Name: Ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli motorycznej oddechu (RMCA) u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Poznaj metodę wektorowej analizy EMG do oceny aktywacji mięśni oddechowych u pacjentów z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego. Technika umożliwia ilościowe porównanie wzorców z normatywnymi danymi zdrowych osób.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Christopher and Dana Reeve Foundation (Grant CDRF OA2-0802-2), Kentucky Spinal Cord and Head Injury Research Trust (Grant 9-10A - KSCHIRT), Craig H. Neilsen Foundation (Grant 1000056824 - HN000PCG) oraz National Institutes of Health: National Heart Lung and Blood Institute (Grant 1R01HL103750-01A1).

1. Ustawienia
<ol>
	<li>Głowice elektrod powierzchniowych umieszczono nad brzuchami mięśni oddechowych lewego (L) i prawego (R): mostkowo-obojczykowo-sutkowego (SC), scalenowego (S), górnego czworobocznego na linii śródobojczykowej (UT), obojczykowej części piersiowej na linii środkowej obojczyka (P), przepony na linii przymostkowej (D), międzyżebrowej w 6przestrzeni międzyżebrowej na przedniej linii pachowej (IC), prostego brzucha na poziomie pępka (RZS), skośny brzuch na linii śródpachowej (O), dolny czworoboczny przykręgosłupowo na poziomie środkowej łopatki (LT) i przykręgosłupowy przykręgosłupowo na linii międzywyrostkowej biodrowej (PS)6. Elektrody uziemiające umieszczono nad procesami akromionowymi. Jednostka Motion Lab System Back Pack z dołączonymi elektrodami została podłączona do jednostki biurkowej Motion Lab EMG i systemu Powerlab (ilustracja 1).</li>
	<li>Obwód monitorujący trójnik do rejestrowania ciśnienia w drogach oddechowych został zmontowany, jak pokazano na rysunku 2 i podłączony do przetwornika niskiego ciśnienia (MP45) za pomocą rurki powietrznej.</li>
	<li>MP45 był podłączony do CD15 i systemu Powerlab (Rysunek 1 i Tabela 1).</li>
</ol>
2. Protokół RMCA
<ol>
	<li>Zadania motoryczne oddechowe składały się z zadania maksymalnego ciśnienia wdechowego (MIPT) i zadania maksymalnego ciśnienia wydechowego (MEPT). Aby wykonać MIPT lub MEPT, badani zostali poproszeni o wytworzenie maksymalnego wysiłku wdechowego z objętości resztkowej lub wysiłku wydechowego z całkowitej pojemności płuc przez 5 sekund za pomocą obwodu monitorowania trójnika (ryc. 1 i 2). Każdy manewr był sygnalizowany słyszalnym 5-sekundowym dźwiękiem i powtarzany 3 razy. Pomiędzy każdym wysiłkiem przewidziano co najmniej 1 minutę odpoczynku</li>.
	<li>Wejście EMG zostało wzmocnione z wzmocnieniem 2000; przefiltrowane z częstotliwością 30-1000 Hz i pobrane próbki z częstotliwością 2000 Hz. Ciśnienie wejściowe w drogach oddechowych zostało skalibrowane na 100 cm wody i pobrane z częstotliwością 2000 Hz. Dane wejściowe EMG i ciśnienia w drogach oddechowych zostały przekonwertowane przez system akwizycji Powerlab przy użyciu 16-bitowej rozdzielczości ADC w pełnej skali. Ciśnienie w drogach oddechowych, sygnały sEMG i markera rejestrowano jednocześnie9.</li>
</ol>
3. Analiza danych
<ol>
	<li>Okna analizy rozkładu aktywności wielu mięśni wynoszące 5 sekund każde dla MIPT lub MEPT określono na podstawie markera zdarzenia i ciśnienia w drogach oddechowych zarejestrowanych za pomocą sygnału wskazującego, który sygnalizował badanemu, kiedy rozpocząć i zakończyć zadanie (ryc. 3). Aktywność sEMG dla każdego mięśnia obliczono przy użyciu algorytmu średniej kwadratowej (RMS)6,12 (ryc. 4). Trzy powtórzone próby dla każdego zadania wykazały średnio13 dla każdego mięśnia (kanału).</li>
	<li>Wzorce aktywacji wielu mięśni oceniono w oparciu o metodę analizy wektorowej znaną jako Wskaźnik Dobrowolnej Odpowiedzi (VRI)8 (Ryc. 4-6) przy użyciu specjalnie przygotowanego oprogramowania Matlab (MathWorks). Dla każdego manewru obliczenia VRI dają dwie wartości: wielkość i wskaźnik podobieństwa (SI) (rysunki 5-6). Parametr wielkości, czyli wielkość połączonej aktywności sEMG dla wszystkich mięśni w określonym oknie czasowym, został obliczony jako długość wektora odpowiedzi (RV) dla określonego zadania (ryc. 7). Indeks podobieństwa (SI) zapewnia wartość, która wyraża, jak podobny jest RV podmiotu SCI do prototypowego wektora odpowiedzi (PRV) uzyskanego od zdrowych osób podczas tego samego zadania. Wartość SI została obliczona dla każdego zadania jako cosinus kąta między obiektem SCI RV a PRV. Wartość SI mieści się w zakresie od 0 do 1,0, gdzie wartość 1,0 oznacza najlepsze dopasowanie dla porównywanych wektorów9 (Rysunek 8) .</li>
</ol>

<ol><li>Schilero, G. J., Spungen, A. M., Bauman, W. A., Radulovic, M., Lesser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulmonary+function+and+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Respir.+Physiol.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Pulmonary function and spinal cord injury.</a> Respir. Physiol. Neurobiol. 166, 129-141 (2009).</li>
<li>Winslow, C., Rozovsky, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+spinal+cord+injury+on+the+respiratory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Phys.+Med.+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Effect of spinal cord injury on the respiratory system.</a> Am. J. Phys. Med. Rehabil. 82, 803-814 (2003).</li>
<li>Garshick, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+prospective+assessment+of+mortality+in+chronic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Spinal+Cord%22%5BJournal%5D)">A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury.</a> Spinal Cord. 43, 408-416 (2005).</li>
<li>Jain, N. B., Brown, R., Tun, C. G., Gagnon, D., Garshick, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determinants+of+forced+expiratory+volume+in+1+second+%28FEV1%29%2C+forced+vital+capacity+%28FVC%29%2C+and+FEV1%2FFVC+in+chronic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Phys.+Med.+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Determinants of forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC in chronic spinal cord injury.</a> Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 1327-1333 (2006).</li>
<li>Stolzmann, K. L., Gagnon, D. R., Brown, R., Tun, C. G., Garshick, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+change+in+FEV1+and+FVC+in+chronic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Respir.+Crit.+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Longitudinal change in FEV1 and FVC in chronic spinal cord injury.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 781-786 (2008).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((American+Thoracic+Society%2FEuropean+Respiratory+Society.+ATS%2FERS+Statement+on+respiratory+muscle+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Respir.+Crit.+Care+Med%22%5BJournal%5D)">American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 518-624 (2002).</li>
<li>Sherwood, A. M., McKay, W. B., Dimitrijevic, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+control+after+spinal+cord+injury%3A+assessment+using+surface+EMG%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Motor control after spinal cord injury: assessment using surface EMG.</a> Muscle Nerve. 19, 966-979 (1996).</li>
<li>Lee, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+an+objective+interpretation+of+surface+EMG+patterns%3A+a+voluntary+response+index+%28VRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electromyogr.+Kinesiol%22%5BJournal%5D)">Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI).</a> J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388 (2004).</li>
<li>Ovechkin, A., Vitaz, T., de Paleville, D. T., Aslan, S., McKay, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+respiratory+muscle+activation+in+individuals+with+chronic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Respir.+Physiol.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of respiratory muscle activation in individuals with chronic spinal cord injury.</a> Respir. Physiol. Neurobiol. 173, 171-178 (2010).</li>
<li>Lim, H. K., Sherwood, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+surface+electromyographic+measurements+from+subjects+with+spinal+cord+injury+during+voluntary+motor+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Rehabil.+Res.+Dev%22%5BJournal%5D)">Reliability of surface electromyographic measurements from subjects with spinal cord injury during voluntary motor tasks.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 42, 413-422 (2005).</li>
<li>Lim, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+assessment+of+lower-limb+voluntary+control+in+incomplete+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Spinal+Cord%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury.</a> Spinal Cord. 43, 283-290 (2005).</li>
<li>Sherwood, A. M., Graves, D. E., Priebe, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+motor+control+and+spasticity+after+spinal+cord+injury%3A+subjective+and+objective%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Altered motor control and spasticity after spinal cord injury: subjective and objective.</a> 37, 41-52 (2000).</li>
<li>McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+neurophysiological+assessment+of+residual+motor+control+in+post-spinal+cord+injury+paralysis%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabil.+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis.</a> Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).</li>
<li>Marino, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((International+standards+for+neurological+classification+of+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Spinal.+Cord.+Med%22%5BJournal%5D)">International standards for neurological classification of spinal cord injury.</a> J. Spinal. Cord. Med. 26, Suppl 1. S50-S56 (2003).</li>
<li>American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22International+Standards+for+Neurological+Classification+of+Spinal+Cord+Injury%22">International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury</a>. , ASIA and ISCS. (2006).</li>
</ol>

Brak konfliktu interesów, który można by zadeklarować.

Standardowe testy kliniczne oceniające funkcję motoryczną układu oddechowego po SCI i innych zaburzeniach obejmują testy czynnościowe płuc oraz ocenę Skali Upośledzenia Amerykańskiego Towarzystwa Urazów Kręgosłupa (AIS)14,15. Jednak narzędzia te nie są przeznaczone do ilościowej oceny kontroli motorycznej tułowia i układu oddechowego. W naszej wcześniej opublikowanej pracy9 wykazaliśmy, że RMCA jest ważną metodą ilościowej oceny funkcji motorycznej układu oddechowego, na którą wpływa SCI. Wykazaliśm...

<table><tbody><tr><td>Urządzenia PowerLab System 16/35</td><td></td><td>PL3516</td><td>Ilość jednostek zależy od ilości nagrywanych kanałów</td></tr><tr><td>EMG System MA 300</td><td>Motion Lab Systems</td><td>MA300-XVI</td><td>Liczba jednostek zależy od ilości nagrywanych kanałów</td></tr><tr><td>Przetwornik niskiego ciśnienia MP45</td><td>Validyne</td><td>MP45-40-871</td><td></td></tr><tr><td>Podstawowy demodulator nośnej CD15</td><td>Validyne</td><td>CD15-A-2-A-1</td><td></td></tr><tr><td>Manometr ciśnienia powietrza</td><td>Boehringer</td><td>4103</td><td>Potrzebny do kalibracji MP45</td></tr><tr><td>Znacznik</td><td></td><td></td> zdarzenia <td>Ręczny przełącznik, który po naciśnięciu daje napięcie stałe i wyjście dźwięku (w tym 5-sekundowy znak)</td></tr><tr><td>Chusteczki nasączone alkoholem</td><td>Henry Schein</td><td>1173771</td><td>Potrzebne do umieszczenia elektrod</td></tr><tr><td>Elektroda żelowa</td><td>Lectron II</td><td>36-3000-25</td><td>Potrzebna do umieszczenia elektrod</td></tr><tr><td>Tagaderm</td><td>Henry Schein</td><td>7779152</td><td>Potrzebny do umieszczenia elektrod</td></tr><tr><td>Klips na nos </td><td>Henry Schein</td><td>1089460</td><td></td></tr><tr><td>Trójnik Obwód monitorowania respiratora z zaworami jednokierunkowymi </td><td>Alleglance (Airlife)</td><td>1504</td><td></td></tr><tr><td>Rura powietrzna </td><td>UnoMedical</td><td>400E</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Tabela 1. Wykaz specjalistycznego sprzętu i materiałów wykorzystywanych do oceny kontroli motorycznej układu oddechowego.</td></tr></tbody></table>

ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli motorycznej oddechu (rmca) u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

Podczas oddychania, aktywacja mięśni oddechowych jest koordynowana przez zintegrowane dane wejściowe z mózgu, pnia mózgu i rdzenia kręgowego. Gdy ta koordynacja zostaje zakłócona przez uraz rdzenia kręgowego (SCI), kontrola mięśni oddechowych unerwionych poniżej poziomu urazu jest zagrożona1,2, co prowadzi do dysfunkcji mięśni oddechowych i powikłań płucnych. Stany te są jedną z głównych przyczyn zgonów u pacjentów z SCI3. Standardowe testy czynnościowe płuc, które oceniają funkcję motoryczną układu oddechowego, obejmują wyniki spirometryczne i maksymalne ciśnienie w drogach oddechowych: natężona pojemność życiowa (FVC), natężona objętość wydechowa w ciągu jednej sekundy (FEV1), maksymalne ciśnienie wdechowe (PImax) i maksymalne ciśnienie wydechowe (PEmax)4,5. Wartości te zapewniają pośrednie pomiary wydolności mięśni oddechowych6. W praktyce klinicznej i badaniach elektromiografia powierzchniowa (sEMG) zarejestrowana z mięśni oddechowych może być stosowana do oceny funkcji motorycznych układu oddechowego i pomocy w diagnozowaniu patologii nerwowo-mięśniowej. Jednak zmienność amplitudy sEMG hamuje wysiłki zmierzające do opracowania obiektywnych i bezpośrednich pomiarów funkcji motorycznych układu oddechowego6. Opierając się na wielomięśniowym podejściu sEMG w celu scharakteryzowania kontroli motorycznej mięśni kończyn7, znanym jako wskaźnik dobrowolnej odpowiedzi (VRI)8, opracowaliśmy narzędzie analityczne do charakteryzowania kontroli motorycznej oddechu bezpośrednio na podstawie danych sEMG zarejestrowanych z wielu mięśni oddechowych podczas dobrowolnych zadań oddechowych. Nazwaliśmy to Oceną Kontroli Motorycznej Układu Oddechowego (RMCA)9. Ta metoda analizy wektorowej określa ilościowo ilość i rozkład aktywności w mięśniach i przedstawia ją w postaci wskaźnika, który odnosi się do stopnia, w jakim wyjście sEMG u osoby badanej przypomina tę z grupy zdrowych (nierannych) osób kontrolnych. Wykazano, że uzyskana wartość indeksu ma wysoką trafność, czułość i swoistość9-11. Wykazaliśmy wcześniej9, że wyniki RMCA istotnie korelują z poziomami SCI i pomiarami czynności płuc. Przedstawiamy tutaj metodę ilościowego porównywania wzorców aktywacji wielomięśniowej układu oddechowego po urazie rdzenia kręgowego z wzorcami aktywacji wielu mięśni oddechowych u osób zdrowych.

Rysunek 3 przedstawia elektromiogram i ciśnienie w drogach oddechowych (na górze) zarejestrowane jednocześnie podczas MEPT u osoby zdrowej (lewo) oraz osoby z SCI (prawo). Zwróć uwagę na obniżone ciśnienie w drogach oddechowych i brak aktywności sEMG w mięśniach wydechowych u badanego z SCI w porównaniu z osobą zdrową (oznaczone szarymi elipsami). Zauważ również, że rozpoczęcie zadania, zaznaczone na dole, wiąże się ze zwiększoną aktywnością sEMG i wzrostem ciśnienia w drogach oddechowych.
<p class="...

Celem tej publikacji jest przedstawienie naszej oryginalnej pracy nad wielomięśniowym powierzchniowym podejściem elektromiograficznym do ilościowego charakteryzowania wzorców aktywacji mięśni oddechowych u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego za pomocą analizy wektorowej.

Ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli motorycznej oddechu (RMCA) u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ilościowa ocena wzorców aktywacji mięśni oddechowych u osób z urazami rdzenia kręgowego poprzez porównanie ich z wartościami normatywnymi uzyskanymi od zdrowych osób. Osiąga się to poprzez rejestrację aktywności elektromiograficznej (EMG) mięśni oddechowych u osób z urazami rdzenia kręgowego podczas wykonywania zadań oddechowych. W drugim kroku, w celu obliczenia poziomu aktywności każdego mięśnia, konstruuje się wektor wypadkowy, który charakteryzuje rozkład i stopień aktywności tych mięśni.Następnie dane od zdrowych osób podczas wykonywania tego samego zadania są wykorzystywane do obliczenia prototypowego wektora odpowiedzi. Można wówczas obliczyć indeks podobieństwa, który określa stopień, w jakim wektor wynikowy przypomina prototypowy wektor odpowiedzi, co pozwala na porównanie wzorca aktywacji mięśni oddechowych u pacjentów z urazem rdzenia kręgowego ze wzorcem prawidłowym, obserwowanym u zdrowej osoby. Stosując tę technikę, możemy monitorować funkcje motoryczne układu oddechowego u pacjentów z urazem rdzenia kręgowego lub innymi zaburzeniami związanymi z deficytami kontroli motorycznej oddychania.Pozyskiwanie i przetwarzanie danych jest bardzo ważne dla pomyślnej oceny tej metody. Dlatego istotna jest demonstracja wizualna, która posłuży do przedstawienia procedury. Naukowiec Islam, kierownik badań Edward Brown oraz technolog badawczy PRI Chopra z mojego laboratorium. Na początek należy umieścić elektrody powierzchniowe nad brzuścami lewego i prawego mięśnia oddechowego.Obejmują one dolny mięsień czworoboczny i mięśnie przykręgosłupowe na poziomie środka łopatki. Mięśnie przykręgosłupowe wzdłuż linii grzebieniowej kości biodrowej. Mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy, mięsień skalenowy oraz górny mięsień czworoboczny w linii środkowobojczykowatej.Obojczykowa część mięśnia piersiowego większego na linii środkowej obojczyka. Mięsień międzyżebrowy w szóstej przestrzeni międzyżebrowej na przedniej linii pachowej. Przepona na linii przymostkowej, mięsień prosty brzucha na poziomie pępka oraz mięsień skośny brzucha na linii środkowej pachowej.Umieść elektrody uziemiające nad wyrostkami barkowymi. Wzmocnij sygnał EMG przy wzmocnieniu 2000. Zastosuj filtrację w zakresie od 30 do 1000 hertz i próbkowanie z częstotliwością 2000 hertz.Podłącz plecakowy moduł systemu motion lab z przytwierdzonymi elektrodami do stacjonarnej jednostki motion lab EMG oraz systemu power lab. Zgodnie z treścią protokołu, skalibruj wejście ciśnienia w drogach oddechowych. Dodaj 120 cm H₂O i wykonaj próbkowanie z częstotliwością 2000 Hz.Zmontuj obwód monitorujący w kształcie litery T do rejestracji ciśnienia w drogach oddechowych. Następnie podłącz go do przetwornika niskiego ciśnienia za pomocą rurki powietrznej. Na koniec podłącz przetwornik niskiego ciśnienia do CD 15 oraz systemu PowerLab.Zadania motoryczne układu oddechowego obejmują badanie maksymalnego ciśnienia wdechowego (MIPT) oraz badanie maksymalnego ciśnienia wydechowego (MEPT). W celu wykonania MIPT należy użyć sygnału dźwiękowego, aby poprosić badanego o wykonanie maksymalnego wdechu z objętości zalegającej przez pięć sekund. Korzystając z obwodu monitorującego z elementem w kształcie litery T, należy zapewnić co najmniej jedną minutę odpoczynku przed trzykrotnym powtórzeniem procesu. Aby wykonać MEPT.Użyj sygnału dźwiękowego o długości pięciu sekund, aby zasygnalizować badanym wykonanie maksymalnego wysiłku wydechowego z całkowitej pojemności płuc. Korzystając z obwodu monitorującego z łącznikiem w kształcie litery T, ponownie zapewnij co najmniej jedną minutę odpoczynku, a następnie powtórz ten proces trzy razy. Przetwórz sygnały wejściowe EMG i ciśnienia w drogach oddechowych za pomocą systemu akwizycji PowerLab, stosując 16-bitową rozdzielczość pełnej skali A DC; zarejestruj jednocześnie ciśnienie w drogach oddechowych, powierzchniową elektromiografię oraz sygnały markerów dla MIPT i MEPT, a następnie wyznacz okna analizy rozkładu aktywności wielu mięśni o długości pięciu sekund każde, bazując na markerze zdarzeń i ciśnieniu w drogach oddechowych zarejestrowanym wraz z sygnałem dźwiękowym, który został podany badanemu.Po określeniu momentu rozpoczęcia i zakończenia zadania, oblicz aktywność powierzchniowej elektromiografii dla każdego mięśnia, stosując algorytm pierwiastka średniej kwadratów (RMS). Wyciągnij średnią z trzech powtórzeń dla każdego zadania. Dla każdego mięśnia oceń wzorce aktywacji wielomięśniowej w oparciu o metodę analizy wektorowej, znaną jako wskaźnik odpowiedzi dobrowolnej (VRI), przy użyciu dedykowanego oprogramowania MATLAB. Dla każdego manewru oblicz parametr wielkości, czyli sumaryczną aktywność powierzchniowej elektromiografii wszystkich mięśni w określonym oknie czasowym, jako długość wektora odpowiedzi (RV) dla konkretnego zadania.Należy również obliczyć wskaźnik podobieństwa lub wartość SI dla każdego zadania jako cosinus kąta pomiędzy wektorem odpowiedzi (RV) osób z urazem rdzenia kręgowego a prototypowym wektorem odpowiedzi (PRV) uzyskanym od zdrowych osób podczas tego samego zadania; przedstawione tutaj są elektromiogram i ciśnienie w drogach oddechowych rejestrowane jednocześnie podczas MEPT u osoby zdrowej oraz osoby z urazem rdzenia kręgowego (SCI). Zwrócono uwagę na obniżone ciśnienie w drogach oddechowych i brak aktywności w powierzchniowym elektromiogramie mięśni wydechowych u osoby z SCI w porównaniu z osobą zdrową. Należy również zauważyć, że rozpoczęcie zadania, oznaczone na dole, wiąże się ze zwiększoną aktywnością w powierzchniowym elektromiogramie i wzrostem ciśnienia w drogach oddechowych. Główne etapy konstruowania wektora odpowiedzi przedstawiono poniżej.Początek i koniec zadania zostały zdefiniowane jako punkty danych zgodnie z markerem. Średnia kwadratowa (RMS) powierzchniowej elektromiografii w tym oknie zdarzeń reprezentuje średnią aktywność powierzchniowej elektromiografii dla każdego mięśnia. Wektor odpowiedzi jest tworzony z wartości RMS dla przedstawionej kombinacji konkretnych mięśni.Poniżej przedstawiono obliczenia wektora odpowiedzi prototypowej oraz jego wielkości dla grupy osób zdrowych. Macierz odpowiedzi prototypowej została zbudowana z indywidualnych wektorów odpowiedzi. Każda kolumna w macierzy odpowiedzi prototypowej zawiera dane dla jednej osoby z grupy, a każdy wiersz reprezentuje ilościową aktywność elektromiografii powierzchniowej konkretnego mięśnia dla wszystkich osób w grupie.Prototypowy wektor odpowiedzi obliczono, wyciągając średnią z każdego wiersza prototypowej macierzy odpowiedzi. Wartość magnitudy reprezentuje długość wektora odpowiedzi i została obliczona zgodnie z przedstawionym wzorem. Kroki pokazane tutaj służą do obliczenia indeksu podobieństwa.Obliczono wektor odpowiedzi oraz jego wartość dla konkretnej osoby z SCI. Wskaźnik podobieństwa uzyskano poprzez obliczenie iloczynu skalarnego wektora prototypu i wektora odpowiedzi. Po opanowaniu techniki, część nagraniowa zajmie około jednej godziny.Sposób przetwarzania danych będzie zależał od oprogramowania wykorzystanego po wykonaniu tej procedury. Do odpowiedzi na dodatkowe pytania można wykorzystać inne zadania oddechowe, takie jak kaszel czy maksymalny przepływ przez drogi oddechowe.

evaluation-respiratory-muscle-activation-using-respiratory-motor

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli ruchowej układu oddechowego (RMCA) u osób z przewlekłym urazem rdzenia kręgowego

Niewydolność oddechowa jest główną przyczyną zgonów po urazie rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym. Posiadanie powtarzalnego, mierzalnego i wiarygodnego przedklinicznego modelu zwierzęcego niewydolności oddechowej wywołanej częściowym uszkodzeniem szyjki macicy pomoże zrozumieć późniejszą neuroplastyczność układu oddechowego i nieoddechowego oraz umożliwi przetestowanie przypuszczalnych strategii naprawczych.

Mysi model uszkodzenia rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym do badania neuroplastyczności układu oddechowego po zmianie chorobowej

Złożony zapis potencjału czynnościowego mięśni ilościowo ocenia funkcjonalne unerwienie przepony przez przeponowe neurony ruchowe. Immunohistochemia przepony pełnej polega na ocenie unerwienia morfologicznego w poszczególnych połączeniach nerwowo-mięśniowych. Celem tego protokołu jest pokazanie, w jaki sposób te dwie potężne metodologie mogą być wykorzystane w różnych modelach choroby rdzenia kręgowego u gryzoni.

Funkcjonalna i morfologiczna ocena unerwienia przepony przez freniczne neurony ruchowe

Przedstawiamy protokół oceny zmian w funkcjonowaniu nerwowo-mięśniowym. Przezskórna elektryczna stymulacja nerwów to nieinwazyjna metoda, która wywołuje reakcje mięśniowe. Właściwości elektrofizjologiczne i mechaniczne tych reakcji pozwalają na ocenę funkcji nerwowo-mięśniowej od mózgu do mięśni (poziom nardzeniowy, rdzeniowy i obwodowy).

Ocena funkcji nerwowo-mięśniowej za pomocą przezskórnej elektrycznej stymulacji nerwów

Ten artykuł przedstawia metodę wielokrotnych pomiarów wentylacji i aktywności mięśni oddechowych w swobodnie zachowującym się modelu myszy ze stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS) podczas postępu choroby za pomocą pletyzmografii całego ciała i elektromiografii za pomocą wszczepionego urządzenia telemetrycznego.

Wielokrotne pomiary aktywności mięśni oddechowych i wentylacji w mysich modelach choroby nerwowo-mięśniowej

Korzystając z robotycznego urządzenia izokinetycznego z pomiarami elektromiografii (EMG), ten protokół ilustruje, że ruch izokinetyczny sam w sobie może poprawić wiarygodność pomiarów kąta zaczepienia u pacjentów po udarze z łagodną spastycznością zginaczy łokcia.

Izokinetyczne urządzenie robotyczne poprawiające niezawodność test-retest i międzyoceniający pomiary odruchu rozciągania u pacjentów po udarze mózgu ze spastycznością

Osoby z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego (CAI) wykazują niedobór kontroli postawy i opóźnioną aktywację mięśni kończyn dolnych. Komputerowa posturografia dynamiczna w połączeniu z elektromiografią powierzchniową zapewnia wgląd w koordynację układu wzrokowego, somatosensorycznego i przedsionkowego z regulacją aktywacji mięśni w celu utrzymania stabilności postawy u osób z CAI.

Ocena kontroli postawy i aktywacji mięśni kończyn dolnych u osób z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego

W tym badaniu prezentujemy metodę in vivo do szacowania liczby i wielkości jednostek motorycznych w celu ilościowego określenia połączenia jednostki motorycznej membrany szczura. Opisano podejście krok po kroku do tych technik.

Ocena miar wyników łączności przepony przeponowej jednostki motorycznej szczura jako ilościowych biomarkerów zwyrodnienia i kompensacji neuronów ruchowych frenii

Powikłania oddechowe są główną przyczyną zgonów u osób z uszkodzeniem rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym (cSCI). Modele zwierzęce cSCI są niezbędne do oceny mechanistycznej i badań przedklinicznych. W tym miejscu wprowadzamy powtarzalną metodę oceny funkcjonalnego przywrócenia aktywności mięśnia przepony (DIAm) po jednostronnej hemisekcji rdzenia kręgowego C2 (C2SH) u szczurów.

Ocena funkcjonalnego przywrócenia aktywności eupeicznej przepony po jednostronnej hemisekcji rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym u szczurów

To badanie pokazuje rolę innowacyjnego narzędzia do oceny i leczenia zmian biomechanicznych u pacjentów z bólem krzyża (LBP). Trzech pacjentów z LBP wykazało poprawę intensywności bólu i niezależności funkcjonalnej po ocenie. Technologia ta pomaga w tworzeniu dostosowanych strategii rehabilitacji, oferując wgląd w biomechanikę LBP w celu przeprowadzenia spersonalizowanych interwencji.

Zmiany biomechaniczne związane z bólem krzyża: innowacyjne narzędzie do oceny wzorców ruchowych i oceny leczenia w rehabilitacji

Tutaj opisujemy protokół do rejestrowania i analizowania sygnałów elektromiografii oddechowej (EMG). Zawiera anatomiczne odniesienia do umieszczania elektrod EMG na kilku mięśniach oddechowych, usuwania szumu elektrokardiograficznego z sygnałów EMG oraz uzyskiwania średniej kwadratowej EMG (RMS) i czasu rozpoczęcia aktywności.

Akwizycja i półautomatyczna analiza elektromiografii powierzchni mięśni oddechowych

Poznaj metodę wektorowej analizy EMG do oceny aktywacji mięśni oddechowych u pacjentów z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego. Technika umożliwia ilościowe porównanie wzorców z normatywnymi danymi zdrowych osób.

Ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli motorycznej oddechu (RMCA) u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego (Wideo) | JoVE Journal

Ocena aktywacji mięśni oddechowych za pomocą oceny kontroli motorycznej oddechu (RMCA) u osób z przewlekłym uszkodzeniem rdzenia kręgowego

Przeglądaj więcej filmów