Akwizycja i półautomatyczna analiza elektromiografii powierzchni mięśni oddechowych

Interesuje mnie kontrola motoryczna mięśni oddechowych, a ta metodologia pomoże nam zrozumieć ich koordynację, badając zarówno czas, jak i skalę ich aktywacji. Najważniejsze ostatnie odkrycia dotyczą tego, w jaki sposób wymagania poznawcze nawet niskiego poziomu oddychania z towarzyszącą dusznością mogą skutkować większą liczbą błędów w zadaniu poznawczym i zmniejszyć szybkość zadania fizycznego. Ponadto wzorzec oddychania również staje się bardziej zmienny.

Nasz protokół odpowiada na potrzebę metody, która usuwa artefakty EKG z sygnałów EMG bez uszczerbku dla amplitudy lub czasu, zachowując w ten sposób szczegóły aktywacji mięśni, które są niezbędne do dokładnej analizy koordynacji mięśni oddechowych podczas oddychania. Nasz protokół w zasadzie usuwa tylko zawartość częstotliwości EKG z połączonego sygnału EKG, EMG. To tylko artefakty EKG.

Zachowuje wszystkie inne istotne szczegóły sygnałów EMG i dokładność czasową, jednocześnie precyzyjnie dostosowując się do zmiennych szerokości serca. Weźmy pod uwagę wymagania poznawcze pacjenta z POChP przechodzącego przez ruchliwą ulicę. Wymaga to myślenia o ruchu drogowym, koordynacji chodzenia, przetwarzaniu duszności i przetwarzaniu zwiększonej rekrutacji mięśni wentylacyjnych.

Moje badania koncentrują się na tym, w jaki sposób obciążenie poznawcze i kontrola motoryczna mięśni wentylacyjnych i kończyn mogą zakłócać aktywność fizyczną. Aby rozpocząć, ustaw uczestnika w pozycji siedzącej. Przetrzyj skórę chusteczką nasączoną alkoholem i pozostaw do całkowitego wyschnięcia, aby zmniejszyć impedancję skóry.

Zidentyfikuj interesujące Cię mięśnie za pomocą znakowania punktów orientacyjnych i badania palpacyjnego, a następnie umieść elektrodę powierzchniową po prawej stronie klatki piersiowej. W przypadku przepony żebrowej i mięśni międzyżebrowych zidentyfikuj przednią linię pachową i linię środkową obojczyka. Umieść sparowane elektrody elektromiograficzne pionowo między tymi dwiema liniami na poziomie siódmej lub ósmej przestrzeni międzyżebrowej.

Następnie zidentyfikuj tylny trójkąt szyi, aby zlokalizować mięsień pochyły. Mięsień ten można uwidocznić wyraźniej, zmuszając uczestnika do wzięcia dużego oddechu lub prawostronnego izometrycznego zgięcia bocznego. Teraz umieść sparowane elektrody wzdłuż osi podłużnej mięśnia na poziomie wyrostka sercowego dla przymostkowych mięśni międzyżebrowych, zlokalizuj drugą przestrzeń międzyżebrową od jednego do dwóch centymetrów w bok po prawej stronie mostka.

Lokalizacja tego żebra jest ułatwiona przez badanie palpacyjne obojczyka, manubrium i kąta mostka Louisa na styku manubrium i mostka. Drugi mięsień międzyżebrowy przymostkowy znajduje się po prawej stronie i znajduje się niżej od kąta mostka Louisa. Umieść sparowane elektrody wzdłuż osi podłużnej mięśnia.

Następnie zaznacz mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy po zlokalizowaniu wcięcia nadmostkowego i wyrostka sutkowatego. Połóż dłoń po lewej stronie podbródka uczestnika, prosząc uczestnika o delikatne wykonanie izometrycznego obrotu w lewo względem dłoni, aby zaakcentować prawy mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy brzucha. Następnie umieść sparowane elektrody w środku brzucha mięśniowego wzdłuż jego osi podłużnej.

W razie potrzeby podłącz czujnik uziemienia do wyrostka kolczystego C7 lub T1 i umieść ujemną elektrodę EKG nad brzuchem. Następnie umieść dodatnią elektrodę EKG nad piątą przestrzenią międzyżebrową na lewej przedniej linii pachowej. Teraz przymocuj klipsy czujnika elektromiograficznego do elektrod elektromiograficznych.

Nałóż taśmę dwustronną pod każdą elektromiografią, aby bezpiecznie przymocować ją do skóry. Upewnij się, że przewody z różnych czujników elektromiograficznych nie nakładają się na siebie ani nie tworzą przesłuchów między mięśniami. Umieść hipoalergiczną taśmę klasy medycznej na elektrodach i czujniku, aby przymocować je dalej do skóry bez wywierania nadmiernego nacisku.

Aby uzyskać akwizycję sygnału, wybierz wstępnie ustawiony szablon w oprogramowaniu do akwizycji danych i naciśnij Otwórz. Wstępnie ustawione parametry będą miały filtr górnoprzepustowy 0,5-20 Hz w sygnale EMG, aby zredukować artefakty o niskiej częstotliwości i ułatwić wizualizację w czasie rzeczywistym. Upewnij się, że częstotliwość próbkowania jest ustawiona na 1 kiloherc, a wzmocnienie sygnału EMG wynosi 1 000.

Po wybraniu szablonu uzyskaj zsynchronizowany zapis EKG i przepływu oddechowego. Pobieraj powierzchniowe dane EMG i EKG zgodnie z protokołem, na przykład podczas obciążenia progu wdechowego u zdrowego uczestnika ochotnika. W celu wstępnego przetwarzania otwórz oprogramowanie i potwierdź parametry dwukierunkowego filtra górnoprzepustowego o częstotliwości 5 herców, filtra adaptacyjnego o najmniejszej średniej kwadratowej do usuwania zanieczyszczeń EKG oraz transformacji średniej kwadratowej z ruchomym oknem 0,02 sekundy, a następnie naciśnij przycisk Kontynuuj.

Następnie wybierz plik do analizy i naciśnij OK. Jeśli analizujesz cały czas trwania, ustaw zakres od 0 sekund do maksymalnego czasu. Naciśnij Wybierz zakres, Kontynuuj, a następnie Kondycjonowanie. Naciśnij przycisk analizy, aby zastosować zaprogramowane parametry i zobrazować analizowany sygnał EMG.

Naciśnij przycisk przeskalowany na 1, aby znormalizować sygnał EMG o jego maksymalną wartość podczas nagrywania. Naciśnij przycisk Kontynuuj, aby włączyć obliczenia. Oprogramowanie wykryje czas rozpoczęcia aktywności EMG w oparciu o funkcję pochodną sygnału EMG.

Teraz naciśnij przycisk włączania i wyłączania. Wybierz sygnał EMG z żądanego mięśnia do wizualizacji. Zmieniaj mięśnie, aby sprawdzić wszystkie zarejestrowane sygnały.

Naciśnij przestań szukać i przejdź do zapisywania, a następnie kliknij Zapisywanie. Wybierz dane do zapisania z opcją zmniejszenia częstotliwości sygnału. Naciśnij Zapisz przetworzone dane.

Wybierz folder do zapisania. Nazwij plik i naciśnij Zapisz. W celu przetwarzania końcowego otwórz zapisany plik za pomocą oprogramowania obliczeniowego do przetwarzania końcowego.

Identyfikuj każdy oddech na podstawie czasu włączenia i wyłączenia sygnału przepływu. Oblicz szczytową wartość RMS EMG i średnią wartość skuteczną dla każdego oddechu. W przypadku początku EMG oblicz bezwzględną różnicę między początkiem EMG a początkiem przepływu wdechowego w milisekundach.

A następnie, dla przesunięcia EMG, oblicz bezwzględną różnicę między przesunięciem EMG a końcem przepływu wdechowego. W przypadku wystąpienia EMG w stosunku do czasu trwania wdechu należy obliczyć względną różnicę między początkiem EMG a początkiem przepływu wdechowego. Na koniec, dla przesunięcia EMG w stosunku do czasu trwania wdechu, oblicz względną różnicę między przesunięciem EMG a przesunięciem przepływu wdechowego.

Artefakty EKG uległy zmniejszeniu w elektromiografii z filtrem przepony w porównaniu z surową elektromiografią. Przy niskim obciążeniu progu wdechowego początek aktywności mięśni międzyżebrowych pochyłych i przymostkowych nastąpił przed rozpoczęciem przepływu wdechowego, podczas gdy mięśnie przepony i mostkowo-obojczykowo-sutkowe aktywowały się po rozpoczęciu przepływu wdechowego. Przy wysokim obciążeniu progu wdechowego obserwowano wcześniejszą aktywację wszystkich czterech mięśni względem przepływu wdechowego.

Czas trwania aktywności elektromiograficznej dla mięśni przepony, przymostkowych międzyżebrowych i pochyłych pozostawał podobny między niskimi i wysokimi obciążeniami. Czas trwania aktywności mięśnia mostkowo-obojczykowo-sutkowego był dłuższy przy dużym obciążeniu w porównaniu z małym obciążeniem. Średnia kwadratowa elektromiografii dla wszystkich mięśni była wyższa przy dużym obciążeniu niż przy niskim obciążeniu, co wskazuje na zwiększoną aktywność mięśni.