Name: 호흡기 근육 표면 근전도의 수집 및 반자동 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-24T13:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 42 s
Description: 학습하세요 호흡기 근육 표면 근전도 수집 및 반자동 분석 방법을 통해 심전도 잡음을 제거하면서 근육 활성화 타이밍과 진폭을 보존하는 기술을 익히세요. 이 프로토콜은 호흡 근육 조절 메커니즘 연구에 필수적인 도구입니다.

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이 기술을 사용하는 연구는 토론토 대학과 캐나다 토론토에 위치한 성 미카엘 병원, 벨기에 루벤의 가스트하위스베르크 대학병원에서 윤리적 승인을 받았습니다. 여기에는 하나의 특정 프로토콜이 설명되어 있습니다. 호흡기 근육에 대한 몇 가지 대안적인 표면 근전도(sEMG) 접근법에 대한 일반적인 논의가 제안되었으며 다른 곳에서도 보고되었습니다12.
1. 참가자의 sEMG 전극 준비 및 배치
<ol>
	<li>적절한 시각화를 위해 남성은 셔츠를 입지 말고, 여성은 스포츠 브라 또는 싱글릿을 입도록 요청합니다. 앞면이 열리는 병원 가운을 사용하여 적절한 접근을 제공하고 단정함을 유지하십시오.</li>
	<li>참가자가 긴 머리를 가지고 있는 경우 뒤로 묶고 제자리에서 핀으로 고정하여 비늘과 흉쇄유돌을 평가할 수 있습니다.</li>
	<li>참가자를 앉거나 반쯤 누운 자세로 배치합니다.</li>
	<li>가슴이나 목에 여분의 털이 발견되면 sEMG를 위한 전극 배치 부위를 면도합니다.</li>
	<li>피부 임피던스를 줄이려면 피부의 유분과 각질을 청소하십시오.<ol>
		<li>알코올 천으로 문지르고 전극을 적용하기 전에 알코올이 증발(즉, 공기 건조)되도록 하여 이 작업을 수행합니다.</li>
		<li>피부가 밝으면 약간 붉게 보일 수 있지만 더 중요한 것은 전극이 배치될 위치에 눈에 띄는 먼지, 기름 또는 건조한 피부가 보이지 않도록 하는 것입니다. 그러나 피부 손상을 방지하기 위해 과도하게 문지르는 것은 피하십시오. 갈라진 피부나 다른 피부 병변 부위에 전극을 붙이지 마십시오.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>랜드마크, 촉진 및/또는 초음파를 통해 관심 있는 근육을 찾습니다. 알림: 초음파는 늑골 횡격막20을 landmarking하는 데 유용할 수 있습니다. 그림 1 은 호흡 근육의 sEMG를 위해 전극을 배치할 수 있는 위치의 예를 보여줍니다.</li>
	<li>sEMG 전극을 심장에서 더 멀리 떨어진 흉부 오른쪽에 배치하여 ECG 신호의 진폭을 줄이고 오염을 최소화합니다.</li>
	<li>근육 섬유의 세로 정렬을 따라 근육 배 중앙에 2cm 전극 간 거리를 두고 쌍을 이루는 EMG 전극을 적용합니다.<ol>
		<li>늑골 횡격막/늑간선의 경우, 앞쪽 겨드랑이 라인과 중간 쇄골 라인을 랜드마크로 표시하고 7번째 또는 8번째 늑간 공간 수준에서 이 두 라인 사이에 쌍을 이루는 전극을 수직으로 배치합니다.</li>
		<li>scalene의 경우, 목의 후방 삼각형을 랜드마크로 표시하고 cricoid process 수준에서 근육의 세로 축을 따라 쌍을 이루는 전극을 배치합니다.</li>
		<li>흉골 주위 늑간(parasternal intercostals)의 경우, 흉골 오른쪽 옆으로 1-2cm 떨어진 두 번째 늑간 공간을 landmark하고 근육의 세로축을 따라 쌍을 이룬 전극을 배치합니다.</li>
		<li>sternocleidomastoid의 경우, suprasternal notch 및 mastoid process를 landmark합니다. 작업자의 손을 참가자의 턱 왼쪽에 놓고 참가자에게 손에 대해 등척성 왼쪽 회전을 부드럽게 수행하도록 요청하여 오른쪽 흉쇄유돌근 배를 강조합니다. 한 쌍의 전극을 세로축을 따라 근육 배의 중간 지점에 놓습니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>일부 EMG 시스템에는 접지 센서가 필요할 수 있습니다. 필요한 경우 지면 센서를 호흡 근육에 가까운 뼈 구조(예: 쇄골, C7 경추돌기)에 놓습니다.</li>
	<li>EMG 전극에 EMG 센서 클립을 부착합니다. 두 개의 서로 다른 근육(무선일지라도)의 EMG 센서의 전선이 겹치거나 두 근육 사이에 혼선을 일으키거나 오염되지 않도록 하십시오. 알림: 동일한 센서의 전선은 겹칠 수 있지만 두 개의 다른 센서의 전선은 겹칠 수 없습니다.</li>
	<li>센서 밑면을 피부에 고정하는 양면 테이프를 사용하여 EMG 전극과 센서를 추가로 고정합니다.</li>
	<li>센서 상단에 의료용 저자극성 테이프를 붙여 각 센서를 피부에 더욱 단단히 고정합니다. 과도한 압력을 가하지 말고 위에서 언급했듯이 다른 센서의 전선이 겹치지 않도록 하십시오.</li>
</ol>
2. 신호 수집
<ol>
	<li>데이터 수집 소프트웨어에서 사전 설정된 템플릿을 선택하고 Open을 누릅니다. 템플릿에는 다음과 같은 사전 설정된 매개변수가 있습니다: EMG 신호의 고역 통과 필터(0.5-20Hz)는 저주파 아티팩트를 줄여 실시간 시각화를 용이하게 합니다.</li>
	<li>최소 1kHz의 EMG 신호의 샘플링 속도를 설정합니다.</li>
	<li>EMG 신호의 게인을 1000으로 설정합니다.</li>
	<li>ECG 및 호흡 흐름의 동기화된 기록을 획득하도록 템플릿을 설정합니다.</li>
	<li>프로토콜에 따라(예: 기계 환기 환자의 자발적 호흡 시험 중) sEMG 및 ECG 데이터를 수집합니다.</li>
	<li>프로토콜이 완료되면 녹음을 중지하고 데이터 파일을 저장합니다. 참고: 그림 2 는 적용된 필터링을 보여주는 소프트웨어의 스크린샷을 보여줍니다.</li>
</ol>
3. 데이터 수집 후 전처리
<ol>
	<li>소프트웨어를 열고 근전도 신호 분석에 사용할 매개변수(5Hz의 양방향 고역 통과 필터, ECG 오염을 제거하기 위한 LMS(Least Mean Square) 적응형 필터, 0.02초 동안 이동 창으로 평균 제곱근 변환)을 확인하고 Continue를 누릅니다.</li>
	<li>분석할 파일을 선택하고 확인을 누릅니다.</li>
	<li>분석할 시간 간격을 정의하고(파일의 총 지속 시간이 분석되는 경우 0초에서 최대 시간까지) Select the Range(범위 선택) 및 Continue(계속)를 누른 다음 Conditioning(컨디셔닝)을 누릅니다.</li>
	<li>분석 버튼을 눌러 미리 선택된 매개변수를 적용합니다(3.1단계 참조). 분석된 근전도 신호를 시각화합니다. Rescaled on 1 버튼을 누르면 기록된 기간 동안 최대값으로 정규화된 EMG 신호가 표시됩니다.</li>
	<li>Continue to Calculate On Off 버튼을 누릅니다. EMG 신호의 미분 함수를 기반으로 EMG 활동의 시작 타이밍을 감지합니다. 켜기 및 끄기 버튼을 누릅니다.</li>
	<li>시각화해야 하는 근육에서 EMG 신호를 선택합니다. 시각화는 기록된 모든 EMG 신호의 육안 검사를 허용하기 위해 근육 간에 번갈아 가며 수행할 수 있습니다. STOP Looking and Go To Saving 버튼을 누릅니다. 저장을 누릅니다.</li>
	<li>저장할 데이터를 선택합니다. 저장하기 전에 신호를 줄일 수 있습니다(예: 1000Hz에서 100Hz로). Save Processed Data를 누르고, 파일을 저장할 컴퓨터 폴더를 선택하고, 이름을 지정합니다. 저장을 다시 눌러 확인합니다.</li>
</ol>
4. 후처리
<ol>
	<li>계산을 계산하는 기능을 제공하는 소프트웨어(예: Excel, R, Phyton, Matlab)를 사용하여 저장된 파일을 엽니다. 흐름 신호의 켜짐 및 꺼짐 시간으로 각 호흡을 결정하고 각 호흡에 대한 EMG 피크 RMS와 EMG 평균 RMS를 계산합니다.</li>
	<li>EMG 시작의 경우 EMG 시작과 흡기 흐름 시작(INSP, 시작) 사이의 절대 차이(밀리초)를 계산합니다. 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/67157/67157eq1v5.jpg" style="margin: auto;"></li>
	<li>EMG 오프셋의 경우 EMG 오프셋과 흡기 흐름 끝(INSP,offset) 사이의 절대 차이(밀리초)를 계산합니다. 
	<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/67157/67157eq2v5.jpg" style="margin: auto;"></li>
	<li>흡기 시간 지속 시간과 관련된 EMG 발병의 경우 EMG 발병과 INSP,발병 사이의 상대적 차이(Ti 지속 시간)를 계산합니다. 
	<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/67157/67157eq3v5.jpg" style="margin: auto;"></li>
	<li>흡기 시간 지속 시간에 상대적인 EMG 오프셋의 경우 EMG 오프셋과 INSP,offset 사이의 상대적 차이(Ti 지속 시간)를 계산합니다. 
	<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/67157/67157eq4v5.jpg" style="margin: auto;"> 여기서 dP는 EMG, 시작 및 흡기 흐름 시작(INSP, 시작) 또는 EMG, 오프셋과 흡기 흐름 오프셋(INSP, 오프셋) 사이의 시간 차이입니다.)</li>
</ol>

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<li>Jonkman, A. H., Juffermans, R., Doorduin, J., Heunks, L. M. A., Harlaar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimated+ECG+subtraction+method+for+removing+ECG+artifacts+in+esophageal+recordings+of+diaphragm+EMG%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Signal+Process+Control%22%5BJournal%5D)">Estimated ECG subtraction method for removing ECG artifacts in esophageal recordings of diaphragm EMG.</a> Biomed Signal Process Control. 69, 102861(2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>조절 가능한 테이블&nbsp;</td><td>Amazon</td><td>VIVO 전기 높이 조절 가능한 102 cm x 61 cm 스탠드 업 데스크</td><td>트렁크와 마우스피스 위치를 세밀하게 조정할 수 있습니다</td></tr>. <tr><td>에어 필터</td><td>Cardinal</td><td>https://cardinalfilters.com/</td><td></td></tr> <tr><td>아날로그 출력 케이블&nbsp;</td><td>A-테크 인스트루먼트 주식회사</td><td>25 핀 D-sub 여성에서 16xBNC 남성까지; 16xRG-174 -16 x 3ft 케이블</td><td>로 EMG (Noroxan)를 데이터 수집 시스템 (PowerLab)에 연결하기 위해Bioamp</td></tr> <tr><td>ECG</td><td>ADInstruments</td><td>ML138</td><td></td></tr><tr><td>데스크탑 또는 노트북&nbsp;</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>EMG를 포함한 데이터 수집 시스템의 용량&nbsp;</td></tr><tr><td>EMG 프로브용 더블 스틱</td><td>Noraxon</td><td>https://shop.noraxon.com/products/dual-emg-electrodes</td><td></td></tr><tr><td>근전도</td><td>Noraxon Noraxon</td><td>Ultium Myomuscle 8개의 스마트 리드. https://www.noraxon.com/our-products/ultium-emg/</td><td></td></tr> <tr><td>EMG 전극</td><td>Duotrode</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>가스 분석기</td><td>ADInstruments</td><td>ML206</td><td></td></tr><tr><td>장갑</td><td>Medline</td><td>https://www.medline.com/jump/category/x/cat1790003</td><td></td></tr><tr><td>밸브 및 마우스피스 소독을 위한 Metricide 또는 프로토콜</td><td>Medline</td><td>https://www.medline.com/product/MetriCide-28-Disinfectant/Disinfectants/Z05-PF27961?question=metricide</td><td></td></tr><tr><td>산소 농도계 포드</td><td>ADInstruments</td><td>ML320/F</td><td>https://www.adinstruments.com/products/oximeter-pods</td></tr><tr><td>Pneumotach</td><td>ADInstruments</td><td>MLT3813H-V</td><td></td></tr><tr><td>https://www.adinstruments.com/products/heated-pneumotach-800-l-heater-controller Powerlab 및 Labchart Data Acquisition System</td><td>ADInstruments, Inc.</td><td>https://m-cdn.adinstruments.com/brochures/Research_PowerLab _Brochure_V2-1.pdf</td><td>구강 압력, ECG, 호기말 CO2, 유량(호흡수, 일회량, 분 도출) ventilation) 및 EMG.</td></tr><tr><td>단일 또는 이중 채널 복조기가 있는 압력 트랜스듀서</td><td>Validyne.com</td><td>Www.Validyne.Com/Product/Dp45_Low_Pressure_ Variable_Reluctance_Sensor/</td><td>범위는 검사 대상 인구, 즉 환자 또는 건강한 인구(Www.Validyne.Com/Product/Cd280_Multi_Channel_Carrier_ )에 따라 다릅니다. 복조 기/; www.Validyne.Com/Product/Cd15_General_Purpose_Basic _Carrier_Demodulator/)</td></tr><tr><td>실리콘 마우스피스</td><td>한스 루돌프</td><td>&nbsp; https://www.rudolphkc.com/</td> <td>스몰 한입 사이즈</td></tr><tr><td>표 모형 턱받침</td><td>Sacor Inc.</td><td>모델 600700</td><td>https://sacor.ca/products/head-chin-rest-table-model-with-white-chin-rest-cup</td></tr><tr><td>샘플링 포트가 있는 양방향 t-피스 비재호흡 밸브</td><td>Hans Rudolph</td><td>1410 소형</td><td></td></tr><tr><td>초음파&nbsp; &nbsp;</td><td>GE 헬스케어&nbsp;</td><td>Vivid i BT12 심장 시스템(호흡 및 12L-RS 선형 어레이 트랜스듀서 포함</td>) <td>횡격막의 배치 영역을 포함한 획기적인 호흡 근육에 대한 해상도 필요</td></tr></tbody></table>

호흡기 근육 표면 근전도의 수집 및 반자동 분석

Acquisition and Semi-Automated Analysis of Respiratory Muscle Surface Electromyography

데이터는 남성 참가자(22세, 체중: 100kg, 신장: 185cm; BMI: 29 kg/m2) 정상 폐활량 측정 및 흡기 근력 (FEV1: 4.89 L/s [예측의 97%]; 최대 흡기압: 151 cmH2O [예측의 136%]). 그는 앞서 설명한 프로토콜 21,22,23을 사용하여 작업 실패까지 증분 흡기 임계값 로딩(ITL)을 수행했습니다. 데이터 수집 시스템의 개요는 그림 1에 나와 있습니다. 참가자는 코받이를 착용한 채 의자에 편안하게 앉았고, 팔뚝은 조절 가능한 책상에 올려놓고, 머리는 머리-턱 받침대에 중립으로 지지되었습니다. 참가자는 가열된 폐렴 및 ITL 장치에 연결된 양방향 비재호흡 판막에 연결된 마우스...

Evaluating respiratory drive presents challenges due to the obtrusiveness and impracticality of current methods like functional magnetic resonance imaging ...

acquisition-semi-automated-analysis-respiratory-muscle-surface

Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

근원:힐라 만1, 폴 F. 펑크2, 이에바 베브라이트-아데레스3, 크리스토프 안데르스4, 올랜도 군티나스-리키우스2, 야엘 하네인1,3,51텔아비브 대학교 Sagol 신경과학 학교, 2예나 대학 병원 이비인후과, 프리드리히 쉴러 대학교 예나, 3텔아비브 대학교 전기 공학 대학, 4부서 모터 연구, 병태생리학 및 생체역학, 외상, 손 및 재건 외과, 예나 대학 병원, 프리드리히 쉴러 대학교 예나, 5X-trodes Ltd.이 비디오는 참가자가 수행하는 비디오 유도 얼굴 표정 중에 무선 표면 근전도 검사(sEMG)를 사용하여 안면 근육 활동을 비침습적으로 기록하는 절차를 보여줍니다.

표정 중 안면 근육 활동의 무선 표면 근전도 기록

출처: Jensen, V. N., et al. 신경근 질환의 마우스 모델에서 호흡기 근육 활동 및 환기의 반복 측정. J. Vis. 특급 (2017). 이 비디오는 자유롭게 움직이는 ALS 마우스 모델에서 동시 혈량측정과 근전도 신호를 기록하는 방법을 보여줍니다. 이 시술에는 이식된 전극과 송신기를 사용하여 근육 활동을 캡처하고, 혈량측정실을 사용하여 호흡 패턴을 모니터링하여 ALS 쥐에서 보조 근육의 역할을 조사하는 것이 포함됩니다.

ALS 마우스 모델에서 동시 혈량측정(Plethysmography and Electromyography recording in an ALS mouse model)

이 책의 목적은 양적으로 벡터 기반 분석을 사용하여 만성 척수 손상을 가진 사람의 호흡 근육의 활성화 패턴을 특성화하기 위해 여러 근육 표면 근전도 방식에 오리지널 작품을 제시하는 것입니다.

만성 척수 부상으로 개인의 호흡기 모터 제어 평가 (RMCA)를 사용하여 호흡 근육 활성화의 평가

신경근 기능의 변화를 평가하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 경피적 전기 신경 자극은 근육 반응을 유발하는 비침습적 방법입니다. 이러한 반응의 전기생리학적, 기계적 특성을 통해 뇌에서 근육(척추상, 척추 및 말초 수준)에 이르는 신경근 기능을 평가할 수 있습니다.

경피적 전기 신경 자극을 사용하여 신경 근육 기능의 평가

이 논문은 이식 된 원격 장치를 통해 전신 혈량 측정법 및 근전도와 질병 진행에 걸쳐 자유롭게 행동 근 위축성 측삭 경화증 (ALS) 마우스 모델에서 인공 호흡기 근육 활동의 측정을 반복하는 방법을 소개한다.

신경 근육 질환의 마우스 모델에서 호흡 근육 활동 및 환기의 반복 측정

이 프로토콜은 근전도(EMG) 측정이 있는 로봇 이소키네틱 장치를 사용하여 이소키네틱 모션 자체가 경미한 팔꿈치 굴곡 경련을 가진 뇌졸중 환자의 캐치 측정 각도에 대한 간 평가자 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.

경직성이 있는 뇌졸중 환자의 스트레치 반사 측정을 위한 테스트 재검사 및 평가자 간 신뢰성을 향상시키는 이소키네틱 로봇 장치

여기서 제시된 것은 유발되고 자발적인 근전도 전위내의 생체 내 연대순 기록을 위한 이식형 시스템의 제조를 위한 프로토콜이다. 이 시스템은 신경 손상 다음 후두 근육의 회안의 조사에 적용됩니다.

만성 생체 내 근전도를 위한 이식형 시스템

여기에 설명된 프로토콜은 상지 결손의 정량적 평가를 강화하는 것을 목표로 하며, 클리닉과 가정에서 원격 평가를 위한 추가 기술을 개발하는 것을 목표로 합니다. 가상 현실 및 바이오 센서 기술은 신경근 시스템의 기능에 대한 통찰력을 제공하기 위해 표준 임상 기술과 결합됩니다.

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

우리의 목적은 epimysial electromysial electromyography 전극의 제조 및 테스트에 대한 업데이트되고 따라하기 쉬운 가이드를 제공하는 것이었습니다. 이를 위해 재료 소싱에 대한 지침과 제조 및 테스트 프로세스에 대한 자세한 안내를 제공합니다.

저비용 Epimysial Electromysial Electromyography Electroode 개발: 제조 및 테스트를 위한 간소화된 워크플로우

운동 연구에서 근전도(EMG) 분석을 위한 동물 장착형 소형 측정 장치와 함께 근육 내 전극의 설치 및 준비를 위한 프로토콜이 제시됩니다. 이 시스템은 뇌졸중 모델 쥐의 운동 회복을 조사하기 위한 실시간 EMG 데이터의 무선 전송을 가능하게 합니다.

작은 동물을 위한 실시간 웨어러블 근전도 측정 시스템

이 논문은 자연스러운 손가락 제스처 중에 손 근전도 검사(EMG)와 시각적 손가락 추적을 동시에 기록하기 위한 포괄적인 프로토콜을 제시합니다. 시각적 데이터는 손가락 제스처 인식을 위한 정확한 EMG 기반 계산 모델 개발을 위한 실측 자료 역할을 하도록 설계되었습니다.

고해상도 표면 근전도 및 컴퓨터 비전을 사용한 동적 손가락 제스처 캡처

학습하세요 호흡기 근육 표면 근전도 수집 및 반자동 분석 방법을 통해 심전도 잡음을 제거하면서 근육 활성화 타이밍과 진폭을 보존하는 기술을 익히세요. 이 프로토콜은 호흡 근육 조절 메커니즘 연구에 필수적인 도구입니다.

호흡기 근육 표면 근전도의 수집 및 반자동 분석

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