JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Medicine

Muskelfunktion, die mit Bewegungsmodus-Ultraschall und Oberflächen-Elektromyographie während des Ausdauertrainings erreicht wird

Published: August 25th, 2022

DOI:

10.3791/64335

1REhabilitation, Athletic assessment, and DYnamic imaging (READY) Laboratory, Institute of Exercise Physiology and Rehabilitation Science, University of Central Florida

Dieses Protokoll verwendet Bewegungsmodus-Ultraschall und Oberflächenelektromyographie gleichzeitig, um die Muskelfunktion des Kerns zu messen. Die Muskeldicke und Aktivierung der lokalen Stabilisatoren (z. B. transversaler Abdominis, interner Schräg) und Global Mover (z. B. externer Schrägwand) ist zu bestimmten Zeitpunkten der Seitenplanken- und Totkäferübungen erreichbar.

Bewegungsmodus (M-Mode) Ultraschall ermöglicht es Forschern und Klinikern, die Veränderung der Muskeldicke im Laufe der Zeit zu messen. Die Muskeldicke kann zwischen Fasziengrenzen zu einem bestimmten Zeitpunkt während einer Übung gemessen werden. Dieser ausgewählte Zeitpunkt erzeugt ein eindimensionales Bild, das zu einer Live-Beobachtung der Anatomie in Echtzeit führt. Ultraschall, der während der funktionellen Bewegung verwendet wird, kann als dynamischer Ultraschall bezeichnet werden; Dies ist machbar und zuverlässig mit der Verwendung eines linearen Wandlers, eines elastischen Bandes und eines Schaumstoffblocks, um eine konsistente Platzierung des Wandlers zu gewährleisten. Die laterale Bauchdecke wird aufgrund der Überlappung der Muskeln häufig mit Ultraschall untersucht. Die Oberflächenelektromyographie (sEMG) kann die M-Mode-Ultraschallbildgebung ergänzen, da sie die elektrische Darstellung der Muskelaktivierung misst. Es gibt minimale Beweise für die gleichzeitige Verwendung von M-Mode-Ultraschall und sEMG während des Kerntrainings. Übungen, die die Rumpfmuskulatur herausfordern, beinhalten sowohl isometrische Griffe (z. B. Seitenplanke) als auch oszillierende Extremitätenbewegungen (z. B. toter Käfer). In dieser Studie werden beide Instrumente gleichzeitig verwendet, um die Rumpfmuskelfunktion während des Trainings zu messen. Ultraschallmessungen werden mit einem linearen Wandler und einer Ultraschalleinheit durchgeführt, und sEMG-Messungen werden von einem drahtlosen sEMG-System erfasst. Um Vergleiche zwischen Teilnehmern und Übungen anzustellen, werden Normalisierungsmethoden mit statischen Übungsausgangspositionen für beide Instrumente verwendet. Ein Aktivierungsverhältnis wird für Ultraschall verwendet und berechnet, indem die kontrahierte Dicke (Dicke während eines Trainingszeitpunkts) durch die ruhende (Ausgangsposition) Dicke dividiert wird. Die Muskeldicke wird in Zentimetern vom oberen unteren Faszienrand zum unteren oberen Faszienrand gemessen. Diese Methoden zielen darauf ab, eine innovative und praktische Messung der Muskelfunktion mit M-Mode-Ultraschall und sEMG während der Kernausdauerübungen zu ermöglichen.

Die seitliche Bauchdecke besteht aus dem Querabdominis, dem inneren Schrägband und dem äußeren Schrägband1. Die seitliche Bauchdecke zieht sich konzentrisch, exzentrisch und isometrisch zusammen, um den auf den Körper ausgeübten Kräften standzuhalten1. Die Co-Kontraktion dieser Muskelgruppe sorgt für eine Stabilisierung des Zentrums des menschlichen Körpers 2,3. Diese Muskeln sind wichtig bei der Prävention und Rehabilitation von Verletzungen der unteren Extremitäten, da eine schlechte Rumpffunktion mit einer erhöhten Hüftadduktion und einem Knievalgus verbunden ....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Alle menschlichen Teilnehmer gaben eine informierte Einwilligung. Das Protokoll war Teil einer Studie, die vom Institutional Review Board der University of Central Florida genehmigt wurde. Zu den Einschlusskriterien gehörten das Alter von 18 bis 45 Jahren und körperliche Aktivität gemäß den ACSM-Richtlinien (30 Minuten moderate bis kräftige Aktivität an 5 Tagen pro Woche)19. Zu den Ausschlusskriterien gehörten Rückenschmerzen innerhalb des vergangenen Jahres, aktuelle Schmerzen oder Verle.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Die Messungen von Ultraschall und sEMG während der statischen Übungsstartposition sind in Tabelle 2 dargestellt. Diese Zahlen werden bei der Berechnung des Aktivierungsverhältnisses als Nenner verwendet. Die Dickenwerte des äußeren schrägen, des inneren schrägen und des transversalen Abdominis während der ersten 5 s, der letzten 5 s und der Gesamtdauer (60 s) sind in Tabelle 3 aufgeführt. Diese Zahlen werden durch die Zahlen in Tabelle 2 geteilt. Die sEMG-Werte,.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

M-Mode-Ultraschall ermöglicht den Beginn der Muskelgewebebewegung und Muskeldickenänderung während der Echtzeitbeobachtung der Anatomie über einen ausgewählten Zeitraum21. M-Mode-Ultraschall in Kombination mit sEMG bietet ein umfassendes Verständnis der Muskelfunktion, einschließlich elektrischer Darstellung und visueller Beobachtung. Diese Instrumente können während des Trainings zusammen verwendet werden, um Forschern ein globales Verständnis der Muskelfunktion zu vermitteln.

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Nichts.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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

  1. Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. . Muscles: Testing and Function with Posture and Pain. , (2005).
  2. Bergmark, A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).
  3. Borghuis, J., Hof, A. L., Lemmink, K. A. P. M. The importance of sensory-motor control in providing core stability. Sports Medicine. 38 (11), 893-916 (2008).
  4. Ireland, M. L., Willson, J. D., Ballantyne, B. T., Davis, I. M. Hip strength in females with and without patellofemoral pain. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 33 (11), 671-676 (2003).
  5. Zazulak, B. T., Hewett, T. E., Reeves, N. P., Goldberg, B., Cholewicki, J. Deficits in neuromuscular control of the trunk predict knee injury risk: prospective biomechanical-epidemiologic study. The American Journal of Sports Medicine. 35 (7), 1123-1130 (2007).
  6. George, S. Z., et al. Interventions for the management of acute and chronic low back pain: revision 2021. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 51 (11), (2021).
  7. Dieterich, A. V., et al. M-mode ultrasound used to detect the onset of deep muscle activity. Journal of Electromyography and Kinesiology. 25 (2), 224-231 (2015).
  8. Teyhen, D. S., et al. Abdominal and lumbar multifidus muscle size and symmetry at rest and during contracted states normative reference ranges. Journal of Ultrasound in Medicine. 31 (7), 1099-1110 (2012).
  9. Oliva-Lozano, J. M., Muyor, J. M. Core muscle activity during physical fitness exercises: A systematic review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (12), 4306 (2020).
  10. Dieterich, A., Petzke, F., Pickard, C., Davey, P., Falla, D. Differentiation of gluteus medius and minimus activity in weight bearing and non-weight bearing exercises by M-mode ultrasound imaging. Manual therapy. 20 (5), 715-722 (2015).
  11. Biscarini, A., Contemori, S., Grolla, G. Activation of scapular and lumbopelvic muscles during core exercises executed on a whole-body wobble board. Journal of Sport Rehabilitation. 28 (6), 623-634 (2019).
  12. Calatayud, J., et al. Progression of core stability exercises based on the extent of muscle activity. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 96 (10), 694-699 (2017).
  13. McGill, S. M., Karpowicz, A. Exercises for spine stabilization: motion/motor patterns, stability progressions, and clinical technique. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (1), 118-126 (2009).
  14. Czaprowski, D., et al. Abdominal muscle EMG-activity during bridge exercises on stable and unstable surfaces. Physical Therapy in Sport. 15 (3), 162-168 (2014).
  15. Souza, G. M., Baker, L. L., Powers, C. M. Electromyographic activity of selected trunk muscles during dynamic spine stabilization exercises. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (11), 1551-1557 (2001).
  16. Criswell, E. . Cram's Introduction to Surface Electromyography. , (2010).
  17. Mirmohammad, R., Minoonejhad, H., Sheikhhoseini, R. Ultrasonographic comparison of deep lumbopelvic muscles activity in plank movements on stable and unstable surface. Physical Treatments: Specific Physical Therapy Journal. 9 (3), 147-152 (2019).
  18. Bunce, S. M., Hough, A. D., Moore, A. P. Measurement of abdominal muscle thickness using M-mode ultrasound imaging during functional activities. Manual Therapy. 9 (1), 41-44 (2004).
  19. Garber, C. E., et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise. 43 (7), 1334-1359 (2011).
  20. Vera-Garcia, F. J., Moreside, J. M., McGill, S. M. MVC techniques to normalize trunk muscle EMG in healthy women. Journal of Electromyography and Kinesiology. 20 (1), 10-16 (2010).
  21. Partner, S. L., et al. Changes in muscle thickness after exercise and biofeedback in people with low back pain. Journal of Sport Rehabilitation. 23 (4), 307-318 (2014).
  22. Devorski, L., Bazett-Jones, D., Mangum, L. C., Glaviano, N. R. Muscle activation in the shoulder girdle and lumbopelvic-hip complex during common therapeutic exercises. Journal of Sport Rehabilitation. 31 (1), 31-37 (2021).
  23. Youdas, J. W., et al. Magnitudes of muscle activation of spine stabilizers in healthy adults during prone on elbow planking exercises with and without a fitness ball. Physiotherapy Theory and Practice. 34 (3), 212-222 (2018).
  24. Ekstrom, R. A., Donatelli, R. A., Carp, K. C. Electromyographic analysis of core trunk, hip, and thigh muscles during 9 rehabilitation exercises. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 37 (12), 754-762 (2007).
  25. Mangum, L. C., Sutherlin, M. A., Saliba, S. A., Hart, J. M. Reliability of ultrasound imaging measures of transverse abdominis and lumbar multifidus in various positions. PM&R. 8 (4), 340-347 (2016).
  26. Mangum, L. C., Henderson, K., Murray, K. P., Saliba, S. A. Ultrasound assessment of the transverse abdominis during functional movement. Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (5), 1225-1231 (2018).
  27. Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D. Application of ultrasound in medicine. Acta Informatica Medica. 19 (3), 168-171 (2011).
  28. Chowdhury, R. H., et al. Surface electromyography signal processing and classification techniques. Sensors. 13 (9), 12431-12466 (2013).
  29. Tweedell, A. J., Tenan, M. S., Haynes, C. A. Differences in muscle contraction onset as determined by ultrasound and electromyography. Muscle & Nerve. 59 (4), 494-500 (2019).

Tags

Medizin

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved