Evaluation de l'activation des muscles respiratoires aide respiratoire évaluation du contrôle moteur (MRAC) chez les personnes atteintes de maladies chroniques Spinal Cord Injury

L'objectif général de cette procédure est d'évaluer de manière quantitative les schémas d'activation des muscles respiratoires chez des sujets ayant une lésion de la moelle épinière, en les comparant à des valeurs normatives obtenues chez des sujets sains. Cela est réalisé par l'enregistrement de l'activité électromyographique, ou EMG, des muscles respiratoires chez des sujets présentant une lésion de la moelle épinière durant des tâches respiratoires. Afin de calculer l'ampleur de cette activité pour chaque muscle dans une deuxième étape, un vecteur résultant est construit, qui caractérise la répartition et l'ampleur de l'activité au sein de ces muscles.

Ensuite, les données provenant de sujets sains réalisant la même tâche sont utilisées pour calculer un vecteur de réponse prototype. Un indice de similarité peut alors être calculé, indiquant dans quelle mesure le vecteur obtenu ressemble au vecteur de réponse prototype, permettant ainsi une comparaison entre le schéma d'activation des muscles respiratoires chez les patients ayant une lésion médullaire et le schéma normal observé chez un sujet sain. Grâce à cette technique, nous pouvons surveiller la fonction motrice respiratoire chez les patients présentant une lésion médullaire ou d'autres troubles associés à des déficits du contrôle moteur respiratoire.

L'acquisition et le traitement des données sont très importants pour une évaluation réussie de cette méthode. C'est pourquoi la démonstration visuelle est essentielle, car elle permet d'illustrer la procédure. Le chercheur scientifique Islam, le responsable de recherche Edward Brown et le technologue de recherche Man PRI Chopra, tous de mon laboratoire, commencent par placer les électrodes de surface sur les ventres musculaires des muscles respiratoires gauche et droit.

Ces points incluent le trapèze inférieur para-vertébral au niveau scapulaire moyen. Les muscles para-vertébraux sur la ligne inter-cristique iliaque. Le sterno-cléido-mastoïdien, le trapèze supérieur sur la ligne médio-claviculaire.

La portion claviculaire du muscle pectoral sur la ligne midclaviculaire. L’intercostal au niveau du sixième espace intercostal sur la ligne axillaire antérieure. Le diaphragme sur la ligne para-sternale, le grand droit de l’abdomen au niveau ombilical et l’oblique de l’abdomen sur la ligne axillaire moyenne.

Placer les électrodes de mise à la terre au-dessus des apophyses acromiales. Amplifier le signal EMG avec un gain de 2000. Filtrer entre 30 et 1000 hertz et échantillonner à 2000 hertz.

Connecter un unité dorsale de système de laboratoire du mouvement, munie d'électrodes, à une unité de bureau de laboratoire du mouvement, un système EMG et un système PowerLab. Comme illustré dans le protocole textuel, étalonner l'entrée de pression des voies respiratoires. Ajouter 120 centimètres d'eau et échantillonner à 2000 hertz.

Assembler un circuit de surveillance en T pour enregistrer la pression des voies respiratoires. Ensuite, le relier au transducteur de basse pression à l'aide d'un tube d'air. Enfin, connecter le transducteur de basse pression au système CD 15 et PowerLab.

Les tâches motrices respiratoires comprennent la tâche de pression inspiratoire maximale, abrégée en MIPT, et la tâche de pression expiratoire maximale ou MEPT. Réalisez la MIPT en utilisant un ton audible pour inciter le sujet Q à produire un effort inspiratoire maximal à partir du volume résiduel pendant cinq secondes. À l’aide d’un circuit de surveillance en T, prévoir au moins une minute de repos avant de répéter le processus trois fois. Pour réaliser la MEPT.

Utilisez un signal sonore de cinq secondes pour indiquer aux sujets qu’ils doivent produire des efforts expiratoires maximaux à partir de la capacité pulmonaire totale. À l’aide du circuit de surveillance en T, laissez à nouveau reposer au moins une minute, puis répétez le processus trois fois. Convertissez les entrées de l’EMG et de la pression aérienne par le système d’acquisition PowerLab en utilisant un enregistrement avec une résolution A DC de 16 bits à échelle complète, enregistrant simultanément la pression aérienne, l’électromyographie cutanée et les signaux de repère pour le MIPT et le MEPT, puis déterminez les fenêtres d’analyse de la distribution de l’activité multi-musculaire de cinq secondes chacune à partir du repère d’événement et de la pression aérienne enregistrées avec le signal sonore de sollicitation qui a indiqué au sujet.

Déterminer le moment de commencer et de terminer la tâche, puis calculer l'activité d'électromyographie de surface pour chaque muscle à l'aide d'un algorithme de moyenne quadratique, ou RMS. Moyenner trois essais répétés pour chaque tâche. Pour chaque muscle, évaluer les profils d'activation multimusculaire selon une méthode d'analyse vectorielle appelée indice de réponse volontaire, ou VRI, à l'aide d'un logiciel MATLAB sur mesure. Pour chaque manœuvre, calculer le paramètre d'amplitude, correspondant à l'intensité combinée de l'activité d'électromyographie de surface pour tous les muscles dans une fenêtre temporelle spécifique, exprimée comme la longueur du vecteur de réponse, ou RV, pour une tâche donnée.

Calculer également l'indice de similarité, ou valeur IS, pour chaque tâche, correspondant au cosinus de l'angle entre le vecteur de réponse (VR) des sujets ayant une lésion de la moelle épinière et le vecteur de réponse prototype (VRP) obtenu à partir des sujets sains lors de la même tâche. Voici représentés l'électromyogramme et la pression dans les voies aériennes enregistrés simultanément pendant le MEPT chez un sujet non lésé et un sujet ayant une lésion de la moelle épinière (LME). Remarquez la diminution de la pression dans les voies aériennes et l'absence d'activité électromyographique de surface dans les muscles expiratoires chez un sujet LME par rapport à un sujet non lésé. Notez également que le début de la tâche, indiqué en bas, est associé à une augmentation de l'activité électromyographique de surface et à une montée de la pression dans les voies aériennes. Les principales étapes de la construction du vecteur de réponse sont indiquées ici.

Le début et la fin de la tâche ont été définis comme des points de données selon le marqueur. La racine carrée moyenne de l'électromyographie de surface dans cette fenêtre d'événement représente l'activité moyenne de l'électromyographie de surface pour chaque muscle. Le vecteur de réponse est constitué à l'aide des valeurs RMS pour la combinaison musculaire spécifique illustrée.

Voici le calcul du vecteur de réponse prototype et de son amplitude pour un groupe d'individus non blessés. La matrice de réponse prototype a été construite à partir des vecteurs de réponse individuels. Chaque colonne de la matrice de réponse prototype contient les données d'un individu du groupe, et chaque ligne représente l'activité électromyographique de surface quantifiée d'un muscle spécifique pour tous les individus du groupe.

Le vecteur de réponse prototype a été calculé en prenant la moyenne de chaque ligne de la matrice de réponse prototype. La valeur de magnitude représente la longueur du vecteur de réponse et a été calculée selon la formule indiquée. Les étapes présentées ici concernent le calcul de l'indice de similarité.

Le vecteur de réponse et son amplitude pour un sujet particulier atteint de LS ont été calculés. L'indice de similarité a été obtenu en calculant le produit scalaire du vecteur prototype et du vecteur de réponse. Une fois maîtrisé, l'enregistrement sera effectué en environ une heure.

Le traitement des données dépendra du logiciel utilisé après cette procédure. D'autres tâches respiratoires, telles que la toux ou le niveau maximal du flux aérien, peuvent être utilisées pour répondre à des questions supplémentaires.