経皮的電気神経刺激を使用した神経筋機能の評価
2015年9月13日
神経筋機能の変化を評価するためのプロトコルを提示します。経皮的電気神経刺激は、筋肉の反応を呼び起こす非侵襲的な方法です。これらの応答の電気生理学的および機械的特性により、脳から筋肉への神経筋機能(脊髄上、脊髄、末梢レベル)の評価が可能になります。
この手順の全体的な目標は、経皮的電気神経刺激を使用して神経筋機能を評価することです。これは、最初に表面電極を目的の筋肉に接続することによって達成されます。2番目のステップは、エルゴメーターに被写体を取り付けることです。
次に、ハンドヘルドボール電極または自己接着電極を使用して運動神経を電気的に刺激します。最後のステップは、筋肉の筋電図活動を記録することです。最終的に、経皮的電気神経刺激は、脊椎、脊髄、および末梢レベルで神経筋機能を評価するために使用されます。
この手法の主な利点は、彼が優れた信頼性を持ち、電気的および機械的応答を簡単に得られることです。この方法は、トレーニングやリハビリテーションプログラム後の正常な筋肉の評価など、正常な筋肉生理学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。まず、電極が配置される皮膚を、髪の毛を剃り落とし、露出した皮膚をアルコールでこすり洗いして
きれいにします。これは、低インピーダンス接続に必要です。次に、足底屈筋を明確に識別するために、参加者につま先立ちをしてもらいます。外側腹腹筋の内側腹筋の目立つ膨らみに、約2cm間隔で2つの10ミリメートル塩化銀表面電極を配置します。
腓骨の頭からヒラメ筋のかかとまでの距離の3分の1に2つの電極を配置します。大腿骨の内側顆と脛骨前筋の内側顆との間の3分の2の道に2つの電極を配置します。参加者につま先立ちで立ってもらい、識別してもらいます。
次に、腓骨の先端と内側マウスの先端との間の距離の3分の1に2つの電極を配置します。次に、刺激部位と記録部位の間の同じ脚の中央位置に参照電極を配置します。次に、足首と膝が90度に曲がるように参加者の椅子を調整して、ヒラメ筋と腓腹膝、筋肉が伸びないようにし、H反射が変わらないようにします。
次に、関節の解剖学的軸(外部mos)がエルゴメーターの回転軸と揃うように、足首をエルゴメーターにしっかりと固定します。次に、参加者にフットプレートに圧力をかけてもらい、足底屈筋のトルクを記録します。次に、電極をアンプに接続し、電気刺激用のアノードを膝蓋腱の上に置きます。
次に、ポパルフォッセの皮膚を通して後脛骨神経を感じてみてください。次に、後脛骨神経の最適な刺激部位を決定します。ポパル窩にハンドヘルドカソードボール電極を使用して、その位置で最大の年齢反射を持つ部位を見つけます。
自己接着性の塩化銀カソードを取り付けます。このパラメータは、さまざまな電気外科的測定値の評価のために変更しないでください。刺激の強さと状態だけが変わるべきです。
テストを開始する前に、参加者にリラックスして筋肉を休ませるように指示します。次に、刺激強度を設定して、通常は20〜50ミリアンペアの範囲の最大ソリエイジ反射振幅を取得します。1ミリ秒のパルスを使用すると、少なくとも3つの真空H反射反応が記録されます。
活性化後のうつ病を避けるために、刺激の間に少なくとも3秒間一時停止します。次に、強度を40〜100ミリアンペアに増やして、最大のスーM波振幅を取得します。決定したら、強度を20〜50%増やし、3つの超最大刺激を提供します。
随意収縮テストのために、これらの刺激に関連するけいれんトルクを記録します。ウォームアップから始めます。参加者に、足底屈筋の10回の短い非疲労性サブキシマム収縮を行うように依頼します。
ウォームアップ中およびテスト記録中、上腕三頭筋SiriEMGアクティビティの各収縮の間に数秒待つように依頼します。次に、足底屈筋の発熱最大随意収縮を実行するように参加者に指示します。参加者は、足底屈筋を収縮させることにより、エルゴメーターに対してできるだけ強く押す必要があります。
標準化された口頭での励ましで努力中に視覚的なフィードバックを与えると、最大の自発的収縮に達します。プラトーでプラトーが観察された場合、最大随意収縮の超最大強度で100ヘルツの周波数で対になった刺激を送達しました。収縮直後に、筋肉が完全にリラックスしたときに別のペアの刺激を送ります。
acknowledge 4.1などのソフトウェアを使用して自発的な活性化レベルを評価するには、安静時のけいれんに関連するEMG応答を含む時間枠を選択し、H波またはM波を選択して、ピークトープ振幅、ピークツーピーク持続時間、および波の面積を測定します。次に、静止しているトゥイッチを選択し、そのピークトルクを測定します。次に、ピークトルクとヒラメ筋と胃腹筋のネミM波の振幅の合計との間の比率を計算します。
電気機械効率を定量化するために、この比率は励起収縮結合の効率を反映しています。次に、静止時のトルクのベースラインから最大随意収縮の最大値までの最大随意収縮の最大ピークトルクを測定し、ダブレット刺激によって誘発される重ね合わせトルクを除外します。次に、ダブレット刺激によって誘発される重畳トルクを測定します。
刺激の開始時の随意トルク値から誘発された応答のピークまで測定します。最後に、増強されたダブレットに関連するピークトルクを測定します。これらの値を使用して、自発的なアクティベーション・レベルを計算します。
記載された方法を用いて、h波とm波を安静時に調べた。H反射は、EMG信号から完全になくなる前に最大値に達しますが、M波は最大強度でプラトーに達するまで徐々に増加します。このビデオを見た後、経皮的電気神経刺激を使用して神経筋機能を評価する方法についてよく理解しているはずです。
一度習得すると、刺激部位の特定と最適な強度の発見は、この手順に従って適切に実行されれば、10分で行うことができます。経頭蓋磁気刺激などの他の技術は、トレーニングやリハビリテーションプログラム後の皮質脊髄興奮性の変化などの追加の質問に答えるために実行できます。
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概要
本プロトコルでは、経皮的電気神経刺激を用いた神経筋機能の評価について概説します。表面電極を接続し、運動神経を刺激することで、さまざまなレベルでの筋反応を評価することが可能です。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 電気生理学
- 神経筋肉機能
背景
- 経皮的電気神経刺激は、非侵襲的な手法です。
- これにより、脳から筋肉に至る神経筋機能の評価が可能になります。
- この手法では、延髄上、脊髄、および末梢レベルでの反応を評価します。
- 筋肉の反応を分析するために、筋電図活性を記録します。
研究目的
- 神経筋機能の変化を評価すること。
- 電気刺激を用いて筋反応を評価すること。
- 神経筋の健康状態と機能に関する知見を得ること。
使用した手法
- 表面電極を標的筋に接続します。
- 被験者をエルゴメーターに設置します。
- ハンドヘルド電極または自己粘着電極を用いて、運動神経を電気刺激します。
- 筋肉の筋電図活動を記録します。
主な結果
- 運動神経への刺激に成功すると、測定可能な筋肉反応が得られます。
- 筋電図記録により、神経筋機能に関するデータが得られます。
- 評価は、上位脊髄、脊髄、および末梢の各レベルにわたって行われます。
- 結果から、神経筋の健康状態や潜在的な機能不全について知ることができます。
結論
- 経皮的電気神経刺激は、神経筋機能を評価するのに有効です。
- この手法は非侵襲的であり、包括的なデータを提供します。
- 得られた知見は、神経筋疾患の理解に寄与します。
よくある質問
産業界における有用性
経皮的電気神経刺激により、上位脊髄、脊髄、および末梢レベルにわたる神経筋機能の定量的な評価が可能となり、神経筋研究における初期段階のターゲット検証およびメカニズムのリスク低減を支援します。本手法の再現性と、電気生理学的および機械的出力の直接測定により、トランスレーショナル研究やポートフォリオの選別において予測的な信頼性が得られます。また、非侵襲的な性質と迅速なセットアップにより、神経筋可塑性や介入効果を評価するための創薬および前臨床ワークフローへの統合が容易になります。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期発見および標的バリデーション
- 直接的な刺激と反応の測定により、神経筋肉経路の解析および機能的なターゲット検証が可能になります。
- 興奮-収縮共役および脊髄興奮性を定量化することで、生物学的リスクの低減をサポートします。
- 創薬パイプラインにおける神経筋肉ターゲットの推進に向けた予測的な信頼性を提供します。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- 後続の化合物スクリーニングに向けた、検証済み神経筋系の調製を容易にします。
- アッセイ開発において、標準化され再現性のある電気生理学的および機械的な読み取り値を提供します。
- 神経筋機能に対する介入効果の信頼性の高い評価を可能にします。
翻訳・前臨床研究
- 随意的な活性化および神経筋可塑性を測定することで、疾患に関連するエンドポイントとの整合性を確保します。
- 初期の創薬から、神経筋介入の前臨床検証までの継続性をサポートします。
- 神経筋ポートフォリオにおける進展判断のための、リスク調整済みデータを提供します。
パイプラインおよびワークフローの統合
この手法は、初期の探索から前臨床研究までを統合し、仮説検証、パスウェイの解明、および神経筋機能の定量的な評価を可能にします。
- 探索生物学：神経および筋肉の反応を単離・定量化することで、仮説検証およびメカニズムのリスク低減を支援します。
- スクリーニング：アッセイの準備に必要な、再現性のある定量的な出力（M波、H反射、収縮トルク）を提供します。
- 分析：条件や介入による神経筋反応の統計的な比較を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ：機能的な読み取り値を、疾患に関連するエンドポイントや介入によるエンドポイントに結びつけます。
- 企業的な再利用：複数の研究にわたる反復的な神経筋評価のための、標準化されたスケーラブルなプラットフォームを提供します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：神経筋ターゲットのバリデーションにおける予測精度を向上させ、メカニズム上の曖昧さを低減します。
- 運用上の価値：標準化され、再現性と拡張性のある神経筋評価を提供します。
- 戦略的価値：堅牢な機能データを提供することで、go/no-go判断の精度を高め、資本効率を向上させます。
- ポートフォリオへの影響：リスク調整に基づいた神経筋プログラムの優先順位付けと推進を可能にします。
実施上の検討事項
- 電気生理学および神経筋肉評価プロトコルの専門知識が必要です。
- 表面EMG、力/トルクエルゴメーター、および電気刺激装置へのアクセスが必要です。
- 電極配置および刺激パラメータのチーム間での標準化が求められます。
- プロトコルの調整により、異なる筋群やモデル系にも適応可能です。
- 再現性は、被験者のコンプライアンスおよび正確な解剖学的局在に依存します。
