Bestemme elektromyografisk Fatigue Threshold Etter ett besøk Exercise Test
Summary
This protocol describes the electromyographic fatigue threshold which demarcates between nonfatiguing and fatiguing exercise workloads. This information could be used to develop a more individualized training program.
Abstract
Teoretisk er den elektromyografiske (EMG) tretthet terskel treningsintensiteten en person kan holde på ubestemt tid uten behov for å rekruttere flere motoriske enheter som er forbundet med en økning i EMG amplitude. Selv om forskjellige protokoller er blitt brukt til å estimere EMG tretthetsgrensen de krever flere besøk som er upraktisk for en klinisk sammenheng. Her presenterer vi en protokoll for å anslå EMG tretthet terskelen for ergometersykkel som krever et enkelt besøk. Denne protokollen er enkel, praktisk, og ferdigstilt innen 15-20 min, derfor har potensial til å bli oversatt til et verktøy som klinikere kan bruke i trening resept.
Introduction
Overflateelektromyografi (EMG) er en ikke-invasiv tilnærming til å studere motorenheten rekruttering under isometrisk 1-3, isokinetisk 4-6, eller kontinuerlig 7-10 muskel handling. Amplituden til EMG-signalet representerer muskelaktivering som består av antall motoriske enheter aktivert, fyringshastigheten av motorenhetene, eller begge 11. Konseptet med EMG tretthet terskelen blir brukt til å indikere den høyeste arbeidsmengden som et individ kan utøve på ubestemt tid uten en økning i EMG amplitude 8.
Det er viktig å kort diskusjon opprinnelsen av EMG tretthet terskelen. Den opprinnelige studie av DeVries et al. 12 involverte en protokoll som besto av flere (vanligvis 3-4) diskontinuerlige arbeids anfall, der EMG amplitude ble plottet mot tid for hver arbeids bout. Utgangseffekten ble deretter plottet mot skråningen koeffisientene fra EMG amplitude versus tid rela holdet, og deretter ekstrapolert til null skråning (y-aksen) 12. Forfatterne 12 opprinnelig betegnet som protokollen den fysiske arbeidskapasiteten på tretthet terskel (PWCFT). I en annen studie, DeVries et al. 13 brukes diskontinuerlige arbeids anfall, men brukte lineær regresjon for å finne den første utgangseffekt som resulterte i en betydelig helling for EMG amplitude versus tid forholdet. Forfatterne 13 også betegnet som protokollen PWCFT, skape litt forvirring i litteraturen. I en senere artikkel, DeVries et al. 14 endret sin tidligere protokoll 13 og utviklet en kontinuerlig inkrementell protokollen. EMG amplitude ble plottet mot tiden for hver effekt og PWCFT ble definert som gjennomsnittet av den høyeste effekt som ga ingen endring i EMG amplitude over tid og det laveste strømforbruket som resulterte i en økning i EMG amplitude over tid 14 .
ent "> Det bør bemerkes at begrepet PWC ble opprinnelig introdusert i slutten av 1950-tallet 15,16 og er synonymt med en mengde litteratur (fortid, nåtid, og på tvers av ulike land) undersøke aerob kapasitet ved en gitt arbeidsbelastning 17. Videre begrepet brukes i ergonomisk og industriell litteratur som fokuserer på dag-til-dag produktiviteten til arbeidstakere som utfører repeterende aksjon under åtte timers arbeidsdager som individer i en monteringsfabrikk 18.Begrepet EMG tretthet terskelen ble opprinnelig brukt av Matsumoto og kolleger 19 etter de endret DeVries 12 protokoll hvor utgangseffekt mot skråningen koeffisientene til EMG amplitude versus tid forholdet er plottet og ekstrapolert til poenget med null skråningen. Mer nylig, Guffey et al. 20 og Briscoe et al. 8 anvendes fremgangsmåten til DeVries et al. 14 og terminologi Matsumoto et all. 19 til operativt definere EMG tretthet terskel. Fremover, anbefaler vi at begrepet EMG tretthet terskel brukes. Dermed er EMG amplitude mot tid forholdet plottet for hver effekt og deretter analysert ved hjelp av lineær regresjon (figur 1). For å estimere EMG tretthet terskelen, den høyeste utgangseffekt med en ikke-signifikant (p> 0,05) helling og den laveste utgangseffekt med en signifikant (p <0,05) helling er identifisert, og deretter gjennomsnittet beregnes 14. Denne protokollen er enkel, praktisk, og ferdigstilt innen 15-20 min. Videre kan inkrementell rente moduleres basert på den enkeltes nivå av vanlig fysisk aktivitet, og derfor har potensielle bruksområder i kliniske settinger.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi her presentere en metode for å bestemme nevromuskulær tretthet i quadriceps femoris muskler for dynamisk trening. Denne metoden gir en grei og ikke-invasiv tilnærming til bruk av overflate EMG. Videre er allsidigheten med denne metoden at forskere kan tilpasse den til andre moduser av trening som tredemølle 20.
Teoretisk sett for intensiteter på eller under EMG tretthet terskelen deltakeren skal kunne opprettholde øvelsen workbout ubestemt tid 12,13. Briscoe <e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was funded by, in part, by start-up funds from Wayne State University to M.H. Malek.
Materials
| 839 E Monark cycle ergometer | Monark Exercise AB | 839 E | |
| Heart rate monitor | Polar | Polar H1 | |
| Laptop | Dell Inspiron | varies | any laptop computer with USB slots should work. |
| EMG amplifiers | BioPac Systems, Inc. | 100B | 100C are the latest version |
| Disposable EMG electrodes | BioPac Systems, Inc. | EL-500 | |
| Sandpaper | Home Depot | 9 in. x 11 in. 60 Grit course no-slip grip Advanced Sandpaper (3-Pack) |
References
- Hendrix, C. R., et al. Comparison of critical force to EMG fatigue thresholds during isometric leg extension. Medicine and science in sports and exercise. 41, 956-964 (2009).
- Herda, T. J., et al. Quantifying the effects of electrode distance from the innervation zone on the electromyographic amplitude versus torque relationships. Physiological measurement. 34, 315-324 (2013).
- Ryan, E. D., et al. Inter-individual variability among the mechanomyographic and electromyographic amplitude and mean power frequency responses during isometric ramp muscle actions. Electromyography and clinical neurophysiology. 47, 161-173 (2007).
- Beck, T. W., et al. The influence of electrode placement over the innervation zone on electromyographic amplitude and mean power frequency versus isokinetic torque relationships. Journal of neuroscience. 162, 72-83 (2007).
- Beck, T. W., Stock, M. S., DeFreitas, J. M. Time-frequency analysis of surface electromyographic signals during fatiguing isokinetic muscle actions. Journal of strength and conditioning research / National Strength, & Conditioning Association. 26, 1904-1914 (2012).
- Evetovich, T. K., et al. Mean power frequency and amplitude of the mechanomyographic signal during maximal eccentric isokinetic muscle actions. Electromyography and clinical neurophysiology. 39, 123-127 (1999).
- Blaesser, R. J., Couls, L. M., Lee, C. F., Zuniga, J. M., Malek, M. H. Comparing EMG amplitude patterns of responses during dynamic exercise: polynomial versus log-transformed regression. Scandinavian journal of medicine, & science in sports. In press, (2015).
- Briscoe, M. J., Forgach, M. S., Trifan, E., Malek, M. H. Validating the EMGFT from a single incremental cycling testing. International journal of sports medicine. 35, 566-570 (2014).
- Zuniga, J. M., et al. Neuromuscular and metabolic comparisons between ramp and step incremental cycle ergometer tests. Muscle. 47, 555-560 (2013).
- Mastalerz, A., Gwarek, L., Sadowski, J., Szczepanski, T. The influence of the run intensity on bioelectrical activity of selected human leg muscles. Acta of bioengineering and biomechanics / Wroclaw University of Technology. 14, 101-107 (2012).
- Basmajian, J. V., De Luca, C. J. . Muscles alive, their functions revealed by electromyography. , (1985).
- Vries, H. A., Moritani, T., Nagata, A., Magnussen, K. The relation between critical power and neuromuscular fatigue as estimated from electromyographic data. Ergonomics. 25, 783-791 (1982).
- Vries, H. A., et al. A method for estimating physical working capacity at the fatigue threshold (PWCFT). Ergonomics. 30, 1195-1204 (1987).
- Vries, H. A., et al. Factors affecting the estimation of physical working capacity at the fatigue threshold. Ergonomics. 33, 25-33 (1990).
- Astrand, I. The physical work capacity of workers 50-64 years old. Acta physiologica Scandinavica. 42, 73-86 (1958).
- Hettinger, T., Birkhead, N. C., Horvath, S. M., Issekutz, B., Rodahl, K. Assessment of physical work capacity. Journal of Applied Physiology. 16, 153-156 (1961).
- Smith, J. L., Karwowsk, W. . International encyclopedia of ergonomics and human factors. , (2006).
- Kenny, G. P., Yardley, J. E., Martineau, L., Jay, O. Physical work capacity in older adults: implications for the aging worker. American journal of industrial medicine. 51, 610-625 (2008).
- Matsumoto, T., Ito, K., Moritani, T. The relationship between anaerobic threshold and electromyographic fatigue threshold in college women. European journal of applied physiology. 63, 1-5 (1991).
- Guffey, D. R., Gervasi, B. J., Maes, A. A., Malek, M. H. Estimating electromygraphic and heart rate fatigue threshold from a single treadmill test. Muscle. 46, 577-581 (2012).
- Camic, C. L., et al. The influence of the muscle fiber pennation angle and innervation zone on the identification of neuromuscular fatigue during cycle ergometry. Journal of electromyography and kinesiology : official journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology. 21, 33-40 (2011).
