Summary
Dit protocol beschrijft een nieuwe methode voor het schatten van het aantal werkende motor eenheden in een spier, door het aanbrengen van een model naar een gedetailleerde stimulus-respons-curve van de actiepotentiaal van samengestelde spier. Het is snel en eenvoudig uit te voeren en te analyseren en heeft uitstekende reproduceerbaarheid.
Abstract
Net als de andere methoden voor motor unit nummer schatting (MUNE), samengestelde is spier actiepotentiaal (CMAP) scan MUNE (MScan) een niet-invasieve electrophysiologic methode voor het schatten van het aantal werkende motor eenheden in een spier. MUNE is een belangrijk instrument voor de beoordeling van neuropathieën en neuronopathies. In tegenstelling tot de meeste MUNE methoden in gebruik, MScan beoordeelt alle motorische eenheden in een spier, door het aanbrengen van een model naar een gedetailleerde stimulus-respons-curve of CMAP scannen. Het vermijdt daarmee de bias die inherent zijn aan alle MUNE methoden gebaseerd op extrapolatie van een kleine steekproef van eenheden. Als 'Bayesian MUNE,' MScan analyse werkt door het aanbrengen van een model, die zijn opgebouwd uit motorische eenheden met verschillende amplitudes, drempels en drempel variabiliteiten, maar de montage methode heel anders, en voltooide binnen vijf minuten, in plaats van enkele uren is. De off line analyse van MScan werkt in twee fasen: eerst een voorlopige model is gegenereerd op basis van de helling en de afwijking van de punten van de scan, en ten tweede, dit model is dan verfijnd door het aanpassen van alle parameters ter verbetering van de fit tussen de originele scan en scans die zijn gegenereerd door het model.
Deze nieuwe methode is getest voor reproduceerbaarheid en tweemaal door twee geblindeerde artsen opnametijd op 22 Amyotrofische laterale sclerose (ALS) patiënten en 20 gezonde controles, met elke test herhaald. MScan toonde uitstekende intra - en intersite - rater reproduceerbaarheid met ICC waarden van > 0,98 en een variatiecoëfficiënt gemiddeld 12,3 ± 1,6%. Er was geen verschil in de intra-rater reproduceerbaarheid tussen de twee waarnemers. Gemiddelde opnameduur was 6.27 ± 0,27 min.
Dit protocol beschrijft hoe te registreren een CMAP-scan en hoe de MScan om software te gebruiken voor het afleiden van een schatting van het aantal en de grootte van de werkende motor eenheden. MScan is een snelle, gemakkelijke en reproduceerbare methode, die nuttig in de diagnoses en toezicht progressie van de ziekte in neuromusculaire aandoeningen zijn kan.
Introduction
Locomotorisch stelsel beweging is afhankelijk van de motor-eenheid, die naar een individuele motorische zenuw fiber samen met de spiervezels die activeert verwijst, en motor unit number/logisch is het aantal anterior hoorn cellen of innervating van een enkele spier1axonen. Tijdens de processen van de denervation en reinnervation, zijn gezonde axonen overnemen van de rol van axonen die door collaterale kiemen zijn verloren. Samengestelde spier actiepotentiaal (CMAP) amplitude geeft dus niet de nodige informatie over de mate van verlies van de motor eenheid. CMAP amplitude kan alleen beginnen te vallen wanneer meer dan 50% van motorische eenheden verloren zijn. De omvang van abnormale spontane activiteit of motor eenheid potentieel (MUP) wijzigingen doet ook niet correleren met de mate van denervation.
Er is over het algemeen niet elektrofysiologische techniek die het mogelijk voor eenvoudige, directe metingen van motor unit number/logisch maakt. In plaats daarvan wordt een schatting van de motor unit number/logisch (MUNE) gebruikt ter beoordeling van lagere motor neuron verlies2. Verschillende MUNE methoden hebben ontwikkeld sinds de tenuitvoerlegging van de eerste methode, incrementele stimulatie MUNE, die werd geïntroduceerd in 1971 door McComas3. De meeste methoden zijn gebaseerd op het meten van verschillende oppervlakte-opgenomen motor eenheid potentieel (sMUP) en de maximale CMAP door de amplitude van de gemiddelde sMUP te verdelen. Deze methoden omvatten incrementele stimulatie4, meerdere punt stimulatie (MPS)5en Prikker geactiveerd gemiddeld6. Andere MUNE methoden hebben statistische technieken op basis van de probabilistische aard van het afvuren van een motor eenheid in reactie op een prikkel7,8,9,10. Deze variabiliteit betekent dat verschillende combinaties van motorische eenheden afvuren tot variabiliteit in de grootte van de CMAP-reacties leidt. Motor unit nummer index (Munix) is dat een meer introduceerde onlangs methode, die gebruik maakt van de patronen van de oppervlakte interferentie opgenomen tijdens vrijwillige contracties te schatten de gemiddelde grootte van sMUP11,12.
Deze MUNE methoden die allen lijden aan één of meer beperkingen, zoals de aanwezigheid van subjectiviteit, afhankelijkheid van de absolute CMAP amplitude, bias in de selectie van eenheden, de lange tijd die nodig is om te proeven van voldoende eenheden of de lange tijd die nodig is om de resultaten te analyseren. Een nieuwe MUNE-methode heeft onlangs ontwikkeld, 'CMAP scan MUNE' (MScan), te overwinnen deze beperkingen13. Deze methode voorkomt de problemen die inherent zijn aan de eenheid selectie door inachtneming van de bijdrage van alle eenheden tot de CMAP, uitgedrukt in een gedetailleerde stimulus-respons-curve, of CMAP scan14,15. Het vermijdt ook de tijd van de uitgebreide analyse van een soortgelijke, model-montage methode9,10, met behulp van nieuwe algoritmen16. In een recente studie was de reproduceerbaarheid van MScan bij het schatten van het aantal eenheden van de motor beter dan twee meer traditionele methoden, MPS MUNE en Munix13. Bovendien kon de MScan motor eenheid verlies in vroegere stadia van Amyotrofische laterale sclerose (ALS) dan MPS MUNE en Munix tonen. MScan was sneller dan MPS MUNE en zo snel als Munix13.
Dit document beschrijft de methodologie van de MScan in detail. Het bevat ook een overzicht van de eerder gemelde intra - en intersite - rater reproduceerbaarheid van MScan bij patiënten met ALS en gezonde controle onderwerpen13, waardoor de lezer om te beoordelen of de methode geschikt is voor een geplande studie zou kunnen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle onderwerpen moeten geven hun schriftelijke toestemming voor onderzoek en het opname-protocol moet worden goedgekeurd door de juiste lokale ethische evaluatie board(s). Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de regionale wetenschappelijke ethisch comité en het Bureau voor gegevensbescherming Deens.
Opmerking: De opnames zijn gemaakt met de opname van de " "TRONDNF "" -protocol, dat een onderdeel van de software is (Zie de tabel van materialen). Andere apparatuur die wordt gebruikt is een bipolaire stimulator, een 50 Hz lawaai eliminator, een versterker en een analoog-naar-digitaal (A/D) bord (ook aanbevolen is een audio-versterker voor feedback over electromyogram (EMG) activiteit en u afgesneden het geluid tijdens een dempen box elektrische stimulatie). Motor unit number/logisch schatting door de MScan-methode omvat drie fasen: 1) voorbereiding van het onderwerp (wat betreft de zenuw prikkelbaarheid studies), 2) het opnemen van de CMAP-scan en 3) de resultaten analyseren met de software van de MScan. De procedure van de opname hieronder beschreven is specifiek voor de software en de instrumenten die we gebruiken (Zie de Tabel van materialen); Deze zal moeten worden aangepast voor andere software en hardware.
1. bereiding van het onderwerp
- Het scherm van de onderwerpen om ervoor te zorgen dat ze niet hoeft geen geschiedenis van zenuwstelsel-stoornissen (met name neuropathie en carpaal tunnelsyndroom), dan de ziekte-groep die zal worden onderzocht.
- Instrueer het onderwerp in detail over de onderzoeken en de aanvraag schriftelijke toestemming.
- De hoogte van het onderwerp dat wanneer de opname begint, de macht zullen geleidelijk worden verhoogd tot maximaal gevolgd door een daling van de stapsgewijze, en de examens ongeveer 5-6 min duurt.
- Uitleggen dat het onderwerp een kietelen gevoel in de hand en de vingers beleeft.
- Informeer het onderwerp dat de macht onmiddellijk op elk moment tijdens de opname, kan worden uitgeschakeld als het onderwerp te veel ongemak voelt.
- Schoon het onderwerp's hand en onderarm met huid prep gel en alcohol.
- Plaats de actieve opname elektrode op de abductor pollicis brevis spier en de referentie-elektrode op het gewricht van de duim (Figuur 1) metacarpo;.
- Plaats een elektrode van de grond op het dorsum van de hand.
- Deze elektroden aansluit op de voorversterker (Figuur 1).
- Tape de vingers samen te elimineren lawaai en artefacten als gevolg van vrijwillige beweging (Figuur 1).
- Handhaving van de temperaturen van de huid tussen 32 ° C en 36 ° C met een opwarming van de aarde van de lamp.
2. het opnemen van de CMAP-Scan
Opmerking: Alle software acties hieronder beschreven zijn specifiek voor de software en de instrumenten die we gebruiken (Zie de Tabel van materialen); Deze zal moeten worden aangepast voor andere software en hardware.
- Het semi-geautomatiseerde geautomatiseerde systeem gestart.
- '' MScan-R opname protocol selecteren uit het formulier 'Selecteer opname protocol'.
- Accepteer de standaardinstellingen voor de voorversterker en de stimulator.
- Op het formulier 'Selecteer opnameparameters' invoeren in het vak ' Output' een 2 - of 3-brief exploitant voorvoegsel en klik vervolgens op de knop van de O.K." "".
- Wanneer de invoer van ruwe EMG wordt weergegeven, handmatig selecteren van beide parameters van de 'MScan' (scan stap interstimulus interval en stimulans breedte) of accepteer de standaardparameters: stimulans breedte van 0.2ms, scan stap van 0,2%, en interstimulus interval van 0,5 s. Klik op " "" OK of druk op de toets Escape" "voort te zetten.
Opmerking: De standaardparameters werden aanvaard in deze studie. Filterinstellingen waren 3 Hz-3 kHz. - Plaats een repositionable stimulerende bipolaire elektrode op de mediane zenuw in de pols om de site voor de laagste drempel te vinden. Klik op de " "OK" " om te starten van stimulatie.
- Het volgende scherm toont de prikkel (aanvankelijk 15% maximale uitvoer) en het EMG-reactie; Pas de positie van de elektrode te vinden van de site van de laagste drempel (dat wil zeggen de grootste respons). Pas de positie van de elektroden van de opname zo nodig om ervoor te zorgen dat de vorm van de CMAP diphasic met een enkele piek, indien mogelijk is. Wijzig indien nodig, sterkte van de prikkel met de '' invoegen en sleutels van de '' verwijderen. Klik vervolgens op " "" OK om door te gaan.
- 'Gemodificeerd' antwoord verschijnt met 'window', waarin antwoord wordt gemeten, aangegeven door horizontale magenta lijn. Zorg ervoor dat de korte groene lijn voordat het venster (geeft de basislijn) een platte lijn tussen artefact stimulus en respons. Door indrukken van de rechter muisknop zet zonodig, het venster start, Sleep de cursor naar rechts, en laat de knop voor het einde van het venster.
Opmerking: CMAP piekhoogte wordt gemeten vanaf de basislijn tot de opwaartse piek binnen venster, en wordt aangegeven door verticale blauwe lijn.
Klik op " "OK" " om door te gaan. - De repositionable elektrode vervangen door een niet-polarizable lijm stimuleren kathode elektrode en plaats een anode 2 cm proximally langs de mediane zenuw; onder trace toont nu hoge winst EMG. Het aanmoedigen van het onderwerp om de meest relaxte positie voor hun hand om te minimaliseren van de spontane activiteit te vinden. Klik op " "OK" " om door te gaan.
- Verhogen van de intensiteit stimulus handmatig door te drukken op de toets van de Insert" ""totdat de huidige stimulus boven het niveau voor de maximale amplitude van de CMAP is; eerst, verhogen met stappen van 3% in intensiteit stimulus, waarna voor fijne aanpassingen gebruik stappen van 1%.
- Controleer de meting van het venster en piek alvorens te klikken op de knop OK" "CMAP scan starten.
- Merk op dat na de antwoorden aan 20 supramaximal stimuli (pre scans) zijn geregistreerd, de intensiteit stimulus automatisch wordt verlaagd in kleine stappen, van stimulatie van de supramaximal totdat er niet langer een waarneembaar motor reactie, dan een extra set van 20 CMAPs is (na scans) wordt geregistreerd.
Opmerking: De gegevens worden uitgezet als een 'CMAP-scan', of een gedetailleerde stimulans responscurve met de amplitude van de motorische respons op de y-as en stimulans intensiteit op de x-as. Bij gezonde proefpersonen ontstaat hierdoor een S-vormige curve, overwegende dat bij patiënten met verminderde aantallen motorische eenheden, zoals ALS, de curve een getrapt uiterlijk (Figuur 2 ontwikkelt). - Merk op dat naast de feedback bereikt van de muting-box, is het mogelijk om te controleren in het middelste deelvenster aan de linkerkant of het onderwerp ontspannen is. Kijk naar de CMAP (gewijzigd) op het linker bovenste paneel en op het linker onderste paneel, de afname van de stimulus intensiteit (drempel). Volg de CMAP-Scan aan de rechterkant.
- Het opnemen is voltooid door te klikken op de " "OK" " knop in de rechter benedenhoek tenzij een Herhaal scan vereist is en sla de gegevens.
Opmerking: Bij het voltooien van de 'Legenden en schalen' vorm is het noodzakelijk ter vervanging van alle de vraagtekens.
3. MScan Analyses
Opmerking: Alle software acties hieronder beschreven zijn specifiek voor de software en de instrumenten die we gebruiken (Zie de Tabel van materialen); Deze zal moeten worden aangepast voor andere software en hardware.
-
Montage van een model aan de CMAP-scan
- Om te analyseren de opname off line, start de analyseprogramma en klik op " "O.K." " te selecteren de de laatste opname voor analyse.
- Klik op de ' ' 'Fit MScan QZD bestand" van het "MScanFit "" -menu selecteren
Opmerking: Men kan in plaats daarvan ' 'MScan passen op MEM bestand ""selecteren. Het is mogelijk om te selecteren " "MScan passen op dat (mA mV) bestand" " in het geval dat de CMAP-Scan werd opgenomen met de apparatuur die gebruikt hier verschilt alo. Zie hieronder een DAT-bestand maken. - Let op dat het programma eerst een voorontwerp model genereert, en dan gaat op om te optimaliseren de pasvorm. Geen tussenkomst van de gebruiker is vereist, totdat de veelkleurige voortgangsbalk in het vak 'Optimalisatie' is voltooid en de "-" Stop" "-knop is grijs.
- Het voorontwerp model biedt een eerste schatting van een model, afgeleid van de helling en variantie over opeenvolgende delen van de scan. Merk op dat de originele scan (in zwart) en een scan gegenereerd op basis van het model (in magenta) naast elkaar kunnen worden uitgezet. Volg het model en de verbeteringen in het model op de tekstweergave en alternatieve displays.
Opmerking: Alternatieve vertoningen kunnen worden geselecteerd op een tijd volgens de opties die in de 'Data kunnen worden uitgezet', 'Plot amplitudes als' en 'Plot type' vakken. - Optimalisatie ter verbetering van het aan de opgenomen CMAP aanpassen door periodieke aanpassingen tot een minimum beperken van het verschil tussen de gesimuleerde en opgenomen CMAP scans16uitvoeren
Opmerking: Dit wordt uitgevoerd met verschillende optimalisaties in opvolging, beginnen met het eerste model, zoals eerder beschreven in detail15. Als de optimalisatie het aantal eenheden stijgt, vervolgens de volgende poging op de montage van de scan wordt gestart door het genereren van een model met meer eenheden, overwegende dat als de eerste optimalisatie het aantal eenheden verminderde, de tweede poging met een model met minder eenheden begint. Als alles goed werkt, wordt de procedure optimalisatie nullen in op het beste aantal eenheden aan van de scan. - Merk op dat bij het uitvoeren van de optimalisatie-procedure, het deelvenster optimaliseren ook een multi-gekleurde voortgangsbalk toont.
- Gebruik verschillende opties op de "perceel" vak, dat wil zeggen, contour percelen, fout v N eenheden, modeleenheden, cumulatieve amplitude te volgen naar de optimization procédé plotten.
Opmerking: De wijzigingen in het objectmodel tijdens de optimalisatie-procedure worden voortdurend bijgewerkt volgens het nieuwste model en de verbeteringen in het model kunnen worden gevolgd door verschillende plotting opties en op het display van de tekst.- Contourkaarten
- Contourkaarten om te beoordelen van de juistheid van het model door vervaging van de punten en het genereren van een fout-score gebaseerd op het verschil in de x-en y-distributies15te gebruiken. Selecteer "" Diff "" en " "Contour kaart "" displays te zien van de verschillen tussen de geregistreerde en model CMAP scant als een contour-kaart. Het is deze verschillen die naar de optimization procédé probeert te minimaliseren.
Opmerking: 'Contour maps' maakt het mogelijk de dichtheid van de waarschijnlijkheid van een gegeven antwoord met een bepaalde prikkel krijgen. De fout-score hangt af van het verschil tussen de oorspronkelijke en gemodelleerd contour-kaart, en dit kan worden gevisualiseerd door het selecteren van het '' Diff optie in de top-paneel en de Contour perceel' 'in het Plot type paneel. De rode lijnen geven aan dat er een grotere dichtheid van punten in het originele aftasten, en de groene lijnen meer punten in de gemodelleerde scan geven. De plot van het verschil boven geeft de intensiteiten van de stimulus waartegen de grootste fouten zijn gevonden.
- Contourkaarten om te beoordelen van de juistheid van het model door vervaging van de punten en het genereren van een fout-score gebaseerd op het verschil in de x-en y-distributies15te gebruiken. Selecteer "" Diff "" en " "Contour kaart "" displays te zien van de verschillen tussen de geregistreerde en model CMAP scant als een contour-kaart. Het is deze verschillen die naar de optimization procédé probeert te minimaliseren.
- Fout v N eenheden
- Volg de optimalisatie-procedure door de keuze van de log-log 'fout v N eenheden' plot. Elke fase van de optimalisatie-procedure wordt uitgezet in een andere kleur, overeenkomt met de balken in het deelvenster van de optimalisatie' '.
- Modeleenheden
- Gebruik dit om te zien hoe de gemiddelde CMAP amplitude is samengesteld door de indienstneming van de verschillende axonen in het model; het bovenste deel toont de piekamplitudes en drempel distributies van de individuele motor eenheden.
- Cumulatieve amplitude
- Merk op dat de eenheden worden getekend in volgorde van toenemende grootte, in plaats van drempel. De zwarte curve percelen de cumulatieve unit number/logisch, terwijl de rode curve cumulatieve amplitude toont.
- Contourkaarten
- Wanneer naar de optimization procédé is voltooid, de resultaten van de analyse op de 'MScanFit-tekstweergave' bekijken. De beschikbare MScan parameters, d.w.z., aantal eenheden, de mediane amplitude, de grootste eenheid grootte worden weergegeven op de display van de tekst.
- Klik op de " "OK" " knop in het vak 'MEM bestand Bewaar fit' om op te slaan van het model in het bestand van de MEM voor verdere analyses.
4. CMAP Scan MUNE gebruiken. DAT bestanden
Opmerking: Een alternatieve en gratis versie van de software maakt een analyse van CMAP scant opgenomen door andere apparatuur.
- Genereren a.DAT bestand met de CMAP-scan te analyseren.
Opmerking: Dit moet een tekstbestand in een standaard 2-kolom-formaat, met de intensiteit van de prikkel in mA in de ene kolom en CMAP amplitude in mV in een andere kolom. - Het genereren van een geschikt. DAT bestand door twee kolommen uit een spreadsheet-bestand kopiëren naar een tekst-editing software, en vervolgens het aanwijzen van de uitbreiding als. DAT plaats. TXT.
- Uitvoeren van alle andere stappen voor de analyse van de MScan zoals hiervoor is beschreven, na het starten van het zelfstandige programma en het selecteren van de. DAT bestand.
- Vinden van de freeware programma, handleiding en specimen gegevens op de University College London FTP-site (Host: 144.82.46.62, gebruikersnaam: QtracW, wachtwoord: Hg32wK5e).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De volgende resultaten werden verkregen in een recente studie, waarin de MScan-methode werd vergeleken met twee gevestigde technieken: meerdere punt stimulatie MUNE (MPS) en motor unit number/logisch index (Munix)13. Uit de resultaten blijkt dat met de techniek beschreven in dit protocol, consistente resultaten met uitstekende reproduceerbaarheid kunnen worden bereikt. De methode kan onderscheiden ALS patiënten van gezonde controles in een eerder stadium van de ziekte dan CMAP en het is snel en makkelijk te gebruiken,13. Dit suggereert dat de methode geschikt voor klinisch gebruik kan zijn.
Patiënten versus gezonde controles: Totaal 168 MScan opnames werden uitgevoerd in 22 patiënten en 20 gezonde proefpersonen, met twee opnames door twee verschillende waarnemers voor elk onderwerp. Het mediaan aantal motorische eenheden was beduidend lager bij patiënten (32.4, bereik: 1 - 123,5) dan gezonde controles (111.1, bereik: 71.75-166,8), p = 1,2 × 10-6.
Reproduceerbaarheid: De variatiecoëfficiënt (CV) voor MScan MUNE waarden (gemiddelde ± SE) voor intra-rater variabiliteit was 8,6 ± 1,6%, en voor inter rater variabiliteit was 9,7 ± 1,3%. De variabiliteit van de intra-rater was vergelijkbaar tussen de twee waarnemers. Patiënten en gezonde controles werden afzonderlijk geanalyseerd, toen de CV waarde voor patiënten 14,7 ± 2,7%, terwijl voor gezonde controles 9.6 ± 1,3 was %, en voor de patiënten en controles gecombineerd 12,3 ± 1,6 was %.
Intraclass correlatie coëfficiënten (ICC): ICC waarden bleek uitstekend intra-rater overeenkomst voor beide waarnemers. Er was geen verschil in intra-rater ICC waarden tussen waarnemer 1 (0.983, betrouwbaarheidsinterval: 0.968 - 0.991) en waarnemer 2 (0.985, betrouwbaarheidsinterval: 0.972 - 0.992), en de ICC waarden ook bleek uitstekend Inter rater overeenkomst (0.993, vertrouwen interval: 0.987 - 0.996).
Gevoeligheid en specificiteit van de MScan en CMAP: Figuur 3 toont in een ROC-curve hoe MScan en CMAP amplitude 22 ALS-patiënten kan onderscheiden van 20 gezonde proefpersonen. De beste licht-donkerscheiding MScan MUNE waarde voor onderscheid te maken tussen gezonde controles en patiënten was 75,5. Dit leverde een gevoeligheid van 92,5% en specificiteit van 80,7%. MScan MUNE werd vergeleken met de corresponderende CMAP-amplitude en geëvalueerd door het gebied onder de curve (AUC) als een maatregel van hoe goed ze onderscheid kunnen waren maken tussen patiënten en gezonde proefpersonen. MScan had een AUC (0.903), die aanzienlijk hoger was dan de CMAP amplitude (0.845).
Opnametijden: De gemiddelde opnameduur (gemiddelde ± SE) voor alle opnames voor patiënten was 6.08 ± 0,28 min, terwijl voor gezonde controles 6.48 was ± 0.29 min, en voor de patiënten en controles gecombineerd, was het 6.27 ± 0,20 min.
Figuur 1: een beeld van de set-up CMAP scan MUNE (MScan). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: voorbeelden van opnames van de MScan: (A) een gezonde onderwerp, (B) een ALS patiënt met normale MScan, (C) een ALS patiënt met matige verlies van motorische eenheden en (D) een ALS patiënt met ernstig verlies van motorische eenheden gelieve Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding .
Figuur 3: ROC-curve vergelijken gebied onder de curve (AUC) van MScan en CMAP amplitude. Twee verschillende methoden werden gebruikt voor de analyses. Beide methoden maakten gebruik van het feit dat dezelfde onderwerpen werden gebruikt voor elke test. PA verwijst naar de methode van DeLong17et al. en Pb verwijst naar de methode van Hanley en MacNeil18. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Kritische stappen binnen het protocol: MScan is een sterk geautomatiseerde procedure, maar zoals met alle methoden van de EMG, moet worden gezorgd om consistente resultaten te behalen. In de fase van de bereiding is het belangrijk om ontspanning, aangezien spontane activiteit of beweging artefacten tijdens de scan CMAP valse variantie in de CMAP introduceren en de generatie van het voorontwerp model verwarren.
Wijzigingen en probleemoplossing: We vonden dat taping van de vingers, en het gebruik van auditieve EMG feedback om te helpen met het vinden van de beste ledematen positie, is het nuttig om te voorkomen dat sommige variantie.
Beperkingen van de techniek: Vanwege het eindige aantal punten in de CMAP-scan en de stochastische aard van de reacties en de modellering, kan niet men precies het zelfde aantal eenheden verwachten na elke analyse van de dezelfde opname. Zelfs met de opnames van het ideaal is een absolute fout van ongeveer 7% in de MUNE waarden onvermijdelijk16. Deze mate van onzekerheid in de resultaten is onvermijdelijk met de gebruikte procedure voor snelle montage. Een andere beperking van MScan is dat er geen geschikte in proximale spieren, zoals de musculus quadriceps femoris en deltoideus. Tot nu toe, heeft alleen de abductor pollicis brevis spier gebruikte13,19, maar in andere distale spieren, kunnen zowel in de bovenste en onderste extremiteiten inclusief de anterior tibiale spier, wij MScan met succes worden toegepast. Verschillende supramaximal prikkels kunnen onaangename, maar wij ondervonden geen elk onderwerp die het onderzoek niet kan worden voltooid.
Een verdere beperking is dat de opnamemethode zoals beschreven hier gebruik software gespecialiseerde en aanverwante zenuw prikkelbaarheid testapparatuur, op dit moment beschikbaar in minder dan 100 afdelingen wereldwijd. Het is echter mogelijk toe te passen van een freeware programma tot CMAP scans gegenereerd met andere apparatuur. Als lineaire CMAP scans worden gebruikt, raden wij dat de stap niet groter zijn dan de 0,2% gebruikt in onze opnames. Motor eenheid drempels hebben een variatiecoëfficiënt van ongeveer 2% en 0,2% stappen zijn vereist om het verstrekken van adequate informatie over elke eenheid.
Betekenis ten opzichte van bestaande methoden: MScan is een methode die rekening houdt met de meeste van de beperkingen die zijn gevonden in andere MUNE-methoden. Vonden we uitstekende intra - en intersite - rater reproduceerbaarheid, en intra-rater reproduceerbaarheid niet verschillen tussen ervaren en niet-ervaren waarnemers. In onze recente studie, geciteerd boven13, was de totale CV in verschillende opnames van dezelfde onderwerpen 12,3% voor MScan, die gunstig met CVs van 24,7% voor MPS MUNE en 21,5% voor Munix vergeleken. Deze reproduceerbaarheid kunnen belangrijk zijn bij de beoordeling van de mogelijke behandelingen voor neurodegeneratieve ziekten zoals ALS, sinds het aantal patiënten nodig voor de detectie van dat een verbetering naar verwachting toenemen met het kwadraat van de variabiliteit van de metingen. In de patiënten ALS onderscheiden van gezonde controles, met behulp van ontvanger-operator karakteristiek (ROC) curven, gediscrimineerd MScan iets beter, dat wil zeggen had een iets hogere gebied onder de curve (AUC = 0.930) dan MPS MUNE (0.899) en zowel gediscrimineerd beduidend beter dan Munix (0.831) en CMAP amplitude (0.831). Daarnaast is MScan een snelle methode voor het uitvoeren van de opnames (~ 6 min). De analyse is ook snel en neemt minder dan 5 min.
Toepassingen van de toekomst: Kortom, MScan is een methode die wellicht het potentieel om te worden uitgevoerd in de kliniek voor de diagnose en opvolging van neuromusculaire aandoeningen zoals ALS. Nader onderzoek met andere patiëntengroepen en grotere groepen, gerechtvaardigd zijn. Studies over de toepassing van MScan in verschillende spieren moeten ook worden uitgevoerd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Belangenconflict: HB royalty's ontvangt van UCL voor de verkoop van zijn Qtrac-software gebruikt in deze studie. De andere auteurs hebben geen potentiële conflicten van belang. Alle auteurs hebben het laatste artikel goedgekeurd.
Acknowledgments
Deze studie werd financieel ondersteund voornamelijk door de Stichting Lundbeck.
Bovendien, Knud og Edith Eriksens Mindefond, Søster og Verner Lipperts Fond, Fonden til Lægevidenskabens Fremme, en Aage og Johanne Louis Hansens Fond ondersteund deze studie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| QtracW software | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW | |
| MScanFit | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW | |
| DS5 bipolar stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
| D440 amplifier | Digitimer Ltd | D440-2 (2 channel) or D440-4 (4 channel) | |
| HumBug Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
| Analogue-to-digital (A/D) board | National Instruments | NI-6221 |
References
- Sherrington, C. REMARKS ON THE FOREGOING LETTER. Can. Med. Assoc. J. 20, 66-67 (1929).
- Gooch, C. L., et al. Motor unit number estimation: a technology and literature review. Muscle Nerve. 50, 884-893 (2014).
- McComas, A. J., Fawcett, P. R., Campbell, M. J., Sica, R. E. Electrophysiological estimation of the number of motor units within a human muscle. J Neurol Neurosur Ps. 34, 121-131 (1971).
- Oge, A. E., et al. Motor unit number estimation in transected peripheral nerves. Neurol Res. 32, 1072-1076 (2010).
- Doherty, T. J., Brown, W. F. The estimated numbers and relative sizes of thenar motor units as selected by multiple point stimulation in young and older adults. Muscle Nerve. 16, 355-366 (1993).
- Bromberg, M. B. Motor unit estimation: reproducibility of the spike-triggered averaging technique in normal and ALS subjects. Muscle Nerve. 16, 466-471 (1993).
- Lomen-Hoerth, C., Slawnych, M. P. Statistical motor unit number estimation: from theory to practice. Muscle Nerve. 28, 263-272 (2003).
- Unlusoy Acar, Z., et al. Decline of compound muscle action potentials and statistical MUNEs during Wallerian degeneration. Neurophysiol. Clin. 44, 257-265 (2014).
- Henderson, R. D., Ridall, P. G., Hutchinson, N. M., Pettitt, A. N., McCombe, P. A.
- Ridall, P. G., Pettitt, A. N., Henderson, R. D., McCombe, P. A. Motor unit number estimation--a Bayesian approach. Biometrics. 62, 1235-1250 (2006).
- Nandedkar, S. D., Nandedkar, D. S., Barkhaus, P. E., Stalberg, E. V. Motor unit number index (MUNIX). IEEE Trans. Biomed. Eng. 51, 2209-2211 (2004).
- Neuwirth, C., et al. Motor Unit Number Index (MUNIX): a novel neurophysiological marker for neuromuscular disorders; test-retest reliability in healthy volunteers. Clin. Neurophysiol. 122, 1867-1872 (2011).
- Jacobsen, A. B., et al. Reproducibility, and sensitivity to motor unit loss in amyotrophic lateral sclerosis, of a novel MUNE method: MScanFit MUNE. Clin neurophysiol. 128, 1380-1388 (2017).
- Maathuis, E. M., Drenthen, J., Visser, G. H., Blok, J. H. Reproducibility of the CMAP scan. J. Electromyogr. Kinesiol. 21, 433-437 (2011).
- Sleutjes, B. T. H. M., et al. CMAP scan discontinuities: automated detection and relation to motor unit loss. Clin Neurophysiol. 125, 388-395 (2014).
- Bostock, H. Estimating motor unit numbers from a CMAP scan. Muscle Nerve. 53, 889-896 (2016).
- DeLong, E. R., DeLong, D. M., Clarke-Pearson, D. L. Comparing the areas under two or more correlated receiver operating characteristic curves: a nonparametric approach. Biometrics. 44, 837-845 (1988).
- Hanley, J. A., McNeil, B. J. A method of comparing the areas under receiver operating characteristic curves derived from the same cases. Radiology. 148, 839-843 (1983).
- Farschtschi, S., et al. Muscle action potential scans and ultrasound imaging in neurofibromatosis type 2 : CMAP Scans and Nerve Imaging in NF2. Muscle Nerve. 55, 350-358 (2017).
