神经肌肉功能的应用经皮神经电刺激评估
September 13th, 2015
我们提出了一个评估神经肌肉功能变化的方案。经皮神经电刺激是一种非侵入性方法，可引起肌肉反应。这些反应的电生理和机械特性允许评估从大脑到肌肉（脊髓上、脊髓和外周水平）的神经肌肉功能。
该程序的总体目标是使用经皮神经电刺激评估神经肌肉功能。这是通过首先将表面电极连接到所需的肌肉来实现的。第二步是将对象安装在测力计上。
接下来，使用手持式球电极或自粘电极对运动神经进行电刺激。最后一步是记录肌肉的肌电活动。最终，经皮神经电刺激用于评估脊柱、脊髓和外周水平的神经肌肉功能。
这种技术的主要优点是他具有良好的可靠性，并且很容易获得电气和机械响应。这种方法可以帮助回答正常肌肉生理学领域的关键问题，例如在训练或康复计划后评估正常肌肉。首先，通过剃掉头发并用酒精擦洗裸露的皮肤来清洁放置电极的皮肤。
这是低阻抗连接所必需的。接下来，让参与者踮起脚尖以清楚地识别跖屈肌。将两个相距约 2 厘米的氯化银表面电极放在外侧腓鸸鹋内侧胫肌的突出凸起上。
将两个电极放在从腓骨头到脚跟距离的三分之一处，以便使用比目鱼肌。将两个电极放在股骨内侧髁和胫骨前肌内侧 maus 之间的三分之二处。让参与者踮起脚尖来识别它。
然后将两个电极放在腓骨尖端和内侧 maus 尖端之间距离的三分之一处。接下来，将参比电极放在刺激和记录部位之间同一条腿的中央位置。现在调整参与者的椅子，使脚踝和膝盖弯曲 90 度，这样比目鱼肌和腓膝、我的肌肉就不会被拉伸，因此 H 反射不会改变。
现在将脚踝牢牢地绑在测力计上，使关节的解剖轴（即外部 mos）与测力计的旋转轴对齐。接下来，让参与者对脚踏板施加压力并记录跖屈肌扭矩。然后将电极连接到放大器，并将用于电刺激的阳极放在髌腱上。
现在，尝试通过 popal Fosse 中的皮肤感受胫后神经。然后确定胫后神经的最佳刺激部位。在肠窝上使用手持式阴极球电极，找到该位置年龄反射最大的部位。
连接自粘式氯化银阴极。对于不同电外科测量的评估，这些参数都不应改变。只有刺激的强度和条件应该有所不同。
在开始测试之前，指导参与者放松并保持肌肉休息。然后设置刺激强度以获得最大的单倍反射振幅，通常范围为 20 至 50 毫安。使用 1 毫秒脉冲记录至少 3 个 sous H 反射反应。
在两次刺激之间暂停至少三秒钟，以避免激活后抑郁。接下来，将强度增加到 40 到 100 毫安之间，以获得最大的正 M 波振幅。确定后，将强度增加 20% 至 50%，并提供 3 次超最大刺激。
记录与这些刺激相关的抽搐扭矩，以进行自主收缩测试。从热身开始。要求参与者对跖屈肌进行 10 次简短的非疲劳性次最大收缩。
要求他们在热身期间和整个测试期间的每次收缩之间等待几秒钟，记录肱三头肌 Siri EMG 活动。接下来，指导参与者对跖屈肌进行放热最大自主收缩。参与者必须通过收缩他的跖屈肌来尽可能用力推测力计。
在努力过程中给予视觉反馈 通过标准化的口头鼓励，达到最大的自主收缩。当在高原观察到平台期时，以 100 赫兹频率以最大自主收缩的超最大强度提供配对刺激。收缩后，当肌肉完全放松时，立即提供另一对刺激。
要使用 acknowledge 4.1 等软件评估自愿激活水平，请选择一个时间窗口，包括与静止时抽搐相关的 EMG 反应，选择 H 波或 M 波测量峰值振幅、峰到峰持续时间和波的面积。然后选择静止抽搐并测量其峰值扭矩。接下来，计算峰值扭矩与比目鱼肌和腓 Nemi M 波振幅之和之间的比率。
为了量化机电效率，该比率反映了激励收缩耦合的效率。接下来，测量从静止扭矩基线到最大自主收缩最大值的最大自主收缩的最大峰值扭矩，不包括由双峰刺激引起的叠加扭矩。然后测量由双峰刺激引起的叠加扭矩。
从刺激开始时的自主扭矩值到诱发反应的峰值进行测量。最后，测量与增强双峰相关的峰值扭矩。使用这些值来计算自愿激活级别。
使用所描述的方法，在静止时研究 h 和 m 波。H 反射在完全没有 EMG 信号之前达到最大值，而 M 波逐渐增加，直到达到最大强度的平台期。看完这个视频后，您应该对如何使用经皮神经电刺激评估神经肌肉功能有了很好的了解。
一旦掌握，如果执行得当，可以在 10 分钟内定位刺激部位并找到最佳强度 遵循此程序。可以执行其他技术，如经颅磁刺激，以回答其他问题，例如训练或康复计划后皮质脊髓兴奋性的变化。
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概述
本协议概述了通过皮内电刺激神经评估神经肌肉功能的方法。通过连接表面电极并刺激运动神经，研究人员可以评估各个层面的肌肉反应。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 电生理学
- 神经肌肉功能
背景
- 皮内电刺激神经是一种非侵入性技术。
- 它允许从大脑到肌肉评估神经肌肉功能。
- 该方法评估脊髓上、脊髓和外周水平的反应。
- 记录肌电图活动以分析肌肉反应。
研究目的
- 评估神经肌肉功能的变化。
- 利用电刺激评估肌肉反应。
- 提供关于神经肌肉健康和功能的见解。
使用的方法
- 将表面电极连接到目标肌肉。
- 将受试者安装在测功计上。
- 用手持或自粘电极电刺激运动神经。
- 记录肌肉的肌电图活动。
主要结果
- 成功刺激运动神经导致可测量的肌肉反应。
- 肌电图记录提供了关于神经肌肉功能的数据。
- 评估跨越脊髓上、脊髓和外周水平。
- 结果可以提供关于神经肌肉健康和潜在功能障碍的信息。
结论
- 皮内电刺激神经是评估神经肌肉功能的有效方法。
- 该方法是非侵入性的，并提供全面的数据。
- 研究结果可以有助于理解神经肌肉状况。
常见问题
Executive Industry Relevance
Percutaneous electrical nerve stimulation enables quantitative assessment of neuromuscular function across supra-spinal, spinal, and peripheral levels, supporting early-stage target validation and mechanistic de-risking in neuromuscular research. The method's reproducibility and direct measurement of electrophysiological and mechanical outputs provide predictive confidence for translational studies and portfolio triage. Its non-invasive nature and rapid setup facilitate integration into discovery and preclinical workflows for evaluating neuromuscular plasticity and intervention effects.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neuromuscular pathways and functional target validation through direct stimulation and response measurement.
- Supports biological de-risking by quantifying excitation-contraction coupling and spinal excitability.
- Provides predictive confidence for advancing neuromuscular targets in the discovery pipeline.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated neuromuscular systems for downstream compound screening.
- Delivers standardized, reproducible electrophysiological and mechanical readouts for assay development.
- Enables reliable evaluation of intervention effects on neuromuscular function.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints by measuring voluntary activation and neuromuscular plasticity.
- Supports continuity from early discovery through preclinical validation of neuromuscular interventions.
- Provides risk-adjusted data for advancement decisions in neuromuscular portfolios.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates from early discovery through preclinical research, enabling hypothesis testing, pathway clarification, and quantitative assessment of neuromuscular function.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic de-risking by isolating and quantifying neural and muscular responses.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs (M-wave, H-reflex, twitch torque) for assay readiness.
- Analytics: Enables statistical comparison of neuromuscular responses across conditions and interventions.
- Translational Research: Connects functional readouts to disease-relevant and intervention-driven endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, scalable platform for repeated neuromuscular assessments across studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neuromuscular target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable neuromuscular assessments.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust functional data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neuromuscular programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrophysiology and neuromuscular assessment protocols.
- Needs access to surface EMG, force/torque ergometry, and electrical stimulation instrumentation.
- Demands cross-team standardization of electrode placement and stimulation parameters.
- Adaptable across different muscle groups and model systems with protocol adjustments.
- Dependent on participant compliance and precise anatomical localization for reproducibility.
