JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Medicine

Muskelfunksjon oppnådd med bevegelsesmodus ultralyd og overflateelektromyografi under Core Endurance Exercise

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

Denne protokollen bruker bevegelsesmodus ultralyd og overflateelektromyografi samtidig for å måle muskelfunksjonen til kjernen. Muskeltykkelse og aktivering av de lokale stabilisatorene (f.eks. Tverrgående abdominis, indre skrå) og globale movers (f.eks. Ekstern skrå) er oppnåelig under bestemte tidspunkter for sideplanken og døde bugøvelser.

Motion mode (M-mode) ultralyd gjør det mulig for forskere og klinikere å måle endringen av muskeltykkelse over tid. Muskeltykkelse kan måles mellom fascielle grenser på et gitt tidspunkt under en øvelse. Dette valgte tidspunktet gir et endimensjonalt bilde som resulterer i sanntids, levende observasjon av anatomi. Ultralyd brukt under funksjonell bevegelse kan refereres til som dynamisk ultralyd; Dette er mulig og pålitelig ved bruk av en lineær transduser, elastisk belte og skumblokk for å sikre konsekvent plassering av svingere. Den laterale bukveggen undersøkes ofte ved hjelp av ultralyd på grunn av musklenes overlappende natur. Overflateelektromyografi (sEMG) kan utfylle M-modus ultralydavbildning fordi den måler den elektriske representasjonen av muskelaktivering. Det er minimalt med bevis ved bruk av M-mode ultralyd og sEMG samtidig under kjerneøvelse. Øvelser som utfordrer kjernemuskulaturen involverer både isometriske hold (f.eks. Sideplanke), samt oscillerende ekstremitetsbevegelser (f.eks. Død insekt). I denne studien vil begge instrumentene bli brukt samtidig for å måle kjernemuskelfunksjonen under trening. Ultralydmålinger vil bli oppnådd ved hjelp av en lineær transduser og ultralydsenhet, og sEMG-målinger vil bli oppnådd fra et trådløst sEMG-system. For å gjøre sammenligninger mellom deltakere og øvelser, vil normaliseringsmetoder ved hjelp av statiske, treningsstartposisjoner for begge instrumentene bli brukt. Et aktiveringsforhold vil bli brukt til ultralyd og beregnes ved å dele den kontraherte tykkelsen (tykkelsen i løpet av et treningspunkt) med den uthvilte (startposisjonen) tykkelsen. Muskeltykkelse vil bli målt i centimeter fra den overlegne nedre fasciale grensen til dårligere overlegen fascial kant. Disse metodene tar sikte på å tilby en innovativ og praktisk måling av muskelfunksjon med M-modus ultralyd og sEMG under kjerne utholdenhetsøvelser.

Den laterale bukveggen består av tverrgående abdominis, indre skrå og ekstern skrå1. Den laterale bukveggen trekker seg konsentrisk, eksentrisk og isometrisk sammen for å motstå kreftene som er plassert på kroppen1. Kokontraksjonen av denne muskelgruppen gir stabilisering av sentrum av menneskekroppen 2,3. Disse musklene er viktige under forebygging og rehabilitering av skader i underekstremitetene fordi dårlig trunkfunksjon er forbundet med økt hofteadduksjon og knevalgus, som er risikofaktorer for skaderi underekstremitetene 4,5

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

Alle menneskelige deltakere ga informert samtykke. Protokollen var en del av en studie godkjent av Institutional Review Board ved University of Central Florida. Inklusjonskriteriene inkluderte alderen 18 -45 år og fysisk aktiv i henhold til ACSM-retningslinjene (30 minutter med moderat til kraftig aktivitet 5 dager i uken)19. Eksklusjonskriterier inkluderte korsryggsmerter i løpet av det siste året, nåværende smerter eller skader i hofte-, øvre eller nedre ekstremiteter, ett års historie me.......

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

Målingene av både ultralyd og sEMG i statisk treningsstartposisjon er representert i tabell 2. Disse tallene vil bli brukt som nevner ved beregning av aktiveringsforholdet. Tykkelsesverdiene for ekstern skrå, indre skrå og tverrgående abdominis i løpet av de første 5 s, siste 5 s og total varighet (60 s) er i tabell 3. Disse tallene er delt på tallene i tabell 2. SEMG-verdiene normalisert til statisk startposisjon i løpet av de første 5 s, siste 5 s og maksimal.......

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

M-modus ultralyd gir utbrudd av muskelvevsbevegelse og muskeltykkelsesendring under sanntidsobservasjon av anatomi over en valgt tid21. M-modus ultralyd kombinert med sEMG gir en samlet forståelse av muskelfunksjon, inkludert elektrisk representasjon og visuell observasjon. Disse instrumentene kan brukes sammen under trening for å gi forskere en global forståelse av muskelfunksjonen.

Spesifikk opplæring av ultralyd og sEMG-teknikker er nødvendig for å produsere p?.......

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

Ingen.

....

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

Medisin

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