文摘
客观的。本研究的目的是建立新开发的表面的有效性和可靠性肌电图(表)设备(PSL-EMG-Tr1)与传统的面肌设备(BTS-FREEEMG1000)。方法。总的来说,20名健康受试者(10男性,30.3±2.9岁;10个女性,22.3±2.7岁)被招募。EMG信号记录在两个设备上同时在三个不同的等距收缩(自愿最大等长收缩(MVIC MVIC MVIC, 40%, 80%))。两个试验进行,1周后重复相同的会话。从占主导地位的肱二头肌肌电图振幅记录(BB)和股直肌(RF)肌肉分析可靠性使用intrasession组内相关系数(ICC)。两个设备的同时效度是决定使用皮尔逊相关系数。结果。Nonnormalized面肌电信号数据显示中度到高可靠性这三个收缩水平(ICC = 0.832 - -0.937 (BB);ICC = 0.814 - -0.957 (RF))。归一化表值没有显示出高可靠性(ICC = 0.030 - -0.831 (BB);ICC = 0.547 - -0.828 (RF))。表由PSL-EMG-Tr1记录信号显示好优秀的有效性与BTS-FREEEMG1000相比,在40% MVIC (r= 0.943 (BB),r= 0.940 (RF))和80% MVIC (r= 0.983 (BB);r= 0.763 (RF))。结论。执行PSL-EMG-Tr1与可接受的有效性。此外,设备的可访问性和可移植性高是有用的在调整的类型和强度锻炼。
1。介绍
Sarcopenia被定义为减少骨骼肌质量和随着年龄的增长肌肉力量。肌肉和力量逐渐减少在成年早期达到峰值后,和减少的程度不同个体之间的1]。老年人与sarcopenia有更高的风险和较低的物理性能比nonsarcopenic个人(2]。减少肌肉力量也会降低功能能力和残疾的主要原因,死亡率,和其他不良健康结果(3,4]。由于个体差异,重要的是要减少肌肉的速度下降,以避免过早sarcopenia。Sarcopenia可以通过测量评估骨骼肌质量。惯例检查横截面积、厚度、和重量的肌肉使用磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、人体测量学、生物电阻抗分析(BIA)和超声波。肌肉和力量减少在第三个十年,和sarcopenia的患病率可以增加了肥胖和身体活动的数量。因此,管理风险因素sarcopenia通过锻炼是重要的年轻和健康的成年人1,5]。此外,较低的物理性能如步态速度可以使用功能评估测量(例如,4分钟步行测试)和握力4,6]。肌肉质量可能比肌肉大小估计更重要的风险下降,在日常活动和监测肌肉活动可以帮助防止sarcopenia和估计的脆弱程度7,8]。同样重要的是要评估肌肉质量在健康老年人锻炼前后,根据年龄(9,10]。肌肉活动可以监控和肌肉质量评估,通过表面肌电图(表)11,12]。然而,面肌电信号设备发展到目前为止是昂贵和难以操作,这限制了他们的使用非专业人士写的。因此,一个新的表设备,使用简单和高度可访问了对于那些不熟悉肌电图。本研究的目的是建立新装置的有效性和可靠性。
2。材料和方法
2.1。试验协议
总的来说,20名健康受试者(10雄性,雌性)年龄在21岁到34岁的(男性,年龄30.3±2.9年,身高171.9±3.8厘米,体重74.1±11.3公斤,身体质量指数(BMI) 25.4±3.33公斤/米2;女性,年龄22.3±2.7年,身高162.1±5.0厘米,体重56.4±5.0公斤,体重指数21.5±1.9公斤/米2;意味着±SD)招募;所有参与者提供知情同意前研究招募了。伦理批准授予,知情同意的形式是釜山国立大学医院的伦理委员会批准,韩国釜山(IRB号码:1703-018-052)。排除标准包括肌肉骨骼疾病、心肺疾病和其他疾病可以预防运动。
在每个会话中,参与者首先需要执行三个最大的自愿等距收缩(MVIC) 5秒,以5分钟休息之间的收缩。每个会话包括两个试验。三MVIC测量之后,15秒的等距收缩进行不同强度的水平。在预备考试,至少10 - 15秒才保持同样的强度通过视觉反馈等长收缩。首先,40% MVIC进行,其次是80% MVIC 5分钟后休息。在第二次试验中,电极的位置的两个设备(BTS-FREEEMG1000和新开发的设备)交换,和宫缩再次以同样的方法(图1)。在测试中,参与者收到了视觉反馈对从监控他们的表现,这使得他们能够维护目标强度的肌肉收缩。同样的程序是用于肱二头肌(BB)和股直肌(RF)肌肉(13- - - - - -15]。所有的测试进行只有占主导地位的手臂和腿。参与者被测试了两次,一个星期之间的会话。
2.2。机械记录
参与者坐在Biodex系统3 PRO测力计(美国纽约Biodex医疗系统,雪莉)与视觉监控扭矩反馈。每个参与者坐在一个直立的姿势,并坚定地绑在对面的椅子上,可调节腰带的手臂,躯干和大腿。评估BB肌肉收缩,参与者与占主导地位的手臂弯曲坐在90°和120°前臂弯曲相对于上臂。评估股四头肌(RF)收缩,臀部在90°弯曲测试膝盖弯曲在45°。测功器的轴线定位在测试中心的手肘或膝盖关节。杠杆臂固定了precalibrated力传感器(16]。
2.3。肌电图记录
EMG信号同时使用两种不同的表记录设备。BTS-FREEEMG (BTS-FREEEMG1000;BTS生物工程、米兰、意大利)设置为每通道,采样率为1000 Hz和信号带通滤波从20到500赫兹。新开发的面肌电信号设备(PSL-EMG-Tr1;PhysioLab有限公司,韩国釜山)被设置为30000 Hz的采样率,和信号放大了(图3 - 2000赫兹的带宽2(一个))。
(一)
(b)
胶凝胶表面电极(35 mm泪滴形肯德尔™200泡沫电极;美敦力公司,明尼阿波利斯,美国),和电极间的距离,电极放置过程,和皮肤准备跟着标准表面肌肉肌电图的非侵入性评估(SENIAM)指南17]。两双电极表面附着的肌肉纤维平行电极间的距离为2.0厘米。双电极之间的距离是2.0厘米。第一次试验后,第二次审判是由交换两对电极的位置(图每个肌电图的设备2 (b))。交换后的电极,平均的值被用来比较两个设备的同时效度。
均方根(RMS)的值被用来分析和处理记录肌肉电信号。基于计算平方根,RMS反映了信号的平均功率和平滑的首选推荐。RMS值可以作为参数来反映在肌肉收缩运动单位的生理活动(18]。
2.4。统计分析
样本大小计算使用软件(版本。3.1;海因里希·海涅大学、德国杜塞尔多夫)。在这项研究中,受试者null-correlation所需的数量(R0) = 0,选择相关性(R1) = 0.6,α= 5%,功率= 80%,双尾检验值19岁。使用SPSS软件进行统计分析(版本。18.0;美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。确定同时效度两个表之间的机器,皮尔逊相关系数(r)是用于两个试验在每个设备的平均值。解释的皮尔森相关系数是基于指南的系数由Portney和沃特金斯(19]:r> 0.75,好优秀的相关性;r= 0.50 - -0.75,中度至良好的相关性;r= 0.25 - -0.50,公平的相关性;和r= 0.00 - -0.25,没有关系19]。Bland-Altman情节被用来直观地比较这两个试验的平均值在每个设备。意味着不同的计算是通过减去% MVIC PSL-EMG-Tr1的% MVIC BTS-FREEEMG1000。限制的协议(贷款)计算通过使用平均差2个标准差。
两个试验的组内相关系数(ICC)上执行每周被用来指示的相对可靠性度量。两次试验法的可靠性,使用双向mixed-effects ICC模型和绝对使用协议定义(20.]。芒罗的可靠性系数用来描述符指数的可靠性程度:非常高的相关性,0.90 - -1.00;高度的相关性,0.70 - -0.89;中度相关,0.50 - -0.69;相关性较低,0.26 - -0.49;很少或没有相关性,0.00 - -0.25 (21]。的配对t以及也进行了比较RMS (μV)和转矩(N·m)每周两个试验。Biodex是一个装置,证明了其可靠性和有效性。因此,Biodex是只用于评估在肌肉收缩的强度,和有效性比较两个表之间的设备(22]。
3所示。结果
3.1。扭矩测量
总共20个参与者完成了四个试验/ 2周。表1显示了峰值扭矩(N·m)值三个等距收缩水平(MVIC MVIC MVIC, 40%, 80%)的第一和第二周。非常高的相对可靠性被发现在所有三个对肌肉等长收缩水平(BB ICC: 0.985 - -0.994;0.948 - -0.981为RF)。
3.2。面肌电信号幅度
均方根分析表记录数据处理。振幅(μV) nonnormalized RMS值由PSL-EMG-Tr1记录设备的三个第一和第二周的收缩水平如表所示1。中度到非常高的相对可靠性被发现为所有三个在肌肉收缩水平(BB ICC: 0.832 - -0.937;0.814 - -0.957为RF)。总的来说,可靠性收缩各级的PSL-EMG-Tr1略低于Biodex设备。这可能是因为肌肉组织产生力矩包括其他肌肉除了一个衡量表;这是下面将进一步讨论。
比较EMG活动相同的肌肉在不同的日子或不同的个体,或比较EMG活动之间的肌肉、肌电图必须规范化。正常化EMG信号(% MVIC)如表所示2。正常化EMG信号执行轻快EMG信号在高频除以最大等长收缩的肌电图信号(MVIC)。归一化均方根值没有显示出高的相对可靠性BB和中度到高相对可靠性RF (BB ICC: 0.030 - -0.831;0.547 - -0.828为RF)。没有统计学差异之间的归一化均方根值两个表设备第一次和第二次试验( ;表2)。
3.3。有效性
图3显示两个表设备的有效性。皮尔森的r值被用来评估有效性,因为所有% MVIC值测量的BB和射频的肌肉是正态分布。比较两个表设备使用所有四个试验的平均MVIC MVIC两周的40%和80%。BB MVIC显示40%优秀的有效性(r= 0.907)和射频(r= 0.965),80% MVIC好优秀的有效性为BB (r= 0.781)和射频(r= 0.757)。图4显示Bland-Altman情节展示%的色散MVIC两表的设备。%的平均差MVIC很小(0.0 - -1.1)的大部分数据点在95%范围内的协议。
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。讨论
在这项研究中,我们证实了信度和效度的新开发的面肌电信号装置监测在运动时肌肉活动和日常生活中。nonnormalized RMS值测量在两个设备上显示高可靠性(BB ICC: 0.832 - -0.937;0.814 - -0.957为RF)。好到极好”的有效性(归一化均方根值显示rBB = 0.781 - -0.907;r-0.965 = 0.757 RF)和显示无意义的结果配对t以及()。特别是在BB肌肉,几乎没有可靠性低ICC的归一化均方根值。
Gaudet等人报道的intersession可靠性最大肘屈肌群的收缩(BB,上肢肱桡肌肌肉)用表。在这项研究中,一个相对较低的ICC(范围:0.57 - -0.80)的BB在intersession单一测量。然而,重复的平均值面肌电信号测量被认为是获得高可靠性而不是单个测量(23]。Kollmitzer等人的intersession措施的可靠性评估膝关节伸肌群(射频、股外侧肌和内侧的肌肉),发现整体的可靠性很好,尤其是对RF肌肉(16]。为了提高可靠性,测试在下肢可以是一个更好的选择比上肢,需要重复测量而不是单一度量值。我们的研究也证实了ICC在射频高于BB。和我们的研究比较了单一测量在每个试验中,这是低ICC的原因之一。基于先前的研究和我们的结果,似乎EMG信号再现性的选择有很大的影响一定的上、下肢的肌肉。
老年人口,体力活动减少,只有不到五分之一的老年人参与推荐水平的身体活动(24]。商用电脑身体活动监测近年来开发;这些设备可以在老年人增强动力,体育活动记录,并支持体育锻炼(25,26]。在体弱的老年人,single-repetition最大阻力训练(RT) MVIC 30%或更高版本可以显著提高肌肉力量,肌肉力量,和功能的结果。因此,监督和控制RT对脆弱(可以是一个有效的措施27]。RT神经肌肉也有好处,和肌肉质量的变化可以通过监控表(28]。应用可穿戴设计监控体育活动有利于可行性和有效性,通过自我监控可以鼓励运动和目标设定29日]。因此发展面肌电信号设备可访问性高将非常有用在建立治疗策略和评估老年人的肌肉状况。新开发的面肌电信号设备与低成本小,因此具有良好的可移植性(表3)。这些优势还可以增加肌肉的可访问性监测期间各种体育活动或运动。
评估新设备的准确性,我们招募年轻人自由的疾病和残疾。然而,老年人可能有慢性疾病,可以导致周围神经病变或肌病由于废弃萎缩,所以表面肌电图数据的质量可能会有所不同。然而,这样的困难不会显示设备本身的准确性的问题。换句话说,它可以比较肌肉活动在一个个体,但当比较个人彼此谨慎是必须的。尽管有这些限制,这是非常令人鼓舞的,是一种工具,允许容易和老年人肌肉质量的客观评价。临床应用的设备,进一步的研究将为健康老人或sacropenic病人是必要的。这项研究应该解决的其他限制:电极连接根据SENIAM指南,但它被认为是2.0厘米的极间距离的主要原因是降低刑事法庭在这项研究。然而,这个问题不会影响肌肉监测的临床应用时间进行监控或从事锻炼,因为只有一个设备将被使用。这是因为ICC在临床上广泛使用的表也降低设备(BTS-FREEEMG1000),优秀的有效性和良好的是归一化均方根值的两个表中设备。
新开发的面肌电信号设备为单通道连接,尽管无线两个或两个以上的通道模型正在开发中。高采样率是用于面肌电信号设备在这个研究。因为大多数来自人类肌肉的信号频率特征是有效的在低于400赫兹,我们建议信号分析样品感兴趣的主要带频率的两倍以上。虽然我们不需要这对现有RMS和MDF分析采样频率,我们感兴趣的信号特征,我们以前也不知道通过增加最大的采样频率。这将是用于进一步研究受损肌肉的肌电图信号的特点。因此,新开发的仪器测量的采样频率的频率远高于利益。然而,由于信号处理的许多负担预计在商业化过程中,采样率将减少到2000赫兹;它将使快信号处理,记录时间长。此外,如果从病人的肌肉肌电图信号自动存储和系统编程,这些信息可以传递给医务人员位于其他位置,设备的治疗价值将进一步增加。
5。结论
从BB和射频肌肉信号,由新开发的PSL-EMG-Tr1记录设备,显示良好的优秀的有效性和中度到高ICC值与nonnormalized RMS值。然而,低ICC值被认为与归一化均方根值。虽然面肌电信号本身可能有局限性,但它可以通过重复测量和适当的肌肉克服一些选择。因为它有很高的相关性比传统面肌电信号的设备,它可以作为替代传统面肌电信号设备。新开发的设备可以有效的评估和监控个人的条件在重复性的日常活动或锻炼肌肉,它比传统的面肌电信号设备更高的可访问性和可移植性。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究受到了生物和医学技术发展计划的国家研究基金会,由韩国政府资助,科技部、ICT和未来规划(2016 m3a9e8942066)。