CMAP Scan MUNE (MScan) - een roman Motor Unit nummer (MUNE) schattingsmethode
7 juni 2018
Dit protocol beschrijft een nieuwe methode voor het schatten van het aantal werkende motor eenheden in een spier, door het aanbrengen van een model naar een gedetailleerde stimulus-respons-curve van de actiepotentiaal van samengestelde spier. Het is snel en eenvoudig uit te voeren en te analyseren en heeft uitstekende reproduceerbaarheid.
Het algemene doel van deze procedure is om MScan te beschrijven, een nieuwe methode die wordt gebruikt om het aantal functionerende motorische eenheden in een spier te schatten. MScan is een niet-invasieve methode die wordt gebruikt om het aantal functionerende motorische eenheden in een spier te schatten. MScan werkt door een model aan te passen aan een gedetailleerde stimulus-responscurve, of CMAP-scan.
Deze methode heeft verschillende voordelen. Het kan snel worden voltooid, het is gemakkelijk uit te voeren en te analyseren, en het heeft een uitstekende reproduceerbaarheid. Om te beginnen, vraag schriftelijke toestemming van het onderwerp.
Alle proefpersonen moeten vóór het onderzoek hun schriftelijke toestemming geven. Leg vervolgens uit dat het onderwerp een kietelgevoel in zijn hand en pols zal ervaren en dat het onderzoek op elk moment kan worden stopgezet als ze te veel ongemak ervaren. Gebruik eerst huidvoorbereidingsgel en alcohol om de hand en onderarm van het onderwerp te reinigen.
Plaats de actieve opname-elektrode over de abductor pollicis brevis-spier en plaats vervolgens de referentie-elektrode op het metacarpophalangeale gewricht van de duim. Plaats een grondelektrode op de rug van de hand van het onderwerp en sluit de elektroden aan op de voorversterker. Na het positioneren en aansluiten van de elektroden op de voorversterker, zet de vingers van het onderwerp vast met plakband om ruis en artefacten veroorzaakt door vrijwillige beweging te verminderen.
Om het semi-automatische gecomputeriseerde systeem te starten, gebruik het standaardprotocol voor motorische zenuw-excitabiliteitstests. Selecteer vanuit het hoofdmenu het MSCAN-R-opnameprotocol en accepteer de standaardinstellingen voor de voorversterker en de stimulator. Voer in het formulier voor het selecteren van opnameparameters een operatorprefix van twee tot drie letters in het vak Uitvoerbestand in.
Klik vervolgens op OK om door te gaan. Wanneer het scherm de ruwe EMG-invoer weergeeft, accepteert u de standaardparameters en klikt u op OK. Om de plaats van de laagste drempel bij de middenzenuw van de pols te vinden, plaatst u een verplaatsbare stimulerende elektrode. Ga door met het aanpassen van de positie van de elektrode totdat de grootste EMG-respons is bereikt.
Zodra de plaats van de laagste drempel is gelokaliseerd, klikt u op OK om door te gaan. Vervolgens wordt de gewijzigde respons weergegeven met het venster waar de respons wordt gemeten. De magenta lijn geeft de respons weer die in het venster wordt gemeten, terwijl de korte groene lijn direct voor het venster de basislijn aangeeft.
Vervang de verplaatsbare elektrode door een niet-polariseerbare zelfklevende stimulerende kathode-elektrode en plaats een anode twee centimeter proximaal langs de middenzenuw. Moedig het onderwerp aan om de meest ontspannen positie voor hun hand te vinden om spontane activiteit te minimaliseren. Klik op de OK-knop om door te gaan.
Verhoog handmatig de stimulusintensiteit in stappen van 3%door op de Insert-toets te drukken. Klik op de OK-knop om door te gaan. Maak fijne 1%-stimulusaanpassingen totdat de stimulusstroom boven het niveau voor de maximale amplitude van de CMAP ligt.
Nadat de reacties op 20 supramaximale voorscans zijn geregistreerd, zal de stimulusintensiteit automatisch afnemen met de eerder geselecteerde frequentie en procentuele stappen. Zodra er geen reactie meer van het onderwerp is, klikt u op de OK-knop om de opname met de reeks van 20 CMAP-nascans te voltooien. Klik ten slotte op de OK-knop in de rechterbenedenhoek om de opname te voltooien en de gegevens op te slaan.
Om offline analyses uit te voeren, start u het analyseprogramma en selecteert u de MScan-opname die moet worden geanalyseerd. Selecteer Fit MScan op een QZD-bestand in het menu. Vervolgens genereert het programma automatisch een voorlopig model en optimaliseert de aanpassing.
Het programma blijft draaien zonder tussenkomst van de gebruiker totdat de regenboogvoortgangsbalk in het Optimisatievak voltooid is en de Stop-knop grijs is. De originele scan, in zwart, kan worden uitgezet naast de door het model gegenereerde scan, in magenta. Pas serieel aan om het verschil tussen de geregistreerde en gesimuleerde scans te minimaliseren en het model te optimaliseren.
In het vak Plot type kunnen verschillende plotopties worden gebruikt om het optimalisatieproces bij te houden. Er wordt ook een regenboogvoortgangsbalk weergegeven in het Optimisatiepaneel. Gebruik een contourplot om de nauwkeurigheid van het model te beoordelen door de Diff en Contour map weergaves te selecteren.
Deze weergaven tonen de verschillen tussen de geregistreerde en gemodelleerde CMAP-scans als een contourplot. Terwijl het optimalisatieproces wordt uitgevoerd, worden deze verschillen geminimaliseerd. Wanneer het optimalisatieproces is voltooid, bekijkt u de analyseresultaten in het MScanFit-tekstdisplay.
Klik tenslotte op de OK-knop om het model op te slaan in een MEM-bestand. In deze studie wordt MScan MUNE gebruikt om een schatting te verkrijgen van het aantal en de grootte van functionele motorische eenheden door een model aan te passen aan de CMAP-scan. Deze techniek wordt getest op gevoeligheid en specificiteit bij zowel gezonde controles als ALS-patiënten.
Zoals verwacht is het mediaan aantal motorische eenheden bij patiënten met ALS significant lager dan bij gezonde controles. Zoals getoond door de ROC-curve, wordt het vermogen van MScan MUNE om de gezonde controles van ALS-patiënten te onderscheiden vergeleken met dat van CMAP. Het gebied onder de curve, of AUC, wordt gebruikt om het vermogen van beide technieken te meten om ALS-patiënten en gezonde controles te onderscheiden.
De AUC van MScan MUNE is significant hoger dan die van CMAP. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in zes minuten worden voltooid als deze correct wordt uitgevoerd. Het analyseproces is ook snel en duurt minder dan vijf minuten.
Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat het belangrijk is om een adequate ontspanning van het onderwerp te bereiken. MScan is een methode die potentieel kan hebb
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
MScan is een niet-invasieve elektrofysiologische methode voor het schatten van het aantal functionerende motoreenheden in een spier. Door een model aan te passen aan een gedetailleerde stimulus-responscurve van het samengestelde spieractiepotentiaal (CMAP), biedt MScan een snelle, reproduceerbare en onbevooroordeelde beoordeling van het aantal motoreenheden. Dit protocol demonstreert de registratie- en analysestappen voor MScan, waarbij de toepassing bij zowel gezonde controles als patiënten met amyotrofische laterale sclerose (ALS) wordt belicht.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Elektrofysiologie
- Neuromusculaire beoordeling
- Klinische neurofysiologie
Achtergrond
- Schatting van het aantal motoreenheden (MUNE) is essentieel voor de evaluatie van neuropathieën en neuronopathieën.
- Traditionele MUNE-methoden extrapoleren vaak vanuit kleine steekproeven, wat leidt tot bias.
- MScan past een model toe op de volledige CMAP-scan, waardoor alle motoreenheden in een spier worden beoordeeld.
- Het biedt voordelen op het gebied van snelheid, gemak en reproduceerbaarheid ten opzichte van andere MUNE-technieken.
Doel van de studie
- Om het MScan-protocol voor het schatten van het aantal motorische eenheden te beschrijven en te valideren.
- Om de reproduceerbaarheid en diagnostische prestaties van MScan te vergelijken bij ALS-patiënten en gezonde controles.
- Om de praktische stappen voor het registreren en analyseren van MScan-gegevens te demonstreren.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding en plaatsing van de registratie-, referentie- en grillelektroden op de hand en onderarm.
- Gebruik van een semi-automatisch computergestuurd systeem voor het uitvoeren van CMAP-scans via de nervus medianus.
- Incrementele aanpassing van de stimulusintensiteit om gedetailleerde stimulus-responscurves te genereren.
- Offline analyse met MScan-software om een model te fitten en het aantal en de grootte van de motorische eenheden te schatten.
Belangrijkste Resultaten
- MScan vertoonde een uitstekende intra- en interbeoordelaarsreproduceerbaarheid (ICC > 0,98; variatiecoëfficiënt ~12,3%).
- De mediane aantallen motoreenheden waren significant lager bij ALS-patiënten vergeleken met gezonde controles.
- MScan vertoonde een superieure diagnostische nauwkeurigheid (hogere AUC) dan de CMAP-amplitude alleen bij het onderscheiden van ALS-patiënten van controles.
- Het protocol kan in ongeveer zes minuten worden voltooid, waarbij de analyse minder dan vijf minuten in beslag neemt.
Conclusies
- MScan is een snelle, handige en reproduceerbare methode voor de schatting van het aantal motorische eenheden.
- Het is veelbelovend voor de klinische diagnose en monitoring van neuromusculaire aandoeningen zoals ALS.
- Verdere studies zijn nodig om het gebruik ervan in andere spiergroepen en grotere patiëntenpopulaties te valideren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
CMAP Scan MUNE (MScan) biedt een snelle, reproduceerbare en onbevooroordeelde methode voor het schatten van het aantal functionele motorische eenheden, waarmee wordt voldaan aan een kritische behoefte in het onderzoek naar neuromusculaire ziekten en de ontwikkeling van translationele biomarkers. Door de gehele stimulus-respons-curve te modelleren, verhoogt MScan het voorspellend vertrouwen en ondersteunt het een robuuste targetvalidatie in vroege ontdekkingsfasen en preklinische workflows. De reproduceerbaarheid en snelheid maken een schaalbare integratie in portfoliobrede pijplijnen voor neuromusculaire beoordeling mogelijk.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & target-validatie
- Maakt kwantitatieve analyse van de neuromusculaire functie mogelijk voor mechanistische risicoreductie.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door het leveren van onbevooroordeelde schattingen van motorische eenheden.
- Vergemakkelijkt voorspellend vertrouwen in ziekterelevante systemen voor portfoliotriage.
Screening & Assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde elektrofysiologische readouts voor voor downstream compound screening.
- Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en kwantitatieve resultaten voor assay-ontwikkeling.
- Maakt een snelle, schaalbare beoordeling van de neuromusculaire integriteit over cohorten heen mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij translationele biomarkerstrategieën voor de progressie van neuromusculaire ziekten.
- Zorgt voor continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie in ALS en verwante modellen.
- Ondersteunt risicogecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling op basis van robuuste functionele eindpunten.
Pipeline- en workflowintegratie
MScan past binnen het continuüm van vroege ontdekking tot lead-identificatie en preklinisch onderzoek, waardoor kwantitatieve neuromusculaire beoordeling op meerdere overgangspunten mogelijk wordt gemaakt.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothesetoetsing en biologische risicoreductie via uitgebreide kwantificering van motorische eenheden.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve elektrofysiologische output voor assay-gereedheid.
- Analytics: Genereert modelgebaseerde schattingen en ROC-curve-analyses om ziektecondities en controlecondities te vergelijken.
- Translationeel Onderzoek: Ondersteunt de afstemming van biomarkers en continuïteit in neuromusculaire ziekte-modellen.
- Enterprise Hergebruik: Biedt een gestandaardiseerde, schaalbare capaciteit voor de beoordeling van de neuromusculaire functie over verschillende programma's heen.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid en vermindert mechanistische ambiguïteit in neuromusculaire studies.
- Operationele waarde: Levert snelle, reproduceerbare en gestandaardiseerde assessments die geschikt zijn voor high-throughput workflows.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door het bieden van robuuste functionele eindpunten.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering en verdere ontwikkeling van neuromusculaire assets mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in elektrofysiologische registratie en modelgebaseerde analyse.
- Toegang tot semi-geautomatiseerde EMG-systemen en MScan-analysesoftware is noodzakelijk.
- Standaardisatie tussen teams is vereist voor reproduceerbaarheid en vergelijkbaarheid van gegevens.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende spiergroepen of ziektemodellen.
- Praktische beperkingen omvatten de ontspanning van het subject en het minimaliseren van artefacten tijdens de registratie.
