Acquisition et analyse semi-automatisée de l’électromyographie de surface des muscles respiratoires

Je m’intéresse au contrôle moteur des muscles respiratoires, et cette méthodologie nous aidera à comprendre leur coordination en examinant à la fois le moment et l’ampleur de leur activation. Les découvertes récentes les plus significatives sont comment les exigences cognitives d’un niveau même faible de respiration chargée avec dyspnée associée peuvent entraîner plus d’erreurs dans une tâche cognitive et diminuer la vitesse de la tâche physique. De plus, le schéma respiratoire devient également plus variable.

Notre protocole répond au besoin d’une méthode qui supprime les artefacts ECG des signaux EMG sans compromettre l’amplitude ou le timing, préservant ainsi les détails d’activation musculaire qui sont essentiels pour analyser avec précision la coordination des muscles respiratoires pendant la respiration. Notre protocole supprime essentiellement uniquement le contenu de la fréquence ECG du signal combiné ECG, EMG. Il ne s’agit que des artefacts ECG.

Il conserve tous les autres détails essentiels des signaux EMG et de la précision temporelle tout en s’adaptant avec précision aux largeurs cardiaques variables. Considérez les exigences cognitives d’un patient atteint de MPOC qui traverse une rue achalandée. Cela nécessite de penser à la circulation, à la coordination pour marcher, au traitement de l’essoufflement et au traitement du recrutement accru des muscles ventilatoires.

Mes recherches portent sur la façon dont la charge cognitive et le contrôle moteur des muscles ventilatoires et des membres peuvent interférer avec les activités physiques. Pour commencer, positionnez le participant en position assise. Frottez la peau avec une lingette imbibée d’alcool et laissez-la sécher complètement pour réduire l’impédance de la peau.

Identifiez les muscles d’intérêt par le repérage et la palpation et placez l’électrode de surface sur le côté droit du thorax. Pour le diaphragme costal et les muscles intercostaux, identifiez la ligne axillaire antérieure et la ligne médio-claviculaire. Placez les électrodes d’électromyographie appariées verticalement entre ces deux lignes au niveau du septième ou huitième espace intercostal.

Identifiez ensuite le triangle postérieur du cou pour localiser le muscle scalène. Ce muscle peut être visualisé plus clairement en faisant prendre une grande respiration au participant ou par une flexion latérale résistée isométrique du côté droit. Placez maintenant les électrodes appariées le long de l’axe longitudinal du muscle au niveau de l’apophyse cricoïde pour les muscles intercostaux parasternaux, localisez le deuxième espace intercostal d’un à deux centimètres latéralement sur le côté droit du sternum.

La localisation de cette côte est facilitée par la palpation de la clavicule, du manubrium et de l’angle sternal de Louis à la jonction entre le manubrium et le sternum. Le deuxième muscle intercostal parasternal est juste à droite et inférieur à l’angle sternal de Louis. Positionnez les électrodes appariées le long de l’axe longitudinal du muscle.

Ensuite, point de repère le muscle sterno-cléido-mastoïdien après avoir localisé l’encoche suprasternale et l’apophyse mastoïdienne. Placez la main sur le côté gauche du menton du participant, en demandant au participant d’effectuer doucement une rotation isométrique gauche contre la main pour accentuer le ventre du muscle sterno-cléido-mastoïdien droit. Positionnez ensuite les électrodes appariées au milieu du ventre musculaire le long de son axe longitudinal.

Si nécessaire, fixez le capteur de masse à l’apophyse épineuse C7 ou T1 et placez l’électrode ECG négative sur le manubrium. Placez ensuite l’électrode ECG positive sur le cinquième espace intercostal au niveau de la ligne axillaire antérieure gauche. Fixez maintenant les clips du capteur d’électromyographie aux électrodes d’électrographie.

Appliquez du ruban adhésif double face sous chaque capteur d’électromyographie pour le fixer solidement à la peau. Assurez-vous que les fils des différents capteurs d’électromyographie ne se chevauchent pas ou ne créent pas de diaphonie entre les muscles. Placez du ruban adhésif hypoallergénique de qualité médicale sur les électrodes et le capteur pour les fixer davantage à la peau sans appliquer de pression excessive.

Pour l’acquisition du signal, sélectionnez le modèle prédéfini sur le logiciel d’acquisition de données et appuyez sur Ouvrir. Les paramètres prédéfinis comporteront un filtre passe-haut de 0,5 à 20 hertz dans le signal EMG afin de réduire les artefacts de basse fréquence et de faciliter la visualisation en temps réel. Assurez-vous que la fréquence d’échantillonnage est réglée sur 1 kilohertz et que le gain du signal EMG est de 1 000.

Après avoir sélectionné le modèle, obtenez un enregistrement synchronisé de l’ECG et du débit respiratoire. Acquérir des données EMG et ECG de surface selon le protocole, par exemple lors d’une charge de seuil inspiratoire chez un participant volontaire en bonne santé. Pour le prétraitement, ouvrez le logiciel et confirmez les paramètres d’un filtre passe-haut bidirectionnel de 5 hertz, du filtre adaptatif des moindres carrés pour éliminer la contamination par ECG et d’une transformation carrée des moyennes profondes avec une fenêtre mobile de 0,02 seconde, puis appuyez sur Continuer.

Ensuite, sélectionnez le fichier à analyser et appuyez sur OK. Si vous analysez la durée entière, définissez la plage de 0 seconde à la durée maximale. Appuyez sur Sélectionner la plage, Continuer, puis sur Conditionnement. Appuyez sur le bouton d’analyse pour appliquer des paramètres prédéfinis et visualiser le signal EMG analysé.

Appuyez sur le bouton redimensionné sur 1 pour normaliser le signal EMG par sa valeur maximale pendant l’enregistrement. Appuyez sur Continuer pour calculer sur off. Le logiciel détectera le moment du début de l’activité EMG en fonction de la fonction dérivée du signal EMG.

Appuyez maintenant sur le bouton marche et arrêt. Sélectionnez le signal EMG du muscle souhaité pour la visualisation. Alternez entre les muscles pour inspecter tous les signaux enregistrés.

Appuyez sur arrêter de regarder et allez à l’enregistrement, puis cliquez sur Enregistrer. Sélectionnez les données à enregistrer avec une option permettant de réduire la fréquence du signal. Appuyez sur Enregistrer les données traitées.

Sélectionnez le dossier à enregistrer. Nommez le fichier et appuyez sur Enregistrer. Pour le post-traitement, ouvrez le fichier enregistré à l’aide d’un logiciel de calcul pour le post-traitement.

Identifiez chaque respiration par les temps d’activation et d’arrêt du signal de débit. Calculez le pic RMS de l’EMG et le RMS moyen pour chaque respiration. Pour l’apparition de l’EMG, calculez la différence absolue entre l’apparition de l’EMG et l’apparition du flux inspiratoire en millisecondes.

Ensuite, pour le décalage EMG, calculez la différence absolue entre le décalage EMG et la fin du débit inspiratoire. Pour l’apparition de l’EMG par rapport à la durée du temps inspiratoire, calculez la différence relative entre l’apparition de l’EMG et l’apparition du flux inspiratoire. Enfin, pour le décalage EMG par rapport à la durée du temps inspiratoire, calculez la différence relative entre le décalage EMG et le décalage du flux inspiratoire.

Les artefacts ECG ont été réduits dans l’électromyographie filtrée par diaphragme par rapport à l’électromyographie brute. À une faible charge de seuil inspiratoire, l’activité d’apparition des muscles intercostaux scalènes et parasternaux s’est produite avant le début du flux inspiratoire, tandis que les muscles diaphragme et sternocléidomastoïdien se sont activés après le début du flux inspiratoire. À une charge de seuil inspiratoire élevée, une activation plus précoce des quatre muscles par rapport au débit inspiratoire a été observée.

La durée de l’activité d’électromyographie pour le diaphragme, les muscles parasternaux, intercostaux et scalènes est restée similaire entre les charges faibles et élevées. La durée de l’activité du muscle sterno-cléido-mastoïdien était plus longue à charge élevée par rapport à une charge faible. La racine carrée moyenne de l’électromyographie pour tous les muscles était plus élevée à charge élevée qu’à faible charge, indiquant une activité musculaire accrue.