כאן, אנו מתארים פרוטוקול לרישום וניתוח אותות אלקטרומיוגרפיה נשימתית (EMG). הוא כולל את ההפניות האנטומיות להצבת אלקטרודות EMG על מספר שרירי נשימה, הסרת רעש אלקטרוקרדיוגרפי מאותות EMG ורכישת שורש הריבוע הממוצע (RMS) ותזמון תחילת הפעילות.
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים פרוטוקול לרישום וניתוח אותות אלקטרומיוגרפיה נשימתית (EMG). הוא כולל את ההפניות האנטומיות להצבת אלקטרודות EMG על מספר שרירי נשימה, הסרת רעש אלקטרוקרדיוגרפי מאותות EMG ורכישת שורש הריבוע הממוצע (RMS) ותזמון תחילת הפעילות.
הערכת דחף נשימתי מציבה אתגרים בשל הפולשניות וחוסר המעשיות של השיטות הנוכחיות כמו הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). אלקטרומיוגרפיה (EMG) מציעה מדד חלופי של הנעת הנשימה לשרירים, ומאפשרת לקבוע הן את הגודל והן את התזמון של הפעלת השרירים. העוצמה משקפת את רמת הפעלת השרירים, בעוד שהתזמון מציין את ההתחלה והקיזוז של פעילות השרירים ביחס לאירועים ספציפיים, כגון זרימת שאיפה והפעלת שרירים אחרים. מדדים אלו הם קריטיים להבנת קואורדינציה ושליטה נשימתית, במיוחד בעומסים משתנים או בנוכחות פתופיזיולוגיה נשימתית. מחקר זה מתאר פרוטוקול לרכישה וניתוח אותות EMG של שרירי הנשימה במבוגרים בריאים וחולים עם מצבים בריאותיים בדרכי הנשימה. הושג אישור אתי למחקרים, שכללו הכנת משתתפים, מיקום אלקטרודות, רכישת אותות, עיבוד מקדים ועיבוד לאחר מכן. השלבים העיקריים כוללים ניקוי העור, איתור שרירים באמצעות מישוש ואולטרסאונד, ומריחת אלקטרודות כדי למזער זיהום אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG). הנתונים נרכשים בקצב דגימה ורווח גבוהים, עם הקלטות א.ק.ג וזרימת נשימה מסונכרנות. עיבוד מקדים כולל סינון והפיכת אות ה-EMG, בעוד שעיבוד לאחר כרוך בחישוב הבדלי התחלה והיסט ביחס לזרימת השאיפה. נתונים מייצגים ממשתתף זכר בריא המבצע העמסת סף השראה מצטברת (ITL) ממחישים את יישום הפרוטוקול. התוצאות הראו הפעלה מוקדמת יותר ומשך ממושך של שרירים חוץ-סרעפתיים תחת עומסים גבוהים יותר, בקורלציה עם עלייה בעוצמת EMG. פרוטוקול זה מאפשר הערכה מפורטת של הפעלת שרירי הנשימה, ומספק תובנות לגבי אסטרטגיות שליטה מוטוריות תקינות ופתופיזיולוגיות כאחד.
דחף נשימתי (כלומר, תפוקת מרכזי הנשימה לשרירי הנשימה) מאתגר להערכה בשל האופי הפולשני, לעתים קרובות לא מעשי של שיטות הערכה כגון הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). יתר על כן, הגודל הקטן של מרכזי הנשימה הממוקמים בגזע המוח קשה לאיתור ורגיש לשינויים על ידי רעש פיזיולוגי 1,2. מדידות של דחף נשימתי חשובות בגלל הקשר שלהן לתוצאות קליניות חשובות כמו קוצר נשימה, אינדיקציה למצוקה נשימתית. אלקטרומיוגרפיה (EMG) היא תחליף של דחף נשימתי לשרירי הנשימה3. EMG של שרירי הנשימה מאפשר קביעת פעילות השרירים ועוצמתה באמצעות שורש ממוצע הריבוע (RMS) של אות ה-EMG. בנוסף, ניתן להעריך את תזמון הפעלת השרירים על ידי זיהוי ההתחלה וההיסט של פעילותם (EMG, התחלה ו-EMG, קיזוז, בהתאמה)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11.
גודל אות ה-EMG מתייחס לפוטנציאל החשמלי שנוצר על ידי תאי השריר כאשר הם מתכווצים, מה שמצביע על רמת הפעלת השריר שלהם12. גודל אות ה- EMG יכול להשתנות בהתאם לגורמים כמו עוצמת התכווצות השרירים, מספר היחידות המוטוריות המגוייסות, מיקום האלקטרודות, תנועת רקמות השריר והתת עוריות והמאפיינים הספציפיים של השריר הנמדד12.
התזמון של אות ה-EMG מתייחס לזמן שבו הפעילות החשמלית מתרחשת ביחס לאירוע או פעולה ספציפיים (למשל, ביחס לזרימת השאיפה לנשימה)13. תזמון ההתחלה מציין מתי מתחילה הפעלת השרירים, בעוד שתזמון הקיזוז מציין מתי פעילות השרירים פוחתת, מפסיקה או נמצאת בשלב ההרפיה13. תזמון בין הפעלת מספר שרירי נשימה יקל על הבנת מנגנוני הקואורדינציה והבקרה במהלך הנשימה. הערכת העקביות או השונות של דפוסי תזמון לאורך זמן או אצל אנשים יכולה לסייע בזיהוי אסטרטגיות שליטה מוטוריות פיזיולוגיות ופתופיזיולוגיות הקשורות לכשל נשימתי חריף או כרוני.
הן הגודל והן התזמון של EMG שריר הנשימה נקשרו לתוצאות קליניות חשובות 12,13,14. הסרעפת מייצרת את רוב האוורור במנוחה15. כאשר הביקוש הנשימתי עולה, כגון במהלך פעילות גופנית או עומס שאיפה מוגבר הקשור למחלות ריאה (למשל, מחלת ריאות חסימתית כרונית, מחלת ריאות אינטרסטיציאלית או תסמונת מצוקה נשימתית חריפה), שרירי הנשימה החוץ-סרעפתיים מגבירים את האוורור, מה שיכול להגדיל או לקזז את דרישות התכווצות הסרעפת15. לפיכך, בנוסף לגודל ההולך וגדל של EMG הסרעפת, גם גודל ה- EMG של השריר החוץ-סרעפתי יגדל.
הפעלת שרירי נשימה חוץ-סרעפתיים יכולה להגן על הסרעפת מפני התפתחות עייפות16. עם זאת, הפעלה מוקדמת (הופעה) והפעלה ממושכת נקשרו לכשל נשימתי חריף וכרוני 14,17,18. המטרה כאן היא לתאר פרוטוקול לרכישה וניתוח של אותות EMG בשרירי הנשימה הן במבוגרים בריאים והן בחולים עם פתופיזיולוגיה נשימתית חשודה או מאושרת. פרוטוקול זה כולל שלבים שאומתו בעבר מאיסוף נתונים כדי לכמת את התזמון והגודל של פעילות EMG13,19.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקרים המשתמשים בטכניקה זו קיבלו אישור אתי מאוניברסיטת טורונטו ובית החולים סנט מייקל הממוקם בטורונטו, קנדה, ובית החולים האוניברסיטאי גסטהאוסברג, לוון, בלגיה. פרוטוקול ספציפי אחד מתואר כאן. דיון כללי על מספר גישות EMG חלופיות על פני השטח (sEMG) הוצע לשרירי הנשימה ודווח במקום אחר12.
1. הכנה ומיקום של אלקטרודות sEMG למשתתפים
2. רכישת אותות
3. עיבוד מקדים לאחר רכישת נתונים
4. עיבוד לאחר




הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנתונים מסופקים עבור משתתף גבר (בן 22; משקל: 100 ק"ג; גובה: 185 ס"מ; BMI: 29 ק"ג/מ"ר) עם ספירומטריה תקינה וכוח שרירים שאיפה (FEV1: 4.89 ליטר לשנייה [97% מהחזוי]; לחץ שאיפה מקסימלי: 151 סמ"ש2O [136% מהחזוי]). הוא ביצע טעינת סף השראה מצטברת (ITL) עד לכישלון המשימה באמצעות פרוטוקול שתואר קודם לכן 21,22,23. סקירה כללית של מערכת רכישת הנתונים מתוארת באיור
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הסרת חפצי פעילות לב מאותות ה-EMG היא מורכבת בשל ספקטרום רוחב הפס החופף שלהם. רוב ספקטרום התדרים של EMG הוא בין 20 ל-250 הרץ, בעוד שספקטרום התדרים של ה-ECG הוא בין 0 הרץ ל-100 הרץ. עבור ניתוחים מסוימים (כלומר, תזמון), חיוני להפיק את אות ה-EMG ללא זיהום א.ק.ג כדי להשיג דיוק ויכולת פרשנות של גודל ה-EMG והתזמון. המסנן האדפטיבי הריבועי הקטן ביותר (LMS) על ידי שימוש בתדרים, הוא אלגוריתם שמזהה תבנית. במקרה זה, האלגוריתם מסיר את תוכן תדר ה-ECG מהאות המשולב של ECG-EMG. נקבע כי אורך מסנן של 70 וגו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם ניגוד אינטרסים לחשוף.
AR נתמך על ידי מלגת המכונים הקנדיים לחקר הבריאות (CIHR) (#187900) ו-UM מומן על ידי Mitacs (IT178-9 -FR101644).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שולחן מתכוונן | Amazon | VIVO חשמלי מתכוונן לגובה 102 ס"מ x 61 ס"מ שולחן עמידה | מאפשר התאמה עדינה למיקום תא המטען והפיה |
| מסנני אוויר | קרדינל | https://cardinalfilters.com/ | |
| כבל פלט אנלוגי | איי-טק אינסטרומנטס בע"מ | 25 פינים D-sub נקבה ל-16xBNC זכר; כבל 16xRG-174 -16 x 3ft | לחיבור EMG (Noroxan) למערכת איסוף נתונים (PowerLab) |
| Bioamp עבור א.ק.ג | ADמתקנים | ML138 | |
| שולחני או מחשב נייד | N/A | N/A | קיבולת למערכת איסוף נתונים כולל EMG |
| מקלות כפולים לבדיקות EMG | Noraxon | https://shop.noraxon.com/products/dual-emg-electrodes | |
| Electromyography | Noraxon | Noraxon Ultium Myomuscle עם 8 מוליכים חכמים. https://www.noraxon.com/our-products/ultium-emg/ | |
| אלקטרודות | EMG Duotrode | N/A | |
| מנתח גז | כפפות | ||
| Medline | https://www.medline.com/jump/category/x/cat1790003 | ||
| Metricide או פרוטוקול לחיטוי שסתומים ושופרות | Medline | https://www.medline.com/product/MetriCide-28-Disinfectant/Disinfectants/Z05-PF27961?question=metricide | |
| תרמיל אוקסימטר | ADInstruments | ML320/F | |
| https://www.adinstruments.com/products/oximeter-pods Pneumotach | ADInstruments | MLT3813H-V | https://www.adinstruments.com/products/heated-pneumotach-800-l-heater-controller |
| Powerlab ו-Labchart Data Acquisition System | ADInstruments, Inc. | https://m-cdn.adinstruments.com/brochures/Research_PowerLab _Brochure_V2-1.pdf | רוכש לחץ בפה, א.ק.ג, CO2 של גאות ושפל, זרימה (כדי להפיק קצב נשימה, נפח גאות ושפל, דקה אוורור) ו-EMG. |
| מתמר לחץ עם מפענח ערוץ יחיד או דו-ערוצי | Validyne.com | Www.Validyne.Com/Product/Dp45_Low_Pressure_ Variable_Reluctance_Sensor/ | טווח תלוי באוכלוסייה הנבדקת, כלומר חולים או בריאים (Www.Validyne.Com/Product/Cd280_Multi_Channel_Carrier_ דמודולטור/; www.Validyne.Com/Product/Cd15_General_Purpose_Basic _Carrier_Demodulator/) |
| שופרות סיליקון | הנס רודולף | https://www.rudolphkc.com/ | גודל ביס קטן |
| דגם שולחן משענת סנטר | Sacor Inc. | דגם 600700 | https://sacor.ca/products/head-chin-rest-table-model-with-white-chin-rest-cup |
| שסתום דו-כיווני שאינו נושם עם יציאת דגימה | Hans Rudolph | 1410 | |
| GE בריאות | מערכת לב Vivid i BT12 עם נשימה ומתמר מערך ליניארי 12L-RS | דורש רזולוציה כדי לסמן ציון דרך בשרירי הנשימה כולל אזור ההתאמה של הסרעפת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה