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Neuroscience

Percutaneous विद्युत तंत्रिका उत्तेजना का उपयोग neuromuscular समारोह का आकलन

Published: September 13, 2015 doi: 10.3791/52974
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1INSERM U1093, Faculty of Sport Sciences, Univ. Bourgogne Franche–Comté, 2Neural Control of Movement Laboratory, School of Medicine, Faculty of Science, Medicine and Health, University of Wollongong

Introduction

Percutaneous विद्युत तंत्रिका उत्तेजना व्यापक रूप से neuromuscular समारोह 1 आकलन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। बुनियादी सिद्धांत एक मांसपेशियों में संकुचन पैदा करने के लिए एक परिधीय मोटर तंत्रिका के लिए एक बिजली के प्रोत्साहन उत्प्रेरण के होते हैं। मैकेनिकल (टोक़ माप) और electrophysiological (electromyographic गतिविधि) प्रतिक्रियाओं के एक साथ दर्ज हैं। माना संयुक्त पर दर्ज की गई टोक़, एक ergometer का उपयोग कर मूल्यांकन किया है। सतह इलेक्ट्रोड का उपयोग कर दर्ज electromyographic (ईएमजी) संकेत पेशी 2 की गतिविधि का प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रदर्शन किया गया है। इस गैर इनवेसिव विधि दर्दनाक और अधिक आसानी से इंट्रामस्क्युलर रिकॉर्डिंग से लागू नहीं किया है। दोनों Monopolar और द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड का इस्तेमाल किया जा सकता है। Monopolar इलेक्ट्रोड विन्यास छोटे मांसपेशियों के लिए उपयोगी हो सकता है, जो मांसपेशियों की गतिविधि 3 में परिवर्तन, के लिए अधिक संवेदनशील होना दिखाया गया है। हालांकि, द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड संकेत करने वाली शोर आर में सुधार लाने में अधिक प्रभावी होना दिखाया गया हैAtio 4 और सबसे अधिक रिकॉर्डिंग और मोटर इकाई गतिविधि को बढ़ाता की एक विधि के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। नीचे वर्णित कार्यप्रणाली द्विध्रुवी रिकॉर्डिंग पर ध्यान दिया जाएगा। ईएमजी गतिविधि neuromuscular प्रणाली की प्रभावकारिता और अखंडता का सूचक है। पर्क्यूटेनियस तंत्रिका उत्तेजना का उपयोग neuromuscular समारोह में आगे अंतर्दृष्टि, मांसपेशियों में रीढ़ की हड्डी, या सुप्रा रीढ़ की हड्डी के स्तर (चित्रा 1) में यानी परिवर्तन प्रदान करता है।

चित्र 1
चित्रा 1:। न्यूरोमस्कुलर माप का अवलोकन STIM: तंत्रिका उत्तेजना। ईएमजी: Electromyography। वैल: स्वैच्छिक सक्रियण के स्तर। आरएमएस: रूट स्क्वायर मतलब। एम अधिकतम: अधिकतम एम लहर आयाम।

बाकी में भी, एम-लहर बुलाया यौगिक मांसपेशी संभावित कार्रवाई, प्रोत्साहन मूर्ति के बाद मनाया कम विलंबता प्रतिक्रिया है, और प्रत्यक्ष activ द्वारा उत्तेजनीय मांसपेशियों का प्रतिनिधित्व करता है मांसपेशी (चित्रा 2, 3 नंबर) के लिए अग्रणी मोटर axons की समझना। एम लहर आयाम इसका अधिक से अधिक मूल्य का एक पठार तक पहुँचने तक तीव्रता के साथ बढ़ जाती है। एम मैक्स नामक यह प्रतिक्रिया, सतह EMG इलेक्ट्रोड 5 के तहत दर्ज की गई सभी मोटर इकाइयों और / या मांसपेशी फाइबर कार्रवाई की क्षमता के तुल्यकालिक योग का प्रतिनिधित्व करता है। चोटी से शिखर आयाम या लहर क्षेत्र के विकास neuromuscular संचरण 6 के परिवर्तन की पहचान के लिए प्रयोग किया जाता है। एम-लहर, यानी चोटी चिकोटी टोक़ / बल के साथ जुड़े यांत्रिक प्रतिक्रियाओं में परिवर्तन की वजह से मांसपेशियों उत्तेजना और / या मांसपेशी फाइबर 7 भीतर में परिवर्तन करने के लिए हो सकता है। एम अधिकतम आयाम और शिखर चिकोटी टोक़ आयाम (पं / एम अनुपात) की एसोसिएशन यानी एक दिया विद्युत मोटर आदेश के लिए यांत्रिक प्रतिक्रिया पेशी 8 की विद्युत क्षमता, की एक सूची प्रदान करता है।

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चित्रा 2:। मोटर और तंत्रिका उत्तेजना से सक्रिय कर्मकर्त्ता रास्ते एक मिश्रित (मोटर / संवेदी) तंत्रिका (STIM) की बिजली की उत्तेजना मोटर अक्षतंतु और आइए अभिवाही गोलीबारी दोनों का एक विध्रुवण लाती है। रीढ़ की हड्डी के बदले में एक एच पलटा प्रतिक्रिया (मार्ग 1 + 2 + 3) उदाहरण भी देते हैं, जो एक अल्फा motoneuron, को सक्रिय करने की दिशा में आइए के विध्रुवण afferents। एम लहर (मार्ग) 3: उत्तेजना तीव्रता पर निर्भर करता है, मोटर अक्षतंतु विध्रुवण एक सीधा पेशी प्रतिक्रिया उदाहरण भी देते हैं। अधिक से अधिक एम लहर तीव्रता में एक antidromic मौजूदा भी (3 ') उत्पन्न होता है और पलटा वॉली (2) के साथ टकराया। इस टक्कर आंशिक रूप से या पूरी तरह से एच-पलटा प्रतिक्रिया रद्द।

एच-पलटा आइए-α motoneuron अन्तर्ग्रथन 9 में परिवर्तन का आकलन करने के लिए इस्तेमाल एक electrophysiological प्रतिक्रिया है। यह पैरामीटर आराम से कम या स्वैच्छिक संकुचन के दौरान मूल्यांकन किया जा सकता है। एच-पलटा खिंचाव पलटा के एक संस्करण का प्रतिनिधित्व करता है (चित्रा 2, नूmber 1-3)। एच-पलटा monosynaptically आइए अभिवाही रास्ते 10,11 द्वारा भर्ती मोटर इकाइयों को सक्रिय करता है, और परिधीय और केंद्रीय प्रभावों 12 के अधीन किया जा सकता है। एक एच पलटा evoking की विधि बाकी 13,14 पर और सममितीय संकुचन के दौरान 15 रीढ़ की उत्तेजना का आकलन करने के लिए एक उच्च इंट्रा-विषय विश्वसनीयता के लिए जाना जाता है।

एक स्वैच्छिक संकुचन के दौरान, स्वैच्छिक तंत्रिका ड्राइव की भयावहता को आम तौर पर रूट मतलब वर्ग का उपयोग मात्रा, ईएमजी संकेत के आयाम का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता है (आरएमएस)। आरएमएस ईएमजी सामान्यतः स्वैच्छिक संकुचन (चित्रा 1) के दौरान मोटर प्रणाली की उत्तेजना का स्तर बढ़ाता का एक साधन प्रयोग किया जाता है। क्योंकि अंतर और अंतर-विषय परिवर्तनशीलता 16 वर्ष की, आरएमएस ईएमजी एक मांसपेशी विशेष अधिक से अधिक स्वैच्छिक संकुचन (आरएमएस EMGmax) के दौरान दर्ज की गई ईएमजी का उपयोग कर सामान्य हो गया है। इसके अलावा, क्योंकि ईएमजी संकेत में परिवर्तन ख सकता हैऐसे एम-लहर के रूप में एक परिधीय पैरामीटर का उपयोग परिधीय स्तर, सामान्य बनाने में परिवर्तन के कारण ई ईएमजी संकेत के ही केंद्रीय घटक का आकलन करने के लिए आवश्यक है। यह अधिक से अधिक आयाम या एम-लहर की आरएमएस Mmax द्वारा आरएमएस ईएमजी विभाजित करके किया जा सकता है। आरएमएस Mmax का उपयोग कर सामान्यीकरण यह ध्यान में एम-लहर अवधि 17 वर्ष की संभावित बदलाव के रूप में लेता पसंदीदा तरीका है (यानी ईएमजी / आरएमएस Mmax आरएमएस)।

मोटर आदेशों भी स्वैच्छिक सक्रियण स्तर (वीएएल) की गणना के द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है। इस पद्धति का एक अधिक से अधिक स्वैच्छिक संकुचन के दौरान एम अधिकतम तीव्रता में एक बिजली की उत्तेजना superimposing द्वारा चिकोटी प्रक्षेप तकनीक 18 का उपयोग करता है। तंत्रिका उत्तेजक द्वारा प्रेरित अतिरिक्त टोक़ एक सुकून potentiated पेशी 19 में समान तंत्रिका उत्तेजना द्वारा उत्पादित एक नियंत्रण चिकोटी की तुलना में है। अधिक से अधिक वैल, मूल चिकोटी interpo मूल्यांकन करने के लिएमर्टन 18 से वर्णित आबादी तकनीक एक स्वैच्छिक संकुचन से अधिक interpolated एक भी प्रोत्साहन शामिल है। पैदा टोक़ वेतन वृद्धि एकल उत्तेजना प्रतिक्रियाओं 20 की तुलना में बड़ा और अधिक आसानी से पता लगाया है, और कम चर रहे हैं, क्योंकि हाल ही में, बनती उत्तेजना का उपयोग अधिक लोकप्रिय हो गया है। वैल काम की मांसपेशियों 21 ज़्यादा से ज़्यादा सक्रिय करने के लिए केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की क्षमता की एक सूची प्रदान करता है। वर्तमान में, वैल चिकोटी प्रक्षेप तकनीक का उपयोग मांसपेशी सक्रियण 22 के स्तर का आकलन करने का सबसे मूल्यवान तरीका है का मूल्यांकन किया। इसके अलावा, एक ergometer उपयोग मूल्यांकन चोटी टोक़ अनुसंधान और नैदानिक ​​सेटिंग 23 में उपयोग के लागू सबसे ठीक से अध्ययन किया शक्ति परीक्षण पैरामीटर है।

विद्युत तंत्रिका उत्तेजना मांसपेशी समूहों (जैसे कोहनी flexors, कलाई flexors, घुटने extensors, तल का flexors) की एक किस्म में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, तंत्रिका पहुंच बनाता हैकुछ समूहों की मांसपेशियों में मुश्किल तकनीक। तल का flexor मांसपेशियों, विशेष रूप से ट्राइसेप्स surae (soleus और gastrocnemii) मांसपेशियों, अक्सर साहित्य 24 में जांच कर रहे हैं। दरअसल, इन मांसपेशियों को उनकी विशेष रुचि को न्यायोचित ठहरा, हरकत में शामिल कर रहे हैं। उत्तेजना साइट और रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी ट्राइसेप्स surae मांसपेशियों के विभिन्न पैदा की तरंगों की पहचान के लिए अनुमति देता है। घुटने की चक्की खात में पीछे tibial तंत्रिका की सतही हिस्सा है और स्पिंडल की बड़ी संख्या के लिए यह आसान अन्य मांसपेशियों 24 की तुलना में पलटा प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड करने के लिए बनाते हैं। इन कारणों के लिए, वर्तमान में प्रस्तुत पलटा कार्यप्रणाली की मांसपेशियों की ट्राइसेप्स surae समूह (soleus और gastrocnemius) पर केंद्रित है। इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य ट्राइसेप्स surae में neuromuscular समारोह की जांच करने के लिए पर्क्यूटेनियस तंत्रिका उत्तेजना तकनीक का वर्णन करने के लिए इसलिए है।

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Protocol

प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं संस्थागत नैतिक अनुमोदन प्राप्त किया और हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार कर रहे रेखांकित किया। डेटा प्रक्रियाओं के बारे में पता था और उसकी लिखित सूचित सहमति दे दी है, जो एक प्रतिनिधि भागीदार से एकत्र किए गए थे।

1. साधन तैयारी

  1. शेविंग से इलेक्ट्रोड स्थान पर त्वचा को साफ और कम प्रतिबाधा (<5 kΩ) प्राप्त करने के लिए शराब के साथ गंदगी को हटा दें।
  2. Soleus पेशी के लिए मध्यवर्ती गुल्फ को फीमर की औसत दर्जे condylis के बीच की रेखा के 2/3 से कम दो AgCl सतह इलेक्ट्रोड (10 मिमी की रिकॉर्डिंग व्यास) की जगह; औसत दर्जे का gastrocnemius के लिए पेशी के सबसे प्रमुख उभार पर; बहिर्जंघिका और पार्श्व gastrocnemius के लिए एड़ी के सिर के बीच एक रेखा के साथ दूरी का 1/3 पर; और एक interelectro साथ बहिर्जंघिका की नोक और tibialis पूर्वकाल पेशी के लिए मध्यवर्ती गुल्फ की नोक के बीच एक रेखा के साथ दूरी का 1/3, परडी दूरी (केंद्र के लिए केंद्र) 2 सेमी की, SENIAM सिफारिशें 30 के अनुसार।
    नोट: soleus मांसपेशी इलेक्ट्रोड वे gastrocnemii मांसपेशियों (क्रॉस-टॉक) के सिर से गतिविधि रिकॉर्डिंग नहीं कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करने के gastrocnemii मांसपेशियों के बाहर का सम्मिलन के तहत तैनात किया जाना है।
  3. (उत्तेजना और रिकॉर्डिंग साइटों के बीच) एक ही पैर पर एक केंद्रीय स्थान में एक संदर्भ इलेक्ट्रोड रखें।
  4. Soleus और gastrocnemii मांसपेशियों नहीं फैला रहे हैं और एच-पलटा 11,12 बदल नहीं है, इसलिए है कि 90 डिग्री (0 डिग्री = पूर्ण तल का बल) के एक टखने कोण प्राप्त करने के लिए ऊंचाई और कुर्सी की गहराई को समायोजित करें।
    1. कारण gastrocnemii मांसपेशियों के biarticular प्रकृति के लिए (0 डिग्री = पूर्ण घुटने विस्तार) 90 डिग्री पर घुटने के कोण सेट करें। हालांकि, तल का flexors के एक अधिक से अधिक स्वैच्छिक टोक़ प्रदर्शन करने के लिए इष्टतम टखने कोण 70-80 ° (0 डिग्री = पूर्ण तल का घुमाव) 26 है। इस प्रकार, टखने कोण पैरा पर निर्भर करेगाब्याज का मीटर (यांत्रिक रिकॉर्डिंग बनाम electrophysiological)।
      नोट: प्रयोग neuromuscular उत्तेजना 11,12,27,28 का मानकीकरण करने के दौरान भले ही चुना प्रारंभिक कोण के कारण, यह स्थिर रहना चाहिए।
    2. मोटर पूल 29 के excitability पर लगातार कॉर्टिको-vestibular प्रभावों को बनाए रखने के परीक्षण के दौरान विषयों 'आसन जब निगरानी विशेष ध्यान दे।
  5. मजबूती ergometer 25 के रोटेशन की धुरी के साथ गठबंधन संयुक्त (बाहरी गुल्फ) के संरचनात्मक अक्ष के साथ, एक ergometer को टखने का पट्टा।
    1. तल का flexor टोक़ रिकॉर्ड करने के लिए ergometer से जुड़ी एक footplate पर विषय डालती दबाव है। टोक़ में छोटे परिवर्तन का पता लगाया जा सकता है कि इतने प्रयोग के दौरान पैर स्थिर रखें।
  6. नोट: कुछ परिस्थितियों में, एड़ी बल थाली से दूर थोड़ा उठा सकता है पैर और टखने से सुरक्षित नहीं कर रहे हैं, जो हो सकता है Leथाली के खिलाफ टोक़ की एक अधूरी संचरण के लिए विज्ञापन। चित्रा 3 प्रयोगात्मक स्थापना का एक विवरण प्रस्तुत करता है।

चित्र तीन
चित्रा 3:। प्रायोगिक स्थापना शास्त्रीय प्रयोगात्मक स्थापना electromyographic (ईएमजी) और टोक़ संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए।

  1. केबल के साथ एम्पलीफायर के लिए इलेक्ट्रोड कनेक्ट करें।
  2. 2-5 किलोहर्ट्ज़ के लिए टोक़ और EMG मापन के लिए नमूना दर निर्धारित करें। एक एनालॉग से डिजिटल (एडी) रूपांतरण प्रणाली का उपयोग कर ईएमजी संकेत रिकॉर्ड। संकेत (जैसे अधिक से अधिक मूल्य, चोटी से शिखर आयाम, अवधि) तत्क्षण कई मापदंडों के मूल्यों को देता है जो एक डाटा अधिग्रहण प्रणाली, के साथ एक मॉनिटर पर प्रदर्शित किया जाता है। ईएमजी संकेत के स्पेक्ट्रम 5 हर्ट्ज और 2 किलो हर्ट्ज आवृत्तियों के बीच लेकर कर सकते हैं, लेकिन मुख्य रूप से 10 हर्ट्ज और 1 किलो हर्ट्ज 31 के बीच निहित है। इस प्रकार, नमूने आवृत्ति संकेत आकार dur संरक्षित करने के लिए काफी अधिक होना चाहिएEMG रिकॉर्डिंग हैैं। बढ़ाना और किलोहर्ट्ज़ 8,21,32 हर्ट्ज के बीच 10 और 1 एक बैंडविड्थ आवृत्ति का उपयोग ईएमजी संकेतों (लाभ = 500-100) फिल्टर।
  3. Patellar कण्डरा से अधिक बिजली की उत्तेजना के लिए एनोड रखें।
  4. घुटने की चक्की खात में एक हाथ से आयोजित कैथोड गेंद इलेक्ट्रोड का उपयोग कर, एक दिया तीव्रता के लिए एक इष्टतम soleus एच पलटा प्राप्त करने के लिए पीछे tibial तंत्रिका का सबसे अच्छा उत्तेजना साइट का निर्धारण करें। एच पलटा की एक अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाता है कैथोड गेंद इलेक्ट्रोड के साथ कई उत्तेजना साइटों का परीक्षण करें।
    1. रिकार्ड tibialis पूर्वकाल ईएमजी गतिविधि आम peroneal तंत्रिका प्रतिपक्षी आइए 12 afferents से प्रभाव से बचने के लिए सक्रिय नहीं है कि यह सुनिश्चित करने के लिए। तंत्रिका तंतुओं, विशेष रूप से अभिवाही फाइबर 10 के एक इष्टतम सक्रियण प्रदान करने के लिए एक मिसे में पल्स चौड़ाई सेट करें।
  5. निरंतर प्रोत्साहन हालत सुनिश्चित करने के लिए उत्तेजना साइट के स्थान पर एक स्वयं चिपकने वाला AgCl कैथोड की जगह (जैसे दबाव, ओरिएंटव्यावहारिक)।
    नोट: इन मानकों (विषय की स्थिति, इलेक्ट्रोड स्थान और उत्तेजना साइट) के सब अलग अलग electrophysiological माप के आकलन के लिए बदल नहीं है। केवल उत्तेजना की तीव्रता और हालत (संकुचन बनाम बाकी) बदलती हैं।

रेस्ट पर 2. परीक्षण प्रक्रियाओं

  1. विषय आराम से रहने के लिए और बाकी पर उसका / उसकी मांसपेशियों को रखने के लिए निर्देश दें।
  2. अधिक से अधिक soleus एच-पलटा आयाम (;: 20-50 मा सामान्य श्रेणी एच अधिकतम) प्राप्त करने के लिए उत्तेजना तीव्रता को समायोजित करें। Soleus मांसपेशी की एक एम लहर एच अधिकतम तीव्रता में मनाया जा सकता है।
    नोट: दोहराया माप के लिए (जैसे पहले और एक थकाऊ प्रोटोकॉल के बाद), इष्टतम तीव्रता सत्र के दौरान अलग-अलग हो सकता है एक एच अधिकतम प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए। एच अधिकतम आयाम का एक मूल्यवान समझना के लिए नेतृत्व कर सकते हैं एक निरंतर तीव्रता रखने के रूप में, यह प्रयोगकर्ता नियमित रूप से एच मैक्स का पुन: मूल्यांकन की सिफारिश की हैतीव्रता 33।
  3. बाद के सक्रियण अवसाद 34 से बचने के लिए 3 सेकंड की एक न्यूनतम अंतराल के साथ इस तीव्रता में 3 soleus एच-पलटा प्रतिक्रियाओं की एक न्यूनतम रिकॉर्ड।
    नोट: कई प्रतिक्रियाओं की रिकॉर्डिंग की वजह से एच-पलटा के विशेष संवेदनशीलता के लिए अधिक उपयुक्त है (हालांकि एक थकाऊ प्रोटोकॉल के दौरान जैसे) तेजी से वसूली के प्रभाव से बचने के लिए कोशिश कर रहा है, जब एक भी उत्तेजना उदाहरण के लिए, कुछ परिस्थितियों में पर्याप्त हो सकता है।
  4. अधिक से अधिक soleus एम लहर आयाम (;: 40-100 मा सामान्य श्रेणी एम अधिकतम) प्राप्त करने के लिए उत्तेजना तीव्रता में वृद्धि। आमतौर पर, दो उत्तेजनाओं 12,35 के बीच 8-10 सेकंड के अंतराल के साथ, 2-4 मा उत्तेजना तीव्रता में वेतन वृद्धि की स्थापना की। एम अधिकतम प्राप्त की है जब वांछित तीव्रता तक पहुँच जाता है, और कोई एच-पलटा प्रतिक्रिया मनाया जा सकता है।
  5. एम लहर इसका अधिक से अधिक मूल्य का एक पठार उपलब्ध हो जाता है कि यह सुनिश्चित करने के लिए एम अधिकतम उत्तेजना तीव्रता के 120-150% करने के लिए अंतिम तीव्रता सेट करें। इस intensiTy नीचे दिए गए निर्देशों में supramaximal तीव्रता कहा जाता है।
  6. सत्र के दौरान soleus एम लहर रिकॉर्डिंग के लिए लगातार उत्तेजना तीव्रता रखें।
  7. रिकार्ड 3 soleus एम लहरों और इस तीव्रता में 3 जुड़े चिकोटी torques।

स्वैच्छिक संकुचन के दौरान 3. परीक्षण प्रक्रियाओं

  1. एक वार्म अप के रूप में, संकुचन से प्रत्येक के बीच कुछ सेकंड के आराम के साथ, तल flexor मांसपेशियों के 10 संक्षिप्त और गैर-थकाऊ submaximal संकुचन प्रदर्शन करने के विषय में पूछते हैं। वार्म अप के अंत में, किसी भी थकाऊ प्रभाव 11 से बचने के लिए एक न्यूनतम 1 मिनट आराम कर लो।
  2. लगातार रिकॉर्ड ट्राइसेप्स surae ईएमजी गतिविधि। रिकॉर्डिंग soleus और gastrocnemii मांसपेशियों को एक भी उत्तेजना साइट 24 के लिए अलग मांसपेशी typologies के व्यवहार के विश्लेषण की अनुमति देता है।
  3. तल का flexors के एक isometric अधिक से अधिक स्वैच्छिक संकुचन (MVC) प्रदर्शन के अधीन निर्देश दें। विषय possi के रूप में कड़ी के रूप में पुश करने के लिए हैउसके तल का flexor मांसपेशियों करार से ergometer के खिलाफ ble। प्रयास के दौरान विषय से दृश्य प्रतिक्रिया, और मानकीकृत मौखिक प्रोत्साहन 19 दीजिए। एक पठार मनाया जाता है जब MVC तक पहुँच जाता है।
  4. मांसपेशियों में संकुचन (potentiated नक़ल) स्वैच्छिक सक्रियण के स्तर का मूल्यांकन करने के तुरंत बाद पूरी तरह से शांत है जब MVC (आरोपित नक़ल), और एक अन्य बनती उत्तेजना के पठार के दौरान supramaximal तीव्रता में एक बनती उत्तेजना (100 हर्ट्ज आवृत्ति) वितरित करें। एक विशेष उपकरण (जैसे Digitimer D185 multipulse उत्तेजक) के माध्यम से या एक ही पल्स उत्तेजक के साथ जुड़े एक उत्तेजना कार्यक्रम के माध्यम से इस बनती उत्तेजना उद्धार।
  5. प्रत्येक परीक्षण 11 के बीच कम से कम 1 मिनट आराम के साथ तल का flexor का एक दूसरा MVC के प्रदर्शन के अधीन निर्देश दें। दूसरा परीक्षण से चोटी टोक़ पहले के 5% के भीतर नहीं है, तो अतिरिक्त परीक्षणों 36 किया जाना चाहिए। द्वारा हासिल की सबसे बड़ी टोक़विषय MVC टोक़ के रूप में लिया जाता है।

4. डेटा विश्लेषण

  1. बाकी पर डेटा विश्लेषण
    1. बाकी (एच-लहर या एम-तरंग) पर चिकोटी के साथ जुड़े ईएमजी प्रतिक्रिया सहित एक समय खिड़की का चयन करें।
    2. चोटी से शिखर आयाम, पीक से पीक अवधि उपाय है, और / या तरंगों के क्षेत्र (चित्रा 4 क)। आयाम सीधे सॉफ्टवेयर द्वारा प्रदान नहीं की है, तो अधिकतम मूल्यों के लिए न्यूनतम घटाना।
      1. अवधि के लिए, समय सीमा अधिकतम चोटी से शुरू करने और कम से कम पीक करने के लिए समाप्त होने के उपाय। क्षेत्र के लिए, ईएमजी संकेत का अभिन्न लहर की शुरुआत से शुरू करने और लहर के अंत तक समाप्त होने की गणना।
        नोट: पीक से पीक आयाम को प्रतिबिंबित कर सकते हैं: 1) neuromuscular संचरण, 2) मोटर इकाई कार्रवाई संभावित आयाम और / या 37 संभावित मोटर इकाई कार्रवाई की 3) अस्थायी फैलाव। एम लहर अवधि न्यूरोमस्कुलर प्रचार 37 को दर्शाता है।
      2. कई परीक्षणों के लिए, लहरों के औसत की गणना। औसत सीधे सॉफ्टवेयर, उपयोग स्प्रेडशीट सॉफ्टवेयर के द्वारा प्रदान किया जा सकता है (उदाहरण के लिए एक स्प्रेडशीट कार्यक्रम में सूत्र समारोह) कई परीक्षणों (कम से कम 3) से इस मूल्य की गणना करने के लिए।
      3. आराम कर चिकोटी का चयन करें।
      4. आराम कर चिकोटी (चित्रा 4 बी) के साथ जुड़े चोटी टोक़ उपाय।
      5. कई परीक्षणों के लिए, आराम कर twitches की औसत चोटी टोक़ की गणना। औसत सीधे सॉफ्टवेयर, उपयोग स्प्रेडशीट सॉफ्टवेयर के द्वारा प्रदान किया जा सकता है (उदाहरण के लिए एक स्प्रेडशीट कार्यक्रम में सूत्र समारोह) कई परीक्षणों (कम से कम 3) से इस मूल्य की गणना करने के लिए।
      6. अन्य वांछित मानकों (संकुचन समय या आधा विश्राम का समय) के लिए बिंदु 4.1.2 में वर्णित इन प्रक्रियाओं को दोहराएँ। चिकोटी मापदंडों का विश्लेषण उत्तेजना-संकुचन युग्मन दक्षता से 17 के रूप में संकेत प्रदान करता है। विशेष रूप से, अनुबंध मेंआयन समय चुना पेशी समूह 38 पर निर्भर कर सकते हैं, जो संकुचन कैनेटीक्स 8, की एक सूची प्रदान करता है।
      7. विद्युत दक्षता यों, चोटी टोक़ और स्प्रेडशीट सॉफ्टवेयर (जैसे एक्सेल) का उपयोग एम-तरंगों की राशि के बीच अनुपात की गणना (पी टी / एम)। पीछे tibial तंत्रिका उत्तेजना के द्वारा पैदा की यांत्रिक प्रतिक्रियाओं ट्राइसेप्स surae एक पूरे के रूप में, soleus और gastrocnemii एम-तरंगों के आयाम अभिव्यक्त किया जाना चाहिए 39 के सक्रियण के अनुरूप है।

    चित्रा 4
    चित्रा 4: electrophysiological और यांत्रिक प्रतिक्रियाओं का स्पष्टीकरण चोटी से शिखर आयाम (एम वी) एक ठेठ एम-लहर की, विलंबता (एमएस) और क्षेत्र (mV.ms) (ए) मापन।। शिखर चिकोटी टोक़ (एनएम) (बी) के मापन, संकुचन समय (एमएस) और एक चिकोटी के आधे विश्राम का समय (मिसे)।

    1. संकुचन में डेटा विश्लेषण
      1. चोटी टोक़ सहित, लेकिन उत्तेजना मूर्ति और ईएमजी की मूक अवधि के अंत के बीच के समय को छोड़कर MVC टोक़ के पठार के दौरान soleus ईएमजी गतिविधि का एक 500 मिसे समय खिड़की का चयन करें। चुप अवधि उत्तेजना के बाद चल रहे स्वैच्छिक ईएमजी गतिविधि का दमन करने के लिए मेल खाती है।
      2. जड़ सीधे सॉफ्टवेयर द्वारा प्रदान नहीं की है वर्ग (आरएमएस) का मतलब है, निम्न सूत्र का उपयोग कर 40 ईएमजी गतिविधि यों की आरएमएस गणना: ईएमजी RMS
        1 समीकरण
      3. उपाय या लहर की अवधि से अधिक आराम में एम मैक्स की आरएमएस की गणना।
      4. स्प्रेडशीट सॉफ्टवेयर का उपयोग कर आरएमएस ईएमजी / आरएमएस Mmax अनुपात की गणना।आरएमएस ईएमजी मूल्य और आरएमएस Mmax मूल्य ही पेशी से चयनित किया जाना है।
      5. नक़ल उत्तेजना (चित्रा 5) द्वारा प्रेरित आरोपित टोक़ छोड़कर MVC का अधिक से अधिक मूल्य के लिए आराम से कम टोक़ के आधारभूत से MVC के अधिक से अधिक चोटी टोक़ उपाय।
      6. पैदा की प्रतिक्रिया के शिखर पर उत्तेजना की शुरुआत (चित्रा 5) में स्वैच्छिक टोक़ मूल्य से MVC के दौरान नक़ल उत्तेजना से प्रेरित आरोपित टोक़, उपाय।
      7. Potentiated नक़ल का चयन करें।
      8. Potentiated नक़ल के साथ जुड़े चोटी टोक़ उपाय।
      9. निम्न सूत्र 40 का उपयोग कर स्वैच्छिक सक्रियण स्तर (वीएएल) की गणना:
        1 समीकरण

    चित्रा 5
    चित्रा 5: आरोपित के मापन औरमैकेनिकल सिग्नल पर नक़ल potentiated। आरोपित चोटी टोक़ (अंक) को रिकॉर्ड करने के लिए, उत्तेजना नक़ल सममितीय अधिक से अधिक स्वैच्छिक संकुचन (MVC) के पठार के दौरान पैदा की है। Potentiated चोटी टोक़ (पं पी) को रिकॉर्ड करने के लिए, उत्तेजना नक़ल MVC की भरपाई के बाद बाकी पर पैदा की है।

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Representative Results

बढ़ती हुई उत्तेजना तीव्रता एच और एम लहरों के बीच प्रतिक्रिया आयाम का एक अलग विकास की ओर जाता है। एम लहर उत्तरोत्तर अधिक से अधिक तीव्रता पर एक पठार तक पहुँचने तक बढ़ जाती है, जबकि बाकी पर, एच-पलटा, ईएमजी संकेत से पूरी तरह से अनुपस्थित होने से पहले एक अधिकतम मूल्य तक पहुँच (विकास के लिए एक ग्राफिकल एम लहर के चित्रण और चित्रा 6 के लिए चित्रा 4 देखें एम लहरों और तीव्रता के साथ एच-पलटा) के। Soleus मांसपेशी के लिए, उत्तेजना शुरुआत और एम लहर के बीच विलंबता के बारे में 10 मिसे (चित्रा 4 ए) और एच-लहर के लिए आम तौर पर 25 से 40 मिसे है। हालांकि, विलंबता मांसपेशी समूहों और विषय के अंग लंबाई या कुल ऊंचाई की वजह से उत्तेजना साइट और मांसपेशियों के बीच की दूरी के बीच अलग अलग होंगे। एम अधिकतम तीव्रता में उत्तेजक है, जब एक अधिकतम चोटी चिकोटी टोक़ भी (चित्रा 4 बी) मनाया जाएगा। एम लहरें, एच-सजगता और शिखर चिकोटी torques के आधार पर अलग अलग होंगे शर्त। उदाहरण के लिए, इन मानकों स्वैच्छिक संकुचन के दौरान वृद्धि हुई है, और थकान से 17 की उपस्थिति में कमी करने के लिए करते हैं।

चित्रा 6
चित्रा 6: बाकी पर ठेठ भर्ती घटता पलटा प्रतिक्रियाओं (एच-पलटा, सफेद गोल) और बढ़ती उत्तेजना तीव्रता के साथ सीधे पेशी प्रतिक्रियाओं (एम-लहर, काले दौर) के आयाम।। नीचे पैनलों (बी के लिए एक से) चार उत्तरोत्तर वृद्धि की तीव्रता पर ठेठ निशान मौजूद है। केवल एक एच पलटा प्रतिक्रिया evoking (ए) कमजोर तीव्रता,। (बी) तीव्रता अधिक से अधिक एच-लहर आयाम प्रदान कर (एच अधिकतम)। एच अधिकतम, antidromic और पलटा गलौज के बीच टकराव से परे तीव्रता (सी) एच प्रतिक्रिया आयाम में कमी लाती है। एम अधिकतम तीव्रता पर (डी), एच-पलटा पूरी तरह से रद्द कर दिया है और एम लहर एक पठार तक पहुँच जाता है।Iles / ftp_upload / 52,974 / 52974fig6highres.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

अधिकतम वैल एक MVC के दौरान मूल्यांकन किया जाता है। 5 MVC के दौरान बिजली की उत्तेजना से प्रेरित एक आरोपित टोक़ पता चलता है। उत्तेजना से प्रेरित प्रभाव इस प्रकार एक अधूरी मोटर इकाइयों और / या मोटर इकाइयों के एक submaximal निर्वहन आवृत्ति की भर्ती, और स्वैच्छिक सक्रियण में एक घाटा (चित्रा 5 के बीच में उत्तेजना का प्रभाव देखें) को दर्शाता है। पिछले मापदंडों के रूप में, अधिक से अधिक वैल हालत (संकुचन जैसे स्तर, थकान) 21 पर निर्भर करता है।

ये अलग तकनीक पहले से मान्य किया गया है। दरअसल, हाल के अध्ययनों से एम लहर के लिए एक अच्छा विश्वसनीयता और संबद्ध शिखर चिकोटी टोक़ 22, एच-पलटा 14 और अधिक से अधिक वैल 41 का प्रदर्शन किया।

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Discussion

Percutaneous तंत्रिका उत्तेजना neuromuscular प्रणाली स्वस्थ मनुष्यों में neuromotor समारोह के मौलिक नियंत्रण को समझने के लिए, लेकिन यह भी थकान या 17 प्रशिक्षण के माध्यम से तीव्र या पुराना रूपांतरों का विश्लेषण करने के लिए सक्षम होने के लिए न केवल के कई विशेषताओं की मात्रा का ठहराव सक्षम बनाता है। यह विशेष रूप से माप तेजी से वसूली 42 के प्रभाव से बचने के लिए व्यायाम समाप्त होने के बाद जैसे ही संभव के रूप में किया जाना चाहिए जहां थकाऊ प्रोटोकॉल के लिए बहुत फायदेमंद है।

कई अध्ययनों ट्राइसेप्स surae मांसपेशियों 24 पर ध्यान केंद्रित किया है, पर्क्यूटेनियस तंत्रिका उत्तेजना अन्य निचले अंग में लागू किया जा सकता है (जैसे tibialis पूर्वकाल 43,44, quadriceps मांसपेशियों 45,46) और ऊपरी अंग की मांसपेशियों (जैसे मछलियां brachii 32, flexor मणिबंध 47 radialis , उंगली मांसपेशियों 48)। हालांकि, तंत्रिका उत्तेजना कुछ muscl के लिए संभावित पद्धति सीमाओं को प्रस्तुत करता हैतों। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों में पेशी मछलियां से एक एच पलटा प्राप्त बाकी 49 पर प्राप्त करने के लिए मुश्किल हो सकता है। इसके अलावा, बाहु जाल पर musculocutaneous तंत्रिका उत्तेजक स्वैच्छिक सक्रियण स्तर का गलत मूल्यांकन उत्प्रेरण, दोनों एगोनिस्ट और प्रतिपक्षी मांसपेशियों 32 के संकुचन की ओर जाता है। आस-पास के मांसपेशियों गतिविधि रिकॉर्डिंग केवल लक्ष्य मांसपेशियों सक्रिय हो जाता है, या कम से कम इन आस-पास की मांसपेशियों की सक्रियता को सीमित करने के लिए सुनिश्चित करना है कि प्रयोगकर्ता की अनुमति देता है। इन सीमाओं को पार करने के लिए, कुछ लेखकों बड़ा इलेक्ट्रोड के साथ मांसपेशियों के पेट पर उत्तेजना एम लहर और twitches 32,50 पैदा करने के लिए एक विश्वसनीय तरीका हो सकता है कि सुझाव दिया है। हालांकि, मांसपेशियों के भीतर axonal टर्मिनल शाखाओं के स्थानिक संगठन मांसपेशियों के बीच अलग कर सकते हैं। इस प्रकार, मोटर इकाइयों सक्रियण तंत्रिका और मांसपेशी उत्तेजना 51 के बीच अलग अलग होता है। तंत्रिका उत्तेजना भर्ती आदेश ड्यूरिन, जबकि आकार सिद्धांत के अनुसार मोटर इकाइयों को सक्रिय करता हैजी प्रत्यक्ष मांसपेशियों उत्तेजना उत्तेजक इलेक्ट्रोड 50 के तहत मांसपेशी फाइबर के स्थानिक संगठन पर अधिक निर्भर है।

एच-पलटा के monosynaptic पहलुओं तंत्रिका उत्तेजना के साथ रीढ़ की उत्तेजना के विश्वसनीय आकलन अनुमति देते हैं। हालांकि, यह आइए-अल्फा motoneurons अन्तर्ग्रथन ऐसे विषय का ध्यान 52, दृश्य वातावरण 53, सिर आंदोलनों 54 या 55 दाँत पीसने वाला भी जबड़े के रूप में कई कॉर्टिकल प्रभावित करती है, के लिए विषय हो सकता है कि ध्यान दिया जाना चाहिए। परिधीय कारकों को भी मांसपेशियों में खिंचाव के 56 से अभिवाही प्रतिक्रिया के रूप में, प्रतिक्रिया आयाम को प्रभावित कर सकते हैं। विषय के आसन भी ध्यान कॉर्टिको-रीढ़ की प्रभावों 29 को कम करने के प्रयोगों के दौरान और प्रायोगिक सत्रों के माध्यम से नियंत्रित किया जाना है। इसके अलावा, परिचय सत्र विशेष रूप से नौसिखिए विषयों 57 के लिए, intersession परिवर्तनशीलता को कम कर सकते हैं।

इन physiolog इसके अलावाराजनैतिक चिंताओं, उत्तेजना विशेषताओं (जैसे तीव्रता, स्थान) के परिणाम को व्यापक रूप से प्रभावित कर सकते हैं। एम अधिकतम प्रतिक्रियाएं अधिक से अधिक तीव्रता के पास एक पठार तक पहुँचने हालांकि, एच अधिकतम एक विशिष्ट तीव्रता के लिए प्राप्त की है। इस प्रकार, उत्तेजना की तीव्रता प्राप्त करने के लिए एच अधिकतम शर्तों के साथ परिवर्तनशीलता के लिए अतिसंवेदनशील है। पलटा प्रतिक्रिया भर्ती वक्र 58 के आरोही भाग में स्थित है जब अलग अलग परिस्थितियों में अच्छा विश्वसनीयता (जैसे ताजा या थका हुआ मांसपेशी) यह सुनिश्चित करने के लिए, उत्तेजना तीव्रता, नीचे एच अधिकतम तीव्रता करने के लिए सेट या किया जाना चाहिए। दरअसल, एच-पलटा आयाम की वजह से पलटा और antidromic गलौज (चित्रा 2, नंबर 3 'और संख्या 2) के बीच टकराव के लिए एच अधिकतम तीव्रता से ऊपर तीव्रता के लिए बदला जा सकता है। यह भी एच-पलटा आयाम एम अधिकतम प्रतिक्रिया (एच / एम अधिकतम अनुपात) के लिए सामान्यीकृत जा सिफारिश की है। यह इस विधि विश्वसनीय पूर्णांक के लिए अनुमति देता है कि दिखाया गया हैईआर और इंट्रा-व्यक्ति से तुलना की 59।

वैल तकनीक उतरते आकलन करने के लिए एक विश्वसनीय तकनीक होना दिखाया गया है, हालांकि, मोटर आदेश की प्रकृति inferring के संदर्भ में इस पद्धति में कुछ सीमाएं प्रस्तुत करता है, 40 और केंद्रीय थकान 19,60 हासिल है। 63 - दरअसल, कुछ लेखकों वैल अधिक से अधिक मांसपेशियों सक्रियण 61 overestimates का सुझाव दिया। यह 90% से ऊपर संकुचन MVC 62 के दौरान सक्रियण स्तरों में बदलाव का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं हो सकता। इसके अलावा, बनती उत्तेजना का उपयोग वैल विषयों 64 के लिए परेशानी बढ़ा सकते हैं का मूल्यांकन करने के लिए। अधिक से अधिक स्वैच्छिक सक्रियण के मूल्यांकन के बावजूद, इस विधि कॉर्टिको-रीढ़ की उत्तेजना के बारे में जानकारी प्रदान नहीं करता है। 67 - transcranial चुंबकीय उत्तेजना इस स्तर 65 में परिवर्तन का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

आरएमएस ईएमजी के उपयोग / आरएमएस 68 में एक महत्वपूर्ण कमी पर प्रकाश डाला गया है, जबकि वास्तव में, आरएमएस ईएमजी / एम अधिकतम अनुपात निरंतर रह सकते हैं। हालांकि, आरएमएस ईएमजी / आरएमएस Mmax अनुपात प्रयोगकर्ता (ट्राइसेप्स surae के लिए जैसे soleus, औसत दर्जे का gastrocnemius और पार्श्व gastrocnemius) एक ही पेशी समूह के विभिन्न व्यक्ति की मांसपेशियों की सक्रियता के 17 मूल्यांकन करने के लिए अनुमति देता है।

विशेष रूप से ध्यान अशुद्ध अर्थ से बचने के लिए और विभिन्न अध्ययनों के बीच तुलना की अनुमति के लिए पर्क्यूटेनियस तंत्रिका उत्तेजना के बारे में उत्तेजना प्रोटोकॉल और डेटा विश्लेषण के साथ लिया जाना चाहिए। कई लेखकों पहले से रिकॉर्ड और पर्क्यूटेनियस बिजली की उत्तेजना 20,29,34,59 से डेटा का विश्लेषण करने के लिए पद्धति सिफारिशों की स्थापना की है।71 - विशेष रूप से, तल का flexor मांसपेशियों एक मुश्किल पेशी समूह ज़्यादा से ज़्यादा 69 अनुबंध करने के लिए दिखाई देते हैं। अभ्यास विशेष रूप से बिगड़ा neuromuscular समारोह के साथ आबादी में प्रतिभागियों, पूर्व प्रायोगिक परीक्षण 72,73 के लिए स्वैच्छिक सक्रियण के उच्च स्तर के लिए सक्षम हैं कि यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है। इस प्रकार, इस तरह स्वैच्छिक सक्रियण के रूप में MVC-निर्भर उपायों की संभावना अभ्यास की कमी या सममितीय MVC के प्रयासों के बजाय neuromuscular समारोह की एक हानि या सीमा की संख्या अपर्याप्त दर्शाते हैं कि गलत मूल्यों का प्रतिनिधित्व करेंगे। एक परिचय सत्र से पहले पर्क्यूटेनियस तंत्रिका उत्तेजना और / या अधिक से अधिक प्रयासों का उपयोग कर सभी पढ़ाई करने के लिए किया जाना चाहिए।

Percutaneous विद्युत तंत्रिका उत्तेजना तीव्र (थकान) या पुरानी (प्रशिक्षण / detraining) अभ्यास के बाद न्यूरोमस्कुलर प्लास्टिसिटी मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कोढ़ी एट अल। 74 केंद्रों में कमी मनायात्राल सक्रियण (स्वैच्छिक सक्रियण स्तर) और एक लंबे समय तक साइक्लिंग व्यायाम निम्नलिखित quadriceps मांसपेशियों की मांसपेशियों में मानकों (शिखर चिकोटी, एम-तरंग)। पुरानी व्यायाम के बाद, Duchateau और हैनॉट 75 कंकाल की मांसपेशी प्रशिक्षण कार्यक्रमों की तरह करने के लिए अलग तरह से adapts, सुझाव है कि शिखर चिकोटी टोक़ संपत्तियों पर सममितीय और गतिशील प्रशिक्षण के अलग अलग प्रभाव मनाया। विद्युत तंत्रिका उत्तेजना भी इस तरह के आसन 27 या एक समवर्ती मानसिक कार्य 21 के रूप में विभिन्न स्थितियों के दौरान neuromuscular प्रणाली के ऑनलाइन रूपांतरों का मूल्यांकन करने के लिए उपयोगी है। इस विधि मौलिक अनुसंधान में बल्कि नैदानिक ​​डोमेन 76 में ही इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है। दरअसल, विद्युत तंत्रिका उत्तेजना इस तरह के स्ट्रोक 78 या पार्किंसंस रोग 79 के रूप में 77 बुजुर्ग और विभिन्न रोगों में केंद्रीय ड्राइव की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। Neuromuscular प्लास्टिसिटी भी चिकित्सा / retra दौरान रोग आबादी में मूल्यांकन किया जा सकताining कार्यक्रम 80।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Biodex dynamometer Biodex Medical System Inc., New York, USA www.biodex.com
MP150 Data Acquisition System Biopac Systems Inc., Goleta, USA
Acknowledge 4.1.0 software Biopac Systems Inc., Goleta, USA www.biopac.com
DS7A constant current high voltage stimulator Digitimer, Hertfordshire, UK www.digitimer.com
Silver chloride surface electrodes Control Graphique Medical, Brie-Comte-Robert, France
Computer
1 Cable for connecting the Biodex to the MP150
1 Cable for connecting the Digitimer to the MP150
1 Cable for connecting the MP150 to the computer

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तंत्रिका विज्ञान अंक 103 बिजली की उत्तेजना Electromyography एम लहर एच पलटा Triceps surae मांसपेशियों अधिक से अधिक मांसपेशियों सक्रियण स्वैच्छिक सक्रियण स्तर मोटर आदेश
Percutaneous विद्युत तंत्रिका उत्तेजना का उपयोग neuromuscular समारोह का आकलन
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Rozand, V., Grosprêtre, S.,… More

Rozand, V., Grosprêtre, S., Stapley, P. J., Lepers, R. Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation. J. Vis. Exp. (103), e52974, doi:10.3791/52974 (2015).

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