Доплеровська міографія: локальна реєстрація м'язової активності при статичному навантаженні
Ключові слова:
акустична міографія, саркомер, м'язові вібрації, доплеровський спектр, моніторинг
Анотація
В работе исследована возможность регистрации локальных вибраций скелетных мышечных тканей in vivo при помощи ультразвукового доплеровского метода. Измерения проводились на мышцах предплечья под действием постоянной нагрузки, а также в состоянии полного расслабления. Из анализа полученных спектральных кривых локальных перемещений в мышечных тканях следует, что амплитудно-частотные характеристики колебательных движений мышечных волокон в нагруженном состоянии и состоянии покоя существенно различаются. Проведенный анализ и сформулированная гипотеза о физической природе регистрируемых сигналов указывают на принципиальную возможность использования ультразвуковой доплеровской миографии для диагностики состояния скелетных мышц.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: акустическая миография, саркомер, мышечные вибрации, доплеровский спектр, мониторинг.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Kitamura К., Tokunaga М., Iwane А.Н., Yanagida Т. A single myosin head moves along an actin filament with regular steps of 5.3 nanometers // Nature. - 1999. - V. 397. - P. 129-134.
2. Katsuyuki Shiroguchi, Kazuhiko Kinosita jr. Miosin V walks by lever action and Brownian motion // Science. - 2007. - V.316. - P. 1208-1212.
3. Reconditi M., Koubassova N., Linari M. et al. The conformation of myosin head domains in rigor muscle determined by X-ray interference // Biophys. J. - 2003. - V. 85. - P. 1098-1110.
4. Linari M., Brunello E., Reconditi M. et al. The structural basis of the increase in isometric force production with temperature in frog skeletal muscle // J. Physiol, - 2005. - V. 567. - P. 459-469.
5. Piazzesi G., Reconditi M., Linari M. et al. Mechanism of force generation by myosin heads in skeletal muscle // Nature. - 2002. - V. 415. - P. 659-662.
6. Rayment I., Rypniewski W., Schmidt-Base K. et al. Three dimensional structure of myosin subfragment-1: a molecular motor//Science. - 1993. - V. 261.-P. 50-58.
7. Rayment I., Holden M.H., Whittaker M. et al. Structure of actin-myosin complex and its implications for muscle contraction // Science. - 1993. - V. 261. - P. 58-65.
8. Wells P.N.T. Doppler studies of the vascular system (Review) // Europ. J. Ultrasound. - 1998 - V 7 -P. 3-8.
9. Kanai H, Sato M., Koiwa Y., Chubachi N. Transcutaneous measurement and spectrum analysis of hart wall vibrations // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectr. Freq. Control. - 1996. -V. 43. - P. 791-810.
10. Mashiyama Т., Hasegava H., Kanai H. Designing beam steering for accurate measurement of intima-media thickness at carotid sinus // Jap. J. Appl. Phys. - 2006. - V. 45, N5B. - P. 4722-4726.
11. de Körte C.L., Pasterkamp G., van der Steen A.F.W, et al. Characterization of plaque components with intravascular ultrasound elastography in human femoral and coronary arteries in vitro // Circulation. - 2000. -V. 102.-P. 617-623.
12. Rubin J.M., Xie H., Kim K. et al. Sonographic elasticity imaging of acute and chronic deep venous thrombosis in humans // J. Ultrasound Med. - 2006.- V. 25, N9. - P. 1179-1186.
13.0phir J., Alam S.K., Garra B.S. et al. Elastography: imaging the elastic properties of soft tissues with ultrasound // J. Med. Ultrason. - 2002. - V. 29, N4. - P. 155-171.
14. Girnyk S., Barannik A., Barannik E. et al. The estimation of elasticity and viscosity of soft tissues in vitro using the data of remote acoustic palpation // Ultrasound Med. Biol. - 2,006. - V. 32, N2. - P. 211-219.
15. Hemmerling TM, et al. Phonomyography and mechanomyography can be used interchangeably to measure neuromuscular block at the adductor pollicis muscle // Anesthesia & Analgesia, 2004. - V. 98. - P. 377-381.
16. Hemmerling T.M., Michaud G., Babin D., Trager G., Donati F. Comparison of phonomyography with balloon pressure mechanomyography to measure contractile force at the corrugator supercilii muscle // Can. J. Anaesth. V. 51. - V. 2. - 2004. - P. 116-121.
17. S.F. Levinson, H. Kanai, H. Hasegawa. Doppler myography - detecting and imaging intrinsic muscle sounds // Proceedings of the Fourth International Conference on the Ultrasonic Measurement and Imaging of Tissue Elasticity. - Lake Travis, Austin, Texas, USA, -2005. - P. 100.
18. Гирнык C.A., Баранник E.A, Баранник A.E., Товстяк В.В., Марусенко А.И, Волохов В.А, Ультразвуковая система для определения вязкоупругих свойств мягких тканей // Вісн. ХНУ № 637. Біофізичний вісник-2004. - Вип. 1-2. - С.94-101.
19. Barannik E.A. Girnyk S.A., Tovsniak V.V., Marusenko А.I., Emilianov S.Y., Sarvazyan А.P. Doppler ultrasound detection of shear waves remotely induced in tissue phantoms and tissue in vitro. //Utrasonics. -2002.- V.40, - P. 849-853.
20. Barannik E.A., Girnyk S.A., Tovsniak V.V., Marusenko A.I., Volkhov V.A., Sarvazyan A.P. The influences of viscosity on the shear remotely induced by focused ultrasound in viscoelastic media // JASA. -2004. V.115.-P.2358-2364.
21. В.И. Дещеревский. Математические модели мышечного сокращения. - М.: Наука, -1977. - 160с.
22. Bagshaw, С. R. Muscle Contraction, 2nd Ed. Chapman and Hall, London, UK, -1993.
23. Cooke, R. The mechanism; of muscle contraction. CRC Crit. Rev. Biochem. -1986. V.21. -P. 53-118.
24. Piazzesi G. and Lombardi V. A cross-bridge model that is able to explain mechanical and energetic properties of shortening muscle // Biophys. J. - 1995. - V. 68. - P. 1966-1979.
25. Ganhui Lan and Sean X. Sun. Dynamics of Myosin-Driven Skeletal Muscle Contraction: I. Steady-State Force Generation // Biophysical Journal. -2005. -V. 88, -P. 4107-4117.
26. Duke T.A.J. Molecular model of muscle contraction // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 1999. - V.96. - P. 2770-2775.
27. Martyn D.A., Chase P.B., Regnier M., Gordon A.M. A simple model with myofilament compliance predicts activation-dependent crossbridge kinetics in skinned skeletal fibers // Biophys. J. - 2002. - V.83, N6. -P. 3425-3434.
28. Xiumei Liu, Pollack G.H. Stepwise Sliding of single actin and myosin filaments // Biophys. J. - 2004. -V.86.-P. 353-358
29. Э.И. Борзяк, Л.И. Волкова, E.A. Добровольская и др. Анатомия человека: В двух томах, т.1. -М: Медицина. -1996. -544 с.
2. Katsuyuki Shiroguchi, Kazuhiko Kinosita jr. Miosin V walks by lever action and Brownian motion // Science. - 2007. - V.316. - P. 1208-1212.
3. Reconditi M., Koubassova N., Linari M. et al. The conformation of myosin head domains in rigor muscle determined by X-ray interference // Biophys. J. - 2003. - V. 85. - P. 1098-1110.
4. Linari M., Brunello E., Reconditi M. et al. The structural basis of the increase in isometric force production with temperature in frog skeletal muscle // J. Physiol, - 2005. - V. 567. - P. 459-469.
5. Piazzesi G., Reconditi M., Linari M. et al. Mechanism of force generation by myosin heads in skeletal muscle // Nature. - 2002. - V. 415. - P. 659-662.
6. Rayment I., Rypniewski W., Schmidt-Base K. et al. Three dimensional structure of myosin subfragment-1: a molecular motor//Science. - 1993. - V. 261.-P. 50-58.
7. Rayment I., Holden M.H., Whittaker M. et al. Structure of actin-myosin complex and its implications for muscle contraction // Science. - 1993. - V. 261. - P. 58-65.
8. Wells P.N.T. Doppler studies of the vascular system (Review) // Europ. J. Ultrasound. - 1998 - V 7 -P. 3-8.
9. Kanai H, Sato M., Koiwa Y., Chubachi N. Transcutaneous measurement and spectrum analysis of hart wall vibrations // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectr. Freq. Control. - 1996. -V. 43. - P. 791-810.
10. Mashiyama Т., Hasegava H., Kanai H. Designing beam steering for accurate measurement of intima-media thickness at carotid sinus // Jap. J. Appl. Phys. - 2006. - V. 45, N5B. - P. 4722-4726.
11. de Körte C.L., Pasterkamp G., van der Steen A.F.W, et al. Characterization of plaque components with intravascular ultrasound elastography in human femoral and coronary arteries in vitro // Circulation. - 2000. -V. 102.-P. 617-623.
12. Rubin J.M., Xie H., Kim K. et al. Sonographic elasticity imaging of acute and chronic deep venous thrombosis in humans // J. Ultrasound Med. - 2006.- V. 25, N9. - P. 1179-1186.
13.0phir J., Alam S.K., Garra B.S. et al. Elastography: imaging the elastic properties of soft tissues with ultrasound // J. Med. Ultrason. - 2002. - V. 29, N4. - P. 155-171.
14. Girnyk S., Barannik A., Barannik E. et al. The estimation of elasticity and viscosity of soft tissues in vitro using the data of remote acoustic palpation // Ultrasound Med. Biol. - 2,006. - V. 32, N2. - P. 211-219.
15. Hemmerling TM, et al. Phonomyography and mechanomyography can be used interchangeably to measure neuromuscular block at the adductor pollicis muscle // Anesthesia & Analgesia, 2004. - V. 98. - P. 377-381.
16. Hemmerling T.M., Michaud G., Babin D., Trager G., Donati F. Comparison of phonomyography with balloon pressure mechanomyography to measure contractile force at the corrugator supercilii muscle // Can. J. Anaesth. V. 51. - V. 2. - 2004. - P. 116-121.
17. S.F. Levinson, H. Kanai, H. Hasegawa. Doppler myography - detecting and imaging intrinsic muscle sounds // Proceedings of the Fourth International Conference on the Ultrasonic Measurement and Imaging of Tissue Elasticity. - Lake Travis, Austin, Texas, USA, -2005. - P. 100.
18. Гирнык C.A., Баранник E.A, Баранник A.E., Товстяк В.В., Марусенко А.И, Волохов В.А, Ультразвуковая система для определения вязкоупругих свойств мягких тканей // Вісн. ХНУ № 637. Біофізичний вісник-2004. - Вип. 1-2. - С.94-101.
19. Barannik E.A. Girnyk S.A., Tovsniak V.V., Marusenko А.I., Emilianov S.Y., Sarvazyan А.P. Doppler ultrasound detection of shear waves remotely induced in tissue phantoms and tissue in vitro. //Utrasonics. -2002.- V.40, - P. 849-853.
20. Barannik E.A., Girnyk S.A., Tovsniak V.V., Marusenko A.I., Volkhov V.A., Sarvazyan A.P. The influences of viscosity on the shear remotely induced by focused ultrasound in viscoelastic media // JASA. -2004. V.115.-P.2358-2364.
21. В.И. Дещеревский. Математические модели мышечного сокращения. - М.: Наука, -1977. - 160с.
22. Bagshaw, С. R. Muscle Contraction, 2nd Ed. Chapman and Hall, London, UK, -1993.
23. Cooke, R. The mechanism; of muscle contraction. CRC Crit. Rev. Biochem. -1986. V.21. -P. 53-118.
24. Piazzesi G. and Lombardi V. A cross-bridge model that is able to explain mechanical and energetic properties of shortening muscle // Biophys. J. - 1995. - V. 68. - P. 1966-1979.
25. Ganhui Lan and Sean X. Sun. Dynamics of Myosin-Driven Skeletal Muscle Contraction: I. Steady-State Force Generation // Biophysical Journal. -2005. -V. 88, -P. 4107-4117.
26. Duke T.A.J. Molecular model of muscle contraction // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 1999. - V.96. - P. 2770-2775.
27. Martyn D.A., Chase P.B., Regnier M., Gordon A.M. A simple model with myofilament compliance predicts activation-dependent crossbridge kinetics in skinned skeletal fibers // Biophys. J. - 2002. - V.83, N6. -P. 3425-3434.
28. Xiumei Liu, Pollack G.H. Stepwise Sliding of single actin and myosin filaments // Biophys. J. - 2004. -V.86.-P. 353-358
29. Э.И. Борзяк, Л.И. Волкова, E.A. Добровольская и др. Анатомия человека: В двух томах, т.1. -М: Медицина. -1996. -544 с.
Опубліковано
2008-09-29
Цитовано
Як цитувати
Kulibaba, A. A., Girnyk, S. A., Tolstoluzhsky, D. A., & BаrаnniкE. A. (2008). Доплеровська міографія: локальна реєстрація м’язової активності при статичному навантаженні. Біофізичний вісник, 1(20), 79-87. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/1584
Розділ
Медична фізика
Авторське право (c) 2008 Біофізичний вісник
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
