronco, come golf, tennis, baseball o softball, c'è una forte domanda per i muscoli del core. Ad esempio, durante uno swing da golf, gli obliqui sul lato del sentiero del corpo raggiungono il picco al 64% della contrazione isometrica volontaria massima (MVIC) quando misurati utilizzando l'elettromiografia di superficie, mentre gli obliqui di piombo raggiungono il picco al 54% MVIC³. La rotazione del tronco è un fattore chiave per la distanza e la precisione dei colpi di golf⁴. Lo stress dello swing del golf e l'elevata domanda di attività muscolare del core possono contribuire alla lombalgia, che è la lesione più comune nel golf⁵. Inoltre, nei golfisti d'élite con lombalgia, i tempi dell'attività obliqua esterna sono ritardati durante lo swing del golf rispetto agli individui sani⁶. Un altro studio che utilizza l'elettromiografia ha rilevato che i golfisti con lombalgia hanno un esordio precoce della colonna vertebrale erettore rispetto ai golfisti senza lombalgia⁷, suggerendo che un focus sui muscoli anterolaterali può essere utile. Pertanto, misurare l'estensione e la tempistica dell'attività muscolare addominale durante uno swing da golf è importante per migliorare le prestazioni e ridurre il rischio di lombalgia.

L'ecografia riabilitativa è comunemente usata per valutare i muscoli della parete addominale laterale a causa della natura stratificata di questa muscolatura 8,9,10. Non c'è differenza nell'attivazione trasversale dell'addome nei golfisti universitari con e senza lombalgia in posizione supina o in una posizione di configurazione dello swing da golf più funzionale¹¹. Tuttavia, l'attività trasversale dell'addome è solo una componente di uno swing da golf e la rotazione può essere più importante per questa popolazione. La letteratura precedente ha utilizzato una cintura elastica e un blocco di schiuma per fissare il trasduttore ad ultrasuoni all'addome, consentendo la valutazione ecografica della muscolatura del core durante il movimento dinamico come uno squat a gamba singola o un'andatura⁸. È stato dimostrato che l'applicazione degli ultrasuoni durante i movimenti dinamici ha un'affidabilità da accettabile a eccellente¹². Questa tecnica può essere applicata per misurare i cambiamenti di spessore nella parete addominale laterale durante uno swing da golf o altre attività specifiche dello sport. Mentre l'elettromiografia di superficie è comunemente usata per misurare l'attività elettrica dei muscoli, questo è meno fattibile nella regione addominale. L'anatomia stratificata porta al cross-talk tra i muscoli e non consente una rappresentazione visiva dei singoli strati muscolari del nucleo¹³. Gli ultrasuoni offrono un vantaggio rispetto ad alternative come l'elettromiografia di superficie per la muscolatura del core perché consentono una rappresentazione di ogni singolo muscolo fornendo anche un'immagine per il feedback¹⁴.

Poiché gli ultrasuoni forniscono un'immagine dei muscoli di interesse in tempo reale, possono anche essere utilizzati come strumento per il biofeedback visivo. Il biofeedback ecografico ha migliorato la capacità di aumentare lo spessore muscolare dell'addome trasverso e del multifido lombare rispetto al solo cueing verbale^15,16. Inoltre, nei golfisti con e senza lombalgia, il biofeedback ecografico in tempo reale aumenta lo spessore trasversale dell'addome in posizione supina e nella posizione¹¹ di configurazione del golf. L'allenamento con biofeedback in posizione supina si traduce anche in compiti caricati in posizione verticale¹⁷. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare la frequenza e la durata richieste dell'allenamento con biofeedback, poiché la maggior parte degli studi sono protocolli di allenamento a sessione singola o a breve termine¹⁵. Poiché gli ultrasuoni sono stati applicati durante le attività funzionali e ci sono prove che i golfisti possono aumentare la pre-attivazione muscolare profonda nella posizione di configurazione, la ricerca dovrebbe successivamente studiare l'uso del biofeedback ad ultrasuoni per aumentare lo spessore muscolare obliquo durante lo swing del golf.

Pertanto, questa metodologia mira a utilizzare gli ultrasuoni come meccanismo di feedback per migliorare l'attivazione e la tempistica degli obliqui addominali durante lo swing del golf.

Protocollo

Il presente protocollo faceva parte di uno studio approvato dall'Institutional Review Board dell'Università della Florida centrale. Il consenso informato è stato ricevuto da tutti i partecipanti umani per il presente studio. Per essere inclusi nello studio, i partecipanti dovevano avere un'età compresa tra 18 e 75 anni, giocare a golf almeno una volta al mese nell'ultimo anno o una volta alla settimana negli ultimi 2 mesi, aver giocato a golf per almeno 2 anni e aver avuto almeno due episodi di lombalgia negli ultimi 12 mesi. I criteri di esclusione erano disturbi dell'equilibrio, gravidanza in corso, interventi chirurgici alla lombalgia o agli arti inferiori nell'ultimo anno o una ferita aperta nella zona addominale in cui il trasduttore deve essere posizionato.

1. Configurazione degli ultrasuoni e raccolta dei dati

1. Aprire e accendere il dispositivo a ultrasuoni (vedere Tabella dei materiali) utilizzando il pulsante On/Off .
2. Premere il pulsante Paziente sulla tastiera per aggiungere un nuovo paziente e selezionare Nuovo paziente sul lato sinistro dello schermo.
   1. Immettere il numero ID paziente desiderato, assicurarsi che MSK sia selezionato come tipo di esame e fare clic su Registrati. Esci per iniziare l'esame e accedere alla modalità B.
      NOTA: Impostazioni ecografiche in MSK Abdominal Preset, B-mode: B color = Tint Map D, Write Zoom Height = 4, Write Zoom Width = 4, Thermal Index = Tls, ATO Level = Low, Focus Number = 2, Focus Number CrossXBeam = 2, Focus Depth = 50, Depth (cm) = 3, Compression = 1, Focus Width = 1, Focus Width CrossXBeam = 1, Line Density = 3, Line Density CrossXBeam = 3, Soppressione = 0, Media fotogramma = 4, da Media CrossXBeam = 2, CrossXBeam 2, CrossXBeam # = Basso, Tipo CrossXBeam = Media, Miglioramento spigolo = 3, B Steer = 0, Mappa scala di grigi = Mappa grigia C, Guadagno = 34, Gamma dinamica = 69, Reiezione = 0, Frequenza (MHz) = 12.
3. Posizionare il trasduttore ad array lineare nella cinghia elastica posizionando la testa del trasduttore lineare attraverso una fessura orizzontale al centro della cinghia (vedere Tabella dei materiali). Quindi, applicare uno o due blocchi di schiuma per fissare il trasduttore al suo posto.
   1. Applicare il gel ad ultrasuoni (vedere la tabella dei materiali) al trasduttore lineare. Posizionare il trasduttore sulla parete addominale laterale, circa 10 cm lateralmente all'ombelico⁸.
   2. Fissare la cintura al partecipante utilizzando le chiusure a strappo. Assicurarsi che la cintura sia abbastanza stretta in modo che il trasduttore sia fissato perpendicolarmente alla parete addominale laterale⁸.
   3. Regolare la profondità e il guadagno (luminosità) dell'ecografia, se necessario, per ottenere un'immagine chiara dei bordi fasciali e dello spessore muscolare dell'addome obliquo esterno, dell'obliquo interno e dell'addome trasverso. Assicurarsi che il bordo fasciale dell'addome trasverso sia visibile sul bordo dello schermo in questa vista longitudinale (Figura 1)⁸.
      NOTA: La profondità dipenderà dalle dimensioni dell'individuo misurato, ma assicurarsi che il bordo fasciale profondo dell'addome trasverso sia visibile e l'immagine sia chiara.
   4. Una volta che l'immagine è chiara, posizionare il paziente in modo da rispecchiare il compito che completerà. Ad esempio, se eseguono uno swing da golf, falli stare in piedi nella loro posizione di configurazione. Premere Freeze, quindi Store per acquisire un'immagine statica, salvarla all'esame del paziente e misurare in tempo reale o accedervi in seguito per misurare lo spessore del muscolo a riposo.
      NOTA: Vedere la Figura 1 per un esempio di un'immagine chiara della parete addominale laterale utilizzando l'ecografia B-mode.
4. Selezionare di nuovo Blocca per tornare all'imaging dal vivo. Premere Store per iniziare la registrazione in modalità B-mode. Nell'angolo inferiore destro dello schermo, controlla che un timer inizi e sia evidenziato in verde brillante, indicando che è in corso l'acquisizione di un video. Istruire il partecipante a fare uno swing completo di golf una volta iniziata la registrazione.
   1. Premi di nuovo Store per terminare il video e salvarlo nell'esame.
      NOTA: le immagini e i video salvati appariranno sotto l'immagine attiva, con un massimo di cinque visibili per riga. Selezionare il cursore per scorrere o selezionare le immagini precedenti.
5. Ripetere il passaggio 1.4 tutte le volte necessarie per lo studio. Regolare il posizionamento della sonda a ultrasuoni all'interno del blocco di schiuma secondo necessità se l'immagine diventa sfocata.
   NOTA: I protocolli tipici che confrontano le condizioni di biofeedback e non biofeedback utilizzano tra 3 e 10 ripetizioni per condizione^11,17.
   1. Dopo ogni prova, esamina il video per ottenere immagini nitide. Se l'immagine diventa anecoica (completamente nera) in qualsiasi punto, indica che la sonda ad ultrasuoni si è mossa durante l'oscillazione. In tal caso, escludere il processo e rimisurare.
6. Dopo ogni oscillazione, posizionare il paziente in modo da poter visualizzare lo schermo ecografico. Aprire la versione di prova più recente.
   1. Fornire una breve panoramica e descrizione dei muscoli di interesse (per un compito rotazionale, questo includerà gli obliqui esterni e interni). Descrivi come i muscoli dovrebbero diventare più spessi durante il movimento e mostra loro la loro prova, fornendo un'educazione basata su ogni tentativo.
   2. Ad esempio, se gli obliqui rimangono relativamente della stessa dimensione durante tutto il compito, istruirli a concentrarsi durante il prossimo tentativo di contrarre i muscoli del core con forza durante il movimento invece di ruotare passivamente il tronco.
      NOTA: L'enfasi sulla rotazione del tronco come fonte di energia durante uno swing da golf è un tratto comune dei golfisti più esperti¹⁸. Durante i movimenti rotazionali, non è generalmente possibile fornire un biofeedback durante il compito. Pertanto, fornire un feedback dopo ogni prova è ritenuto accettabile¹⁹.
7. Ripetere le prove di biofeedback per tutti i tentativi desiderati. Fornire le immagini ecografiche e il segnale verbale o le istruzioni dopo ogni tentativo, regolando il cueing secondo necessità.

Figura 1: Immagine della parete addominale laterale destra in posizione eretta tranquilla . (A) Obliquo esterno. (B) Obliquo interno. (C) Addome trasversale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

2. Elaborazione delle immagini a riposo

1. Aprire la prima immagine di riposo da misurare. Utilizzando il cursore, passa il mouse sopra l'immagine desiderata dalla libreria sotto l'immagine attiva e fai clic su Invio.
   1. Fare clic su Misura una volta per aprire lo strumento di misurazione. Fare clic su Invio quando il cursore si trova sul bordo fasciale superiore del muscolo di interesse.
      NOTA: Per il presente studio, gli obliqui esterni e interni sono stati misurati in quanto sono i muscoli di interesse, ma si può anche misurare l'addome trasverso in questa vista.
   2. Fare nuovamente clic su Invio una volta che il cursore si trova sul bordo fasciale inferiore.
      NOTA: la lunghezza del segmento misurato verrà visualizzata nella parte inferiore sinistra dello schermo, misurata in centimetri. Registra questa lunghezza in un foglio di calcolo organizzato per includere il nome / numero del partecipante o del paziente e lo spessore del muscolo a riposo.
2. Ripetere i passaggi 2.1.1-2.1.2 per tutte le immagini necessarie per misurare sia gli obliqui esterni che interni.

3. Elaborazione video B-Mode

1. Una volta acquisito il numero desiderato di video, apri il primo video da elaborare. Utilizzando il cursore, passa il mouse sopra l'immagine desiderata dalla libreria sotto l'immagine attiva e fai clic sul pulsante Invio .
2. Regolate il fotogramma di visualizzazione all'interno del video in modalità B fino a raggiungere il primo fotogramma. Determinare la frequenza di campionamento desiderata.
   NOTA: La letteratura precedente ha utilizzato intervalli del 10% dei fotogrammi totali da 0% a 100% per l'analisi, ma si potrebbe desiderare di usarne più o meno a seconda degli obiettivi²⁰.
3. Una volta aperta la cornice desiderata, usate lo strumento Misura . Fare clic una volta sul pulsante per aprire lo strumento, posizionare il cursore sul bordo fasciale superiore del muscolo di interesse e fare clic su Invio per posizionare la prima estremità della misurazione.
4. Trascinare la linea di misurazione sul bordo fasciale inferiore del muscolo di interesse e fare nuovamente clic su Invio per completare la misurazione.
   NOTA: la distanza misurata verrà visualizzata nella parte inferiore sinistra dello schermo.
5. Premere Store per salvare l'immagine misurata.
6. Registrare la misurazione in un foglio di calcolo organizzato per includere nome/numero del partecipante o del paziente, numero di telaio e misurazioni dello spessore. Tornate al fotogramma video originale in modalità B (passaggio 3.2).
7. Scorrere fino al fotogramma successivo da analizzare. Ad esempio, se si campionano 11 punti temporali (intervalli del 10% da 0% a 100%) di un'oscillazione che ha catturato 100 fotogrammi, si utilizzerà ora il fotogramma 10 (cioè, 10/100 corrisponde al fotogramma 10 su 100 fotogrammi totali).
   1. Ripetete i passaggi 3.3-3.4 per misurare il fotogramma successivo.
8. Ripetete il passaggio 3.7 fino a misurare tutti i fotogrammi desiderati.
9. Passare al video successivo e ripetere i passaggi 3.1-3.8 fino a quando tutti i video non vengono misurati.
   NOTA: vedere la Figura 2 per una compilazione dei frame elaborati durante le fasi di uno swing da golf.

4. Calcolo del rapporto di attivazione

NOTA: Un rapporto di attivazione è comunemente usato per determinare il grado di variazione dello spessore muscolare ^8,9,11. La formula per il rapporto di attivazione è spessore contratto (cm)/spessore di riposo (cm).

1. Per determinare il rapporto di attivazione in un punto temporale specifico, misurare lo spessore seguendo il passaggio 3. Dividere questo valore per lo spessore dell'immagine a riposo ottenuto dal passaggio 2.

Figura 2: Analisi fotogramma per fotogramma di un video B-mode sulla parete addominale laterale laterale (destra) di un golfista destrorso. EO = obliquo esterno; IO = obliquo interno. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Risultati

	Non feedback			Biofeedback
Durata dello swing	Spessore esterno obliquo (cm)	Spessore Obliquo Interno (cm)	Spessore obliquo combinato (cm)	Spessore esterno obliquo (cm)

Discussione

Fornire un biofeedback ecografico dopo un movimento sportivo basato sulla rotazione come uno swing da golf può essere utilizzato per aumentare lo spessore muscolare della parete addominale laterale. Come mostrato nei risultati rappresentativi, un singolo studio di biofeedback ad ultrasuoni può portare ad aumenti a breve termine dell'attività muscolare obliqua durante uno swing da golf.

Ricerche precedenti hanno anche utilizzato ultrasuoni B-mode fissati con una cintura elastica durante le a...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquasonic 100	Parker	BT-025-0037L	Ultrasound gel
GE NextGen Logig e Ultrasound Unit	GE Healthcare	HR48382AR
Linear Array Probe	GE Healthcare	H48062AB
Velcro straps	VELCRO		Fasteners for the elastic belt used to secure the ultrasound transducer