지연 발병 근육 쓰림을 감지하는 열 적외선 이미징의 사용

이 조사의 목적은 적외선 열감지​​ 카메라를 사용하는 것이 감지하고 운동 후 근육 쓰림를 quantifying의 유효한 도구가 있는지 여부를 평가하는 것이었다.

또한 운동 유발 근육 손상 (EIMD)로 알려진 지연 발병 근육 쓰림 (DOMS)는, 일반적으로 시간의 연장 기간 동안 신체적으로 활동하지 않은, 그리고 운동 ^1-4 예상치 못한 한판 승부로 시작이 개인의 경험이 있지만, 수있다 또한 훈련 ⁵ 그들의 정상적인 한계를 넘어 운동 선수에서 발생합니다. 이 고통스런 현상과 관련된 증상은 심한 쇠약 통증 ^1,3,5에, 약간의 근육 부드러움에서 다양합니다. 이러한 증상과 첫 24 시간 이내에 관련 불편함 증가 운동의 종료 다음, 그리고 24-72시간 포스트 운동 ^1,3 사이의 피크의 강도. 이러한 이유로, DOMS는 개인의 실적에 영향을 미치지, 많은 ^1,4에 대한 위협이 될 수 스포츠 부상의 가장 일반적인 반복 형태 중 하나입니다.

지난 3 년 동안, DOMS 현상은 상당한 금액을 받고있다운동 생리학, 스포츠, 재활 분야 ⁶ 연구자와 전문가 사이에 관심. 의 기본 구조, 치료 개입, 예방 전략 ^1-5,7-12에 관해서는이 고통스런 사건을 조사 발표 연구의 다양한가 발생했습니다. 그러나이 조건 ⁶ 계량하는 데 사용되는 측정 도구와 방법 사이의 다양성 다양한 양의가로 DOMS는 수치 쉬운 병리 아니라는 것을 문학에서 분명하다. 이것은 합의가 어려운 특정 개입이 쓰림 여부 이런 종류의와 관련된 증상을 감소에 정말 도움이 여부를 확인하게 DOMS, 하나의 최고의 평가 측정에 이루어지지 않았다 것이 분명합니다. 많은 연구가 주관보다는 객관적으로 측정할 수있는 시각 아날로그 척도 (중이야) ^10,13-15을 사용 쓰림을 측정에 의존하기 때문에 따라서, DOMS는 다소 모호한로 볼 수 있습니다. 비록 바늘근육의 biopsies, 그리고 myofibre 단백질의 혈중 레벨이 혈액 단백질의 일부의 일부 ^6, 대형 유사 금 본위 제도가 때로는 침입 기술과 관련된 높은 위험 이외에, ^6,16을 문서화했습니다 간주 수 있습니다.

따라서, 현재 조사에, 우리는 관련된 근육 쓰림을 감지하기 위해 행사 근육 위에있는 피부의 열 적외선 (IR​​) 이미징 기술을 테스트했습니다. 적외선 thermography를 사용하고, 1950 년대 ¹⁷ 년 이후 질병 및 감염의 종류 검출에 성공하는 것으로 판명되었습니다. 그러나 놀랍게도, 아무것도 근처는 DOMS 및 피부 온도의 변화에​​ 완료되었습니다. 이 조사의 주요 목적이 안전하고 비침습 기법을 사용 DOMS의 변화를 조사하는 것이었다.

1. 운동

1. 본 실험에 대한 관심의 근육은 팔꿈치 flexors (팔뚝의 Brachii)했습니다.
2. 근육 강도는 각 개인에게 적절한 저항을 줄 수 있도록 각 참가자에 대해 측정했다. 이것은 그들의 저항을 최대 (RM)에 대한 각 참가자를 테스트에 의해 결정되었다.
3. RM 테스트를 위해, 우리는 근육 강도를 측정하는 BioPac (DA - 100C) 생체 증폭기 모듈 (BioPac 시스템, Goleta, CA)을 통해 컴퓨터와 인터페이스 스트레인 게이지 장치를 사용했습니다. 모듈은 초당 1,000 헤르츠의 주파수에 디지털 변환기의 샘플링에 MP - 100 아날로그에 연결하고, 24 비트 (그림 10)의 해상도.되었습니다
4. 스트레인 게이지 장치는 45 °의 각도로 벤치에 고정되었다. 과목은 노력의 힘을 자신의 손목을 통해되도록 즉, 장치 뒤에 앉아 패딩이 지역에 자신의 팔꿈치를 휴식을 지시했다. 이것은 그 대상이 더 것입니다 보험도 최선의 방법이라고 생각t 모집 팔뚝 (그림 11) 이외의 근육.
5. 강도는 각 수축은 수축을 분리 약 45 초 기간에 삼초되고 3 차례 결정했다. 3 측정의 평균 RM했다.
6. 각 참가자의 팔뚝 근육에 대한 RM을 결정 후, 운동의 목적 세션들은 RM의 35 %로 진행되었습니다.
7. 모든 과목은 근육 쓰림 (DOMS)을 유도하기 위해 적절한 가중치 아령을 사용하여 동일한 운동을 받았습니다. 이것은 의자에 앉아있는 동안 팔뚝 농도 머리카락을 어루 25 반복 4 세트를 수행하여 실시하고, 팔꿈치는 (그림 12) 자신의 허벅지에서 지원과 함께했다.
8. 각 과목은 각 세트 사이에 90초 휴식 기간을 부여했다. 과목도 25 반복의 전체 집합을 한, 또는 그들이 꾸준히 운동을하는 동안 체중을 제어하는​​ 데 실패하면 중지하도록 지시했다.

2. 적외선 카메라​​ 준비 및 설치

1. 적외선 영상이 이루어지는 공간은 거짓 열 수치로 이어질 수 실온의 차이에서 외부 바이어스를 최소화하기 위해 일정한 온도로 설정했다. 본 실험의 목적을 위해 우리가 약 23 유지되었습니다 온도 조절 방을 가지고 ° C (+ / - 0.5 ° C).
2. 카메라가 멀리 1m의 거리에서 설정이었고, 수직 각도로 피부에 (그림 9A) 측정되는 *.
3. 필요한 거리 설정한 후, 과목은 이미지가 촬영되었습니다 때까지 가만히하시기 바랍니다했다. 이것은 몇 초 이상 걸리지 않을 거예요,하지만 촬영한 이미지의 정확성을 확보하기 위해 움직임을 최소화하기 위해 매우 중요합니다.
4. 이것은 방이 어두운 색깔의 페인트보다는 밝은 색상, 모든 적외선 간섭을 최소화하기 위해있다는 것이 바람직합니다.
5. 적외선 이미지 beca을 상대할 때는 조명도 중요합니다형광등이나 텅스텐 조명 같은 적외선 파도가 거짓 높은 수치를 얻을 수있을 방출 광원을 사용합니다. LED 조명은 거의 모든 적외선 간섭 (그림 9B)를 생산하지 않기 때문에 가장 좋은 조명 옵션, 균일한 LED 조명을 갖춘 방을 것입니다 *.

테스트 * 시리즈는 우리가 다른 각도 (0 (수직), 15, 30, 45, 60도)에서 피부의 이미지를 비교하여 FLIR 660 IR 카메라 (그림 8)를 사용하여 우리 연구소에서 수행하고 있었는데 피부에서 다른 거리 (1, 2, 5 미터)에서 정확하게 피부의 온도를 감지합니다. 모든 이미지는 보정 열전쌍에 비해, 그리고 이미지와 열전대 신호 사이에 가장 상관 관계가 수직 각도와 거리 피부 (R = 0.93)에서 1m의 거리에서있었습니다. 다양한 각도와 거리가 pixilation 손실을 발생하고, 이미지와 열전대 신호 사이의 전반적인 상관 관계를 감소.

3. 이미지 Acquirement

1. 본 실험의 목적은 행사 근육의 이미지는 운동 전에 24에서 촬영하고, 48 시간 이후 훈련했다.
2. 대상 이외의 소스에서 체온은 열 이미지를 방해하고 잘못된 판독을 줄 수 있습니다. 이러한 이유로, 아무도 목표는 옆에 또는 뒤에 서해서는 안됩니다.
3. 이 조사에서 행사가 아닌 행사 팔 모두의 사진은 비교 목적으로 촬영되었습니다. 우리는 무기 중 하나를 행사로서 앞서 언급한이었고, 다른 팔은 (그림 4 및 5) 제어로 사용되었다.
4. 이 이미지를 누구에게 속해있는 식별하기 어려울 수로 IR 카메라에서 이미지 번호는 별도의 스프레드 시트에 즉시 기록했다.

4. 이미지 처리 및 분석

1. 1.10.2 : 획득 IR 이미지는 "ThermoVision ExaminIR"소프트웨어 버전을 사용 처리되었습니다.
2. 필요한 이미지를 선택한 후R 분석, 관심이 네 가지 영역은 소프트웨어 인터페이스 (Fig.6)에 대한 통계 상자를 사용하여 팔 취득한 이미지를 확인했습니다.
3. 팔을 걸쳐 필요한 지역이 위치한되었을 경우, 소프트웨어는 선택한 각 지역에 대한 온도의 수단과 표준 편차를 보여줍니다. 우리는 다음 중 하나를 교차 각 영역을 비교하거나 팔 전체의 평균 기온 (그림 7) 얻을 수 있습니다.

5. 시각적 아날로그 스케일 및 혈액 분석

1. 시각 아날로그 척도 (중이야)은 팔 주관적 쓰림을 평가하는 데 사용되었다. 규모가 반대 끝에 "매우 아프다"는 10cm (100mm) 한쪽 끝에 '고통'표시도 긴 라인, 그리고했다. 각 참가자는 쓰림 자신의 응답을 나타내는 10cm 라인을 따라 마크를 만들기 위해 감독했다.
2. 중이야의이 운동은 운동 후 24 시간 및 48 시간 전에 과목으로 실시되었다.
3. 주변 피가 열되었습니다혈액의 미오 글 로빈 농도 수준을 측정하는 과목에서 lected.
4. 혈액이 운동을하기 전에 주제 antecubital 정맥에서 도출되었다, 운동 후 30 분 이상이었고, 48 시간.
5. 혈액은 세포에서 혈청을 분리하는 10 분 4,000 rpm으로 centrifuged했다. 미오 글 로빈의 분석이 완료되었습니다 ° C까지 샘플은 다음 -80에 저장되었습니다.
6. 미오 글 로빈은 TOSOH "AIA - 360"자동 효소 면역 분석기를 (TOSOH 주식 회사, 동경, 일본)를 사용하여 측정되었다. 미오 글 로빈 분석 키트 (Myo 025297, ST AIA - PACK 미오 글 로빈)은이 지침에 따라 제조 사용되었습니다.

6. 대표 결과

이 조사 중에 촬영한 IR 열 이미지의 결과는 명확하게 그림 1에 표시됩니다. 41 과목의 행사 무기에 대해 3 시간 기간 (사전 운동, 24 시간 후 운동과 48시간 후 운동)에서 촬영한 이미지로보기사전 운동 온도, 및 48 시간 촬영 온도에 비해 일 2 온도에서 눈에 띄게 증가 (24 시간 이후 운동). 그림 1에 나타난 평균 피부 온도가 32.80했습니다 + / - 1.03 ° 일 1 C (사전 운동) 및 33.96 + / - 1.46 ° 일 2 C (24 시간 후 운동) 및 32.82 + / - 일 3 1.29 (48시간 후 운동). 일 1 일 2 피부 온도의 이러한 차이는 (ANOVA P는 <0.01) 의미했습니다.

그러나, 취소 행사 팔위한 3 기간 사이에 변화가 분명되지 않았습니다. 평균 피부 온도가 33.08 것을 그림 1은 보여주는 + / - 0.83 ° 일 1 C (사전 운동) 및 32.79 + / - 1.42 ° 2 일 (24 시간 후 운동) 및 33.17를위한 C + / - 0.95 에 대해 하루 3 (48시간 후 운동). 3 일 동안 피부 온도의 이러한 차이는 (ANOVA P는 = 0.38) 중요한되지 않았습니다.

중이야에서 통증 수치의 결과는 그림 2에 표시됩니다. 마찬가지로 그림에서 볼ure 2, 보고된 통증은 일 2, 3에 극적으로 증가했다. 행사 근육의 통증 레벨은 3.6에서 + / 증가 - 36.3로, 6.1 일 1 + / - 2 일 22.8 및 37.5 + / - 25.3 일 3. 일 1이 증가 (ANOVA P는 <0.01) 의미했습니다.

미오 글 로빈 농도 수준의 결과는 그림 3에 표시됩니다. 이 그림에서 볼 수 마찬가지로, 일 1 2 미오 글 로빈의 농도 (사전, 및 30 분 게시 운동) 사이에 변화는 거의 없었습니다. 그러나 3 일에, 미오 글 로빈의 증가는 매우 큽니다. 일 1 처음 2 농도에 비해 3 일이 증가는 혈액의 밀리리터 당 약 147 나노 그램 (NG / ML)되었습니다. 미오 글 로빈의 농도가 30.12되었습니다 + / - 기준선에서 7.66 NG / ML, 31.66 + / - 11.89 NG / ML 30 분 게시 운동, 그리고 178.96 + / - 249.51 NG / 일 3 ML. 3 일이 증가 (ANOVA P는 <0.01) 매우 중요했습니다.

상관 관계 분석은 피부의 온도 사이에 이루어졌다IR 이미지 및 중이야의 쓰림 수준에서 얻은. 그것은 일 2 중이야의 수치, 그리고 일 2 피부 온도 측정 사이에 상당한 상관 관계가있다는 것을 발견했다. 이 상관 관계가 중요한되었다 (R = 0.312, P <0.05). 그러나 중이야 판독 및 일 3 피부의 온도 사이에는 분명 상관 관계가 없었다. 이 상관 관계가 무의미한되었다 (R = 0.047, P = 0.77).

그림 1. 행사 팔 (다이아몬드)의 피부 온도 차이, 그리고 3 일간의 기간 동안 41 과목을 취소 행사 팔 (광장)의 대표적인 그래프.

그림 2. 모두 41 과목에 대한 3 일간의 기간 동안 중이야로 측정된 인식 근육 쓰림의 차이의 대표적인 그래프.

그림 3. 3 시간 기간 동안 모두 41 과목 미오 글 로빈의 농도의 차이의 대표적인 그래프.

그림 4. 운동을하기 전에 주제의 행사 팔) 전형적인 IR 이미지. 24시간 운동 후 동일한 과목 팔 B) IR 이미지.

그림 5. 운동을하기 전에 주제의 취소 행사 팔) 전형적인 IR 이미지. 24시간 운동 후 동일한 과목 팔 B) IR 이미지.

그림 6. 대칼로리을 분석하는 관심의 4 영역의 그림팔 알 이미지.

그림 7. 행사 팔의 IR 이미지 관심의 4 박스를 보여주는 "ThermoVision ExaminIR"에 대한 소프트웨어 인터페이스입니다. 또한 각 상자에 통계 해석은 표시됩니다.

그림 8.이 조사 (FLIR 660)에 사용되는 IR 열감지 카메라.

그림 9.) 떨어진 과목 암에서 IR 카메라 1m의 설치. B) LED 조명은 이미지가 찍은 실험실에서 사용.

그림 10.) 근육의 강도를 측정에 사용되는 BioPac 모듈. B) 스트레인 게이지 장치는 4로 고정5 ° 직각 벤치와 BioPac 시스템 줬습니다.

그림 11. 스트레인 게이지 장치에 힘을 exerting 전형적인 주제.

그림 12. 근육 쓰림를 유도를위한 운동 프로토콜을 겪고 주제.

이 조사의 주요 목적은 감지하고 운동 후 근육 쓰림을 측정 열 IR 영상의 유용성을 평가할 수 있었고, 우리의 결과는 적외선 영상은 특히 운동의 첫 24 시간 이내에 검출 DOMS에 대한 올바른 방법이 될 수 있다고 제안합니다. Pennes ¹⁸ 근육에서 사지에 피부에 열 흐름의 매우 상세한 모델을 제공로서 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 이 모델은 근육과 같은 깊은 조직에 열을 전도 열 교환을 통해 혈액으로 피부에 소산 수 있습니다 예측했다. 근육이 분명히, 운동하면 엄청난 열이 근육 섬유의 증가 때문에 신진 대사의 마찰 세력으로 인해 근육에 개발되고 있습니다. 근육 증가 혈액의 흐름은 또한 운동 후 근육의 증가 더위에 기여할 것입니다. 근육이 쉘 조직이기 때문에 온도가 보통 33 ° C에 32 그러나 혈액의 흐름이 행사 m로 증가되었을 때uscle 그것은 37 ° C ^18,19있는 핵심 조직의 온도를 접근한다. 이 증가 혈액의 흐름은 운동 종료 후 몇 시간 이내에 정상으로 돌아 가야한다. 그러나 온도가 여전히 24 시간 이후 연습에서 고가 때,이 손상은 운동 근육 일어난 것을 보여줍니다. 근육이 손상은 근육에서 피부 아래 감지 뜨거운 자리를 원인 overlying 스킨, 추가 열 전송됩니다.

IR 영상은 많은 질병 ^17,19-24를 감지하고 진단하기 위해 사용되었습니다. 인체의 온도의 변화는 항상 증가 열을 주로 염증이나 감염 ¹⁷ 일종과 관련된 장애의 지표를했습니다. 따라서 고가 피부 온도는 모든 과목에서 24 시간 이후 운동이 가능하게 높은 염증으로 인해 근육의 혈액 흐름과 조직 손상을 수리 ^2의 결과 발견했습니다. 또한, 더 눈에 띄는 incr 없습니다유엔 - 행사 팔의 피부 온도에 질때는 연구의 3 일 동안 발생했습니다. 근육 혈액 흐름이 행사 팔을 상승 남아 따라서, 따뜻한 혈액이 근육을 따뜻하게 유지 것이며 따라서 overlying 피부 온기를 유지합니다. 영향을받는 병변 사이트 ^20,21에 흐르는 혈액의 증가 때문에 결과적으로 여성과 피부암의 유방 종양은 쉽게 IR 이미징에 의해 감지 수 있습니다.

일 2 3, 일 3 증가 미오 글 로빈의 농도에서 높은 쓰림 수준 (중이야) DOMS의 두 지표입니다. 이것은 과목 운동 세션 이후에 화낼 한 것으로 나타났습니다. 결과에서 볼되면서, 같은 날에 일 2 증가 피부 온도, 및 증가 쓰림 레벨 사이의 관계가 발생했습니다. 피부 온도가 정상으로 돌아 돌아오는 동안 미오 글 로빈의 농도는 여전히 일 3 상승했다. 혈액에 미오 글 로빈이 지연 릴리스는 근육으로 인해 수염증 및 운동 ^25,26 후 근육 섬유에서 발생하는 손상의 느린 반응.

그러나 3 ~ 5 일 후, 여전히 혈액 흐름이 아마 정상으로 가까이하더라도 사소한 조직 복구와 재건있을 수 있습니다. 손상이 이미 완료 되었기 때문에 왜 제 ^3의 날, 우리가, 피부 온도와 쓰림 레벨 간의 상관 관계를 보지 못했다라고. 당신이 24 시간 조직 혈액 흐름의 증가 지속적인면, 그때 당신이 조직에 손상이있어 알고 것을 보여줍니다 때문에 따라서, 우리는 이것이 쓰림의 예측이라고 생각합니다. 이 손상은 중이야의 수치와 혈액의 미오 글 로빈의 농도에 의해 확인되었다. 따라서 피부 온도 수치가 높은 24시간 포스트 운동은 sorer는 제목은 나중에있을 것입니다.

따라서, IR 열 화상은 초기 단계 DOMS를 탐지에 큰 도움이 될 것입니다. 또한 looki의 흥미로운, 그리고 고통없이 방법이 될 것입니다행사와 고통 아르되었습니다 근육에 NG, 운동 후 시간 이상입니다. 스포츠 설정에서 DOMS의 조기 발견은 초기 운동에 따라 일 동안 - 운동 아픈 근육의 부상 발생률을 낮추는에 도움을 줄 수 있습니다.

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

우리는이 일을 지원 화이자 제약에서 계약 (WS1763368)을 인정하고 싶습니다. 우리는 또한 그들의 지원을위한 고등 교육의 사우디 아라비아 교육부 (MOHE)을 감사드립니다.