Acquisizione e analisi semi-automatizzata dell'elettromiografia della superficie del muscolo respiratorio

Sono interessato al controllo motorio dei muscoli respiratori e questa metodologia ci aiuterà a capire la loro coordinazione esaminando sia i tempi che l'entità della loro attivazione. Le scoperte recenti più significative sono come le richieste cognitive anche di un basso livello di respirazione caricata con dispnea associata possano portare a più errori di un compito cognitivo e diminuire la velocità del compito fisico. Inoltre, anche il modello di respirazione diventa più variabile.

Il nostro protocollo risponde alla necessità di un metodo che rimuova gli artefatti ECG dai segnali EMG senza comprometterne l'ampiezza o la tempistica, preservando così i dettagli di attivazione muscolare essenziali per analizzare accuratamente la coordinazione dei muscoli respiratori durante la respirazione. Il nostro protocollo rimuove sostanzialmente solo il contenuto della frequenza ECG dal segnale ECG ed EMG combinato. Questi sono solo gli artefatti dell'ECG.

Mantiene tutti gli altri dettagli essenziali dei segnali EMG e l'accuratezza temporale, adattandosi con precisione a larghezze cardiache variabili. Considera le esigenze cognitive di un paziente con BPCO che attraversa una strada trafficata. Ciò richiede di pensare al traffico, alla coordinazione per camminare, all'elaborazione della mancanza di respiro e all'elaborazione dell'aumento del reclutamento dei muscoli ventilatori.

La mia ricerca si concentra su come il carico cognitivo e il controllo motorio dei muscoli ventilatori e degli arti possano interferire con le attività fisiche. Per iniziare, posizionare il partecipante in posizione seduta. Strofinare la pelle con una salvietta imbevuta di alcol e lasciarla asciugare completamente per ridurre l'impedenza cutanea.

Identificare i muscoli di interesse attraverso il punto di riferimento e la palpazione e posizionare l'elettrodo di superficie sul lato destro del torace. Per il diaframma costale e i muscoli intercostali, identificare la linea ascellare anteriore e la linea medioclavicolare. Posizionare gli elettrodi elettromiografici accoppiati verticalmente tra queste due linee a livello del settimo o dell'ottavo spazio intercostale.

Quindi identificare il triangolo posteriore del collo per localizzare il muscolo scaleno. Questo muscolo può essere visualizzato più chiaramente facendo fare al partecipante un grande respiro o mediante una flessione laterale isometrica resistita sul lato destro. Ora posiziona gli elettrodi accoppiati lungo l'asse longitudinale del muscolo a livello del processo cricoideo per i muscoli intercostali parasternali, individua il secondo spazio intercostale da uno a due centimetri lateralmente al lato destro dello sterno.

La posizione di questa costola è facilitata dalla palpazione della clavicola, del manubrio e dell'angolo sternale di Louis alla giunzione tra il manubrio e lo sterno. Il secondo muscolo intercostale parasternale si trova appena a destra e inferiore all'angolo sternale di Louis. Posizionare gli elettrodi accoppiati lungo l'asse longitudinale del muscolo.

Successivamente punto di riferimento il muscolo sternocleidomastoideo dopo aver individuato l'incisura soprasternale e il processo mastoideo. Posizionare la mano sul lato sinistro del mento del partecipante chiedendo al partecipante di eseguire delicatamente la rotazione isometrica sinistra contro la mano per accentuare il ventre del muscolo sternocleidomastoideo destro. Quindi posizionare gli elettrodi accoppiati nel punto medio del ventre muscolare lungo il suo asse longitudinale.

Se necessario, collegare il sensore di terra al processo spinoso C7 o T1 e posizionare l'elettrodo ECG negativo sul manubrio. Quindi posizionare l'elettrodo ECG positivo sul quinto interspazio intercostale sulla linea ascellare anteriore sinistra. Collegare ora le clip del sensore elettromiografico agli elettrodi elettromiografici.

Applicare del nastro biadesivo sotto ciascun sensore elettromiografico per fissarlo saldamente alla pelle. Assicurarsi che i fili di diversi sensori elettromiografici non si sovrappongano o creino diafonia tra i muscoli. Posizionare del nastro ipoallergenico di grado medico sugli elettrodi e sul sensore per fissarli ulteriormente alla pelle senza applicare una pressione eccessiva.

Per l'acquisizione del segnale, selezionare il modello preimpostato sul software di acquisizione dati e premere Apri. I parametri preimpostati avranno un filtro passa-alto da 0,5 a 20 hertz nel segnale EMG per ridurre gli artefatti a bassa frequenza e facilitare la visualizzazione in tempo reale. Assicurarsi che la frequenza di campionamento sia impostata su 1 kilohertz e che il guadagno del segnale EMG sia 1.000.

Dopo aver selezionato il modello, acquisire una registrazione sincronizzata dell'ECG e del flusso respiratorio. Acquisire dati EMG ed ECG di superficie secondo il protocollo, ad esempio durante un carico di soglia inspiratoria in un partecipante volontario sano. Per la pre-elaborazione, aprire il software e confermare i parametri di un filtro passa-alto bidirezionale di 5 hertz, il filtro adattivo al quadrato minimo per rimuovere la contaminazione ECG e una trasformata quadrata media radice con una finestra mobile di 0,02 secondi, quindi premere Continua.

Successivamente, selezionare il file da analizzare e premere OK. Se si analizza l'intera durata, impostare l'intervallo da 0 secondi al tempo massimo. Premere Seleziona l'intervallo, Continua e poi Condizionamento. Premere il pulsante di analisi per applicare i parametri preimpostati e visualizzare il segnale EMG analizzato.

Premere il pulsante riscalato su 1 per normalizzare il segnale EMG del suo valore massimo durante la registrazione. Premere continua per attivare il calcolo su off. Il software rileverà la temporizzazione dell'insorgenza dell'attività EMG in base alla funzione derivata del segnale EMG.

Ora premi il pulsante di accensione e spegnimento. Selezionare il segnale EMG dal muscolo desiderato per la visualizzazione. Alterna i muscoli per ispezionare tutti i segnali registrati.

Premi smetti di cercare e vai a Salvataggio, quindi fai clic su Salvataggio. Selezionare i dati da salvare con un'opzione per ridurre la frequenza del segnale. Premere Salva dati elaborati.

Seleziona la cartella da salvare. Assegna un nome al file e premi Salva. Per la post-elaborazione, aprire il file salvato utilizzando il software di calcolo per la post-elaborazione.

Identificare ogni respiro in base ai tempi di accensione e spegnimento del segnale di flusso. Calcola l'RMS di picco EMG e l'RMS medio per ogni respiro. Per l'insorgenza dell'EMG, calcolare la differenza assoluta tra l'insorgenza dell'EMG e l'insorgenza del flusso inspiratorio in millisecondi.

E poi per l'offset EMG, calcola la differenza assoluta tra l'offset EMG e la fine del flusso inspiratorio. Per l'insorgenza dell'EMG rispetto alla durata del tempo inspiratorio, calcolare la differenza relativa tra l'insorgenza dell'EMG e l'insorgenza del flusso inspiratorio. Infine, per l'offset EMG relativo alla durata del tempo inspiratorio, calcolare la differenza relativa tra l'offset EMG e l'offset del flusso inspiratorio.

Gli artefatti ECG sono stati ridotti nell'elettromiografia filtrata con diaframmi rispetto all'elettromiografia grezza. A basso carico della soglia inspiratoria, l'attività di insorgenza dei muscoli intercostali scaleni e parasternali si è verificata prima dell'inizio del flusso inspiratorio, mentre i muscoli diaframma e sternocleidomastoideo si sono attivati dopo l'inizio del flusso inspiratorio. Ad alto carico della soglia inspiratoria, è stata osservata un'attivazione precoce di tutti e quattro i muscoli rispetto al flusso inspiratorio.

La durata dell'attività elettromiografica per il diaframma, l'intercostale parasternale e i muscoli scaleni è rimasta simile tra carichi bassi e alti. La durata dell'attività del muscolo sternocleidomastoideo era più lunga ad alto carico rispetto a basso carico. Il quadratico medio dell'elettromiografia per tutti i muscoli era più alto ad alto carico che a basso carico, indicando un aumento dell'attività muscolare.