Muscle Architecture and Subcutaneous Fat Measurements of Rectus Femoris and Vastus Lateralis at Optimal Length Aided by a Novel Ultrasound Transducer Attachment

Physiother Can. 2023 Feb 8;75(1):74-82. doi: 10.3138/ptc-2021-0016. eCollection 2023 Winter.

Abstract

Purpose: This cross-sectional study determines the sensitivity of muscle architecture and fat measurements of the rectus femoris (RF) and vastus lateralis (VL) muscles from ultrasound images acquired with varying transducer tilt, using a novel transducer attachment, in healthy adults. Secondary objectives were to estimate intrarater and interrater reliability of image measurement and acquisition, respectively. Methods: Thirty healthy adults participated (15 women and 15 men; 25 [SD 2.5] y). Ultrasound image acquisition was conducted by two raters at different transducer tilts relative to the skin: estimated perpendicular, and five measured angles (80°, 85°, 90°, 95°, 100°) using the transducer attachment. Muscle thickness (MT), subcutaneous fat thickness (FT), pennation angle (PA), and fascicle length (FL) were measured. Sensitivity and reliability were assessed using intra-class correlation coefficients (ICCs) and standard error of measurements (SEMs). Results: MT and FT for RF and VL were not sensitive to transducer tilt. However, PA and FL were sensitive to transducer tilt. MT and FT for both muscles showed high ICCs and low SEMs for intrarater and interrater reliability. For PA of both muscles, standardizing transducer tilt improved interrater ICCs and lowered SEMs. Conclusion: MT and FT measurements of RF and VL acquired at 60° knee flexion are robust to varying transducer tilt angles. PA measurements benefit from standardizing transducer tilt.

Objectif : étude transversale pour déterminer la sensibilité de l’architecture musculaire et des mesures lipidiques du muscle droit antérieur de la cuisse (MDAC) et du muscle vaste externe (MVE) à partir des images échographiques acquises chez des adultes en santé par diverses inclinaisons du transducteur, au moyen d’un nouveau dispositif. Les objectifs secondaires consistaient à évaluer la fiabilité intraévaluateurs et interévaluateurs des mesures et de l’acquisition des images, respectivement. Méthodologie: au total, 30 adultes en santé ont participé (15 femmes et 15 hommes de 25 [ÉT 2,5 ans]). Deux évaluateurs ont acquis des images échographiques à des inclinaisons différentes du transducteur par rapport à la peau : mesure perpendiculaire estimative et mesure à cinq angles (80°, 85°, 90°, 95°, 100°) au moyen du dispositif du transducteur. Ils ont mesuré l’épaisseur des muscles (ÉM), l’épaisseur de la graisse sous-cutanée (ÉG), l’angle de pennation (AP) et la longueur des fascicules (LF). Ils ont aussi évalué la sensibilité et la fiabilité au moyen de coefficients de corrélation intraclasse (CCI) et de l’écart-type des mesures (ÉTM). Résultats: l’ÉM et l’ÉG du MDAC et du MVE n’étaient pas sensibles à l’inclinaison du transducteur, mais l’AP et la LF l’étaient. La fiabilité intraévaluateur et interévaluateur de l’ÉM et de l’ÉG des deux muscles présentait un CCI élevé et un ÉTM faible. Pour ce qui est de l’AP des deux muscles, la standardisation de l’inclinaison du transducteur améliorait la CCI et réduisait l’ÉTM interévaluateurs. Conclusion: les mesures de l’ÉM et de l’ÉG du MDAC et du MVE acquises à une flexion du genou de 60° sont probantes à des angles d’inclinaison variables du transducteur. Les mesures de l’AP tirent profit d’une inclinaison du transducteur standardisée.

Keywords: anatomy; cross-sectional; muscle; reproducibility of results; skeletal; ultrasonography.