מאמר שיטה

הערכה של הפעלת שרירים נשימה בעזרת נשימה בקרת מנוע הערכה (RMCA) אצל אנשים עם פגיעה בחוט השדרה כרונית

DOI:

10.3791/50178

⸱

19 ביולי 2013

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, University of Louisville, 2Spinal Cord Injury Laboratory, Shepherd Center, 3Department of Medicine: Division of Pulmonary, Critical Care and Sleep Disorders, University of Louisville

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מטרתו של פרסום זה היא להציג את העבודה המקורית שלנו על גישת electromyographic משטח רב שריר לאפיין דפוסי הפעלת שרירים בדרכי הנשימה כמותית באנשים עם פגיעה בחוט השדרה כרונית באמצעות ניתוח המבוסס על הווקטור.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במהלך נשימה, הפעלה של שרירי נשימה מתואמת על ידי הזנה משולבת מהמוח, גזע המוח, וחוט השדרה. כאשר התיאום הזה מופר על ידי פגיעה בחוט השדרה (SCI), שליטה על שרירי נשימה מעוצבבים מתחת לרמת הפגיעה נפגעת 1,2 מוביל לתפקוד לקוי של שרירים נשימה וסיבוכים ריאתי. תנאים אלה הם בין הגורמים המובילים למוות בחולים עם SCI 3. בדיקות תפקוד ריאות רגילות שהערכת תפקוד מוטורי נשימה כוללות תוצאות spirometrical ומקסימום נשימה לחץ: קיבולת חיונית בכפייה (FVC), נפח נשיפה מאולץ בשנייה אחת (1 FEV), לחץ שאיפה מקסימלי (PI מקסימום) ולחץ מקסימאלי נשיפה (PE מקסימום) 4,5. ערכים אלה מספקים מדידות עקיפות של ביצועי שריר הנשימה 6. בפרקטיקה ומחקר קליניים, electromyography פני השטח (sEMG) נרשם משרירי הנשימהניתן להשתמש בו כדי להעריך את התפקוד מוטורי נשימה ולעזור לאבחן התוקפת פתולוגיה. עם זאת, שוני במשרעת sEMG מעכב את המאמצים לפתח מדדים אובייקטיביים וישירים של תפקוד מוטורי 6 דרכי הנשימה. בהתבסס על גישת sEMG רב שריר לאפיין שליטה מוטורית של שרירי גפיים 7, המכונים מדד התגובה מרצון (VRI) 8, פיתחנו כלי אנליטי לאפיון בקרת נשימה מנוע ישירות מsEMG הנתונים שנרשמו מרירי נשימה מרובים במהלך ההתנדבות משימות בדרכי הנשימה. יש לנו מכונים בקרת מנוע הערכת נשימה זו (RMCA) 9. שיטת ניתוח וקטור זה מכמת את הסכום וההפצה של פעילות על פני שרירים ומציגה אותו בצורה של מדד שמתייחסת באיזו מידה דומה לפלט sEMG תוך בדיקת נושא שמקבוצה של נבדקים בריאים (לא פצועים). ערך המדד וכתוצאה הוכח יש תוקף פנים גבוה, רגישותוסגוליות 9-11. אנחנו הראו בעבר כי תוצאות 9 RMCA לתאם באופן משמעותי עם רמות של SCI מידות ותפקוד ריאות. אנו מביאים כאן את השיטה כדי להשוות דפוסים שלאחר חוט השדרה פגיעה בדרכי הנשימה מרובות שרירים הפעלת כמותית לאלו של אנשים בריאים.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הגדרות

  1. ראשי אלקטרודה משטח הונחו על שריר הבטן של שרירי שמאל (L) וימין (R) בדרכי הנשימה: sternocleidomastoid (SC), שונים צלעות (S), הטרפז עליון על קו midclavicular (UT), חלק clavicular של בית חזה בקו midclavicular (P ), סרעפת על קו ליד עצם (ד '), בין צלעי בשטח 6 ה צלעי בקו קדמי בבית השחי (IC), abdominus Rectus ברמת טבור (ע"ר), abdominis obliquus על קו midaxillary (O), הטרפז תחתון paraspinally ברמת midscapular (שעון מקומי ), וparaspinal paraspinally על הכסל intercrestal קו (PS) 6. האלקטרודות הקרקעיות הונחו על תהליכי acromion. מערכת מעבדת תנועה חזרה יחידת Pack, עם אלקטרודות המחוברות, הייתה קשורה לתנועת יחידת מעבדת EMG שולחן כתיבה למעלה ומערכת Powerlab (איור 1).
  2. מעגל ניטור T-חתיכה להקליט את לחץ נתיב האוויר הורכב כפי שמוצג באיור 2 ומחובר לPressu נמוךמתמר מחדש (MP45) באמצעות צינור אוויר.
  3. MP45 היה קשור לCD15 וPowerlab המערכת (איור 1 ולוח 1).

2. RMCA פרוטוקול

  1. את המשימות מוטורי הנשימה כללו משימות מקסימליים inspiratory לחץ (MIPT) ומשימות לחץ נשיפה מקסימליים (MEPT). כדי לבצע MIPT או MEPT, נבדקים התבקשו לייצר מאמץ שאיפה מרבי מנפח שיורית או מאמצי נשיפה מקיבולת הריאות כוללת של 5 שניות באמצעות מעגל ניטור T-חתיכה (איורים 1 ו -2). כל תמרון היה רמז על ידי צליל נשמע ארוך של 5 שניות וחזר על 3x. דקות לפחות 1 של מנוחה הייתה מותרת בין כל מאמץ.
  2. קלט EMG היה מוגבר עם רווח של 2,000; מסונן ב30-1,000 הרץ וידגם ב2,000 הרץ. קלט לחץ נתיב האוויר היה מכויל במי 100 ס"מ וידגם ב2,000 הרץ. תשומות לחץ EMG ודרכי נשימה הוסבו על ידי המערכת באמצעות רכישת Powerlab מלא 16-bit סולם ADCרזולוציה. אותות לחץ נתיב אוויר, sEMG וסמן נרשמו בו זמנית 9.

3. ניתוח נתונים

  1. Multi-שריר פעילות הפצת ניתוח של 5 שניות כל החלונות לMIPT או MEPT נקבעו מסמן האירוע ולחץ נתיב אוויר נרשם עם טון הרימוזים שסמן את הנושא מתי להתחיל ולסיים את המשימה (איור 3). פעילות sEMG לכל שריר חושב באמצעות שורש ממוצע ריבוע אלגוריתם (RMS) 6,12 (איור 4). שלושה ניסויים חוזרים ונשנים לכל משימה היו בממוצע 13 לכל שריר (ערוץ).
  2. Multi-דפוסי הפעלת השרירים הוערכו בהתבסס על שיטת ניתוח המכונה וקטור מדד התנדבות התגובה (VRI) 8 (איורים 4-6) באמצעות תוכנת Matlab מחוייט (MathWorks). לכל תמרון, חישוב VRI מייצר שני ערכים, עצמה ומדד דמיון (SI) (איורים 5-6).פרמטר הגודל, כמות פעילות sEMG משולבת לכל השרירים בתוך חלון זמן המסוים, חושב כאורכו של וקטור התגובה (קרוואנים) למשימה ספציפית (איור 7). מדד הדמיון (SI) מספק ערך המבטא כמה דומה RV של נושא SCI הוא וקטור תגובת אבטיפוס (PRV) התקבל מנבדקים בריאים באותה המשימה. ערך SI חושבו עבור כל משימה כפי שהקוסינוס של הזווית בין קרוואנים הנושא SCI וPRV. ערך SI נע בין 0 ל 1.0 שבו ערך של 1.0 מייצג את ההתאמה הטובה ביותר עבור וקטורים לעומת 9 (איור 8).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 3 מייצג את electromyogram ולחץ נתיב אוויר (על גבי) נרשם בו זמנית בMEPT מהלא פצועים (משמאל) וSCI יחידים (מימין). הערה ירידה בלחץ דרכי הנשימה והעדר פעילות בשרירי sEMG נשיפה מאומצות בנושא SCI בהשוואה לאדם שאינו פצוע (מסומן באליפסות אפורות). שימו לב גם כי התחלה של הפעילות, כפי שמסומנת בחלקו התחתון, הוא קשור ללחץ sEMG פעילות וגיוס מוגבר בדרכי נשימה.

איור 4 מדגיש את השלבים העיקריי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בדיקות קליניות רגילות להערכת תפקוד מוטורי נשימה לאחר SCI והפרעות אחרות כוללות את הבדיקות תפקוד ריאות ואת קנה מידה האמריקנית השדרה פגיעה אגודת ירידת ערך (AIS) הערכת 14,15. עם זאת, כלים אלה לא נועדו להערכה כמותית של תא המטען ובקרת נשימה מנוע. בעבודה שלנו שפורסם בעבר 9, שהראינו כי RMCA הוא שיטה תקפה להערכת התפקוד מוטורי הנשימה מושפע SCI כמותית. אנחנו הוכחנו כי שיטה זו יכולה לשמש למרות בדיקה מחדש בדיקה והשתנות האמפליטודה EMG נושא לנושא.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין ניגוד האינטרסים להכריז.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי כריסטופר ודנה ריב קרן (גרנט CDRF OA2-0802-2), חוט השדרה וראש קנטאקי פגיעה מחקר בנאמנות (גרנט 9-10A - KSCHIRT), קרייג ח'נילסן קרן (גרנט 1000056824 - HN000PCG) והלאומי מכוני בריאות: לאומי ללב ריאות ודם מכון (גרנט 1R01HL103750-01A1).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מערכת PowerLab 16/35ADמבניםPL3516מספר היחידות תלוי במספר הערוצים שהוקלטו
EMG System MA 300Motion Lab SystemsMA300-XVIמספר היחידות תלוי במספר הערוצים שהוקלטו
מתמר לחץ נמוך MP45ValidyneMP45-40-871
מפענח מנשא בסיסי CD15ValidyneCD15-A-2-A-1
מד לחץ אווירBoehringer4103דרוש לכיול MP45
סמןאירועים מתג ידני שכאשר לוחצים עליו נותן מתח DC ופלט קול (כולל סימן ארוך של 5 שניות)
מגבוני אלכוהולהנרי שיין1173771 דרושים למיקום אלקטרודות ג'ל
אלקטרודהLectron II36-3000-25דרוש למיקום אלקטרודות
TagadermHenry Schein7779152דרוש למיקום אלקטרודות
אטב אף הנרי שיין1089460
מעגל ניטור מאוורר חתיכת T עם שסתומים חד כיווניים Alleglance (Airlife)1504
צינור אוויר UnoMedical400E
<חזק>טבלה 1. רשימה של ציוד ואספקה ספציפיים המשמשים להערכת הבקרה המוטורית של הנשימה.

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Schilero, G. J., Spungen, A. M., Bauman, W. A., Radulovic, M., Lesser, M. Pulmonary function and spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 166, 129-141 (2009).
  2. Winslow, C., Rozovsky, J. Effect of spinal cord injury on the respiratory system. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 82, 803-814 (2003).
  3. Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 408-416 (2005).
  4. Jain, N. B., Brown, R., Tun, C. G., Gagnon, D., Garshick, E. Determinants of forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC in chronic spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 1327-1333 (2006).
  5. Stolzmann, K. L., Gagnon, D. R., Brown, R., Tun, C. G., Garshick, E. Longitudinal change in FEV1 and FVC in chronic spinal cord injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 781-786 (2008).
  6. American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 518-624 (2002).
  7. Sherwood, A. M., McKay, W. B., Dimitrijevic, M. R. Motor control after spinal cord injury: assessment using surface EMG. Muscle Nerve. 19, 966-979 (1996).
  8. Lee, D. C., et al. Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI). J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388 (2004).
  9. Ovechkin, A., Vitaz, T., de Paleville, D. T., Aslan, S., McKay, W. Evaluation of respiratory muscle activation in individuals with chronic spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 173, 171-178 (2010).
  10. Lim, H. K., Sherwood, A. M. Reliability of surface electromyographic measurements from subjects with spinal cord injury during voluntary motor tasks. J. Rehabil. Res. Dev. 42, 413-422 (2005).
  11. Lim, H. K., et al. Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 283-290 (2005).
  12. Sherwood, A. M., Graves, D. E., Priebe, M. M. Altered motor control and spasticity after spinal cord injury: subjective and objective. 37, 41-52 (2000).
  13. McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis. Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).
  14. Marino, R. J., et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury. J. Spinal. Cord. Med. 26, Suppl 1. S50-S56 (2003).
  15. American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury. , ASIA and ISCS. (2006).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים