Name: Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Erfahren Sie die vektorbasierte Analyse von Atemmuskelaktivierungen bei chronischer Querschnittlähmung mittels Oberflächen-EMG. Diese Methode ermöglicht quantitative Vergleiche mit gesunden Probanden.

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, Craig H. Neilsen Foundation (Grants 1000056824 - HN000PCG) und National - Diese Arbeit wurde von Christopher und Dana Reeve Foundation (Grants CDRF OA2-0802-2), Kentucky Rückenmark und Head Injury Research Trust (KSCHIRT Zuschuss 9-10A) unterstützt Institutes of Health: National Heart Lung and Blood Institute (Zuschuss 1R01HL103750-01A1).

1. Einstellungen <ol><li> Sternocleidomastoideus (SC), scalene (S), obere Trapezius auf Medioklavikularlinie (UT), Clavicularportion von pectoralis auf Medioklavikularlinie (P: Surface Elektrode Köpfe wurden in den Muskelbäuche der linken (L) und rechten (R) Atemmuskulatur platziert ), Membran auf Parasternallinie (D), Interkostalraum am 6. Interkostalraum am vorderen Axillarlinie (IC), Rektusabdominis am Nabel (RA), obliquus abdominis am mittleren Axillarlinie (O), untere Trapezius paraspinal bei midscapular Ebene (LT ) und paraspinalen paraspinal auf iliaca intercrestal Linie (PS) 6. Die Boden-Elektroden wurden in den acromion Prozesse gelegt. Eine Motion-Lab System Back Pack Unit mit angeschlossener Elektroden, wurde zu einer Bewegung Lab EMG Desk-Top-Einheit und Powerlab Systems (Abbildung 1). </li><li> T-Stück Überwachung Schaltungen, um die Atemwege Druck aufnehmen zusammengebaut wurde, wie in Abbildung 2 dargestellt und mit dem Low Pressure Transducer (MP45) mit Luftschlauch. </li><li> MP45 wurde CD15 verbunden und Powerlab Systems (Abbildung 1 und Tabelle 1). </li></ol> 2. RMCA Protocol <ol><li> Die Atemwege motorische Aufgaben bestand aus Maximum Inspirationsdruck Aufgabe (MIPT) und Maximum Exspirationsdruck Aufgabe (MEPT). Um MIPT oder MEPT durchzuführen, wurden die Probanden gebeten, maximal Einatembemühung vom Restvolumen oder exspiratorische Anstrengungen totale Lungenkapazität für 5 sec mit einem T-Stück Überwachung Schaltungen (Abbildungen 1 und 2) zu erzeugen. Jedes Manöver wurde durch ein akustisches 5-sec langen Ton markiert und wiederholt 3x. Mindestens 1 min Rest wurde zwischen jeder Aufwand erlaubt. </li><li> EMG Eingabe wurde mit einem Gewinn von 2.000 verstärkt; gefiltert 30-1000 Hz abgetastet und bei 2.000 Hz. Atemwegsdruck Eingang wurde bei 100 cm Wasser kalibriert und bei 2.000 Hz abgetastet. Die EMG und Atemwegsdruck Eingänge wurden durch die Akquisition Powerlab System mit 16-Bit-ADC umgewandelt EndwertAuflösung. Atemwegsdruck, sEMG und Marker Signale wurden gleichzeitig 9 aufgezeichnet. </li></ol> 3. Data Analysis <ol><li> Multi-Muskelaktivität Verteilung Analysefenstern von 5 sec jeweils MIPT oder MEPT wurden aus dem Event-Marker und Atemwegsdruck mit dem cuing Ton, der signalisiert, wenn das Thema beginnen und enden die Aufgabe (Abbildung 3) aufgezeichnet bestimmt. Die sEMG Aktivität für jeden Muskel wurde mit einem Root Mean Square (RMS) 6,12 Algorithmus (Abbildung 4). Drei wiederholten Versuchen für jede Aufgabe wurden 13 für jede Muskelgruppe (Kanal) gemittelt. </li><li> Die Multi-Muskel Aktivierung Muster wurden auf der Grundlage eines Vektors Analysemethode als Freiwillige Reaktionszeit Index (VRI) 8 (Abbildungen 4-6) mit maßgeschneiderten Software Matlab (MathWorks) bekannt ausgewertet. Für jedes Manöver, produziert der VRI Berechnung zwei Werte, eine Größe und eine Similarity Index (SI) (Abb. 5-6).Der Größenparameter, die Menge der kombinierten sEMG Aktivität für alle Muskeln innerhalb des spezifischen Zeitfensters, als eine Länge des Antwort-Vektor (RV) für die bestimmte Aufgabe (7) berechnet. Der Similarity Index (SI) liefert einen Wert, wie ähnlich sich die RV von SCI unterliegen dem Prototype Reaktionszeit Vector (PRV) von gesunden Probanden während der gleiche Aufgabe erhalten ausdrückt. Die SI-Wert wurde für jede Aufgabe als Cosinus des Winkels zwischen dem SCI Gegenstand RV und PRV berechnet. Die SI-Wert im Bereich zwischen 0 und 1,0, wo Wert von 1,0 stellt die beste Übereinstimmung für Vektoren im Vergleich 9 (Abbildung 8). </li></ol>

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<li>McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+neurophysiological+assessment+of+residual+motor+control+in+post-spinal+cord+injury+paralysis%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabil.+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis.</a> Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).</li>
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</ol>

Kein Interessenkonflikt zu erklären.

Standard-klinischen Tests der Atemwege Motorik nach SCI und anderen Erkrankungen zu bewerten sind die Lungenfunktionstests und die amerikanische Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) Auswertung 14,15. Allerdings sind diese Instrumente nicht zur quantitativen Auswertung des Rumpfes und der Atemwege Motorsteuerung gestaltet. In unserem bereits veröffentlichten Arbeit 9, haben wir gezeigt, dass die RMCA eine gültige Methode zur quantitativen Bewertung der Atemwege Motorik von SCI betroffen ...

<table><tbody><tr><td>PowerLab System 16/35</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516</td><td>Anzahl der Einheiten abhängig von der Anzahl der aufgezeichneten Kanäle</td></tr><tr><td>EMG-System MA 300</td><td>Motion Lab Systems</td><td>MA300-XVI</td><td>Anzahl der Einheiten abhängig von der Anzahl der aufgezeichneten Kanäle</td></tr><tr><td>Niederdruckwandler MP45</td><td>Validyne</td><td>MP45-40-871</td><td></td></tr><tr><td>Basic Carrier Demodulator CD15</td><td>Validyne</td><td>CD15-A-2-A-1</td><td></td></tr><tr><td>Luftdruckmanometer</td><td>Boehringer</td><td>4103</td><td>Benötigt für die MP45-Kalibrierung</td></tr><tr><td>Ereignismarkierung</td><td></td><td></td><td>Handschalter, der beim Drücken eine Gleichspannung und einen Tonausgang liefert (einschließlich 5 Sekunden langer Markierung)</td></tr><tr><td>Alkoholtücher</td><td>Henry Schein</td><td>1173771</td><td>Benötigt für die Platzierung von Elektroden</td></tr><tr><td>Elektrodengel</td><td>Lectron II</td><td>36-3000-25</td><td>Benötigt für die Platzierung von Elektroden</td></tr><tr><td>Tagaderm</td><td>Henry Schein</td><td>7779152</td><td>Benötigt für die Platzierung von Elektroden</td></tr><tr><td>Nasenclip </td><td>Henry Schein</td><td>1089460</td><td></td></tr><tr><td>T-Stück Beatmungsgeräteüberwachungsschaltung mit Einwegventilen </td><td>Alleglance (Airlife)</td><td>1504</td><td></td></tr><tr><td>Luftschlauch </td><td>UnoMedical</td><td>400E</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Tabelle 1. Liste der spezifischen Geräte und Hilfsmittel, die für die Beurteilung der Atemmotorik verwendet werden.</td></tr></tbody></table>

auswertung der respiratory muscle activation mit respiratory motor control assessment (rmca) bei personen mit chronischen spinal cord injury

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

Während der Atmung, wird die Aktivierung der Atemmuskulatur durch integrierte Eingabe von dem Gehirn, des Hirnstamms und des Rückenmarks koordiniert. Wenn diese Koordination wird durch Verletzungen des Rückenmarks (SCI), die Kontrolle der Atemmuskulatur unter der Schadensschwelle innerviert kompromittiert 1,2 führt zu Atemmuskulatur Dysfunktion und pulmonaler Komplikationen ist gestört. Diese Bedingungen sind zu den führenden Todesursachen bei Patienten mit SCI 3. Standard-Lungenfunktionstests, die Atemwege Motorik beurteilen sind spirometrical und maximale Atemwegsdruck Ergebnisse: Forcierte Vitalkapazität (FVC), forcierte exspiratorische Volumen in einer Sekunde (FEV 1), Maximal Inspirationsdruck (PI max) und Maximal Exspirationsdruck (PE max) 4,5. Diese Werte geben indirekte Messungen der Atemmuskulatur Leistung 6. In der klinischen Praxis und Forschung, eine Oberfläche Elektromyographie (sEMG) ab Atemmuskulatur aufgezeichnetkann verwendet werden, um die motorische Funktion der Atemwege beurteilen und helfen, neuromuskuläre Erkrankung zu diagnostizieren. Allerdings hemmt Variabilität in der Amplitude sEMG Bemühungen um objektive und direkte Maßnahmen der Atemwege Motorik 6 zu entwickeln. Basierend auf einer Multi-Muskel sEMG Ansatz zur Motorsteuerung Beinmuskeln 7, wie die freiwillige Reaktion Index (VRI) 8 bekannt zu charakterisieren, haben wir ein analytisches Werkzeug, um Atemwege Motorsteuerung direkt charakterisieren sEMG von Daten aus mehreren Atemmuskulatur während der freiwilligen aufgezeichnet Atemwege Aufgaben. Wir haben diese die Atemwege Motor Control Assessment (RMCA) 9 bezeichnet. Dieser Vektor Analyseverfahren quantifiziert die Höhe und Verteilung der Aktivität in Muskeln und präsentiert sie in Form eines Index, der den Grad der sEMG Ausgang innerhalb eines Test-Subjekt ähnelt erzählt, dass aus einer Gruppe von gesunden (nicht verletzt) ​​Kontrollen. Die resultierende Indexwert hat sich gezeigt, hoch Augenscheinvalidität, Empfindlichkeit habenund Spezifität 9-11. Wir haben gezeigt, dass die zuvor 9 RMCA Ergebnisse korrelieren signifikant mit Ebenen der SCI und Lungenfunktion Maßnahmen. Wir präsentieren hier die Methode quantitativ zu vergleichen post-Rückenmarksverletzung Atemwege Multi-Muskel Aktivierungsmuster denen von gesunden Personen.

Abbildung 3 stellt das Elektromyogramm und Airway Pressure (oben) gleichzeitig während MEPT aus einer nicht-verletzten (links) und SCI (rechts) Personen erfasst. Hinweis verringert Atemwegsdruck und Abwesenheit von sEMG Aktivität in Exspirationsmuskeln in einer SCI unterliegt, wenn auf eine nicht verletzte Person (grau gekennzeichnet Ellipsen) verglichen. Beachten Sie auch, dass Anfang der Aufgabe, da auf dem Boden markiert, mit erhöhter Aktivität und sEMG Anhebung Atemwegsdruck zugeordnet ist. <p c...

Der Zweck dieser Veröffentlichung ist es, unsere ursprüngliche Arbeit auf einem Multi-Muskel Oberfläche elektromyographischen Ansatz präsentieren quantitativ zu charakterisieren Atemmuskulatur Aktivierungsmuster bei Personen mit chronischen Verletzungen des Rückenmarks mit Vektor-basierte Analyse.

Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Aktivierungsmuster der Atemmuskulatur bei Personen mit Rückenmarkverletzung durch quantitativen Vergleich mit Normwerten, die von gesunden Probanden stammen, zu bewerten. Dies wird erreicht, indem die elektromyographische Aktivität (EMG) der Atemmuskulatur bei Personen mit Rückenmarkverletzung während Atemaufgaben aufgezeichnet wird. Um die Menge dieser Aktivität für jeden Muskel zu berechnen, wird als zweiter Schritt ein resultierender Vektor konstruiert, der die Verteilung und Menge der Aktivität über diese Muskeln charakterisiert.Danach werden Daten von gesunden Probanden während derselben Aufgabe verwendet, um einen Prototyp-Antwortvektor zu berechnen. Anschließend kann ein Ähnlichkeitsindex ermittelt werden, der den Grad beschreibt, in dem der resultierende Vektor dem Prototyp-Antwortvektor ähnelt. Dadurch wird ein Vergleich zwischen dem Aktivierungsmuster der Atemmuskulatur bei Patienten mit Querschnittlähmung und dem normalen Muster ermöglicht, das bei einem gesunden Probanden beobachtet würde. Mithilfe dieser Technik können wir die Atemmotorik bei Patienten mit Querschnittlähmung oder anderen Erkrankungen mit Beein

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Research

Forschung

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Medicine

Medizin

Atemversagen ist die häufigste Todesursache nach einer zervikalen Rückenmarksverletzungen. Nachdem eine reproduzierbare, messbare und verlässliche präklinischen Tiermodell der Atemversagen durch eine teilweise zervikalen Verletzungen induziert wird helfen, die Atemwege und des anschließenden nicht-respiratorischen Neuroplastizität zu verstehen und ermöglichen die Prüfung vermeintlichen Reparaturstrategien.

Einem Mausmodell der zervikalen Rückenmarksverletzung zu Post-läsionaler Atemneuroplastizität Studieren

Die Aufzeichnung des zusammengesetzten Muskelaktionspotentials bewertet quantitativ die funktionelle Zwerchfellinnervation durch phrenische Motoneuronen. Die Immunhistochemie der Ganzragenmembran beurteilt die morphologische Innervation an einzelnen neuromuskulären Verbindungen. Das Ziel dieses Protokolls ist es, zu zeigen, wie diese beiden leistungsstarken Methoden in verschiedenen Nagetiermodellen für Rückenmarkserkrankungen eingesetzt werden können.

Funktionellen und morphologischen Bewertung der Membran Innervation durch phrenicus Motoneuronen

Wir präsentieren ein Protokoll zur Beurteilung von Veränderungen in der neuromuskulären Funktion. Die perkutane elektrische Nervenstimulation ist eine nicht-invasive Methode, die muskuläre Reaktionen hervorruft. Die elektrophysiologischen und mechanischen Eigenschaften dieser Reaktionen ermöglichen die Bewertung der neuromuskulären Funktion vom Gehirn bis zum Muskel (supraspinale, spinale und periphere Ebene).

Beurteilung der neuromuskulären Funktion Mit Perkutane elektrische Nervenstimulation

Dieses Papier stellt ein Verfahren zur wiederholten Messungen der Belüftung und Atmungsmuskelaktivität in einem frei amyotrophe Lateralsklerose (ALS) Mausmodell im gesamten Fortschreiten der Krankheit mit Ganzkörper-Plethysmographie und Elektromyographie über eine implantierte Telemetrieeinrichtung verhält.

Wiederholte Messung der Atemmuskelaktivität und Ventilation in Mausmodellen von neuromuskulären Erkrankungen

Mit Hilfe eines robotischen isokinetischen Geräts mit Elektromyographie-Messungen (EMG) veranschaulicht dieses Protokoll, dass die isokinetische Bewegung selbst die Interrater-Zuverlässigkeit für den Fangwinkel bei Schlaganfallpatienten mit leichter Ellbogenflexorspastik verbessern kann.

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Personen mit chronischer Knöchelinstabilität (CAI) zeigen Haltungskontrollmangel und verzögerte Muskelaktivierung der unteren Extremitäten. Die computergestützte dynamische Posturographie in Kombination mit der Oberflächenelektromyographie liefert Einblicke in die Koordination der visuellen, somatosensorischen und vestibulären Systeme mit Muskelaktivierungsregulation, um die Haltungsstabilität bei Personen mit CAI aufrechtzuerhalten.

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In dieser Studie stellen wir eine in vivo Methode zur Schätzung der Anzahl und Größe der motorischen Einheiten vor, um die Konnektivität der Motoreinheiten der Rattenmembran zu quantifizieren. Es wird eine Schritt-für-Schritt-Herangehensweise an diese Techniken beschrieben.

Bewertung der Konnektivitätsergebnisse von Ratten-Zwerchfell-Motoreinheiten als quantitative Biomarker für die Degeneration und Kompensation von phrenischen Motoneuronen

Atemwegskomplikationen sind die häufigste Todesursache bei Personen mit zervikaler Rückenmarksverletzung (cSCI). Tiermodelle für cSCI sind für mechanistische Bewertungen und präklinische Studien unerlässlich. In dieser Arbeit stellen wir eine reproduzierbare Methode vor, um die funktionelle Wiederherstellung der Zwerchfellmuskelaktivität (DIAm) nach einseitiger C2 spinaler Hemisektion (C2SH) bei Ratten zu beurteilen.

Beurteilung der funktionellen Wiederherstellung der Eupneik-Zwerchfellaktivität nach einseitiger Hemisektion des zervikalen Rückenmarks bei Ratten

Diese Studie zeigt die Rolle eines innovativen Instruments zur Beurteilung und Behandlung biomechanischer Veränderungen bei Patienten mit Rückenschmerzen (LBP). Drei LBP-Patienten zeigten nach der Beurteilung eine verbesserte Schmerzintensität und funktionelle Unabhängigkeit. Die Technologie hilft bei maßgeschneiderten Rehabilitationsstrategien und bietet Einblicke in die Biomechanik von LBPs für personalisierte Interventionen.

Biomechanische Veränderungen im Zusammenhang mit Schmerzen im unteren Rückenbereich: Ein innovatives Instrument zur Beurteilung von Bewegungsmustern und zur Bewertung von Behandlungen in der Rehabilitation

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Aufzeichnung und Analyse von Signalen der respiratorischen Elektromyographie (EMG). Es enthält die anatomischen Referenzen für die Platzierung der EMG-Elektroden über mehreren Atemmuskeln, die Entfernung von elektrokardiographischem Rauschen aus den EMG-Signalen und die Erfassung des EMG-Mittelquadrats (RMS) und des Zeitpunkts des Beginns der Aktivität.

Erfassung und halbautomatische Analyse der Oberflächen-Elektromyographie der Atemmuskulatur

Erfahren Sie die vektorbasierte Analyse von Atemmuskelaktivierungen bei chronischer Querschnittlähmung mittels Oberflächen-EMG. Diese Methode ermöglicht quantitative Vergleiche mit gesunden Probanden.

Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury (Video) | JoVE Journal

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