Evaluation of local oxygen consumption in human flexor digitorum superficialis muscle by near infrared spectroscopy

Abstract

İskelet kasının mekanik ve fizyolojik durumu arasındaki ilişki, ürettiği kuvveti belirlemede önemli rol oynar. Bu çalışmanın amacı, farklı biyomekanik koşullarda yapılan isometrik kasılmalar sırasında insan neksör digitorum superficialis (FDS) kasının bölgesel oksijen tüketimi ile kuvvet üretimi arasındaki ilişkiyi incelemektir. Çalışmanın bir diğer amacı, farklı kuvvet seviyelerinde yapılan izometrik el sıkma egzersizi sırasında FDS kasının komşu sinerjist kaslara göre konumunun ve bu kasların mutlak boy değişimlerinin, bölgesel enerji tüketimine etkisini incelemektir.Dokuz sağlıklı denek, el dinamometresini sürekli tutarak izometrik el sıkma egzersizi yaptı. El sıkma egzersizi, bilek (i) maksimal neksiyonda (ii) maksimal ekstan-siyonda ve (iii) nötral pozisyonda olmak üzere üç farklı bilek pozisyonunda yapıldı. FDS kasının bölgesel oksijen tüketimi (mV02) ve egzersiz sonrası toparlama süreci (trec) yakın kızılötesi spektroskopi yöntemiyle ölçüldü.mVÛ2 ve trec'nin kuvvet seviyesiyle ilişkisinin maksimal istemli kasılma kuvvetinin % 40'ma kadar doğrusal olduğu bulundu (p<0.05). Her kuvvet seviyesinde mVCVnin bilek maksimal ekstansiyondayken en düşük olduğu görüldü(p=0.004). İki parametre de bilek ekstansiyondayken azalma gösterdi. Sonuçlar, bölgesel enerji tüketiminin kasın komşu sinerjist kaslara göre konumunun ve bu kasların boy değişiminden etkilendiğine işaret etmektedir. Kasın komşu kas ve kasdışı yapılar arasındaki bağdokusal kuvvet iletiminin bu kasın enerji tüketimini belirlemede rol oynayabileceği önerilmiştir.Anahtar Sözcükler: Yakın kızılötesi spektroskopi yöntemi, bölgesel oksijen tüketimi, izometrik el sıkma egzersizi.

A strong relationship between mechanical and physiological conditions of skele-tal muscle determines the force generated by that muscle. The aim of this study was toevaluate the relationship between local oxygen consumption and local force producedduring isometric contractions at varying biomechanical conditions. Another aim of thestudy was to investigate the eect of relative position and absolute length changes onlocal energy consumption of exor digitorum supercialis (FDS) muscle during isomet-ric contractions performed at various muscle length and force levels.Nine healthy male subjects performed sustained isometric handgrip exercise bycontinuously pressing on a hand dynamometer. The handgrip exercise was performedwhile the wrist is (i) maximally exed, (ii) maximally extended and (iii) in neutralposition. Local oxygen consumption (mVO2) and time course of recovery (trec) of FDSmuscle were measured by functional near infrared spectroscopy (fNIRS).mVO2 and trec were linearly related with force level up to 40% of maximalvoluntary contraction force (MVC) at all wrist positions (p<0.05). At each force level,mVO2 was observed to be lowest when the wrist was maximally extended (p=0.0004).Both parameters presented a decrease as the wrist was extended. The results imply thatlocal energy consumption has a dependence on muscle relative position and length. It issuggested that myotendinious force transmission between a muscle and its surroundingstructures might be a determinant of local of energy consumption.Keywords: Near infrared spectroscopy, local oxygen consumption, isometric handgripexercise.