2015年9月13日
我们提出了一种评估神经肌肉功能变化的实验方案。经皮电神经刺激是一种可诱发肌肉反应的非侵入性方法。通过分析这些反应的电生理学和机械特性,可对从大脑到肌肉的神经肌肉功能(包括脑-脊髓上、脊髓及外周水平)进行评估。
本实验的总体目标是通过经皮电神经刺激来评估神经肌肉功能。首先将表面电极连接至目标肌肉,以实现这一目的。第二步是将受试者安装在功率计上。
接下来,使用手持球状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,通过经皮电神经刺激来评估脊髓、脊髓及外周水平的神经肌肉功能。
该技术的主要优势在于其具有良好的可靠性,且易于获得电学和力学响应。该方法有助于回答正常肌肉生理学领域中的关键问题,例如评估训练或康复计划后的正常肌肉功能。开始时,通过剃除毛发并用酒精擦拭暴露的皮肤,清洁将要放置电极的部位。
这是实现低阻抗连接所必需的。接下来,要求受试者踮起脚尖,以清晰识别屈趾肌群。在腓肠肌内侧头的明显隆起处,放置两个相距约2厘米的10毫米氯化银表面电极,用于腓肠肌外侧头。
将两个电极置于腓骨头部至足跟距离的三分之一处,用于腓肠肌。将两个电极置于股骨内侧髁至内踝距离的三分之二处,用于胫骨前肌。要求受试者踮起脚尖以确认该肌肉位置。
然后将两个电极放置在腓骨尖与内侧踝突尖之间距离的三分之一处。接下来,在同一条腿上刺激点与记录点之间的中线位置放置一个参考电极。现在调整受试者的座椅,使踝关节和膝关节均弯曲成90度,以确保比目鱼肌和腓肠肌不被拉伸,从而避免H反射发生改变。
将脚踝牢固地绑在功率计上,使关节的解剖轴(即外踝)与功率计的旋转轴对齐。接下来,要求受试者对脚踏板施加压力,并记录跖屈肌扭矩。然后将电极连接至放大器,并将电刺激的阳极置于髌腱上方。
现在,尝试通过皮肤在腘窝处触诊后胫神经。然后确定后胫神经的最佳刺激位点。使用手持阴极球状电极在腘窝处寻找在该位置引出最大踝反射的位点。
贴上自粘式氯化银阴极。在评估不同电外科测量参数时,这些参数均不应改变。仅刺激强度和条件应有所变化。
开始测试前,指导受试者放松并保持肌肉处于静息状态。然后调节刺激强度,以获得最大H反射振幅,该强度通常在20至50毫安之间。使用1毫秒的脉冲记录至少三个H反射反应。
每次刺激之间至少暂停三秒,以避免激活后抑制。接着,将刺激强度增加至40至100毫安,以获得最大的sous M波幅度。确定后,再将刺激强度提高20%至50%,并给予三次超强刺激。
记录这些刺激与自主收缩测试相关的颤搐扭矩。首先进行热身,要求受试者完成10次短暂的、非疲劳性的、低于最大强度的跖屈肌收缩。
要求受试者在热身阶段及整个测试过程中,每次收缩之间间隔数秒,并记录肱三头肌Siri的肌电活动。接下来,指导受试者进行一次离心向心最大自主收缩,针对跖屈肌群。受试者必须通过收缩其跖屈肌肌肉,尽可能用力地对抗测力计。
在用力过程中,通过标准化的口头鼓励提供视觉反馈,直至达到最大自主收缩。当观察到平台期时,在最大自主收缩的超最大强度下,以100赫兹频率施加成对刺激。在收缩结束后,当肌肉完全放松时,立即施加另一次成对刺激。
使用类似Acquire 4.1的软件评估自主激活水平时,选择一个时间窗口,包含静息状态下与抽搐相关的肌电图(EMG)反应,选取H波或M波,测量其峰峰值幅度、峰间持续时间以及波形面积。然后选择静息时的抽搐反应,并测量其峰值力矩。接下来,计算峰值力矩与腓肠肌和比目鱼肌M波幅度之和的比值。
为了量化电机械效率,该比值反映了兴奋-收缩耦联的效率。接下来,测量最大自主收缩产生的最大峰值力矩,即从静息状态下的力矩基线到最大自主收缩时的最大力矩值,并排除双脉冲刺激所诱发的叠加力矩。然后,测量双脉冲刺激所诱发的叠加力矩。
从刺激开始时的自主扭矩值测量到诱发反应的峰值。最后,测量与增强型双刺激相关的峰值扭矩。利用这些数值计算自主激活水平。
利用所述方法,在静息状态下对H波和M波进行了研究。H反射在达到最大值后会完全从肌电图信号中消失,而M波则逐渐增大,直至在最大刺激强度时达到平台期。观看本视频后,您应能够充分理解如何使用经皮电神经刺激来评估神经肌肉功能。
一旦掌握,若按照本方案正确操作,定位刺激位点并找到最佳刺激强度可在10分钟内完成。也可采用其他技术(如经颅磁刺激)来回答进一步的问题,例如训练或康复方案实施后皮质脊髓兴奋性的变化。
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本方案概述了通过经皮电神经刺激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,研究人员可在不同水平上评估肌肉反应。
经皮电神经刺激可实现对脑上、脊髓和周围神经水平的神经肌肉功能进行定量评估,有助于神经肌肉研究中的早期靶点验证和机制风险排除。该方法具有良好的可重复性,并能直接测量电生理和机械输出,为转化研究和项目筛选提供可靠的预测依据。其非侵入性特点和快速设置的优势,便于将其整合到发现阶段和临床前工作流程中,用于评估神经肌肉可塑性及干预效果。
该方法涵盖了从早期发现到临床前研究的全过程,能够实现假设验证、通路阐明以及神经肌肉功能的定量评估。