תפקוד השרירים מתקבל באמצעות אולטרסאונד של מצב תנועה ואלקטרומיוגרפיה של פני השטח במהלך תרגיל סיבולת הליבה

Published: August 25th, 2022

DOI:

10.3791/64335

Luk Devorski¹, Andrew Skibski¹, L. Colby Mangum¹

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

פרוטוקול זה משתמש באולטרסאונד במצב תנועה ובאלקטרומיוגרפיה של פני השטח בו זמנית כדי למדוד את תפקוד השרירים של הליבה. עובי שרירים והפעלה של המייצבים המקומיים (למשל, בטן רוחבית, אלכסונית פנימית) ומניעים גלובליים (למשל, אלכסוני חיצוני) ניתנים להשגה במהלך נקודות זמן ספציפיות של קרש הצד ותרגילי חרקים מתים.

אולטרסאונד במצב תנועה (M-mode) מאפשר לחוקרים ולקלינאים למדוד את השינוי בעובי השרירים לאורך זמן. ניתן למדוד את עובי השרירים בין גבולות הפאסיאליים בנקודת זמן נתונה במהלך תרגיל. נקודת זמן זו שנבחרה מייצרת תמונה חד-ממדית היוצרת תצפית חיה בזמן אמת על האנטומיה. אולטרסאונד המשמש במהלך תנועה פונקציונלית יכול להיקרא אולטרסאונד דינמי; זה אפשרי ואמין עם שימוש במתמר ליניארי, חגורה אלסטית ובלוק קצף כדי להבטיח מיקום מתמר עקבי. דופן הבטן הצדדית נחקרת בדרך כלל באמצעות אולטרסאונד בשל האופי החופף של השרירים. אלקטרומיוגרפיה של פני השטח (sEMG) יכולה להשלים את הדמיית האולטרסאונד במצב M מכיוון שהיא מודדת את הייצוג החשמלי של הפעלת השרירים. יש עדויות מינימליות לשימוש באולטרסאונד במצב M ו-sEMG בו זמנית במהלך תרגילי הליבה. תרגילים המאתגרים את שרירי הליבה כוללים גם אחיזה איזומטרית (למשל, קרש צד), וגם תנועות גפיים מתנדות (למשל, חרק מת). במחקר זה, שני המכשירים ישמשו בו זמנית למדידת תפקוד שרירי הליבה במהלך פעילות גופנית. מדידות אולטרסאונד יתקבלו באמצעות מתמר ליניארי ויחידת אולטרסאונד, ומדידות sEMG יירכשו ממערכת sEMG אלחוטית. כדי לערוך השוואות בין המשתתפים לתרגילים, ייעשה שימוש בשיטות נורמליזציה המשתמשות בתנוחות התחלה סטטיות של פעילות גופנית עבור שני המכשירים. יחס הפעלה ישמש לאולטרסאונד ויחושב על ידי חלוקת העובי המכווץ (עובי בנקודת זמן של אימון) בעובי המנוחה (מיקום ההתחלה). עובי השרירים יימדד בסנטימטרים מהגבול הפאסיאלי התחתון העליון לגבול הפאסיאלי העליון הנחות. שיטות אלה שואפות להציע מדידה חדשנית ומעשית של תפקוד השרירים עם אולטרסאונד במצב M ו- sEMG במהלך תרגילי סיבולת הליבה.

דופן הבטן הצדדית מורכבת מהבטן הרוחבית, אלכסונית פנימית ואלכסונית חיצונית¹. דופן הבטן הצידית מתכווצת באופן קונצנטרי, אקסצנטרי ואיזומטרי כדי לעמוד בכוחות המוצבים על הגוף¹. ההתכווצות המשותפת של קבוצת שרירים זו מספקת ייצוב של מרכז גוף האדם ^2,3. שרירים אלה חשובים במהלך מניעה ושיקום של פציעות גפיים תחתונות מכיוון שתפקוד לקוי של תא המטען קשור לתוספת מוגברת של הירך ולוולגוס הברך, שהם גורמי סיכון לפציעות גפיים תחתונות ^4,5. התמקדות בחיזוק והגברת סיבולת השרירים של שרירי הליבה לא רק מפחיתה את גורמי הסיכון לגפיים התחת....

כל המשתתפים האנושיים נתנו הסכמה מדעת. הפרוטוקול היה חלק ממחקר שאושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת מרכז פלורידה. קריטריוני ההכללה כללו גילאי 18-45 ופעילים גופנית על פי הנחיות ACSM (30 דקות של פעילות מתונה עד נמרצת 5 ימים בשבוע)¹⁹. קריטריוני ההדרה כללו כאבי גב תחתון בשנה ה?.......

המדידות הן של אולטרסאונד והן של sEMG במהלך תנוחת ההתחלה הסטטית של הפעילות הגופנית מיוצגות בטבלה 2. מספרים אלה ישמשו כמכנה בעת חישוב יחס ההפעלה. ערכי העובי של אלכסוני חיצוני, אלכסוני פנימי ובטבוני רוחבי במהלך 5 השניות הראשונות, 5 השניות האחרונות ומשך הזמן הכולל (60 שניות) נמצאים בט?.......

אולטרסאונד במצב M מספק התחלה של תנועת רקמת שריר ושינוי בעובי השרירים במהלך תצפית בזמן אמת על אנטומיה על פני זמן נבחר²¹. אולטרסאונד במצב M בשילוב עם sEMG מספק הבנה כוללת של תפקוד השרירים, כולל ייצוג חשמלי ותצפית חזותית. ניתן להשתמש במכשירים אלה במקביל במהלך פעילות גופנית כדי לספק ל.......

ללא.

....

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

Kendall, F., McCreary, E., Provance, P., Rodgers, M., Romani, W. . Muscles: Testing and Function with Posture and Pain. , (2005).
Bergmark, A. Stability of the lumbar spine. A study in mechanical engineering. Acta Orthopaedica Scandinavica. Supplementum. 230, 1-54 (1989).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Criswell, E. . Cram's Introduction to Surface Electromyography. , (2010).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Carovac, A., Smajlovic, F., Junuzovic, D. Application of ultrasound in medicine. Acta Informatica Medica. 19 (3), 168-171 (2011).
Chowdhury, R. H., et al. Surface electromyography signal processing and classification techniques. Sensors. 13 (9), 12431-12466 (2013).
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).