الاستحواذ والتحليل شبه الآلي لتخطيط كهربية العضل السطحي لعضلات الجهاز التنفسي
يناير 24, 2025
هنا ، نصف بروتوكولا لتسجيل وتحليل إشارات تخطيط كهربية العضل التنفسي (EMG). يتضمن المراجع التشريحية لوضع أقطاب مخطط كهربية العضل على العديد من عضلات الجهاز التنفسي ، وإزالة ضوضاء تخطيط كهربية القلب من إشارات مخطط كهربية العضل ، والحصول على متوسط مربع جذر مخطط كهربية العضل (RMS) وتوقيت بداية النشاط.
أنا مهتم بالتحكم الحركي في عضلات الجهاز التنفسي ، وستساعدنا هذه المنهجية على فهم تنسيقها من خلال فحص توقيت وحجم تنشيطها. أهم النتائج الحديثة هي كيف أن المتطلبات المعرفية حتى لمستوى منخفض من التنفس المحمل مع ضيق التنفس المرتبط بها يمكن أن تؤدي إلى المزيد من الأخطاء في المهمة المعرفية وتقليل سرعة المهمة البدنية. بالإضافة إلى ذلك ، يصبح نمط التنفس أيضا أكثر تنوعا.
يعالج بروتوكولنا الحاجة إلى طريقة تزيل القطع الأثرية لتخطيط القلب من إشارات مخطط كهربية العضل دون المساس بالسعة أو التوقيت ، وبالتالي الحفاظ على تفاصيل تنشيط العضلات الضرورية لتحليل تنسيق عضلات الجهاز التنفسي بدقة أثناء التنفس. يزيل بروتوكولنا بشكل أساسي محتوى تردد ECG فقط من إشارة ECG و EMG المدمجة. هذه ليست سوى القطع الأثرية لتخطيط القلب.
يحتفظ بجميع التفاصيل الأساسية الأخرى لإشارات مخطط كهربية العضل والدقة الزمنية مع استيعاب عرض القلب المتغير بدقة. ضع في اعتبارك المتطلبات المعرفية لمريض مصاب بمرض الانسداد الرئوي المزمن يعبر شارعا مزدحما. وهذا يتطلب التفكير في حركة المرور, التنسيق للمشي, معالجة ضيق التنفس, ومعالجة زيادة تجنيد عضلات التهوية.
يركز بحثي على كيف يمكن أن يتداخل الحمل المعرفي والتحكم الحركي لعضلات التهوية والأطراف مع الأنشطة البدنية. للبدء ، ضع المشارك في وضع الجلوس. افركي الجلد بمنديل كحولي واتركيه يجف تماما لتقليل مقاومة الجلد.
حدد العضلات ذات الأهمية من خلال وضع العلامات والجس وضع القطب السطحي على الجانب الأيمن من الصدر. بالنسبة للحجاب الحاجز الساحلي والعضلات الوربية ، حدد الخط الإبطي الأمامي والخط الترقوي المتوسط. ضع أقطاب تخطيط كهربية العضل المقترنة عموديا بين هذين الخطين على مستوى الفضاء الوربي السابع أو الثامن.
ثم حدد المثلث الخلفي للرقبة لتحديد موقع عضلة سكالين. يمكن تصور هذه العضلة بشكل أكثر وضوحا من خلال جعل المشارك يأخذ نفسا عميقا أو عن طريق الانثناء الجانبي المتساوي القياس المقاوم على الجانب الأيمن. الآن ضع الأقطاب الكهربائية المقترنة على طول المحور الطولي للعضلة على مستوى العملية الحلقية للعضلات الوربية المجاورة للقص ، وحدد موقع المساحة الوربية الثانية من سنتيمتر إلى سنتيمترين جانبيا إلى الجانب الأيمن من القص.
يتم تسهيل موقع هذا الضلع عن طريق ملامسة الترقوة والمانوبريوم والزاوية القصية للويس عند التقاطع بين العظم والقص. العضلة الوربية المجاورة الثانية هي إلى اليمين وأدنى من الزاوية القصية للويس. ضع الأقطاب الكهربائية المقترنة على طول المحور الطولي للعضلة.
بعد ذلك ، معلم العضلة القصية الترقوية الخشائية بعد تحديد موقع الشق فوق القصي وعملية الخشاء ضع اليد على الجانب الأيسر من ذقن المشارك واطلب من المشارك إجراء الدوران الأيسر متساوي القياس برفق على اليد لإبراز بطن العضلة القصية الترقوية الخشائية اليمنى. ثم ضع الأقطاب الكهربائية المقترنة في منتصف بطن العضلات على طول محورها الطولي.
إذا لزم الأمر ، قم بتوصيل المستشعر الأرضي بالعملية الشائكة C7 أو T1 وضع قطب كهربية القلب السالب فوق المانوبريوم. ثم ضع قطب تخطيط القلب الموجب فوق الفراغ الوربي الخامس عند الخط الإبطي الأمامي الأيسر. الآن قم بتوصيل مقاطع مستشعر تخطيط كهربية العضل بأقطاب تخطيط كهربية العضل.
ضع شريطا على الوجهين أسفل كل مستشعر تخطيط كهربية العضل لتثبيته على الجلد بإحكام. تأكد من أن الأسلاك من مستشعرات تخطيط كهربية العضل المختلفة لا تتداخل أو تخلق تداخلا بين العضلات. ضع شريطا طبيا مضادا للحساسية على الأقطاب الكهربائية والمستشعر لتثبيتها بشكل أكبر على الجلد دون الضغط المفرط.
للحصول على الإشارة، حدد القالب المعد مسبقا في برنامج الحصول على البيانات واضغط على فتح. ستحتوي المعلمات المحددة مسبقا على مرشح تمرير عالي 0.5-20 هرتز في إشارة EMG لتقليل القطع الأثرية منخفضة التردد وتسهيل التصور في الوقت الفعلي. تأكد من ضبط معدل أخذ العينات على 1 كيلو هرتز وأن كسب إشارة مخطط كهربية العضل هو 1,000.
بعد تحديد القالب ، احصل على تسجيل متزامن لتخطيط القلب وتدفق الجهاز التنفسي. احصل على بيانات مخطط كهربية العضل وتخطيط القلب السطحية وفقا للبروتوكول، مثل أثناء تحميل عتبة الشهيق في مشارك متطوع سليم. للمعالجة المسبقة ، افتح البرنامج وتأكد من معلمات مرشح التمرير العالي ثنائي الاتجاه بمقدار 5 هرتز ، وهو المرشح التكيفي المربع الأقل متوسط لإزالة تلوث تخطيط القلب ، ويعني الجذر التحويل المربع مع نافذة متحركة مدتها 0.02 ثانية ، ثم اضغط على متابعة.
بعد ذلك ، حدد الملف المراد تحليله واضغط على موافق. في حالة تحليل المدة بأكملها ، قم بتعيين النطاق من 0 ثانية إلى الحد الأقصى للوقت. اضغط على تحديد النطاق ، متابعة ثم تكييف. اضغط على زر التحليل لتطبيق المعلمات المحددة مسبقا وتصور إشارة مخطط كهربية العضل التي تم تحليلها.
اضغط على الزر المعاد تغيير حجمه على 1 لتطبيع إشارة EMG بقيمتها القصوى أثناء التسجيل. اضغط على متابعة للحساب عند إيقاف التشغيل. سيكتشف البرنامج توقيت بدء نشاط مخطط كهربية العضل بناء على الوظيفة المشتقة لإشارة مخطط كهربية العضل.
الآن اضغط على زر التشغيل والإيقاف. حدد إشارة مخطط كهربية العضل من العضلة المطلوبة للتصور. قم بالتبديل بين العضلات لفحص جميع الإشارات المسجلة.
اضغط على إيقاف البحث وانتقل إلى الحفظ وانقر فوق حفظ. حدد البيانات المراد حفظها مع خيار لتقليل تردد الإشارة. اضغط على حفظ البيانات المعالجة.
حدد المجلد المراد حفظه. قم بتسمية الملف واضغط على حفظ. للمعالجة اللاحقة، افتح الملف المحفوظ باستخدام برنامج الحساب للمعالجة اللاحقة.
حدد كل نفس من خلال أوقات التشغيل والإيقاف لإشارة التدفق. احسب ذروة مخطط كهربية العضل RMS ومتوسط RMS لكل نفس. بالنسبة لبداية مخطط كهربية العضل ، احسب الفرق المطلق بين بداية مخطط كهربية العضل وبداية تدفق الشهيق بالمللي ثانية.
ثم بالنسبة لإزاحة مخطط كهربية العضل ، احسب الفرق المطلق بين إزاحة مخطط كهربية العضل ونهاية تدفق الشهيق. بالنسبة لبداية مخطط كهربية العضل بالنسبة إلى مدة وقت الشهيق ، احسب الفرق النسبي بين بداية مخطط كهربية العضل وبداية تدفق الشهيق. أخيرا ، بالنسبة لإزاحة مخطط كهربية العضل بالنسبة إلى مدة وقت الشهيق ، احسب الفرق النسبي بين إزاحة مخطط كهربية العضل وإزاحة تدفق الشهيق.
تم تقليل القطع الأثرية لتخطيط كهربية العضل في تخطيط كهربية العضل المصفى بالأغشية مقارنة بتخطيط كهربية العضل الخام. عند تحميل عتبة الشهيق المنخفض ، حدث نشاط بداية للعضلات الوربية والعضلات الوربية قبل بداية تدفق الشهيق ، في حين تم تنشيط الحجاب الحاجز والعضلات القصية الترقوية الخشائية بعد ظهور تدفق الشهيق. عند تحميل عتبة الشهيق العالية ، لوحظ تنشيط مبكر لجميع العضلات الأربع بالنسبة لتدفق الشهيق.
ظلت مدة نشاط تخطيط كهربية العضل للحجاب الحاجز والعضلات الوربية والعضلات الوربية والعضلات المتشابهة بين الأحمال المنخفضة والعالية. كانت مدة نشاط العضلات القصية الترقوية الخشائية أطول عند الحمل العالي مقارنة بالحمل المنخفض. كان متوسط مربع الجذر لتخطيط كهربية العضل لجميع العضلات أعلى عند الحمل العالي منه عند الحمل المنخفض ، مما يشير إلى زيادة نشاط العضلات.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة بروتوكولاً لتسجيل وتحليل إشارات تخطيط كهربائية العضلات (EMG) التنفسية، مع التركيز على تنسيق العضلات التنفسية. تهدف المنهجية إلى إزالة ضوضاء تخطيط كهربائية القلب مع الحفاظ على التفاصيل الجوهرية لتنشيط العضلات.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- فسيولوجيا الجهاز التنفسي
- تخطيط كهربية العضلات
خلفية علمية
- يُعد فهم التحكم الحركي في العضلات التنفسية أمراً بالغ الأهمية لتحليل أنماط التنفس.
- يمكن أن تؤثر المتطلبات المعرفية أثناء التنفس على أداء المهام وتباين التنفس.
- قد تتداخل تداخلات تخطيط كهربائية القلب مع التفسير الدقيق لإشارة EMG.
- يُعد الحفاظ على تفاصيل تنشيط العضلات ضرورياً لدراسة التنسيق التنفسي.
الغرض من الدراسة
- توفير طريقة موثوقة لتسجيل إشارات EMG التنفسية.
- تعزيز فهم التنسيق بين العضلات التنفسية.
- معالجة إزالة تداخلات ECG دون المساس بجودة بيانات EMG.
الطرق المستخدمة
- وضع أقطاب تخطيط كهربية العضلات (EMG) فوق العضلات التنفسية.
- تطبيق تقنيات لإزالة ضوضاء تخطيط كهربية القلب (ECG) من إشارات تخطيط كهربية العضلات (EMG).
- حساب قيم جذر متوسط المربعات (RMS) لتخطيط كهربية العضلات (EMG).
- تحليل توقيت بدء النشاط العضلي.
النتائج الرئيسية
- يزيل هذا البروتوكول تداخلات تخطيط كهربائية القلب (ECG) من إشارات تخطيط كهربائية العضلات (EMG) بفعالية.
- يتم الحفاظ على توقيت تنشيط العضلات ومقداره من أجل التحليل.
- تشير النتائج إلى أن الحمل المعرفي يؤثر على تنسيق العضلات التنفسية.
- يُلاحظ وجود تباين في أنماط التنفس تحت تأثير المتطلبات المعرفية.
الاستنتاجات
- يُعد البروتوكول الذي تم تطويره أداة قيمة لدراسة ديناميكيات العضلات التنفسية.
- إن فهم التفاعل بين الحمل المعرفي والوظيفة التنفسية أمر بالغ الأهمية.
- يمكن لهذه المنهجية أن تساعد في الأبحاث المستقبلية حول الفسيولوجيا التنفسية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يتيح التقييم الكمي لتنشيط العضلات التنفسية باستخدام تخطيط كهربية العضلات السطحي (surface EMG) مع الإزالة القوية لتداخلات تخطيط كهربية القلب (ECG) تقييماً دقيقاً للدفع التنفسي العصبي العضلي لدى كل من الأصحاء والمجموعات ذات الصلة بالأمراض. وتدعم هذه القدرة تقليل المخاطر الميكانيكية وتعزيز الثقة التنبؤية عند نقطة التلاقي بين الفسيولوجيا التنفسية وتطوير المؤشرات الحيوية الانتقالية. كما أن دمج تحليل تخطيط كهربية العضلات شبه الآلي في سير عمل الاكتشاف المبكر والدراسات قبل السريرية يعزز اتخاذ القرارات المتعلقة بمحفظة الأهداف التنفسية والعصبية العضلية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الصيدلة الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء مسارات التحكم في المحرك التنفسي من خلال قراءات كمية للتخطيط الكهربائي للعضلات (EMG).
- يدعم التحقق الوظيفي من الأهداف من خلال التمييز بين توقيت التنشيط ومقداره عبر المجموعات العضلية.
- يسهل تقليل المخاطر الميكانيكية لفرضيات الدوافع التنفسية في نماذج الأمراض.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر استحواذاً وتحليلاً معيارياً وقابلاً للتكرار لتخطيط كهربائية العضلات (EMG) لتطوير المقايسات.
- يقدم مقاييس كمية لبداية النشاط ونهايته وقيمته لتقييم تأثيرات المركبات المختبرة على تنشيط العضلات التنفسية.
- يتيح سير عمل شبه مؤتمت وقابل للتوسع للتقييم عالي الإنتاجية للتدخلات العصبية العضلية.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- يواءم المقاييس المشتقة من تخطيط كهربية العضلات (EMG) مع المؤشرات الحيوية الانتقالية للتنسيق والتحكم التنفسي.
- يدعم الاستمرارية بدءاً من مرحلة الاكتشاف المبكر وصولاً إلى التحقق قبل السريري في أنظمة ذات صلة بالمرض.
- يرشد قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر لبرامج العلاج التنفسية والعصبية العضلية.
تكامل سير العمل ومسار المعالجة
يتكامل هذا البروتوكول ضمن السلسلة الممتدة من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية من خلال تمكين التقييم الكمي والقوي لتنشيط وتنسيق العضلات التنفسية.
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم اختبار الفرضيات وتوضيح المسارات الخاصة بالتحكم الحركي التنفسي.
- الفحص: يوفر مقاييس EMG قابلة للتكرار وجاهزة للمقايسة لتقييم المركبات.
- التحليلات: يقدم مخرجات كمية لوقت البدء والانتهاء و RMS للمقارنة بين الحالات المختلفة.
- الأبحاث الانتقالية: يربط نتائج الاكتشاف بالنماذج قبل السريرية باستخدام نقاط نهاية EMG ذات صلة بالمرض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يؤسس لإطار تحليلي قابل لإعادة الاستخدام لـ EMG التنفسي عبر مختلف البرامج.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في التحقق من الأهداف التنفسية.
- القيمة التشغيلية: توحد عملية الحصول على بيانات تخطيط كهربائية العضلات (EMG) وتحليلها لضمان القابلية للتكرار والتوسع.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف وكفاءة رأس المال من خلال تمكين نقاط نهاية كمية وقوية.
- تأثير المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر والنهوض بالأصول التنفسية والعصبية العضلية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في فيزيولوجيا الجهاز التنفسي ومعالجة إشارات EMG.
- يحتاج إلى أنظمة تحصيل إشارات EMG وECG عالية الدقة مع خاصية التقاط البيانات المتزامنة.
- يتطلب توحيداً قياسياً بين الفرق في وضع الأقطاب الكهربائية وبروتوكولات المعالجة المسبقة.
- قد يكون التكيف ضرورياً لمجموعات عضلية مختلفة أو نماذج مرضية متنوعة.
- يجب التحقق من جودة الإشارة وإزالة الشوائب لكل تطبيق على حدة.
