nach oben

European Journal of Applied Physiology

Erschienen in:

01.03.2009 | Original Article

Evaluation of exercised or cooled skeletal muscle on the basis of diffusion-weighted magnetic resonance imaging

verfasst von: Osamu Yanagisawa, Daisuke Shimao, Katsuya Maruyama, Matthew Nielsen

Erschienen in: European Journal of Applied Physiology | Ausgabe 5/2009

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

In this study, we assessed the physiological changes after exercising or cooling skeletal muscles on the basis of the apparent diffusion coefficient (ADC) values in magnetic resonance (MR) diffusion-weighted images (DWIs). DWIs of the ankle dorsiflexors were acquired with a 1.5-T MR device before and after exercising (22 subjects) or cooling (19 subjects). The exercise comprised a 5-min walk with the ankles dorsiflexed and a 30-time ankle dorsiflexion. Cooling (0°C) of the ankle dorsiflexors was performed for 30 min. ADC values were calculated as ADC1—reflecting diffusion and perfusion and ADC2—approximating the true diffusion coefficient of the ankle dorsiflexors before and after exercising or cooling. ADC1 and ADC2 significantly increased with exercise and decreased with cooling (P < 0.05). Considering both diffusion and perfusion, ADC values allowed us to evaluate the intramuscular changes induced by exercising or cooling in terms of the motion of water molecules and microcirculation.

Burdette JH, Elster AD, Ricci PE (1999) Acute cerebral infarction: quantification of spin-density and T2 shine-through phenomena on diffusion-weighted MR images. Radiology 212:333–339PubMed

Cagnie B, Dickx N, Peeters I, Tuytens J, Achten E, Cambier D, Danneels L (2008) The use of functional MRI to evaluate cervical flexor activity during different cervical flexion exercises. J Appl Physiol 104:230–235. doi:10.1152/japplphysiol.00918.2007 PubMedCrossRef

DeLorey DS, Shaw CN, Shoemaker JK, Kowalchuk JM, Paterson DH (2004) The effect of hypoxia on pulmonary O₂ uptake, leg blood flow and muscle deoxygenation during single-leg knee-extension exercise. Exp Physiol 89:293–302. doi:10.1113/expphysiol.2003.026864 PubMedCrossRef

Doran M, Bydder GM (1990) Magnetic resonance: perfusion and diffusion imaging. Neuroradiology 32:392–398. doi:10.1007/BF00588472 PubMedCrossRef

Fotedar LK, Slopis JM, Narayana PA, Fenstermacher MJ, Pivarnik J, Butler IJ (1990) Proton magnetic resonance of exercise-induced water changes in gastrocnemius muscle. J Appl Physiol 69:1695–1701PubMed

Heemskerk AM, Drost MR, van Bochove GS, van Oosterhout MF, Nicolay K, Strijkers GJ (2006) DTI-based assessment of ischemia-reperfusion in mouse skeletal muscle. Magn Reson Med 56:272–281. doi:10.1002/mrm.20953 PubMedCrossRef

Hiroyuki H, Hamaoka T, Sako T, Nishio S, Kime R, Murakami M, Katsumura T (2002) Oxygenation in vastus lateralis and lateral head of gastrocnemius during treadmill walking and running in humans. Eur J Appl Physiol 87:343–349. doi:10.1007/s00421-002-0644-y PubMedCrossRef

Kenny GP, Reardon FD, Zaleski W, Reardon ML, Haman F, Ducharme MB (2003) Muscle temperature transients before, during, and after exercise measured using an intramuscular multisensor probe. J Appl Physiol 94(6):2350–2357PubMed

Koh DM, Takahara T, Imai Y, Collins DJ (2007) Practical aspects of assessing tumors using clinical diffusion-weighted imaging in the body. Magn Reson Med Sci 6:211–224. doi:10.2463/mrms.6.211 PubMedCrossRef

Larsen RG, Ringgaard S, Overgaard K (2007) Localization and quantification of muscle damage by magnetic resonance imaging following step exercise in young women. Scand J Med Sci Sports 17:76–83PubMed

Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, Grenier P, Cabanis E, Laval-Jeantet M (1986) MR imaging of intravoxel incoherent motions: application to diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology 161:401–407PubMed

Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, Aubin ML, Vignaud J, Laval-Jeantet M (1988) Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging. Radiology 168:497–505PubMed

Le Rumeur E, De Certaines J, Toulouse P, Rochcongar P (1987) Water phases in rat striated muscles as determined by T2 proton NMR relaxation times. Magn Reson Imaging 5:267–272. doi:10.1016/0730-725X(87)90003-8 PubMedCrossRef

Morvan D (1995) In vivo measurement of diffusion and pseudo-diffusion in skeletal muscle at rest and after exercise. Magn Reson Imaging 13:193–199. doi:10.1016/0730-725X(94)00096-L PubMedCrossRef

Morvan D, Leroy-Willig A (1995) Simultaneous measurements of diffusion and transverse relaxation in exercising skeletal muscle. Magn Reson Imaging 13:943–948. doi:10.1016/0730-725X(95)02006-F PubMedCrossRef

Morvan D, Leroy-Willig A, Malgouyres A, Cuenod CA, Jehenson P, Syrota A (1993) Simultaneous temperature and regional blood volume measurements in human muscle using an MRI fast diffusion technique. Magn Reson Med 29:371–377. doi:10.1002/mrm.1910290313 PubMedCrossRef

Phuttharak W, Galassi W, Laopaiboon V, Laopaiboon M, Hesselink JR (2007) Abnormal diffusivity of normal appearing brain tissue in multiple sclerosis: a diffusion-weighted MR imaging study. J Med Assoc Thai 90:2689–2694PubMed

Ploutz-Snyder LL, Convertino VA, Dudley GA (1995) Resistance exercise-induced fluid shifts: change in active muscle size and plasma volume. Am J Physiol 269:R536–R543PubMed

Sendowski I, Savourey G, Launay JC, Besnard Y, Cottet-Emard JM, Pequignot JM, Bittel J (2000) Sympathetic stimulation induced by hand cooling alters cold-induced vasodilatation in humans. Eur J Appl Physiol 81:303–309. doi:10.1007/s004210050047 PubMedCrossRef

Sjogaard G, Saltin B (1982) Extra- and intracellular water spaces in muscles of man at rest and with dynamic exercise. Am J Physiol 243:271–280

Turner R, Le Bihan D, Maier J, Vavrek R, Hedges LK, Pekar J (1990) Echo-planar imaging of intravoxel incoherent motion. Radiology 177:407–414PubMed

Yanagisawa O, Homma T, Okuwaki T, Shimao D, Takahashi H (2007) Effects of cooling on human skin and skeletal muscle. Eur J Appl Physiol 100:737–745. doi:10.1007/s00421-007-0470-3 PubMedCrossRef

Yanagisawa O, Kudo H, Takahashi N, Yoshioka H (2004) Magnetic resonance imaging evaluation of cooling on blood flow and oedema in skeletal muscles after exercise. Eur J Appl Physiol 91:737–740. doi:10.1007/s00421-004-1060-2 PubMedCrossRef

Yanagisawa O, Niitsu M, Takahashi H, Goto K, Itai Y (2003) Evaluations of cooling exercised muscle with MR imaging and 31P MR spectroscopy. Med Sci Sports Exerc 35:1517–1523. doi:10.1249/01.MSS.0000084418.96898.2E PubMedCrossRef

Yanagisawa O, Shimao D, Maruyama K, Nielsen M, Irie T, Niitsu M (2009) Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of human skeletal muscles: Gender-, age-, and muscle-related differences in apparent diffusion coefficient. Magn Reson Imaging 27:69–78. doi:10.1016/j.mri.2008.05.011 PubMedCrossRef

Yao L, Sinha U (2000) Imaging the microcirculatory proton fraction of muscle with diffusion-weighted echo-planar imaging. Acad Radiol 7:27–32. doi:10.1016/S1076-6332(00)80440-7 PubMedCrossRef

Titel: Evaluation of exercised or cooled skeletal muscle on the basis of diffusion-weighted magnetic resonance imaging
verfasst von: Osamu Yanagisawa
Daisuke Shimao
Katsuya Maruyama
Matthew Nielsen
Publikationsdatum: 01.03.2009
Verlag: Springer-Verlag
Erschienen in: European Journal of Applied Physiology / Ausgabe 5/2009
Print ISSN: 1439-6319
Elektronische ISSN: 1439-6327
DOI: https://doi.org/10.1007/s00421-008-0954-9

Neu im Fachgebiet Arbeitsmedizin

Das Geschlechterparadoxon in der gesundheitlich beeinträchtigten Lebenszeit – Ende eines Mythos?

Open Access Hüftgelenksbewegungseinschränkung Leitthema

Beginnend mit den 1920er-Jahren hat sich eine Vorstellung über die Geschlechterdifferenzen in Gesundheit und Mortalität etabliert, die von Lorber und Moore in dem einprägsamen Satz: „Women get sicker, but men die quicker“, zusammengefasst wurde [ 1 …, S. 13]. Tatsächlich erscheinen vor dem Hintergrund der höheren Lebenserwartung der Frauen die Studienergebnisse zu den Geschlechterdifferenzen in der Morbidität überraschend, wonach Frauen im Durchschnitt einen schlechteren Gesundheitszustand aufweisen als Männer [

Gesunde Lebenserwartung: Ein kritischer Blick auf Nutzen und Potenziale des demographischen Gesundheitsindikators

Open Access Leitthema

Die demographische Alterung hat vielfältige gesellschaftliche Konsequenzen, deren Ausmaß wesentlich vom Gesundheitszustand der Bevölkerung abhängt. Um diesen analysieren und bewerten zu können, wurden spezielle Kennziffern entwickelt, die in …

Wie hat sich die Lebenserwartung ohne funktionelle Einschränkungen in Deutschland entwickelt? Eine Analyse mit Daten des Deutschen Alterssurveys (DEAS)

Open Access Hüftgelenksbewegungseinschränkung Leitthema

Deutschland erfährt, wie andere Hocheinkommensstaaten, aufgrund kontinuierlich rückläufiger Mortalität und niedriger Geburtenraten tiefgreifende demografische Veränderungen. Der demografische Wandel führt in Deutschland zu einem zunehmend höheren …

Hitzeschutz im Fokus der hessischen Betreuungs- und Pflegeaufsicht

Open Access Klimawandel Übersichtsartikel

Im Sommer 2023 kündigte das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) einen nationalen Hitzeschutzplan an und forderte die Länder auf, zu prüfen, „ob die Warnstufen des [Deutschen Wetterdienstes] DWD mit der Durchführung von Akutmaßnahmen …

Springer Medizin

Abstract

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 5/2009

Cytosolic pH buffering during exercise and recovery in skeletal muscle of patients with McArdle’s disease

Total haemoglobin mass but not cardiac volume adapts to long-term endurance exercise in highly trained spinal cord injured athletes

Exercise modality and physical fitness in perimenopausal women

The eccentric muscle loading influences the pacing strategies during repeated downhill sprint intervals

Changes in serum cartilage oligomeric matrix protein (COMP), plasma CPK and plasma hs-CRP in relation to running distance in a marathon (42.195 km) and an ultra-marathon (200 km) race

Is the balance between skeletal muscular metabolic capacity and oxygen supply capacity the same in endurance trained and untrained subjects?

Neu im Fachgebiet Arbeitsmedizin

Das Geschlechterparadoxon in der gesundheitlich beeinträchtigten Lebenszeit – Ende eines Mythos?

Gesunde Lebenserwartung: Ein kritischer Blick auf Nutzen und Potenziale des demographischen Gesundheitsindikators

Wie hat sich die Lebenserwartung ohne funktionelle Einschränkungen in Deutschland entwickelt? Eine Analyse mit Daten des Deutschen Alterssurveys (DEAS)

Hitzeschutz im Fokus der hessischen Betreuungs- und Pflegeaufsicht