Adquisición y análisis semiautomatizado de electromiografía de superficie muscular respiratoria

Estoy interesado en el control motor de los músculos respiratorios, y esta metodología nos ayudará a comprender su coordinación al examinar tanto el momento como la magnitud de su activación. Los hallazgos recientes más significativos son cómo las demandas cognitivas de incluso un nivel bajo de respiración cargada con disnea asociada pueden resultar en más errores de una tarea cognitiva y disminuir la velocidad de la tarea física. Además, el patrón de respiración también se vuelve más variable.

Nuestro protocolo aborda la necesidad de un método que elimine los artefactos de ECG de las señales de EMG sin comprometer la amplitud o el tiempo, preservando así los detalles de activación muscular que son esenciales para analizar con precisión la coordinación de los músculos respiratorios durante la respiración. Nuestro protocolo básicamente elimina solo el contenido de frecuencia de ECG de la señal combinada de ECG, EMG. Esos son solo los artefactos de ECG.

Conserva todos los demás detalles esenciales de las señales EMG y la precisión temporal, al tiempo que se adapta con precisión a los anchos de corazón variables. Pensemos en las demandas cognitivas de un paciente con EPOC que cruza una calle muy transitada. Esto requiere pensar en el tráfico, la coordinación para caminar, el procesamiento de la dificultad para respirar y el procesamiento de un mayor reclutamiento de los músculos ventilatorios.

Mi investigación se centra en cómo la carga cognitiva y el control motor de los músculos ventilatorios y de las extremidades pueden interferir con las actividades físicas. Para comenzar, coloque al participante en una posición sentada. Frote la piel con una toallita con alcohol y deje que se seque completamente para reducir la impedancia de la piel.

Identifique los músculos de interés a través de la marcación y la palpación y coloque el electrodo de superficie en el lado derecho del tórax. Para el diafragma costal y los músculos intercostales, identifique la línea axilar anterior y la línea medioclavicular. Coloque los electrodos de electromiografía emparejados verticalmente entre estas dos líneas al nivel del séptimo u octavo espacio intercostal.

A continuación, identifique el triángulo posterior del cuello para localizar el músculo escaleno. Este músculo se puede visualizar más claramente haciendo que el participante respire profundamente o mediante una flexión lateral resistida isométrica del lado derecho. Ahora coloque los electrodos emparejados a lo largo del eje longitudinal del músculo a nivel de la apófisis cricoides para los músculos intercostales paraesternales, ubique el segundo espacio intercostal de uno a dos centímetros lateral al lado derecho del esternón.

La localización de esta costilla se facilita mediante la palpación de la clavícula, el manubrio y el ángulo esternal de Louis en la unión entre el manubrio y el esternón. El segundo músculo intercostal paraesteral está justo a la derecha e inferior al ángulo esternal de Louis. Coloque los electrodos emparejados a lo largo del eje longitudinal del músculo.

A continuación, el músculo esternocleidomastoideo después de localizar la escotadura supraesternal y la apófisis mastoides. Coloque la mano en el lado izquierdo de la barbilla del participante, pidiéndole que realice suavemente una rotación isométrica a la izquierda contra la mano para acentuar el vientre del músculo esternocleidomastoideo derecho. A continuación, coloque los electrodos emparejados en el punto medio del vientre muscular a lo largo de su eje longitudinal.

Si es necesario, conecte el sensor de tierra a la apófisis espinosa C7 o T1 y coloque el electrodo de ECG negativo sobre el manubrio. A continuación, coloque el electrodo de ECG positivo sobre el quinto espacio intercostal en la línea axilar anterior izquierda. Ahora conecte los clips del sensor de electromiografía a los electrodos de electromiografía.

Aplique cinta adhesiva de doble cara debajo de cada sensor de electromiografía para fijarlo a la piel de forma segura. Asegúrese de que los cables de los diferentes sensores de electromiografía no se superpongan ni creen diafonía entre los músculos. Coloque cinta hipoalergénica de grado médico sobre los electrodos y el sensor para asegurarlos más a la piel sin aplicar una presión excesiva.

Para la adquisición de señales, seleccione la plantilla preestablecida en el software de adquisición de datos y presione Abrir. Los parámetros preestablecidos tendrán un filtro de paso alto de 0,5-20 hercios en la señal EMG para reducir los artefactos de baja frecuencia y facilitar la visualización en tiempo real. Asegúrese de que la frecuencia de muestreo esté configurada en 1 kilohercio y que la ganancia de la señal EMG sea 1.000.

Después de seleccionar la plantilla, adquiera un registro sincronizado del ECG y el flujo respiratorio. Adquiera datos de EMG y ECG de superficie de acuerdo con el protocolo, como durante la carga de un umbral inspiratorio en un participante voluntario sano. Para el preprocesamiento, abra el software y confirme los parámetros de un filtro bidireccional de paso alto de 5 hercios, el filtro adaptativo de cuadrado mínimo medio para eliminar la contaminación del ECG y una transformación de cuadrado de medio medio con una ventana móvil de 0,02 segundos, luego presione Continuar.

A continuación, seleccione el archivo a analizar y pulse OK. Si analiza la duración completa, establezca el rango de 0 segundos al tiempo máximo. Presione Seleccionar el rango, Continuar y luego Acondicionamiento. Pulse el botón de análisis para aplicar parámetros preestablecidos y visualizar la señal EMG analizada.

Presione el botón reescalado en 1 para normalizar la señal EMG por su valor máximo durante la grabación. Presione continuar para calcular y desactivar. El software detectará el tiempo de inicio de la actividad EMG en función de la función derivada de la señal EMG.

Ahora presione el botón de encendido y apagado. Seleccione la señal EMG del músculo deseado para su visualización. Alterna entre los músculos para inspeccionar todas las señales registradas.

Presione dejar de buscar y vaya a guardar y haga clic en Guardar. Seleccione los datos que desea guardar con una opción para reducir la frecuencia de la señal. Presione Guardar datos procesados.

Seleccione la carpeta que desea guardar. Asigne un nombre al archivo y presione Guardar. Para el procesamiento posterior, abra el archivo guardado utilizando un software de cálculo para el procesamiento posterior.

Identifique cada respiración por los tiempos de encendido y apagado de la señal de flujo. Calcula el RMS máximo y el RMS medio de EMG para cada respiración. Para el inicio de EMG, calcule la diferencia absoluta entre el inicio de EMG y el inicio del flujo inspiratorio en milisegundos.

Y luego, para la compensación EMG, calcule la diferencia absoluta entre la compensación EMG y el final del flujo inspiratorio. Para el inicio de la EMG en relación con la duración del tiempo inspiratorio, calcule la diferencia relativa entre el inicio de la EMG y el inicio del flujo inspiratorio. Finalmente, para el desplazamiento de EMG en relación con la duración del tiempo inspiratorio, calcule la diferencia relativa entre el desplazamiento de EMG y el desplazamiento del flujo inspiratorio.

Los artefactos del ECG se redujeron en la electromiografía filtrada por diafragmas en comparación con la electromiografía en bruto. Con una carga de umbral inspiratorio bajo, la actividad de inicio de los músculos escaleno e intercostal paraesternales ocurrió antes del inicio del flujo inspiratorio, mientras que los músculos diafragma y esternocleidomastoideo se activaron después del inicio del flujo inspiratorio. Con una alta carga del umbral inspiratorio, se observó una activación más temprana de los cuatro músculos en relación con el flujo inspiratorio.

La duración de la actividad electromigráfica para los músculos diafragma, intercostales paraesternales y escalenos se mantuvo similar entre cargas bajas y altas. La duración de la actividad del músculo esternocleidomastoideo fue mayor con alta carga en comparación con la baja carga. La raíz cuadrada media de la electromiografía para todos los músculos fue mayor con alta carga que con baja carga, lo que indica un aumento de la actividad muscular.