Bepaling van neuromusculaire functie gebruiken percutane elektrische zenuwstimulatie
13 september 2015
We presenteren een protocol om veranderingen in de neuromusculaire functie te beoordelen. Percutane elektrische zenuwstimulatie is een niet-invasieve methode die spierreacties veroorzaakt. Elektrofysiologische en mechanische eigenschappen van deze reacties maken de evaluatie van de neuromusculaire functie mogelijk, van hersenen tot spier (supra-spinaal, spinaal en perifeer niveau).
Het algemene doel van deze procedure is om de neuromusculaire functie te beoordelen met behulp van percutane elektrische zenuwstimulatie. Dit wordt bereikt door eerst oppervlakte-elektroden op de gewenste spier aan te sluiten. De tweede stap is om het onderwerp op de ergometer te plaatsen.
Vervolgens wordt de motorische zenuw elektrisch gestimuleerd met behulp van een handbediende bal-elektrode of een zelfklevende elektrode. De laatste stap is het registreren van de elektromyografische activiteit van de spier. Uiteindelijk wordt percutane elektrische zenuwstimulatie gebruikt om de neuromusculaire functie op het spinale, spinale en perifere niveau te beoordelen.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze een goede betrouwbaarheid heeft en elektrische en mechanische reacties gemakkelijk te verkrijgen zijn. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van normale spierfysiologie, zoals de evaluatie van normale spiermassa na een trainings- of revalidatieprogramma. Om te beginnen, reinig de huid waar de elektroden worden geplaatst door het haar eraf te scheren en de blootgestelde huid te schrobben met alcohol.
Dit is noodzakelijk voor een lage impedantieverbinding. Vraag vervolgens de deelnemer om op zijn tenen te staan om de plantaire flexorspieren duidelijk te identificeren. Plaats twee zilverchloride oppervlakte-elektroden van 10 millimeter ongeveer twee centimeter uit elkaar op de prominente bult van de mediale gastroc emus-spier voor de laterale gastroc emus.
Plaats twee elektroden op een derde van de afstand van de kop van het fibula tot de hiel voor de soleus-spier. Plaats twee elektroden op tweederde van de weg tussen de mediale condylen van het dijbeen en de mediale maus voor de tibialis anterior-spier. Vraag de deelnemer om op zijn tenen te staan om deze te identificeren.
Plaats vervolgens twee elektroden op een derde van de afstand tussen de punt van het fibula en de punt van de mediale maus. Plaats vervolgens een referentie-elektrode op een centrale positie op hetzelfde been tussen stimulatie- en registratielocaties. Stel nu de stoel van de deelnemer zo in dat de enkel en knie op 90 graden gebogen zijn, zodat de soleus en gastroc knie, mijn spieren niet worden uitgerekt en de H-reflex niet wordt veranderd.
Span nu de enkel stevig vast aan de ergometer zodat de anatomische as van het gewricht, die de externe mos is, is uitgelijnd met de ergometer-rotatie-as. Vraag vervolgens de deelnemer om druk uit te oefenen op een voetplaat en registreer het plantaire flexorkoppel. Verbind vervolgens de elektroden met de versterker en plaats de anode voor elektrische stimulatie over de patellapees.
Probeer nu de achterste tibiale zenuw door de huid in de popal Fosse te voelen. Bepaal vervolgens de beste stimulatieplaats van de achterste tibiale zenuw. Gebruik een handbediende kathode-balelektrode op de popal fossa om de plaats met de grootste leeftijdsreflex op die locatie te vinden.
Bevestig de zelfklevende zilverchloride kathode. Geen van deze parameters mag veranderen voor de beoordeling van de verschillende elektrochirurgische metingen. Alleen de intensiteit van de stimulatie en de conditie mogen variëren.
Voordat u met de test begint, geeft u de deelnemer de instructie om te ontspannen en hun spieren in rust te houden. Stel vervolgens de stimulatie-intensiteit in om een maximale soli-leeftijdsreflexamplitude te verkrijgen, die gewoonlijk varieert van 20 tot 50 milliamps. Gebruik pulsjes van één milliseconde om ten minste drie sous H-reflexreacties te registreren.
Pauzeer minimaal drie seconden tussen stimulaties om postactivatiedepressie te voorkomen. Verhoog vervolgens de intensiteit tot tussen de 40 en 100 milliamps om de maximale sous M-golfamplitude te krijgen. Zodra bepaald, verhoog de intensiteit met 20 tot 50% en lever drie supermaximale stimulaties.
Registreer de twitch-koppels geassocieerd met deze stimulaties voor de vrijwillige contractietest. Begin met een opwarming. Vraag de deelnemer om 10 korte niet-vermoeiende submaximale contracties van de plantaire flexorspieren uit te voeren.
Vraag hen om enkele seconden te wachten tussen elke samentrekking tijdens de opwarming en registreer gedurende de test de tricep Siri EMG-activiteit. Instructie vervolgens de deelnemer om een exotherm maximale vrijwillige samentrekking van de plantaire flexoren uit te voeren. De deelnemer moet zo hard mogelijk tegen de ergometer drukken door zijn plantaire flexorspieren samen te trekken.
Geef visuele feedback tijdens de inspanning met gestandaardiseerde verbale aanmoediging, de maximale vrijwillige samentrekking is bereikt. Wanneer een plateau wordt waargenomen, lever een gepaarde stimulatie bij 100 hertz frequentie bij supermaximale intensiteit van de maximale vrijwillige samentrekking. Direct na de samentrekking, lever nog een gepaarde stimulatie wanneer de spier volledig ontspannen is.
Om het niveau van vrijwillige activering te evalueren met behulp van software zoals acknowledge 4.1, selecteer een tijdvenster, inclusief de EMG-respons geassocieerd met de twitch in rust, selecteer de H-golf of de M-golf, meet de piek-top-amplitude, de piek-naar-piek-duur en het gebied van de golven. Selecteer vervolgens de rustende twitch en meet de piektorque. Bereken vervolgens de verhouding tussen de piektorque en de som van de amplituden van de soleus en gastroc nemi M-golven.
Om de elektromechanische efficiëntie te kwantificeren, reflecteert deze verhouding de efficiëntie van de excitatie-contractiekoppeling. Meet vervolgens het maximale piektorque van de maximale vrijwillige samentrekking vanaf de baseline van het koppel in rust tot de maximale waarde van de maximale vrijwillige samentrekking, sluit het gesuperponeerde koppel dat wordt geïnduceerd door de dubbele stimulatie uit. Meet vervolgens het gesuperponeerde koppel dat wordt geïnduceerd door de dubbele stimulatie.
Meet vanaf de vrijwillige koppelwaarde bij het begin van de stimulatie tot de piek van de geëvokte respons. Meet ten slotte het piektorque geassocieerd met een gepotentieerde dubbele. Gebruik deze waarden om het niveau van vrijwillige activering te berekenen.
Met behulp van de beschreven methoden werden h en m-golven in rust onderzocht. De H-reflex bereikt een maximale waarde voordat deze volledig a
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft de beoordeling van de neuromusculaire functie via percutane elektrische zenuwstimulatie. Door oppervlakte-elektroden aan te sluiten en de motorische zenuw te stimuleren, kunnen onderzoekers musculaire reacties op verschillende niveaus evalueren.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Neuromusculaire functie
Achtergrond
- Percutane elektrische zenuwstimulatie is een niet-invasieve techniek.
- Het maakt de evaluatie van de neuromusculaire functie mogelijk van de hersenen tot de spier.
- De methode beoordeelt responsen op supra-spinaal, spinaal en perifeer niveau.
- Elektromyografische activiteit wordt geregistreerd om spierresponsen te analyseren.
Doel van de studie
- Om veranderingen in de neuromusculaire functie te beoordelen.
- Om elektrische stimulatie te gebruiken voor het evalueren van musculaire responsen.
- Om inzicht te verschaffen in de neuromusculaire gezondheid en functie.
Gebruikte methoden
- Het aansluiten van oppervlakte-elektroden op de doelspier.
- Het positioneren van de proefpersoon op een ergometer.
- Het elektrisch stimuleren van de motorische zenuw met een handgehouden of zelfklevende elektrode.
- Het registreren van de elektromyografische activiteit van de spier.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle stimulatie van de motorische zenuw leidt tot meetbare musculaire responsen.
- Elektromyografische opnames leveren gegevens over de neuromusculaire functie.
- De evaluatie omvat supraspinale, spinale en perifere niveaus.
- De resultaten kunnen inzicht geven in de neuromusculaire gezondheid en potentiële dysfuncties.
Conclusies
- Percutane elektrische zenuwstimulatie is effectief voor het beoordelen van de neuromusculaire functie.
- De methode is non-invasief en levert uitgebreide gegevens op.
- De bevindingen kunnen bijdragen aan het begrip van neuromusculaire aandoeningen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Percutane elektrische zenuwstimulatie maakt een kwantitatieve beoordeling van de neuromusculaire functie mogelijk op supra-spinale, spinale en perifere niveaus, wat vroege validatie van targets en mechanische risicoreductie in neuromusculair onderzoek ondersteunt. De reproduceerbaarheid van de methode en de directe meting van elektrofysiologische en mechanische outputs bieden voorspellende zekerheid voor translationele studies en portfoliotriage. De niet-invasieve aard en de snelle opzet vergemakkelijken de integratie in discovery- en preklinische workflows voor het evalueren van neuromusculaire plasticiteit en interventie-effecten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt het onderzoeken van neuromusculaire paden en functionele target-validatie mogelijk via directe stimulatie en responsmeting.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door het kwantificeren van excitatie-contractiekoppeling en spinale exciteerbaarheid.
- Biedt voorspellende zekerheid voor het verder ontwikkelen van neuromusculaire targets in de discovery-pipeline.
Screening & Assayontwikkeling
- Faciliteert de preparatie van gevalideerde neuromusculaire systemen voor daaropvolgende compoundscreening.
- Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare elektrofysiologische en mechanische readouts voor assay-ontwikkeling.
- Maakt een betrouwbare evaluatie mogelijk van de effecten van interventies op de neuromusculaire functie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekterelevante eindpunten door de vrijwillige activatie en neuromusculaire plasticiteit te meten.
- Ondersteunt de continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie van neuromusculaire interventies.
- Levert risico-gecorrigeerde gegevens voor besluitvorming over de verdere ontwikkeling binnen neuromusculaire portfolio's.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode integreert processen van vroege ontdekking tot preklinisch onderzoek, waardoor hypothesetoetsing, verduidelijking van signaalpaden en kwantitatieve beoordeling van de neuromusculaire functie mogelijk worden.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing en het verminderen van mechanistische risico's door neurale en musculaire responsen te isoleren en te kwantificeren.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve output (M-golf, H-reflex, twitch torque) voor assay-gereedheid.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van neuromusculaire responsen over verschillende condities en interventies mogelijk.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt functionele read-outs met ziekterelevante en interventiegestuurde eindpunten.
- Enterprise Hergebruik: Biedt een gestandaardiseerd, schaalbaar platform voor herhaalde neuromusculaire beoordelingen over verschillende studies heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van neuromusculaire targets.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en schaalbare neuromusculaire beoordelingen.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door het leveren van robuuste functionele gegevens.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering en verdere ontwikkeling van neuromusculaire programma's mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in elektrofysiologie en protocollen voor neuromusculaire beoordeling.
- Toegang tot oppervlakte-EMG, kracht-/koppel-ergometrie en instrumentatie voor elektrische stimulatie is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van elektrodeplaatsing en stimulatieparameters tussen teams.
- Aanpasbaar voor verschillende spiergroepen en modelsystemen door middel van protocolwijzigingen.
- Afhankelijk van de medewerking van deelnemers en precieze anatomische lokalisatie voor reproduceerbaarheid.
