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요약

이 프로토콜은 모션 모드 초음파와 표면 근전도를 동시에 사용하여 코어의 근육 기능을 측정합니다. 근육 두께 및 국소 안정제 (예를 들어, 횡복근, 내부 복사근) 및 전역 이동기 (예를 들어, 외부 복사선)의 활성화는 사이드 플랭크 및 죽은 벌레 운동의 특정 시점 동안 달성 가능하다.

초록

모션 모드(M-모드) 초음파를 통해 연구자와 임상의는 시간에 따른 근육 두께의 변화를 측정할 수 있습니다. 근육 두께는 운동 중 주어진 시점에서 근막 경계 사이에서 측정 할 수 있습니다. 이 선택된 시점은 1차원 이미지를 생성하여 해부학을 실시간으로 실시간으로 관찰합니다. 기능적 운동 중에 사용되는 초음파는 동적 초음파라고 할 수 있습니다. 이는 선형 변환기, 탄성 벨트 및 폼 블록을 사용하여 일관된 변환기 배치를 보장함으로써 실현 가능하고 신뢰할 수 있습니다. 측면 복벽은 일반적으로 근육의 겹치는 특성으로 인해 초음파를 사용하여 조사됩니다. 표면 근전도(sEMG)는 근육 활성화의 전기적 표현을 측정하기 때문에 M 모드 초음파 영상을 보완할 수 있습니다. 코어 운동 중에 M 모드 초음파와 sEMG를 동시에 사용하는 증거는 거의 없습니다. 코어 근육계에 도전하는 운동에는 등척성 홀드(예: 사이드 플랭크)와 진동 사지 운동(예: 죽은 벌레)이 모두 포함됩니다. 이 연구에서는 운동 중 코어 근육 기능을 측정하기 위해 두 도구를 동시에 사용합니다. 초음파 측정은 선형 변환기와 초음파 장치를 사용하여 얻고 sEMG 측정은 무선 sEMG 시스템에서 얻습니다. 참가자와 운동을 비교하기 위해 두 악기에 대해 정적 운동 시작 위치를 사용하는 정규화 방법이 사용됩니다. 활성화 비율은 초음파에 사용되며 수축 된 두께 (운동 시점 동안의 두께)를 휴식 (시작 위치) 두께로 나누어 계산합니다. 근육 두께는 상부 하근막 경계에서 하부 상부 근막 경계까지 센티미터로 측정됩니다. 이 방법은 코어 지구력 운동 중 M 모드 초음파 및 sEMG로 근육 기능의 혁신적이고 실용적인 측정을 제공하는 것을 목표로합니다.

서문

측면 복벽은 횡복근, 내부 복사근 및 외부 복사근1로 구성됩니다. 측면 복벽은 동심원, 편심 및 등척성으로 수축하여 신체에 가해지는 힘을 견뎌냅니다1. 이 근육 그룹의 공동 수축은 인체 중심의 안정화를 제공합니다 2,3. 이 근육은 하지 부상의 위험 요소인 몸통 기능이 좋지 않으면 고관절 내전 및 무릎 외반 증가와 관련이 있기 때문에 하지 부상의 예방 및 재활 중에 중요합니다4,5. 코어 근육계의 근지구력을 강화하고 증가시키는 데 초점을 맞추면 하지의 위험 요소가 감소할 뿐만 아니라요통도 감소할 수 있습니다6. 최근에는 급성 및 만성 요통으로 고통받는 개인이 재활에 몸통 강화, 지구력 및 특정 몸통 근육 활성화를 포함해야 한다고 권장되었습니다6. 특정 몸통 근육 활성화의 예는 요추-고관절 부위의 제어를 회복하거나 조정을 증가시키기 위해 공동 수축을 사용하여 고립되거나 그룹화된 몸통 근육을 표적으로 하는 것입니다6.

근육 기능을 객관적으로 측정하는 두 가지 방법은 동작 모드 (M 모드) 초음파 및 표면 근전도 검사 (sEMG)를 사용하는 것입니다. M-모드 초음파는 움직임의 시작과 범위를 표시할 수 있는 기록된 시간 동안 근육과 근막 움직임의 실시간 시각화를 제공합니다7. 상부 하근막 경계와 하부 상부 근막 경계 사이의 거리는 근육 두께를 얻기 위해 선택된 시간에 측정됩니다. 운동의 특정 시점 동안의 근육 두께는 활성화 비율8을 달성하기 위해 휴식 두께로 나눌 수 있습니다. sEMG는 근육의 최대 수축9과 출력을 비교할 수 있으므로 근육 활성화 및 피로에 대한 통찰력을제공합니다. 이 두 가지 도구 및 방법은 건강하고 부상당한 개인에서 다양한 운동 동안 고관절 근육 활성화의 시작을 측정하기 위해 이전에 사용되었습니다10. 몸통, 특히 측면 복벽을 목표로하는 운동은 측면 판자와 죽은 벌레11,12,13입니다. 사이드 플랭크는 팔꿈치가 어깨 바로 아래에 있고 팔뚝이 땅에 닿은 상태에서 옆으로 눕는 자세로 수행되며 척추가 중립 위치에 올 때까지 엉덩이를 땅에서 들어 올립니다. 무릎을 펴고 발을 서로 겹쳐서놓습니다 9 (보충 그림 1). 죽은 벌레는 양팔을 똑바로 위에 놓고 엉덩이와 무릎을 90 ° 각도로 구부린 앙와위 자세로 수행됩니다. 운동은 한쪽 팔을 머리 위로 구부리고 반대쪽 다리가 뻗을 때 시작됩니다. 반대쪽 팔과 다리는 중립 위치에 있다가 원래의 움직이는 팔과 다리가 중립 위치(13)로 돌아오면 구부러지고 확장됩니다(보충 그림 2 및 보충 그림 3).

외부 복사근의 활성화는 측면 판자11,12,14 동안 최대 자발적 등척성 수축(MVIC)의 37% 내지 62% 범위인 것으로 나타났다. 죽은 버그 동안, 외부 복사근의 활성화는 운동15의 단지 5 회 반복에 대해 MVIC의 20 %에서 30 % 사이에서 기록되었다. 측면 복벽의 더 깊은 복부 근육인 내부 경사 및 횡복근은 측면 플랭크12,14 동안 MVIC의 22% 내지 28% 사이에서 활성화된다. 내부 복사근과 횡복근의 중첩 특성으로 인해 두 근육은 sEMG 수집14 동안 결합되었습니다. sEMG의 한계는 인접한 근육으로부터의 누화이며, 여기서 sEMG 센서는 다른 근육의 출력을 생성하여 활성화(16)에 대한 잘못된 이해를 초래할 수 있다. 초음파로 얻은 근육 두께 측정은 이러한 제한을 완화하는 데 사용할 수 있으며,이 측정은 앞서 언급 한 등척성 홀드와 같은 몸통 운동 중에 가능합니다17.

측면 복벽의 근육 두께는 측면 플랭크 동안 수축 된 두께와 휴식 두께 사이의 절대 차이의 크기로 기록되었습니다. 사이드 플랭크의 30 초 시점에서, 내부 복사선 및 외부 복사근의 근육 두께는 각각 0.526mm 및 0.205mm 증가했다17. 이러한 측정은 측면 판자 동안 한 지점에서 밝기 모드 초음파로 기록되었습니다. B 모드 초음파는 일반적으로 전후 이미지를 평가하기 위해 수행됩니다. 그러나, 이 방법은 단지 2개의 시점들(18)에서의 측정을 허용한다. M-모드 초음파는 측정(18)을 위해 선택할 수 있는 모든 시점과 함께 운동 전체 동안 근육 활성화의 시작과 근육 두께를 감지할 수 있기 때문에 B-모드 초음파에 비해 증가된 이점을 제공합니다. 따라서 현재 프로토콜의 전반적인 목표는 코어 지구력 운동 중 M 모드 초음파 및 sEMG로 근육 기능의 혁신적이고 실용적인 측정을 제공하는 것입니다. 이것은 연구자와 임상의가 단일 시점으로 격리 된 측정과 달리 운동 기간 동안, 특히 지구력 특성의 근육이 어떻게 기능하는지 이해하는 데 도움이됩니다.

프로토콜

모든 인간 참가자는 정보에 입각 한 동의를 제공했습니다. 이 프로토콜은 센트럴 플로리다 대학의 기관 검토위원회가 승인 한 연구의 일부였습니다. 포함 기준에는 18-45세이며 ACSM 지침에 따라 신체 활동적(주당 5일 중등도에서 격렬한 활동 30분)19가 포함되었습니다. 제외 기준에는 작년 이내의 요통, 현재 고관절, 상지 또는 하지 통증 또는 부상, 요통 또는 하지 수술의 연도 병력, 자가 보고된 균형 장애, 근육 이상, 현재 임신 중이거나 복부에 열린 상처가 있는 것이 포함되었습니다(표 1).

1. 데이터 수집 장비 준비

  1. 초음파 기계와 sEMG 기계의 무결성을 확인하십시오 ( 재료 표 참조).
    1. 초음파 기계를 켜고 환자를 누르고 새 환자를 추가합니다. 새 환자를 클릭하고 환자 ID 번호를 입력합니다. 복부 사전 설정에서 MSK 시험 유형을 선택하고 등록을 누릅니다> 종료를 누릅니다.
    2. 태블릿을 켜고( 재료 표 참조) EMG 기록 응용 프로그램을 클릭합니다. 왼쪽 상단 화면의 메뉴 버튼을 클릭하고 센서를 스캔합니다. 베이스에서 센서를 꺼내고 활성화 버튼 위로 마우스를 가져갑니다. 센서가 애플리케이션과 연결되면 참가자의 식별 번호로 새 폴더를 만듭니다.
      참고: 복부 사전 설정의 초음파 설정, B 모드: B 색상 = 색조 맵 D, 쓰기 줌 높이 = 4, 쓰기 줌 너비 = 4, 열 인덱스 = Tls, ATO 레벨 = 낮음, 초점 번호 = 2, 초점 번호 CrossXBeam = 2, 초점 심도 = 50, 깊이(cm) = 3, 압축 = 1, 초점 폭 = 1, 초점 너비 CrossXBeam = 1, 선 밀도 = 3, 선 밀도 CrossXBeam = 3, 억제 = 0, 프레임 평균 = 4, 평균 CrossXBeam = 2, CrossXBeam = 2, CrossXBeam # = 낮음, CrossXBeam 유형 = 평균, 에지 향상 = 3, B 스티어 = 0, 그레이 스케일 맵 = 그레이 맵 C, 게인 = 34, 동적 범위 = 69, 제거 = 0, 주파수(MHz) = 12. 복부 사전 설정, M 모드의 초음파 설정: 스윕 속도 = 0, M 색상 = 색조 맵 C, 도프 표시 형식 = Vert 1/2 B, 거부 = 0, 압축 = 1, 그레이 스케일 맵 = 그레이 맵 D, M 게인(B의 델타) = 0.

2. 표면 근전도 준비 (재료 표 참조)

  1. 참가자가 앙와위 후크를 눕고 있는 동안 오른쪽 장골 볏과 오른쪽 하부 갈비뼈를 촉지하여 외부 경사 센서 위치를 결정합니다(그림 1). 센서를 근육 섬유 3에 평행하게 하부 갈비뼈와 장골 마루 사이의 중간 지점에서 앞쪽으로20cm 전방에 놓습니다.
  2. 센서를 놓을 피부 부위를 면도, 청소 및 괴사소( 재료 표 참조)합니다. 센서에 접착제( 재료 표 참조)를 추가하고 피부에 고정합니다.

figure-protocol-1908
그림 1 : 측면 복벽의 검사 위치. sEMG 센서는 근육 섬유(20)와 평행하게 하부 늑골과 장골 마루 사이의 중간 지점에서 3cm 앞쪽에 위치합니다. 변환기는 측면 복벽이 화면에 보일 때까지 배꼽 옆으로 10cm 떨어진 곳에 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

3. 초음파 준비 (재료 표 참조)

  1. 서 있는 위치에서 탄성 벨트와 폼 블록을 통해 변환기를 놓습니다(그림 2).
  2. 변환기에 젤을 추가하고 변환기를 배꼽에 10cm 측면에 놓습니다. 측면 복벽이 스크린(21 )에 보일 때까지 조정한다(도 3).
  3. 변환기가 측면 복벽에 단단히 고정되어 있는지 확인하십시오.
  4. 벨크로 스트랩으로 벨트를 고정하십시오. B 모드에서 최적의 이미지 품질을 얻으려면 심도를 조정합니다(그림 4).

figure-protocol-2829
그림 2: 탄성 벨트와 폼 블록을 통해 배치된 변환기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-3187
그림 3: 측면 복벽을 확인하기 위한 휴식 이미지의 예. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-3546
그림 4: 탄성 벨트와 폼 블록으로 측면 복벽에 고정된 변환기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

4. 초음파 정적 사이드 플랭크

  1. 요가 매트 ( 재료 표 참조)에서 참가자에게 팔꿈치로 오른쪽으로 90도 굴곡하여 몸통과 상지가 땅에서 들어 올려 지도록 지시하십시오. 참가자의 발은 무릎을 완전히 펴고 서로 쌓아 야합니다. 다리는 요가 매트에 평행해야합니다.
  2. 각 이미지에 대해 Freeze(동결) 를 누른 다음 저장을 눌러 측면 복벽의 정적 초음파 이미지 3개를 캡처합니다.
    참고: 저장된 이미지는 활성 이미지 화면 아래에 있습니다.

5. sEMG 정적 사이드 플랭크

알림: 동시에 연구원은 4.1단계에서 설명한 정적 위치 지정 중에 sEMG 출력도 얻습니다.

  1. EMG 기록 응용 프로그램의 왼쪽 상단 화면에 있는 sEMG 메뉴에서 톱니바퀴 아이콘인 설정을 선택합니다.
    1. 센서 설정 페이지에서 이두근 아이콘을 선택합니다. 그러면 정규화 측정을 위한 페이지가 열립니다.
    2. 클릭 클릭 재생 시작하려면; 5초 카운트다운이 있습니다. 이 기간 동안 환자에게 테스트 위치를 가정하도록 지시하십시오. 녹음에는 5 초가 더 걸립니다.
    3. "MVC = . XXXXmV"이므로 정규화 계산에 사용됩니다.
      알림: EMG 모바일 제품군은 20-450Hz 사이에서 자동으로 대역 통과 필터를 전달합니다. EMG(RMS) 333.3, 1125ms 창 너비.

6. 사이드 플랭크

  1. 다음으로, 참가자에게 올바른 양식60을 유지하면서 22 초 동안 사이드 플랭크를 완성하도록 지시하십시오. 초음파 기계의 M을 눌러 M 모드를 켭니다.
  2. Plot을 누르고 빨간색 버튼을 누른 다음 EMG 애플리케이션에서 저장 버튼을 다시 누릅니다. 참가자에게는 3초 카운트다운이 제공됩니다. 카운트다운이 시작되면 초음파에서 Store를 눌러 초음파 녹음을 시작합니다.
    참고 : 참가자는 60 초까지 또는 연구원이 올바른 양식이 중단되었다고 판단 할 때까지 올바른 양식을 유지합니다.
  3. 녹화된 M 모드 비디오를 저장하려면 운동이 중지되면 스토어 를 누르고 sEMG 애플리케이션의 중지 버튼을 누릅니다.
  4. 딸깍 하는 소리 다른 이름으로 파일 저장 파일 이름을 입력하여 출력을 저장하면 녹음이 중지되면 화면에 나타납니다.

7. 초음파 정적 죽은 버그

  1. 요가 매트에서 참가자에게 다리를 갈고리로 눕힌 자세로 앙와위에 눕도록 지시하십시오.
  2. B를 눌러 밝기 모드로 들어갑니다. 각 이미지에 대해 Freeze를 누른 다음 Store를 눌러 초음파를 통해 측면 복벽의 정적 이미지 3개를 캡처합니다. 저장된 이미지는 활성 이미지 화면 아래에 있습니다.

8. sEMG 정적 죽은 버그

  1. EMG 응용 프로그램의 메뉴(왼쪽 상단)에서 톱니바퀴 아이콘인 설정을 선택합니다.
  2. 센서 설정 페이지에서 이두근 아이콘을 선택합니다. 그러면 정규화 측정을 위한 페이지가 열립니다.
  3. 재생을 클릭하여 시작합니다. 5초 카운트다운 동안 환자에게 테스트 위치를 가정하도록 지시합니다. 녹음에는 5 초가 더 걸립니다.
  4. "MVC = . XXXXmV"이므로 정규화 계산에 사용됩니다.

9. 죽은 버그

  1. 다음으로, 참가자에게 올바른 양식을 유지하면서 60 초 동안 죽은 버그를 완료하도록 지시하십시오. 초음파 기계의 M을 눌러 M 모드를 켭니다.
  2. 참가자에게 오른쪽 어깨를 최대한 확장하면서 왼쪽 엉덩이와 무릎을 최대한 확장하면서 반대쪽 사지의 시작 위치를 유지하도록 지시하십시오.
  3. 참가자에게 어깨, 엉덩이 및 무릎을 구부려 시작 위치로 돌아가도록 지시하십시오. 그러면 반대쪽 사지가 동일한 동작을 수행합니다.
  4. 참가자에게 분당 45 비트로 설정된 메트로놈으로 운동을 수행하도록 요청하십시오. 그 결과 죽은 벌레가 60 초 안에 22 번 반복됩니다.
    참고 : 참가자는 60 초까지 또는 연구원이 올바른 형태가 중단되었거나 메트로놈 리듬이 중단되었다고 판단 할 때까지 올바른 형태를 유지해야합니다.
  5. Plot을 누르고 빨간색 버튼을 누른 다음 재생을 누릅니다. EMG 애플리케이션에서 저장 버튼을 다시 누릅니다. 참가자에게는 3초 카운트다운이 제공됩니다. 카운트다운이 시작되면 초음파에서 Store를 눌러 초음파 녹음을 시작합니다.

10. 초음파 정적 측정

  1. 측정할 첫 번째 정적 이미지가 선택되면 Enter 를 클릭합니다.
  2. 측정을 눌러 측정 도구를 엽니다. 정적 위치 동안 최대 근육 두께를 상부 근막 경계에서 하부 상부 근막 경계까지 센티미터 단위로 측정합니다 (그림 5 [사이드 플랭크] 및 그림 6 [죽은 벌레]).
  3. 상위 상위 경계에서 Enter를 클릭하고 하위 상위 경계에서 다시 Enter를 클릭합니다.
  4. 측면 판자 및 죽은 벌레 정적 측정을 위해 10.1-10.3단계를 반복합니다. 세 개의 정적 이미지의 측정값을 평균합니다.

figure-protocol-7452
그림 5: 측면 플랭크 정적 시 측면 복벽의 예, 운동 시작 위치 및 근육 측정. A = 외복사근(0.554cm), B = 내복사근(0.761cm), C = 횡복근(0.326cm). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 6 : 죽은 벌레의 측면 복벽의 정적, 운동 시작 위치 및 근육 측정의 예. A = 외복사근(0.618cm), B = 내복사근(0.820cm), C = 횡복근(0.438cm). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

11. 초음파 동적 측정

  1. 운동의 처음 5초와 마지막 5초 동안 외복사근, 내복사근 및 횡복근 두께의 최대 두께를 측정합니다. 또한 전체 60초에 걸쳐 최대 두께를 기록합니다.
    알림: 사이드 플랭크는 일반적으로 5초 동안 수행됩니다. 이전 저자의 세트와 반복 지침을 취하여이 프로토콜에서 비교를 위해 60 초의 더 긴 기간이 선택되었습니다. 작업의 처음 5초와 마지막 5초를 비교하여 근육 그룹23,24의 근력 및 지구력 측면을 모두 평가했습니다.
  2. 스크롤 버튼을 사용하여 각 운동의 처음 5초와 마지막 5초를 찾습니다. 또한 60 초 운동 내내 각 근육의 최대 두께를 육안으로 검사하십시오.
  3. 측정을 눌러 측정 도구를 엽니다. 정적 위치 동안 최대 근육 두께를 상부 근막 경계에서 하부 상부 근막 경계까지 센티미터 단위로 측정합니다 (그림 7 [사이드 플랭크] 및 그림 8 [죽은 벌레]).
  4. 운동 중에 얻은 세 가지 두께 측정값 각각을 평균 정적 위치로 나누어 활성화 비율 25를 얻습니다.

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그림 7: 사이드 플랭크 운동 중 측면 복벽의 예 및 M 모드에서 근육 측정. A = 외복사근(0.968cm), B = 내복사근(0.937cm), C = 횡복근(0.714cm). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 8: 죽은 벌레 운동 중 측면 복벽의 예와 M 모드에서 근육 측정. A = 외복사근(0.840cm), B = 내복사근(0.840cm), C = 횡복근(0.720cm). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

12. sEMG 측정

  1. EMG 데이터 기록 페이지에서 홈 아이콘을 누릅니다. 화면 오른쪽 상단 모서리에 있는 폴더 아이콘을 선택합니다. 정적 및 운동 시도에서 저장된 출력이 여기에 저장됩니다. 각 파일을 .xlsx 파일로 변환합니다. .xlsx 파일을 내보냅니다.
  2. 스프레드시트에서 처음 및 마지막 5초 동안의 최대값과 전체 최대값을 가져옵니다.
  3. 5단계(정적 사이드 플랭크 sEMG)와 8단계(데드 버그 sEMG)에서 얻은 정적 sEMG 출력을 각각 운동 중 출력으로 나눕니다.

결과

정적, 운동 시작 위치 동안 초음파 및 sEMG의 측정은 표 2에 나타내었다. 이 숫자는 활성화 비율을 계산할 때 분모로 사용됩니다. 처음 5초, 마지막 5초 및 총 지속 시간(60초) 동안의 외복사근, 내복사근 및 횡복근의 두께 값은 표 3에 있습니다. 이 숫자는 표 2의 숫자로 나뉩니다. 처음 5초, 마지막 5초 동안 정적, 운동 시작 위치로 정규화된 sEMG 값 및 피크 활성이 ?...

토론

M-모드 초음파는 선택된 시간 동안 해부학을 실시간으로 관찰하는 동안 근육 조직 움직임의 시작과 근육 두께 변화를 제공합니다(21). sEMG와 결합된 M 모드 초음파는 전기적 표현 및 육안 관찰을 포함하여 근육 기능에 대한 전반적인 이해를 제공합니다. 이 장비는 운동 중에 함께 사용하여 연구자에게 근육 기능에 대한 글로벌 이해를 제공 할 수 있습니다.

신?...

공개

저자는 이 원고와 관련된 이해 상충이 없음을 선언합니다.

감사의 말

없음.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Alcohol prep padsHenry ScheinHS1007
Amazon Basics 1/2- Inch Extra Thick Exercise Yoga MatAmazonYM2001BK
Delsys Trigno Sensor Adhesive Interface, 4-SlotDelsysSC:F03
Delsys Trigno Wireless SystemDelsysT03-A16014
Galaxy Tablet S5eSamsungSM-TS20N
GE NextGen Logig e Ultrasound UnitGE HealthcareHR48382AR
Linear Array ProbeGE HealthcareH48062AB
Trigno Avanti sensorsDelsysT03-A16014

참고문헌

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