مقالة منهجية

تقييم تنشيط العضلات التنفسية عن طريق الجهاز التنفسي التحكم في المحركات تقييم (RMCA) في الأشخاص الذين يعانون المزمنة اصابات الحبل الشوكي

DOI:

10.3791/50178

⸱

يوليو 19, 2013

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, University of Louisville, 2Spinal Cord Injury Laboratory, Shepherd Center, 3Department of Medicine: Division of Pulmonary, Critical Care and Sleep Disorders, University of Louisville

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

والغرض من هذا المنشور هو تقديم العمل الأصلي لدينا على نهج electromyographic سطح العضلات متعددة لوصف كميا أنماط التنشيط العضلات التنفسية لدى الأفراد مع إصابة الحبل الشوكي المزمن باستخدام التحليل المستندة إلى متجه.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أثناء التنفس، ويتم تنسيق تنشيط عضلات الجهاز التنفسي من قبل إدخال متكامل من الدماغ، الدماغ، والحبل الشوكي. عندما يتم تعطيل هذا التنسيق من خلال إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي)، وخطر السيطرة على عضلات الجهاز التنفسي معصب دون مستوى الإصابة 1،2 مما يؤدي إلى ضعف العضلات والجهاز التنفسي مضاعفات رئوية. هذه الظروف هي من بين الأسباب الرئيسية للوفاة في المرضى الذين يعانون من اصابات النخاع الشوكي 3. معيار اختبارات وظائف الرئة أن تقييم وظيفة الجهاز التنفسي تشمل المحركات spirometrical والحد الأقصى الهوائية نتائج الضغط: السعة الحيوية القسرية (FVC)، حجم الزفير القسري في ثانية واحدة (FEV 1)، الضغط الشهيق القصوى (PI ماكس) والضغط الزفيري القصوى (PE ماكس) 4،5. توفر هذه القيم القياسات غير المباشرة من أداء العضلات التنفسية 6. في الممارسة السريرية والبحوث، والكهربائي السطحي (sEMG) سجلت من عضلات الجهاز التنفسييمكن استخدامها لتقييم وظيفة الحركة في الجهاز التنفسي وتساعد على تشخيص الأمراض العصبية والعضلية. ومع ذلك، وتقلب في السعة sEMG يثبط الجهود الرامية إلى تطوير مقاييس موضوعية ومباشرة من الجهاز التنفسي وظيفة الحركة 6. استنادا إلى نهج sEMG العضلات متعددة لتوصيف التحكم في المحركات من عضلات الطرف 7، والمعروفة باسم مؤشر الاستجابة الطوعية (VRI) 8، قمنا بتطوير أداة تحليلية لوصف التحكم في المحركات الجهاز التنفسي مباشرة من sEMG البيانات المسجلة من عضلات الجهاز التنفسي متعددة أثناء الطوعية مهام الجهاز التنفسي. لقد وصف هذا الجهاز التنفسي موتور تقييم التحكم (RMCA) 9. هذا أسلوب التحليل الكمي ناقلات كمية وتوزيع النشاط عبر العضلات ويقدمها في شكل مؤشر والتي ترتبط الدرجة التي خرج sEMG داخل A-موضوع اختبار يشبه من مجموعة من الأصحاء (غير المصابين) الضوابط. وقد تبين أن قيمة مؤشر الناتج لديك صلاحية وجه عالية، وحساسيةوخصوصية 9-11. أظهرنا سابقا 9 أن نتائج RMCA ترتبط بشكل كبير مع مستويات اصابات النخاع الشوكي وتدابير وظائف الرئة. نحن نقدم هنا طريقة لمقارنة كميا إصابة الحبل الجهاز التنفسي أنماط التنشيط العضلات متعددة في مرحلة ما بعد العمود الفقري لتلك الأفراد الأصحاء.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعدادات

  1. وضعت رؤساء القطب سطح على البطون العضلات من اليسار (L) والحق (R) عضلات الجهاز التنفسي: القصية الترقوية الخشائية (SC)، مختلف الأضلاع (S)، شبه المنحرفة العليا على خط منتصف الترقوة (UT)، جزء من الترقوية الصدرية على خط منتصف الترقوة (P )، والحجاب الحاجز على خط القص (D)، وربي في ال 6 مساحة وربي على الخط الإبطي الأمامي (IC)، عضلة البطن المستقيمة على مستوى السرة (RA)، المائلة البطنية على خط منتصف الإبط (O)، شبه المنحرفة أقل paraspinally على مستوى midscapular (LT )، ومحيطة بالنخاع paraspinally على الحرقفي intercrestal خط (PS) 6. وضعت أقطاب الأرض خلال عمليات الأخرم. كان متصلا مختبر نظام الحركة الظهر وحدة حزمة، مع أقطاب كهربائية مثبتة، إلى الحركة لاب توب EMG مكتب وحدة ونظام Powerlab (الشكل 1).
  2. تم تجميعها T-قطعة دائرة الرصد لتسجيل الضغط الهوائي كما هو مبين في الشكل 2 ومتصلا منخفضة Pressuمحول إعادة (MP45) باستخدام أنبوب الهواء.
  3. كان متصلا MP45 إلى CD15 ونظام Powerlab (الشكل 1 والجدول 1).

2. بروتوكول RMCA

  1. وتألفت المهام الحركية التنفسية القصوى من المهام ضغط الشهيق (MIPT) والحد الأقصى لضغط العمل الزفير (MEPT). لأداء MIPT أو MEPT، وطلب من الموضوعات لإنتاج أقصى جهد الشهيق من حجم المتبقية أو جهود الزفير من قدرة الرئة إجمالي لمدة 5 ثوانى باستخدام الدائرة الرصد T-قطعة (الشكلان 1 و 2). وملقن كل مناورة من قبل 5 ثوانى نغمة طويلة مسموع وكرر 3X. وسمح 1 دقيقة على الأقل من الراحة بين كل الجهد.
  2. تم تضخيم EMG المدخلات مع زيادة 2،000؛ تصفيتها في 30-1،000 هرتز وأخذ عينات في 2،000 هرتز. تم معايرة ضغط مجرى الهواء المدخلات في 100 سم من الماء وأخذ عينات في 2،000 هرتز. تم تحويل المدخلات الضغط EMG ومجرى الهواء من قبل نظام الحصول على Powerlab باستخدام 16 بت كامل نطاق ADCالقرار. وسجلت الضغط الهوائي، sEMG وعلامة الإشارات في وقت واحد 9.

3. تحليل البيانات

  1. العضلات متعددة النشاط توزيع تحليل يندوز من 5 ثوانى كل لMIPT أو MEPT تم تحديدها من علامة الحدث، والضغط الهوائي سجلت مع لهجة التلقين ينبيء هذا الموضوع متى تبدأ وتنتهي المهمة (الشكل 3). تم حساب النشاط sEMG لكل العضلات باستخدام جذر متوسط ​​مربع (RMS) خوارزمية 6،12 (الشكل 4). وبلغ متوسط ​​ثلاث محاكمات المتكررة لكل مهمة 13 لكل العضلات (قناة).
  2. تم تقييم أنماط التنشيط العضلي المتعدد يعتمد على طريقة تحليل المتجهات المعروف باسم مؤشر الاستجابة الطوعية (VRI) 8 (الشكلان 4-6) باستخدام برنامج ماتلاب حسب الطلب (ماثووركس). لكل مناورة، وحساب VRI تنتج قيمتين، قوته ومؤشر التشابه (SI) (الشكلان 5-6).وقد حسبت المعلمة الحجم، كمية النشاط sEMG مجتمعة لجميع عضلات ضمن إطار زمني محدد، كما يبلغ طوله من ناقلات الاستجابة (RV) لمهمة محددة (الشكل 7). مؤشر التشابه (SI) يوفر القيمة التي تعبر عن مدى التشابه في RV من اصابات النخاع الشوكي الموضوع هو لمكافحة ناقلات الاستجابة النموذج (PRV) تم الحصول عليها من الأصحاء خلال نفس المهمة. تم حساب قيمة SI لكل مهمة باعتبارها جيب تمام الزاوية بين موضوع RV اصابات النخاع الشوكي وPRV. تتراوح قيمة SI بين 0 و 1.0 حيث قيمة 1.0 يمثل أفضل مباراة لناقلات مقارنة 9 (الشكل 8).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الشكل (3) يمثل مخطط كهربية العضل والضغط الهوائي (في الأعلى) سجلت في وقت واحد خلال MEPT من غير المصابين (يسار) واصابات النخاع الشوكي والأفراد (يمين). ملاحظة انخفاض ضغط مجرى الهواء وغياب sEMG النشاط في عضلات الزفير في موضوع اصابات النخاع الشوكي عند مقارنة الأفراد غير المصابين (مع وضع علامة الحذف الرمادي). نلاحظ أيضا أن بدء المهمة، وضعت في الجزء السفلي، ويترافق مع زيادة sEMG النشاط ورفع الضغط الهوائي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الاختبارات السريرية القياسية لتقييم وظيفة الحركة في التنفس بعد اصابات النخاع الشوكي وغيرها من الاضطرابات تشمل اختبارات وظائف الرئة والجمعية الأمريكية لإصابة العمود الفقري مقياس انخفاض القيمة (AIS) تقييم 14،15. ومع ذلك، هذه الأدوات ليست مصممة لتقييم كمي من الجذع والتحكم في المحركات الجهاز التنفسي. في عملنا نشرت سابقا 9، لقد أظهرنا أن RMCA هو وسيلة صالحة لتقييم كمي وظيفة الجهاز التنفسي للسيارات المتضررة من اصابات النخاع الشوكي. لقد أثبتنا أن هذه الطريقة يمكن اس...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أي تضارب في المصالح لتعلن.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل كريستوفر ودانا ريف مؤسسة (المنحة CDRF OA2-0802-2)، كنتاكي الحبل الشوكي وإصابات الرأس ريسيرش ترست (منحة 9-10A - KSCHIRT)، ومؤسسة نيلسون H. كريغ (المنحة 1000056824 - HN000PCG) والوطني معاهد الصحة: ​​القلب والرئة الوطني ومعهد الدم (المنحة 1R01HL103750-01A1).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
نظام PowerLab 16/35ADInstrumentsPL3516يعتمد عدد الوحدات على عدد القنوات المسجلة
EMG MA 300أنظمة مختبر الحركةMA300-XVIيعتمد عدد الوحدات على عدد القنوات المسجلة
محول الضغط المنخفض MP45ValidyneMP45-40-871
مزيل تشكيل الناقل الأساسي CD15ValidyneCD15-A-2-A-1
مقياس ضغط الهواءBoehringer4103مطلوب لمعايرة MP45
مفتاح محمولباليد عند الضغط عليه يعطي جهد تيار مستمر وإخراج صوت (بما في ذلك علامة طويلة مدتها 5 ثوان)
مناديل الكحولHenry Schein1173771مطلوب لوضع الأقطاب
الكهربائية هلام القطبLectron II36-3000-25مطلوب لوضع الأقطاب
TagadermHenry Schein7779152مطلوب لوضع الأقطاب
الكهربائية مشبك الأنف هنري شاين1089460
دائرة مراقبة جهاز التنفس الصناعي من قطعة T مع صمامات أحادية الاتجاه Alleglance (Airlife)1504
أنبوب الهواء UnoMedical400E
<قوي>الجدول 1. قائمة بالمعدات والإمدادات المحددة المستخدمة في تقييم التحكم في حركات الجهاز التنفسي.
نظام الكهربائية

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Schilero, G. J., Spungen, A. M., Bauman, W. A., Radulovic, M., Lesser, M. Pulmonary function and spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 166, 129-141 (2009).
  2. Winslow, C., Rozovsky, J. Effect of spinal cord injury on the respiratory system. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 82, 803-814 (2003).
  3. Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 408-416 (2005).
  4. Jain, N. B., Brown, R., Tun, C. G., Gagnon, D., Garshick, E. Determinants of forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC in chronic spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 1327-1333 (2006).
  5. Stolzmann, K. L., Gagnon, D. R., Brown, R., Tun, C. G., Garshick, E. Longitudinal change in FEV1 and FVC in chronic spinal cord injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 781-786 (2008).
  6. American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 518-624 (2002).
  7. Sherwood, A. M., McKay, W. B., Dimitrijevic, M. R. Motor control after spinal cord injury: assessment using surface EMG. Muscle Nerve. 19, 966-979 (1996).
  8. Lee, D. C., et al. Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI). J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388 (2004).
  9. Ovechkin, A., Vitaz, T., de Paleville, D. T., Aslan, S., McKay, W. Evaluation of respiratory muscle activation in individuals with chronic spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 173, 171-178 (2010).
  10. Lim, H. K., Sherwood, A. M. Reliability of surface electromyographic measurements from subjects with spinal cord injury during voluntary motor tasks. J. Rehabil. Res. Dev. 42, 413-422 (2005).
  11. Lim, H. K., et al. Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 283-290 (2005).
  12. Sherwood, A. M., Graves, D. E., Priebe, M. M. Altered motor control and spasticity after spinal cord injury: subjective and objective. 37, 41-52 (2000).
  13. McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis. Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).
  14. Marino, R. J., et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury. J. Spinal. Cord. Med. 26, Suppl 1. S50-S56 (2003).
  15. American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury. , ASIA and ISCS. (2006).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة