대퇴사두근의 신경근 전기자극 최적화를 위한 무릎관절과 고관절의 각도

신경근 전기 자극(NMES)은 운동 학습, 탈신경화된 근육의 보존, 비협조적/진정된 개인의 훈련, 통증 조절 및 완화, 운동선수, 청소년 및 노인의 기능적 성능 향상과 관련된 이점으로 인해 다양한 맥락에서 사용됩니다. , 심폐 질환이 심한 사람 외에. NMES에 대한 확고한 축적된 지식에도 불구하고 그 잠재력은 완전히 이해되지 않았으며 다양한 적용 가능성에서 임상의와 과학자가 더 큰 효과를 달성하기 위해 명확히 해야 할 질문이 있습니다.

NMES의 효과는 길이가 다른 대퇴사두근에서 아직 결정되지 않았으며, 이는 관절 또는 교차하는 관절(고관절 및 무릎)의 각도를 변경하여 달성할 수 있습니다. 아마도 이 문제를 다루는 단 하나의 시험(Fahey et al., 1984)이 있을 것입니다. 이 연구에서는 무릎과 고관절 신전 대 무릎(65º) 및 고관절(언급되지 않은 각도) 굴곡의 두 위치를 비교했지만 연구의 목적은 무릎 위치의 영향만을 평가하는 것이었습니다. 저자는 NMES가 등척성 및 등속성 근력을 증가시킬 수 있지만 치료 중 무릎이 구부러지면 등속성 성능을 개선하는 데 더 효과적일 수 있음을 발견했습니다. 그런 다음 그룹이 무릎을 굽힌 상태로만 테스트하고 확장하지 않은 상태로 테스트했기 때문에 그리고 고관절 각도의 변화가 결과에 영향을 미쳤을 가능성이 있기 때문에 질문이 제기됩니다. 이 연구는 또한 Bax et al. (2005).

정당성: NMES는 재활 프로그램에서 주요 또는 보조 치료로 적용되는 확립된 도구입니다. 결과에서 하지 위치의 영향을 확립할 필요가 있습니다. 따라서 이 연구는 대퇴사두근 수의 및 유발 근력, 전기 활동, 구조 및 힘줄 특성에 대한 NMES의 효과를 처음으로 다룰 것입니다.

가설: 건강한 젊은 성인에서 NMES에 대한 고관절 및 무릎 관절 각도의 변화는 무릎 신전 토크, 대퇴사두근 근전도 활동, 건축 및 건-건막 복합체 신장 및 슬개건의 힘줄 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요소는 참가자가 무릎을 60º 굴곡한 상태로 앉을 때 촉진됩니다. 반면에 대퇴사두근이 더 늘어나거나(무릎을 60º로 눕힘) 짧아지면(등쪽 욕창 또는 무릎을 펴고 앉은 자세(0º)) 이러한 적응은 중요하지 않습니다.

방법: 이것은 건강한 젊은 남성 피험자를 대상으로 한 교차 시험입니다. 절차는 Ceilândia 학부/브라질리아 대학의 신경근 성능 실험실과 체육 학부/브라질리아 대학의 힘 실험실에서 수행됩니다. 피험자는 최소 48시간 간격으로 실험실을 5회 방문합니다(첫 번째 방문은 각 위치에서 NMES를 테스트하기 위한 친숙화 세션임). 자원 봉사자는 연구의 모든 절차, 목적, 이점 및 위험에 대해 통보를 받고 참여하기 전에 정보에 입각한 동의서에 서명합니다(프로젝트는 대학 연구 윤리 위원회 N 99221818.9.0000.0029의 승인을 받았습니다).

• MVIC(Maximal Voluntary Isometric Contraction): 등속 동력계를 사용하여 토크를 기록합니다. 장비 축은 무릎 축(대퇴골의 외측 상과)과 시각적으로 정렬됩니다. 힘 변환기의 레버 암은 스트랩으로 측면 복사뼈 위 2-3cm에 단단히 부착됩니다. 엉덩이와 무릎의 각도는 고니오미터로 조정됩니다. 대상자는 몸의 움직임을 최소화하기 위해 가슴과 골반 거들을 가로지르는 벨트로 의자에 단단히 고정됩니다. 개인은 어깨에 손을 얹고 팔짱을 끼고 "최대 힘까지 3초 동안 점진적으로 밀고(급격한 수축)" 4초 동안 유지한 다음 점진적으로 힘의 양을 줄여 스트랩에 대해 무릎을 펴도록 지시받을 것입니다. 3초 이상". 수축의 수는 초음파 평가의 수에 해당합니다: 4개의 근육(대퇴직근 및 3개의 광근) + 근위 슬개건 + 원위 슬개건 x 각 3회 측정 = 18, 각 근육은 1분의 휴식으로 분리됩니다.
• 신경근 전기 자극(NMES): NMES는 최대 전기 유발 아이소메트릭 토크를 생성하는 데 사용되며, 이는 친숙화에서 평가되고 후속 세션의 자발적 수축 프로토콜이 끝난 후 생성됩니다(15-18회). 전기 자극 장치가 사용됩니다. 파라미터는 디지털 오실로스코프를 사용하여 검증됩니다. 이 장치는 두 쌍의 25cm2 접착 전극에 연결될 케이블에 연결됩니다. 첫 번째 말단 전극은 전상장골극(ASIS)과 내측 인대가 위치한 공간 사이 선의 80%에 배치됩니다. 근위 전극은 내측광근에서 펜형 전극으로 식별되는 해당 운동점에 배치됩니다. 다른 원위 전극은 ASIS에서 슬개골 측면까지 형성되는 선의 2/3에 위치하며, 근위 전극은 펜형 전극으로 식별되는 운동 지점에 배치됩니다. 외측광근. 펄스 전류가 사용됩니다: 주파수 = 100Hz, 펄스 지속 시간 = 400μs, 상승 시간 = 3s, ON 시간 = 4s, 감쇄 시간 = 3s 및 꺼짐 시간 = 1분. 사용되는 강도는 친숙화에서 얻은 강도이거나 허용되는 경우 더 큽니다.
• 표면 전기 활동 및 활성화 수준: 외측광근, 내측광근 및 대퇴직근의 표면 근전도(EMG) 활동은 각각 직경이 20mm이고 기록 직경이 10mm인 2개의 둥근 염화은 전극에 의해 양극성으로 기록됩니다. 20mm의 전극 간 거리(중심에서 중심까지)로 분리됩니다. 전극은 근복부에 종방향으로 배치되고 기준 전극은 반대쪽 하지의 슬개골에 부착됩니다. NMES 전극의 경우와 마찬가지로 다음 세션에서 전극이 적절하게 배치될 수 있도록 표시가 만들어집니다. 두 전극 사이의 임피던스 감소(<5 kΩ)는 사포로 피부를 긁고 알코올로 세척하여 얻을 수 있습니다. EMG 신호는 15Hz ~ 5.0kHz의 대역폭 주파수로 증폭됩니다(공통 모드 거부율 = 90데시벨, 임피던스 = 100밀리옴, 이득 = 1000).
• 근육 구조: 근육 두께, 펜네이션 각도 및 다발 길이는 7.5MHz의 선형 변환기가 있는 B 모드의 휴대용 초음파를 사용하여 휴식 상태와 MVIC 및 NMES 중에 얻을 수 있습니다. 깊이, 이득, 압박 및 초음파 설정은 평가 간에 그리고 한 환자에서 다른 환자로 일정하게 유지됩니다. 각 근육에 대해 3개의 비디오를 얻고 평균값을 통계 분석에 사용합니다. 더 나은 재현성을 위해 평가자는 표시된 위치에서 변환기를 제거하고 재배치합니다. 비디오는 장치에 저장된 다음 특정 소프트웨어에서 처리하기 위해 컴퓨터로 전송됩니다. 비디오는 다발의 방향과 평행하게 유지하면서 근육의 세로 평면에 위치한 변환기로 얻을 수 있습니다. 트랜스듀서의 적절한 정렬은 여러 다발이 중단 없이 표시될 때 달성됩니다. 대퇴직근, 중간광근, 외측광근, 내측광근은 각각 전상장골극의 내측면과 상연 사이 거리의 50%, 60% 및 75%(근위부에서 원위부) 비율로 평가됩니다. 슬개골의 Blazevich et al. (2006). 대퇴직근과 중간광근은 허벅지 앞쪽에, 외측광근은 정중선에서 측면 방향으로 5cm 움직여서, 내측광근은 트랜스듀서를 3cm 위로 움직여서 시각화합니다. 허벅지의 내측 방향. Pennation angle은 근육의 deep aponeurosis보다 3-4 mm 위에서 측정된 근육의 deep aponeurosis의 echo와 fascicle 사이 공간의 echo 사이에 형성된 각도입니다. 다발의 길이는 근섬유의 총 길이로 간주할 것이나 다발은 너무 길어 기점에서 삽입부까지 측정할 수 없기 때문에 Blazevich et al. (2006)은 근육의 두께, 다발의 각도, 표재성 건막과 심부 건막 사이의 각도를 변수로 사용한다.
• 힘줄-건막 복합 신장: 근건 신장은 심부 건막의 변위로 추정됩니다. 계산을 위해 근육 구조 분석을 위해 획득한 기록을 사용합니다. 그러나 이전 항목의 데이터의 정적인 특성과 달리 이 변수는 동적 접근 방식을 사용합니다. 점(P)이 휴식 중인 심부 건막과 변위에서 다발의 접촉점(삽입)으로 사용될 것이기 때문입니다. 최대 수축 동안 최종 위치를 고려할 때 P. 따라서 P(dL)의 변위는 심부 건막과 말단 힘줄의 신장을 나타내는 지표로 간주됩니다.
• 힘줄 특성: 슬개건의 휴식 길이는 힘줄의 후방 표면을 따라 슬개골 삽입에서 시작하여 경골에 삽입까지 종방향(시상면) 평면에서 초음파 변환기로 경로를 추적하여 측정됩니다. 트랜스듀서의 중심 부위를 각각의 힘줄 삽입부에 위치시키고(후면을 고려하여) 그 지점에 피부에 표시를 하고 줄자를 사용하여 힘줄 길이를 측정합니다. 슬개건의 단면적은 길이의 25%, 50% 및 75%(휴지 상태)에서 축 평면 이미지로부터 계산됩니다. 힘줄 힘의 계산은 내부 모멘트 팔에 의해 추정된 총 무릎 신전 모멘트(근전도 검사로 얻은 대퇴 이두근의 활성화에 대해 보정됨)의 비율을 사용하며, 이는 대퇴골의 길이를 개별적으로 측정하여 추정됩니다. Visser 등(1990)의 방정식으로. 텐던 응력은 텐던의 단면적에 의해 텐던에 가해지는 힘의 비율로 계산됩니다. 텐던의 변형률은 원래 길이에 대한 길이 변화(ΔL/Lo)를 사용하여 계산되며 백분율로 표시됩니다. 영률 또는 탄성 계수는 ​​응력을 변형률로 나누어 구합니다. 힘줄의 강성은 힘줄에 가해지는 힘을 길이에서 생성된 신장으로 나누어 계산합니다. 트랜스듀서의 길이가 슬개건의 전체 시각화를 허용하지 않기 때문에 저자극성 반향 흡수 접착 테이프를 힘줄 중앙에 배치하여 참조합니다. 따라서 이미지는 테이프에서 근위부 삽입까지 얻은 다음 테이프에서 원위부 삽입으로 출발합니다. 이미지는 측정을 위해 재구성됩니다. 변형은 프레임별로 측정되는 슬개골과 경골 사이의 길이 변화로 정의됩니다.