Função Muscular Obtida com Ultrassonografia em Modo de Movimento e Eletromiografia de Superfície durante o Exercício de Resistência do Núcleo

Resumo

Este protocolo usa ultrassom de modo de movimento e eletromiografia de superfície simultaneamente para medir a função muscular do núcleo. A espessura muscular e a ativação dos estabilizadores locais (por exemplo, abdome transversal, oblíquo interno) e dos movimentadores globais (por exemplo, oblíquo externo) são alcançáveis durante pontos de tempo específicos da prancha lateral e exercícios de insetos mortos.

Resumo

O ultrassom em modo de movimento (modo M) permite que pesquisadores e médicos meçam a mudança da espessura muscular ao longo do tempo. A espessura muscular pode ser medida entre as bordas fasciais em um determinado ponto de tempo durante um exercício. Este ponto de tempo selecionado produz uma imagem unidimensional, resultando em observação ao vivo e em tempo real da anatomia. O ultrassom usado durante o movimento funcional pode ser referido como ultrassom dinâmico; isso é viável e confiável com o uso de um transdutor linear, correia elástica e bloco de espuma para garantir a colocação consistente do transdutor. A parede abdominal lateral é comumente investigada usando ultrassom devido à natureza sobreposta dos músculos. A eletromiografia de superfície (EMGs) pode complementar a imagem de ultrassom em modo M porque mede a representação elétrica da ativação muscular. Há evidências mínimas usando ultrassonografia de modo M e EMGs simultaneamente durante o exercício do núcleo. Os exercícios que desafiam a musculatura do núcleo envolvem tanto retenções isométricas (por exemplo, prancha lateral), quanto movimentos oscilatórios das extremidades (por exemplo, percevejo morto). Neste estudo, ambos os instrumentos serão utilizados simultaneamente para medir a função muscular central durante o exercício. As medições de ultrassom serão obtidas usando um transdutor linear e uma unidade de ultrassom, e as medições de EMGs serão adquiridas de um sistema de EMGs sem fio. Para fazer comparações entre os participantes e os exercícios, serão utilizados métodos de normalização utilizando posições estáticas de início de exercício para ambos os instrumentos. Uma razão de ativação será usada para ultrassom e calculada dividindo a espessura contraída (espessura durante um ponto de tempo do exercício) pela espessura descansada (posição inicial). A espessura muscular será medida em centímetros da borda fascial inferior superior até a borda fascial inferior superior. Esses métodos visam oferecer uma medição inovadora e prática da função muscular com ultrassom modo-M e EMGs durante os exercícios de resistência do núcleo.

Introdução

A parede abdominal lateral é composta pelo abdome transversal, oblíquo interno e oblíquo externo¹. A parede abdominal lateral contrai-se concêntrica, excentricamente e isometricamente para suportar as forças colocadas sobre o corpo¹. A cocontração desse grupo muscular proporciona estabilização do centro do corpo humano ^2,3. Esses músculos são importantes durante a prevenção e reabilitação de lesões de membros inferiores, pois a má função do tronco está associada ao aumento da adução do quadril e do joelho em valgo, que são fatores de risco para lesões dos membros inferiores ^4,5. Concentrar-se no fortalecimento e aumento da resistência muscular da musculatura central não apenas diminui os fatores de risco para os membros inferiores, mas também pode diminuir a dor lombar⁶. Recentemente, tem sido recomendado que indivíduos que sofrem de dor lombar aguda e crônica incluam o fortalecimento do tronco, a resistência e a ativação muscular específica do tronco em sua reabilitação⁶. Um exemplo de ativação muscular específica do tronco é o direcionamento de músculos do tronco isolados ou agrupados usando a cocontração para restaurar o controle ou aumentar a coordenação da região lombopélvico-do quadril⁶.

Duas maneiras de medir objetivamente a função muscular são o uso de ultrassom de modo de movimento (modo M) e eletromiografia de superfície (EMGs). O ultrassom modo-M fornece uma visualização em tempo real do movimento muscular e da fáscia durante um tempo gravado, que pode exibir o início e a extensão do movimento⁷. A distância entre a borda fascial inferior superior e a borda fascial superior inferior são medidas em um momento selecionado para obter a espessura muscular. A espessura muscular durante um ponto de tempo específico de um exercício pode ser dividida pela espessura de repouso para alcançar uma relação de ativação⁸. A EMGs fornece informações sobre a ativação e fadiga muscular, pois a saída pode ser comparada à contração máxima do músculo⁹. Esses dois instrumentos e métodos têm sido utilizados anteriormente para medir o início da ativação muscular do quadril durante uma variedade de exercícios em indivíduos saudáveis e lesionados¹⁰. Os exercícios que têm como alvo o tronco, e especificamente a parede abdominal lateral, são a prancha lateral e o percevejo morto^11,12,13. A prancha lateral é realizada em uma posição deitada lateral com o cotovelo diretamente abaixo do ombro e antebraço no chão, os quadris são levantados do chão até que a coluna esteja em uma posição neutra. Os joelhos são estendidos e os pés são colocados um em cima do outro⁹ (Figura suplementar 1). O inseto morto é realizado em decúbito dorsal com os dois braços retos acima e os quadris e joelhos flexionados em um ângulo de 90°. O exercício começa quando um braço é flexionado acima da cabeça e a perna contralateral se estende. O braço e a perna opostos permanecem em posição neutra e, em seguida, flexionam e estendem quando o braço e a perna em movimento originais retornam à posição neutra¹³ (Figura suplementar 2 e Figura suplementar 3).

A ativação do oblíquo externo tem variado de 37% a 62% da contração isométrica voluntária máxima (CIVM) durante a prancha lateral^11,12,14. Durante o bug morto, a ativação do oblíquo externo foi registrada entre 20% a 30% da CIVM para apenas cinco repetições do exercício¹⁵. O abdome oblíquo interno e transversal, os músculos abdominais mais profundos da parede abdominal lateral, ativam entre 22% a 28% da CIVM durante a prancha lateral^12,14. Devido à natureza sobreposta do abdome oblíquo interno e transverso, os dois músculos foram combinados durante a coleta de EMGs¹⁴. Uma limitação da EMGs é o crosstalk de músculos adjacentes, onde o sensor EMGs pode estar produzindo uma saída de um músculo diferente, resultando em uma falsa compreensão da ativação¹⁶. As medidas de espessura muscular obtidas com ultrassonografia podem ser utilizadas para mitigar essa limitação, sendo essa medida viável durante exercícios de tronco, como os porões isométricos citados anteriormente¹⁷.

A espessura muscular da parede abdominal lateral foi registrada durante a prancha lateral como uma magnitude absoluta de diferença entre a espessura contraída e a espessura descansada. No ponto de tempo de 30 s de uma prancha lateral, a espessura muscular do oblíquo interno e do oblíquo externo aumentou 0,526 mm e 0,205 mm, respectivamente¹⁷. Essas medidas foram registradas em ultrassom de modo de brilho em um ponto de tempo durante a prancha lateral. A ultrassonografia modo-B é comumente realizada para avaliar antes e depois das imagens; no entanto, esse método só permite a medição em dois pontos de tempo¹⁸. O ultrassom modo-M proporciona maiores vantagens em relação ao ultrassom modo-B, pois pode detectar o início da ativação muscular, bem como a espessura muscular durante a totalidade do exercício, com qualquer ponto de tempo capaz de ser selecionado para a medição¹⁸. Portanto, o objetivo geral do protocolo atual é fornecer uma medição inovadora e prática da função muscular com ultrassom modo-M e sEMG durante os exercícios de resistência do núcleo. Isso é benéfico para pesquisadores e clínicos entenderem como os músculos funcionam durante a duração de um exercício, especialmente de natureza de resistência, em oposição a uma medição isolada em um único ponto de tempo.

Protocolo

Todos os participantes humanos forneceram consentimento informado. O protocolo fez parte de um estudo aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade da Flórida Central. Os critérios de inclusão incluíram idades entre 18 e 45 anos e fisicamente ativas de acordo com as diretrizes da ACSM (30 min de atividade moderada a vigorosa 5 dias por semana)¹⁹. Os critérios de exclusão incluíram lombalgia no último ano, dor ou lesão atual no quadril, membros superiores ou inferiores, história de um ano de cirurgia lombar ou cirurgia de membros inferiores, distúrbio de equilíbrio autorreferido, anormalidades musculares, atualmente grávida ou com ferida aberta na região abdominal (Tabela 1).

1. Elaboração do instrumento de coleta de dados

1. Verifique a integridade da máquina de ultrassom e da máquina sEMG (consulte Tabela de materiais).
   1. Ligue a máquina de ultrassom, pressione Paciente e adicione um novo paciente. Clique em Novo Paciente e insira o número de identificação do paciente. Selecione o tipo de exame MSK > Predefinição abdominal e pressione Registrar. Pressione Sair.
   2. Ligue o tablet (consulte Tabela de materiais) e clique no aplicativo de gravação EMG. Clique no botão Menu na tela superior esquerda e procure sensores. Retire o sensor da base e passe o mouse sobre o botão de ativação. Uma vez que o sensor esteja conectado ao aplicativo, crie uma nova pasta com o número de identificação do participante.
      NOTA: Configurações de ultrassom na predefinição abdominal, modo B: cor B = Tonalidade Mapa D, Altura do zoom de gravação = 4, Largura do zoom de gravação = 4, Índice térmico = Tls, Nível ATO = Baixo, Número de foco = 2, Número de foco CrossXBeam = 2, Profundidade de foco = 50, Profundidade (cm) = 3, Compressão = 1, Largura de foco = 1, Largura de foco CrossXBeam = 1, Densidade de linha = 3, Densidade de linha CrossXBeam = 3, Supressão = 0, Média de quadros = 4, Da média CrossXBeam = 2, CrossXBeam = 2, CrossXBeam # = Baixa, Tipo CrossXBeam = Média, Aprimoramento de borda = 3, Direção B = 0, Mapa de escala de cinza = Mapa de cinza C, Ganho = 34, Faixa dinâmica = 69, Rejeição = 0, Frequência (MHz) = 12. Configurações de ultrassom em Predefinição abdominal, modo M: velocidade de varredura = 0, cor M = Mapa de tonalidade C, formato de exibição Dop = Vert 1/2 B, Rejeição = 0, Compressão = 1, Mapa de escala de cinza = Mapa de cinza D, Ganho M (delta de B) = 0.

2. Preparação da eletromiografia de superfície (ver Tabela de Materiais)

1. Determinar a localização do sensor oblíquo externo palpando a crista ilíaca direita e a costela inferior direita enquanto o participante estiver deitado em decúbito dorsal (Figura 1). Colocar o sensor 3 cm antes do ponto intermediário entre a costela inferior e a crista ilíaca, paralelamente às fibras musculares²⁰.
2. Raspe, limpe e desbride a área da pele onde o sensor (consulte Tabela de materiais) será colocado. Adicione adesivo (consulte Tabela de materiais) ao sensor e fixe na pele.

Figura 1: Localização do exame da parede abdominal lateral. O sensor sEMG é colocado 3 cm antes do ponto intermediário entre a costela inferior e a crista ilíaca, paralelamente às fibras musculares²⁰. O transdutor está localizado 10 cm lateralmente ao umbigo até que a parede abdominal lateral seja visível na tela. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Preparação de ultrassom (ver Tabela de Materiais)

1. Em pé, coloque o transdutor através da correia elástica e do bloco de espuma (Figura 2).
2. Adicione gel ao transdutor e coloque o transdutor 10 cm lateral ao umbigo. Ajustar até que a parede abdominal lateral esteja visível na tela²¹ (Figura 3).
3. Certifique-se de que o transdutor esteja firmemente preso à parede abdominal lateral.
4. Prenda o cinto com as tiras de velcro. Ajuste a profundidade para obter a qualidade de imagem ideal no modo B (Figura 4).

Figura 2: Transdutor colocado através da correia elástica e do bloco de espuma. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Exemplo de imagem de repouso para verificar a parede abdominal lateral. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Transdutor fixado na parede abdominal lateral pela correia elástica e bloco de espuma. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Prancha lateral estática do ultrassom

1. Em um tapete de ioga (veja Tabela de Materiais), instrua o participante a deitar-se do lado direito com o cotovelo em 90 graus de flexão, de modo que seu tronco e extremidade superior sejam levantados do chão. Os pés do participante devem ser empilhados uns sobre os outros com os joelhos totalmente estendidos. As pernas devem ser paralelas tocando o tapete de yoga.
2. Pressione Congelar e armazene cada imagem para capturar três imagens de ultrassom estático da parede abdominal lateral.
   NOTA: As imagens salvas estarão localizadas abaixo da tela de imagem ativa.

5. prancha lateral estática sEMG

NOTA: Simultaneamente, o pesquisador também obterá a saída sEMG durante o posicionamento estático descrito na etapa 4.1.

1. No menu sEMG na tela superior esquerda do aplicativo de gravação EMG, selecione Configurações, que é um ícone de engrenagem .
   1. Uma vez na página de configurações do sensor, selecione o ícone do bíceps . Isso abrirá a página para medições de normalização.
   2. Pressione Click Play para começar; haverá uma contagem regressiva de 5 s. Durante este período, instrua o paciente a assumir a posição de teste. A gravação levará mais 5 s.
   3. Registre o "MVC = . XXXXmV", pois isso será usado para o cálculo da normalização.
      NOTA: O conjunto móvel EMG automaticamente passa por banda filtros entre 20 -450 Hz. EMG (RMS) 333.3, 1125 ms largura da janela.

6. Prancha lateral

1. Em seguida, instrua o participante a preencher a prancha lateral por 60 s mantendo o formulário correto²². Pressione o M na máquina de ultrassom para ativar o modo M .
2. Pressione Plot, pressione o botão vermelho e pressione o botão Salvar novamente no aplicativo EMG. O participante receberá uma contagem regressiva de 3 s. Uma vez que a contagem regressiva começa, pressione Armazenar no ultrassom para iniciar a gravação do ultrassom.
   NOTA: O participante manterá o formulário correto até os 60 s, ou quando o pesquisador determinar que o formulário correto foi interrompido.
3. Para salvar o vídeo gravado no modo M, pressione Armazenar assim que o exercício for interrompido e o botão Parar no aplicativo sEMG.
4. Clique em Salvar arquivo como e digite um nome de arquivo para salvar a saída, que aparecerá na tela quando a gravação for interrompida.

7. Bug morto estático do ultrassom

1. No tapete de ioga, instrua o participante a deitar-se em decúbito dorsal com as pernas em uma posição de gancho.
2. Pressione B para entrar no modo de brilho. Pressione Congelar e, em seguida, Armazenar para cada imagem para capturar três imagens estáticas da parede abdominal lateral via ultrassom . As imagens salvas estarão localizadas abaixo da tela de imagem ativa.

8. sEMG estático morto bug

1. No menu do aplicativo EMG (canto superior esquerdo), selecione Configurações, que é um ícone de engrenagem .
2. Uma vez na página de configurações do sensor, selecione o ícone do bíceps . Isso abrirá a página para medições de normalização.
3. Pressione Clique em Reproduzir para começar. Durante a contagem regressiva de 5 s, instrua o paciente a assumir a posição de teste. A gravação levará mais 5 s.
4. Registre o "MVC = . XXXXmV", pois isso será usado para o cálculo da normalização.

9. Bug morto

1. Em seguida, instrua o participante a preencher o bug morto por 60 s, mantendo o formulário correto. Pressione o M na máquina de ultrassom para ativar o modo M .
2. Instrua o participante a estender ao máximo o ombro direito enquanto estende ao máximo o quadril esquerdo e o joelho, mantendo a posição inicial das extremidades contralaterais.
3. Instrua o participante a flexionar o ombro, o quadril e o joelho para retornar à posição inicial. As extremidades contralaterais realizarão o mesmo movimento.
4. Peça ao participante que realize o exercício com um metrônomo definido para 45 batidas por minuto. Isso resulta em 22 repetições do bug morto em 60 s.
   NOTA: O participante deve manter a forma correta até os 60 s, ou até que o pesquisador determine que a forma correta foi interrompida ou o ritmo do metrônomo foi interrompido.
5. Pressione Plotar, pressione o botão vermelho e pressione Play. Pressione o botão Salvar novamente no aplicativo EMG. O participante receberá uma contagem regressiva de 3 s. Uma vez que a contagem regressiva começa, pressione Armazenar no ultrassom para iniciar a gravação do ultrassom.

10. Medição estática por ultrassom

1. Clique em Enter quando a primeira imagem estática que você deseja medir estiver selecionada.
2. Pressione Measure para abrir a ferramenta de medição. Medir a espessura muscular máxima durante as posições estáticas em centímetros da borda fascial inferior superior até a borda fascial superior inferior (Figura 5 [prancha lateral] e Figura 6 [percevejo morto]).
3. Clique em Enter na borda inferior superior e Enter novamente na borda superior inferior.
4. Repita as etapas 10.1-10.3 para medições estáticas de prancha lateral e bug morto. Média das medidas das três imagens estáticas.

Figura 5: Exemplo de parede abdominal lateral durante a prancha lateral estática, posição inicial do exercício e medidas dos músculos. A = oblíquo externo (0,554 cm), B = oblíquo interno (0,761 cm) e C = abdome transversal (0,326 cm). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6: Exemplo de parede abdominal lateral no inseto morto estático, posição inicial do exercício e medidas dos músculos. A = oblíquo externo (0,618 cm), B = oblíquo interno (0,820 cm) e C = abdome transversal (0,438 cm). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

11. Medições dinâmicas de ultrassom

1. Meça a espessura máxima da espessura oblíqua externa, oblíqua interna e transversal do abdome durante os primeiros 5 s e últimos 5 s do exercício. Além disso, registre a espessura máxima ao longo de todos os 60 s.
   NOTA: A prancha lateral é comumente executada por durações de 5 s. Tomando séries e diretrizes de repetição de autores anteriores, optou-se por uma duração maior de 60 s para comparação neste protocolo. Os primeiros 5 s e os últimos 5 s da tarefa foram comparados para avaliar os aspectos de força e resistência do grupo muscular^23,24.
2. Usando o botão Rolagem , encontre os primeiros 5 s e os últimos 5 s de cada exercício. Além disso, inspecione visualmente a maior espessura de cada músculo ao longo dos anos 60.
3. Pressione Measure para abrir a ferramenta de medição. Medir a espessura muscular máxima durante as posições estáticas em centímetros da borda fascial inferior superior até a borda fascial inferior superior (Figura 7 [prancha lateral] e Figura 8 [percevejo morto]).
4. Divida cada uma das três medidas de espessura obtidas durante os exercícios pela posição estática média para obter uma razão de ativação ²⁵.

Figura 7: Exemplo de parede abdominal lateral durante o exercício de prancha lateral e medidas dos músculos no modo M. A = oblíquo externo (0,968 cm), B = oblíquo interno (0,937 cm) e C = abdome transversal (0,714 cm). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 8: Exemplo de parede abdominal lateral durante o exercício de percevejo morto e medidas dos músculos no modo M. A = oblíquo externo (0,840 cm), B = oblíquo interno (0,840 cm) e C = abdome transversal (0,720 cm). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

12. Medição sEMG

1. Pressione o ícone Início na página de gravação de dados EMG. Selecione o ícone de pasta no canto superior direito da tela. A saída salva das tentativas estáticas e de exercícios será salva aqui. Converta cada arquivo em um arquivo .xlsx . Exporte o arquivo .xlsx .
2. Em uma planilha, obtenha os valores máximos durante o primeiro e os últimos 5 s e o valor máximo geral.
3. Divida a saída estática do sEMG obtida nas etapas 5 (sEMG da prancha lateral estática) e 8 (sEMG do bug morto) pela saída durante os exercícios, respectivamente.

Resultados

As medidas de ultrassonografia e EMGs durante a posição estática de início do exercício estão representadas na Tabela 2. Esses números serão usados como denominador ao calcular a taxa de ativação. Os valores de espessura do oblíquo externo, oblíquo interno e transverso do abdome durante os primeiros 5 s, últimos 5 s e duração total (60 s) estão na Tabela 3. Esses números são divididos pelos números da Tabela 2. Os valores de EMGs normalizados para est?...

Discussão

A ultrassonografia modo-M proporciona o início do movimento do tecido muscular e a alteração da espessura muscular durante a observação em tempo real da anatomia durante um tempo selecionado²¹. O ultrassom de modo M combinado com EMGs fornece uma compreensão geral da função muscular, incluindo representação elétrica e observação visual. Esses instrumentos podem ser usados em conjunto durante o exercício para fornecer aos pesquisadores uma compreensão global da função muscular.

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Materiais

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