Acquisitie en semi-geautomatiseerde analyse van elektromyografie van het oppervlak van de ademhalingsspieren

Ik ben geïnteresseerd in de motorische controle van de ademhalingsspieren, en deze methodologie zal ons helpen hun coördinatie te begrijpen door zowel de timing als de omvang van hun activering te onderzoeken. De belangrijkste recente bevindingen zijn hoe de cognitieve eisen van zelfs een laag niveau van belaste ademhaling met bijbehorende kortademigheid kunnen resulteren in meer fouten van een cognitieve taak en de snelheid van de fysieke taak kunnen verminderen. Daarnaast wordt het ademhalingspatroon ook variabeler.

Ons protocol komt tegemoet aan de behoefte aan een methode die ECG-artefacten uit EMG-signalen verwijdert zonder de amplitude of de timing in gevaar te brengen, waardoor spieractiveringsdetails behouden blijven die essentieel zijn voor het nauwkeurig analyseren van de coördinatie van de ademhalingsspieren tijdens de ademhaling. Ons protocol verwijdert in feite alleen de ECG-frequentie-inhoud van het gecombineerde ECG-, EMG-signaal. Dat zijn alleen de ECG-artefacten.

Het behoudt alle andere essentiële details van de EMG-signalen en de temporele nauwkeurigheid, terwijl het variabele hartbreedtes met precisie aanpast. Denk aan de cognitieve eisen van een patiënt met COPD die een drukke straat oversteekt. Dit vereist nadenken over het verkeer, coördinatie om te lopen, het verwerken van kortademigheid en het verwerken van een verhoogde rekrutering van de ademhalingsspieren.

Mijn onderzoek richt zich op hoe de cognitieve belasting en motorische controle van ademhalings- en ledemaatspieren fysieke activiteiten kunnen verstoren. Plaats de deelnemer om te beginnen in een zittende positie. Wrijf de huid in met een alcoholdoekje en laat het volledig drogen om de huidimpedantie te verminderen.

Identificeer de spieren van belang door middel van markering en palpatie en plaats de oppervlakte-elektrode aan de rechterkant van de thorax. Identificeer voor het ribbenmiddenrif en de intercostale spieren de voorste oksellijn en de midclaviculaire lijn. Plaats de gepaarde elektromyografie-elektroden verticaal tussen deze twee lijnen ter hoogte van de zevende of achtste intercostale ruimte.

Identificeer vervolgens de achterste driehoek van de nek voor het lokaliseren van de scalene spier. Deze spier kan duidelijker worden gevisualiseerd door de deelnemer diep adem te laten halen of door rechtszijdige isometrische weerstand te bieden zijbuiging. Plaats nu de gepaarde elektroden langs de lengteas van de spier ter hoogte van de processus cricoid voor de parasternale intercostale spieren, lokaliseer de tweede intercostale ruimte één tot twee centimeter lateraal aan de rechterkant van het borstbeen.

De locatie van deze rib wordt vergemakkelijkt door het sleutelbeen, het manubrium en de sternale hoek van Louis op de kruising tussen het manubrium en het borstbeen te palperen. De tweede parasternale intercostale spier bevindt zich precies naar rechts en is inferieur aan de sternale hoek van Louis. Plaats de gepaarde elektroden langs de lengteas van de spier.

Vervolgens herkenningspunt de sternocleidomastoïde spier na het lokaliseren van de suprasternale inkeping en mastoïdprocessus. Plaats de hand aan de linkerkant van de kin van de deelnemer en vraag de deelnemer om voorzichtig isometrische linkse rotatie tegen de hand uit te voeren om de rechter sternocleidomastoïde spierbuik te accentueren. Plaats vervolgens de gepaarde elektroden in het midden van de spierbuik langs de lengteas.

Bevestig indien nodig de grondsensor aan de processus spinosus C7 of T1 en plaats de negatieve ECG-elektrode over de manubrium. Plaats vervolgens de positieve ECG-elektrode over de vijfde intercostale tussenruimte aan de linker voorste oksellijn. Bevestig nu elektromyografiesensorclips aan de elektromyografie-elektroden.

Breng dubbelzijdig plakband aan onder elke elektromyografiesensor om deze stevig op de huid te bevestigen. Zorg ervoor dat draden van verschillende elektromyografiesensoren elkaar niet overlappen of overspraak tussen spieren veroorzaken. Plaats hypoallergene tape van medische kwaliteit over de elektroden en sensor om ze verder op de huid te bevestigen zonder overmatige druk uit te oefenen.

Selecteer voor signaalacquisitie de vooraf ingestelde sjabloon in de data-acquisitiesoftware en druk op Openen. De vooraf ingestelde parameters hebben een hoogdoorlaatfilter van 0,5-20 hertz in het EMG-signaal om laagfrequente artefacten te verminderen en realtime visualisatie mogelijk te maken. Zorg ervoor dat de bemonsteringsfrequentie is ingesteld op 1 kilohertz en dat de versterking van het EMG-signaal 1.000 is.

Nadat u de sjabloon hebt geselecteerd, verkrijgt u een gesynchroniseerde opname van ECG en ademhalingsstroom. Verkrijg oppervlakte-EMG- en ECG-gegevens volgens het protocol, zoals tijdens een inspiratoire drempelbelasting bij een gezonde vrijwillige deelnemer. Open voor voorverwerking de software en bevestig de parameters van een bidirectioneel hoogdoorlaatfilter van 5 hertz, het minst gemiddelde vierkante adaptieve filter om ECG-vervuiling te verwijderen, en een root betekent vierkante transformatie met een bewegend venster van 0,02 seconden, en druk vervolgens op Doorgaan.

Selecteer vervolgens het bestand dat moet worden geanalyseerd en druk op OK. Als u de volledige duur analyseert, stelt u het bereik in van 0 seconden tot de maximale tijd. Druk op Selecteer het bereik, Doorgaan en vervolgens op Conditioneren. Druk op de analyseknop om vooraf ingestelde parameters toe te passen en het geanalyseerde EMG-signaal te visualiseren.

Druk op de knop met herschaald op 1 om het EMG-signaal tijdens de opname te normaliseren met de maximale waarde. Druk op doorgaan om aan uit te rekenen. De software detecteert de timing van het begin van de EMG-activiteit op basis van de afgeleide functie van het EMG-signaal.

Druk nu op de aan- en uitknop. Selecteer het EMG-signaal van de gewenste spier voor visualisatie. Wissel af tussen spieren om alle geregistreerde signalen te inspecteren.

Druk op stoppen met zoeken en ga naar opslaan en klik op Opslaan. Selecteer gegevens om op te slaan met een optie om de signaalfrequentie te verlagen. Druk op Verwerkte gegevens opslaan.

Selecteer de map die u wilt opslaan. Geef het bestand een naam en druk op Opslaan. Open voor nabewerking het opgeslagen bestand met behulp van berekeningssoftware voor nabewerking.

Identificeer elke ademhaling aan de hand van de aan- en uittijden van het stroomsignaal. Bereken de EMG-piek-RMS en de gemiddelde RMS voor elke ademhaling. Bereken voor het begin van EMG het absolute verschil tussen het begin van EMG en het begin van de inspiratoire stroom in milliseconden.

En bereken vervolgens voor EMG-offset het absolute verschil tussen EMG-offset en het einde van de inspiratoire stroom. Bereken voor het begin van EMG ten opzichte van de duur van de inspiratoire tijd het relatieve verschil tussen het begin van EMG en het begin van de inspiratoire stroom. Bereken ten slotte voor EMG-offset ten opzichte van de duur van de inspiratoire tijd het relatieve verschil tussen de EMG-offset en de inspiratoire flow-offset.

ECG-artefacten werden verminderd in de gefilterde elektromyografie van de diafragma's in vergelijking met de ruwe elektromyografie. Bij een lage inspiratoire drempelbelasting trad de aanvangsactiviteit van de scalene en parasternale intercostale spieren op vóór het begin van de inspiratoire stroom, terwijl de middenrif- en sternocleidomastoïde spieren werden geactiveerd na het begin van de inspiratoire stroom. Bij een hoge inspiratoire drempelbelasting werd een eerdere activering van alle vier de spieren ten opzichte van de inspiratoire stroom waargenomen.

De duur van de elektromyografie-activiteit voor het middenrif, de parasternale intercostale en de scalene spieren bleef vergelijkbaar tussen lage en hoge belastingen. De duur van de sternocleidomastoïde spieractiviteit was langer bij hoge belasting in vergelijking met lage belasting. Het kwadraat van de elektromyografie voor alle spieren was hoger bij hoge belasting dan bij lage belasting, wat wijst op verhoogde spieractiviteit.