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Neuroscience

CMAP स्कैन MUNE (MScan)-एक उपंयास मोटर इकाई संख्या आकलन (MUNE) विधि

Published: June 7, 2018 doi: 10.3791/56805
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Clinical Neurophysiology, Aarhus University Hospital, 2Institute of Neurology, Queen Square House

Summary

इस प्रोटोकॉल एक नई विधि का वर्णन करने के लिए एक मांसपेशी में कार्य मोटर इकाइयों की संख्या का अनुमान है, एक विस्तृत उत्तेजना के लिए एक मॉडल फिटिंग द्वारा यौगिक मांसपेशियों की कार्रवाई की क्षमता की प्रतिक्रिया वक्र । यह त्वरित और आसान करने के लिए प्रदर्शन और विश्लेषण और उत्कृष्ट reproducibility है ।

Abstract

मोटर इकाई संख्या आकलन (MUNE), यौगिक मांसपेशी कार्रवाई संभावित (CMAP) स्कैन MUNE (MScan) के लिए अन्य तरीकों की तरह एक मांसपेशी में कार्य मोटर इकाइयों की संख्या का अनुमान लगाने के लिए एक गैर इनवेसिव electrophysiologic विधि है । MUNE न्यूरोपैथी और neuronopathies के आकलन के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है । उपयोग में सबसे MUNE तरीकों के विपरीत, MScan एक मांसपेशी में सभी मोटर इकाइयों का आकलन, एक विस्तृत उत्तेजना के लिए एक मॉडल फिटिंग द्वारा-प्रतिक्रिया वक्र, या CMAP स्कैन । यह इस तरह की इकाइयों के एक छोटे से नमूने से extrapolating के आधार पर सभी MUNE तरीकों में निहित पूर्वाग्रह से बचा जाता है । जैसे ' Bayesian MUNE, ' MScan विश्लेषण एक मॉडल फिटिंग, विभिंन आयाम, थ्रेसहोल्ड, और दहलीज variabilities के साथ मोटर इकाइयों से बना द्वारा काम करता है, लेकिन फिटिंग विधि काफी अलग है, और पांच मिनट के भीतर पूरा, बजाय कई घंटे । MScan ऑफ लाइन विश्लेषण दो चरणों में काम करता है: पहला, एक प्रारंभिक मॉडल स्कैन में ढलान और बिंदुओं के विचरण के आधार पर उत्पन्न होता है, और दूसरा, इस मॉडल तो मूल स्कैन के बीच फिट में सुधार करने के लिए सभी मापदंडों का समायोजन करके परिष्कृत है और मॉडल द्वारा उत्पंन स्कैन ।

इस नई विधि 22 पेशीशोषी पार्श्व स्केलेरोसिस (ALS) रोगियों और 20 स्वस्थ नियंत्रण पर reproducibility और रिकॉर्डिंग समय के लिए परीक्षण किया गया है, प्रत्येक परीक्षण दो नेत्रहीन चिकित्सकों द्वारा दो बार दोहराया के साथ । MScan के आईसीसी मूल्यों के साथ उत्कृष्ट अंतर और अंतर-ॅातृ reproducibility दिखाया > 0.98 और १२.३ ± १.६% औसत भिन्नता का गुणांक. दोनों प्रेक्षकों के बीच इंट्रा-ॅातृ reproducibility में कोई अंतर नहीं आया । औसत रिकॉर्डिंग समय ६.२७ ± ०.२७ मिनट था ।

इस प्रोटोकॉल का वर्णन कैसे एक CMAP स्कैन रिकॉर्ड करने के लिए और कैसे MScan सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के लिए संख्या और कामकाजी मोटर इकाइयों के आकार का अनुमान प्राप्त करने के लिए । MScan एक तेज, सुविधाजनक और reproducible विधि है, जो neuromuscular विकारों में निदान और निगरानी रोग प्रगति में सहायक हो सकती है.

Introduction

मोटर प्रणाली आंदोलन मोटर इकाई है, जो एक व्यक्तिगत मोटर तंत्रिका फाइबर के लिए एक साथ संदर्भित करता है मांसपेशी फाइबर के साथ यह सक्रिय है, और मोटर इकाई संख्या पूर्वकाल सींग कोशिकाओं या axons innervating एक एकल मांसपेशी1की संख्या है पर निर्भर है । वितंत्रीभवन और reinnervation प्रक्रियाओं के दौरान, स्वस्थ axons संपार्श्विक अंकुरण द्वारा खो रहे हैं कि axons की भूमिका पर ले. इसलिए, यौगिक मांसपेशी कार्रवाई संभावित (CMAP) आयाम मोटर इकाई हानि की डिग्री के बारे में आवश्यक जानकारी नहीं देता है । CMAP आयाम केवल जब मोटर इकाइयों के ५०% से अधिक खो रहे है गिरावट शुरू कर सकते हैं । इसी तरह, असामान्य सहज गतिविधि या मोटर इकाई क्षमता (MUP) परिवर्तन की भयावहता वितंत्रीभवन की डिग्री के साथ सहसंबंधी नहीं है ।

कुल मिलाकर, वहां कोई electrophysiological तकनीक है कि सरल, मोटर इकाई संख्या के प्रत्यक्ष माप के लिए अनुमति देता है । इसके बजाय, मोटर इकाई संख्या (MUNE) का अनुमान कम मोटर ंयूरॉन नुकसान2का आकलन करने के लिए प्रयोग किया जाता है । पहले विधि के कार्यांवयन के बाद से कई MUNE तरीकों विकसित किया गया है, वृद्धिशील उत्तेजना MUNE, जो १९७१ में McComas3द्वारा पेश किया गया था । अधिकांश तरीकों कई सतह दर्ज मोटर इकाई क्षमता (sMUP) और औसत sMUP आयाम से अधिक से अधिक CMAP विभाजन को मापने के आधार पर किया गया है । इस तरह के तरीकों में शामिल है वृद्धिशील उत्तेजना4, कई बिंदु उत्तेजना (सांसदों)5, और कील-6औसत ट्रिगर । अंय MUNE तरीकों सांख्यिकीय तकनीकों का इस्तेमाल किया है एक मोटर इकाई की गोलीबारी की संभाव्य प्रकृति के आधार पर एक उत्तेजना के जवाब में7,8,9,10। इस परिवर्तनशीलता का मतलब है कि फायरिंग मोटर इकाइयों के विभिंन संयोजनों CMAP प्रतिक्रियाओं के आकार में परिवर्तनशीलता की ओर जाता है । मोटर इकाई संख्या सूचकांक (Munix) एक और अधिक हाल ही में शुरू की विधि है, जो sMUP11,12के औसत आकार का अनुमान करने के लिए स्वैच्छिक संकुचन के दौरान दर्ज की सतह हस्तक्षेप पैटर्न का उपयोग करता है ।

ये MUNE तरीके सभी एक या एक से अधिक सीमाओं से ग्रस्त हैं, जैसे मनोवाद की उपस्थिति, निरपेक्ष CMAP आयाम पर निर्भरता, इकाइयों के चयन में पूर्वाग्रह, लंबे समय के लिए पर्याप्त इकाइयों के नमूने की जरूरत है, या लंबे समय के लिए परिणाम का विश्लेषण करने की आवश्यकता. एक नई MUNE विधि हाल ही में विकसित की गई है, ' CMAP स्कैन MUNE ' (MScan), इन सीमाओं को दूर करने के लिए13. इस विधि CMAP के लिए सभी इकाइयों के योगदान के खाते लेने के द्वारा इकाई चयन में निहित समस्याओं से बचा जाता है, के रूप में एक विस्तृत उत्तेजना प्रतिक्रिया वक्र में मापा, या CMAP14,15स्कैन । यह भी एक समान, मॉडल-फिटिंग विधि9,10, नई एल्गोरिदम16का उपयोग करके के विस्तारित विश्लेषण समय से बचा जाता है । हाल ही में हुए एक अध्ययन में मोटर इकाइयों की संख्या का आकलन करने में MScan का reproducibility दो और परंपरागत तरीकों से बेहतर था, एमपीएस MUNE और Munix13. इसके अतिरिक्त, MScan पेशीशोषी पार्श्व स्केलेरोसिस (ALS) के पूर्व चरणों में सांसद MUNE और Munix की तुलना में मोटर इकाई हानि दिखा सकता है । MScan से सांसदों की MUNE तेज थी और उतनी ही तेजी से Munix13.

इस पत्र में विस्तार से MScan की कार्यप्रणाली का वर्णन है । यह भी संक्षेप में पहले की सूचना दी इंट्रा और अंतर-ALS और स्वस्थ नियंत्रण13विषयों के साथ रोगियों में MScan के ॅातृ reproducibility, जो पाठक ंयायाधीश के लिए कि क्या विधि एक योजना बनाई अध्ययन के लिए उपयुक्त होगा सक्षम हो सकता है ।

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Protocol

सभी विषयों को अपनी लिखित सहमति परीक्षा से पहले देना चाहिए, और रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल उपयुक्त स्थानीय नैतिक समीक्षा बोर्ड (ओं) द्वारा अनुमोदित किया जाना चाहिए । यहां बताई गई सभी विधियों को क्षेत्रीय वैज्ञानिक नैतिक समिति और डेनिश डाटा प्रोटेक्शन एजेंसी द्वारा अनुमोदित किया गया ।

नोट: रिकॉर्डिंग "TRONDNF" रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल है, जो सॉफ्टवेयर का एक हिस्सा है (सामग्री की तालिका देखें) के साथ किया जाता है । अंय उपकरणों का इस्तेमाल किया एक द्विध्रुवी उत्तेजित करता है, एक ५० हर्ट्ज शोर eliminator, एक एम्पलीफायर, और एक एनालॉग-टू-डिजिटल (ए/डी) बोर्ड (भी सिफारिश की प्रतिक्रिया के लिए एक ऑडियो एम्पलीफायर है electromyogram (ईएमजी) गतिविधि, और एक म्यूट बॉक्स के दौरान बंद ध्वनि कटौती करने के लिए विद्युत उत्तेजना) । मोटर इकाई संख्या MScan विधि द्वारा आकलन तीन चरणों: 1) विषय (तंत्रिका उत्तेजना अध्ययन के लिए के रूप में) की तैयारी, 2) CMAP स्कैन रिकॉर्डिंग, और 3) MScan सॉफ्टवेयर के साथ परिणामों का विश्लेषण शामिल है । रिकॉर्डिंग प्रक्रिया नीचे वर्णित सॉफ्टवेयर और उपकरणों हम का उपयोग करने के लिए विशिष्ट है ( सामग्री की तालिकादेखें); इन अंय सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी ।

1. विषय की तैयारी

  1. विषयों स्क्रीन यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे तंत्रिका तंत्र विकारों के किसी भी इतिहास नहीं है (विशेष रूप से न्यूरोपैथी और कार्प सुरंग सिंड्रोम), जांच की जाएगी कि रोग समूह के अलावा अन्य.
  2. इस विषय को परीक्षाओं के बारे में विस्तार से निर्देश दें और लिखित सहमति का अनुरोध करें ।
    1. इस विषय को सूचित करें कि जब रिकॉर्डिंग शुरू होता है, बिजली धीरे से एक अधिकतम एक stepwise कमी के बाद की वृद्धि हो जाएगी, और परीक्षाओं के बारे में 5-6 मिनट लग जाएगा ।
    2. समझा कि इस विषय में हाथ और अंगुलियों में गुदगुदी महसूस होने का अनुभव होगा ।
    3. इस विषय है कि बिजली बंद किया जा सकता है तुरंत किसी भी क्षण में रिकॉर्डिंग के दौरान सूचित करें, यदि विषय बहुत ज्यादा असुविधा महसूस करता है ।
  3. साफ'विषय एस हाथ और त्वचा तैयारी जेल और शराब के साथ बांह की प्रकोष्ठ ।
  4. अपहर्ताओं pollicis brevis मांसपेशी पर सक्रिय रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड प्लेस और अंगूठे के metacarpo-phalangeal संयुक्त पर संदर्भ इलेक्ट्रोड (चित्रा 1).
  5. एक जमीन इलेक्ट्रोड हाथ की dorsum पर रखें ।
  6. इन इलेक्ट्रोड को पूर्व एम्पलीफायर (चित्रा 1) से कनेक्ट करें.
  7. उंगली टेप एक साथ शोर और स्वैच्छिक आंदोलन (चित्रा 1) के कारण कलाकृतियों को खत्म करने के लिए ।
  8. एक वार्मिंग लैंप के साथ ३२ डिग्री सेल्सियस और ३६ डिग्री सेल्सियस के बीच त्वचा का तापमान बनाए रखें ।

2. CMAP स्कैन रिकॉर्डिंग

नोट: नीचे वर्णित सभी सॉफ़्टवेयर कार्रवाइयां उन सॉफ़्टवेयर और उपकरणों के लिए विशिष्ट है जिनका हम उपयोग करते है ( सामग्री तालिकादेखें); इन अंय सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी ।

  1. अर्द्ध स्वचालित कंप्यूटरीकृत प्रणाली शुरू करते हैं ।
  2. ' चुनें रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल ' फार्म से 'MScan-R' रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल का चयन करें ।
  3. पूर्व एम्पलीफायर और उत्तेजित करने के लिए डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स स्वीकार करें.
  4. ' चुनें रिकॉर्डिंग पैरामीटर ' फार्म पर, ' आउटपुट फ़ाइल ' बॉक्स में दर्ज करें एक 2-या 3-पत्र ऑपरेटर उपसर्ग, तो "ठीक" बटन पर क्लिक करें ।
  5. जब कार्यक्रम रॉ ईएमजी इनपुट प्रदर्शित करता है, या तो 'MScan ' मापदंडों का चयन करें (स्कैन कदम, उत्तेजना अंतराल, और उत्तेजना चौड़ाई) मैंयुअल रूप से, या डिफ़ॉल्ट पैरामीटर स्वीकार: 0.2 ms की उत्तेजना चौड़ाई, ०.२% की स्कैन कदम, और उत्तेजना ०.५ एस के अंतराल "ठीक" पर क्लिक करें या "एस्केप" कुंजी को जारी रखने के लिए दबाएं ।
    नोट: इस अध्ययन में डिफ़ॉल्ट पैरामीटर स्वीकार किए जाते थे । फ़िल्टर सेटिंग्स 3 हर्ट्ज-3 kHz थे.
  6. एक बदली द्विध्रुवी कलाई पर औसत तंत्रिका पर इलेक्ट्रोड उत्तेजक प्लेस करने के लिए सबसे कम दहलीज की साइट को खोजने के लिए । उत्तेजना शुरू करने के लिए "ok" पर क्लिक करें ।
  7. अगले प्रदर्शन उत्तेजना (शुरू में 15% अधिकतम उत्पादन) और ईएमजी प्रतिक्रिया से पता चलता है; सबसे कम दहलीज (यानी सबसे बड़ी प्रतिक्रिया) की साइट को खोजने के लिए इलेक्ट्रोड स्थिति समायोजित करें । यदि संभव हो तो CMAP के आकार एक ही चोटी के साथ diphasic है कि यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड की स्थिति को समायोजित करें । यदि आवश्यक हो, ' डालने' और 'हटाएं' कुंजी के साथ उत्तेजना शक्ति को समायोजित करें । फिर, जारी रखने के लिए "ठीक" क्लिक करें।
  8. ' ' संशोधित प्रतिक्रिया ' ' खिड़की, जिसमें जवाब मापा जाता है, के साथ प्रकट होता है, क्षैतिज रानी लाइन से संकेत दिया । सुनिश्चित करें कि कम हरी लाइन से पहले खिड़की (बेसलाइन इंगित करता है) उत्तेजना विरूपण साक्ष्य और प्रतिक्रिया के बीच एक फ्लैट लाइन है । यदि आवश्यक हो, सही माउस बटन निराशाजनक द्वारा विंडो शुरू सेट, कर्सर को दाईं ओर खींचें, और तब विंडो के अंत के लिए बटन छोड़ें ।
    नोट: CMAP पीक ऊंचाई बेसलाइन से खिड़की के भीतर ऊपर की ओर चोटी के लिए मापा जाता है, और ऊर्ध्वाधर नीली रेखा से संकेत दिया है ।
    जारी रखने के लिए "ठीक" क्लिक करें ।
  9. एक गैर ध्रुवीय चिपकने वाला उत्तेजक कैथोड इलेक्ट्रोड के साथ प्रतिस्थानीय इलेक्ट्रोड बदलें और एक anode 2 सेमी को समीपस्थ माध्य तंत्रिका के साथ जगह; नीचे ट्रेस अब उच्च लाभ ईएमजी से पता चलता है । इस विषय को अपने हाथ के लिए सबसे शांत स्थिति सहज गतिविधि को कम करने के लिए खोजने के लिए प्रोत्साहित करते हैं । जारी रखने के लिए "ठीक" क्लिक करें ।
  10. उत्तेजना तीव्रता बढ़ाने के लिए "डालने" कुंजी जब तक उत्तेजना वर्तमान CMAP के अधिक से अधिक आयाम के लिए स्तर से ऊपर है दबाकर; पहले, उत्तेजना तीव्रता में 3% के कदम से वृद्धि, और फिर ठीक समायोजन के लिए 1% के कदम का उपयोग करें ।
  11. CMAP स्कैन प्रारंभ करने के लिए "ठीक" बटन पर क्लिक करने से पहले विंडो और पीक माप की जाँच करें ।
  12. ध्यान दें कि 20 supramaximal उत्तेजनाओं (पूर्व स्कैन) के लिए प्रतिक्रियाओं के बाद दर्ज कर रहे हैं, उत्तेजना तीव्रता स्वचालित रूप से छोटे चरणों में कमी आई है, supramaximal उत्तेजना से जब तक वहां अब एक प्रत्यक्ष मोटर प्रतिक्रिया है, तो 20 CMAPs का एक और सेट (पोस्ट स्कैन) दर्ज की गई है ।
    नोट: डेटा एक 'CMAP स्कैन', या y-अक्ष और x-अक्ष पर उत्तेजना तीव्रता पर मोटर प्रतिक्रिया के आयाम के साथ एक विस्तृत उत्तेजना प्रतिक्रिया वक्र के रूप में रची जाती है । स्वस्थ विषयों में, यह एक एस के आकार का वक्र बनाता है, जबकि मोटर इकाइयों की कम संख्या के साथ रोगियों में, के रूप में ALS में, वक्र एक निकलीं उपस्थिति (चित्रा 2) विकसित करता है ।
  13. ध्यान रहे कि म्यूट-बॉक्स से प्राप्त फीडबैक के अलावा यदि विषय में ढील दी गई हो तो बाएँ हाथ की ओर मध्य पैनल में जाँच संभव है. बाईं शीर्ष पैनल पर CMAP (संशोधित) को देखो, और बाईं नीचे पैनल पर, उत्तेजना तीव्रता (दहलीज) में कमी । दाईं ओर CMAP स्कैन का पालन करें ।
  14. जब तक एक दोहराने स्कैन की आवश्यकता है और डेटा को बचाने के निचले दाएँ कोने में "ठीक" बटन पर क्लिक करके रिकॉर्डिंग खत्म.
    नोट: ' महापुरूष और स्केलिंग ' फार्म को पूरा करने के लिए यह सभी प्रश्न चिह्न की जगह आवश्यक है ।

3. MScan िरा

नोट: नीचे वर्णित सभी सॉफ़्टवेयर कार्रवाइयां उन सॉफ़्टवेयर और उपकरणों के लिए विशिष्ट है जिनका हम उपयोग करते है ( सामग्री तालिकादेखें); इन अंय सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी ।

  1. CMAP स्कैन करने के लिए एक मॉडल फिटिंग
    1. रिकॉर्डिंग ऑफ़लाइन का विश्लेषण करने के लिए, विश्लेषण प्रोग्राम प्रारंभ करें और विश्लेषण के लिए अंतिम रिकॉर्डिंग का चयन करने के लिए "ठीक" पर क्लिक करे।
    2. "चुनें 'फ़िट MScan QZD फ़ाइल" से " MScanFit" मेनू पर क्लिक करें ।
      नोट: इसके बजाय एक "मेम फ़ाइल पर फ़िट MScan"का चयन कर सकते हैं । यह CMAP स्कैन कि यहाँ इस्तेमाल से अलग उपकरणों के साथ दर्ज किया गया था मामले में "फिट MScan dat (एमए एमवी) फ़ाइल" का चयन करने के लिए संभव एलो है. एक DAT फ़ाइल बनाने के लिए नीचे देखें ।
    3. निरीक्षण है कि कार्यक्रम के पहले एक प्रारंभिक मॉडल उत्पंन करता है, और फिर करने के लिए फिट अनुकूलन पर चला जाता है । कोई उपयोगकर्ता हस्तक्षेप की आवश्यकता है जब तक ' अनुकूलन ' बॉक्स में बहु रंग प्रगति बार पूरा हो गया है और "Stop" बटन बाहर धूसर है ।
    4. प्रारंभिक मॉडल एक मॉडल का पहला अनुमान प्रदान करता है, ढलान और स्कैन के लगातार भागों पर विचरण से व्युत्पंन । ध्यान दें कि मूल स्कैन (में काला) और मॉडल से उत्पन्न स्कैन (रानी में) पक्ष द्वारा साथ प्लॉट किया जा सकता है. मॉडल और पाठ प्रदर्शन और वैकल्पिक प्रदर्शित करता है पर मॉडल में सुधार का पालन करें ।
      नोट: वैकल्पिक प्रदर्शित करता है किसी भी समय ' डेटा प्लॉट करने के लिए ', ' प्लॉट आयाम के रूप में ', और ' प्लॉट प्रकार ' बॉक्स में विकल्पों के अनुसार चयनित किया जा सकता है ।
    5. अनुकूलन करने के लिए दर्ज की CMAP में सुधार के लिए धारावाहिक समायोजन बनाने के लिए नकली और दर्ज CMAP16स्कैन के बीच के अंतर को कम करने के लिए उपयुक्त है ।
      नोट: यह पहले विस्तार15में वर्णित के रूप में, प्रारंभिक मॉडल के साथ शुरू, उत्तराधिकार में कई अनुकूलन चलाता है । यदि अनुकूलन इकाइयों की संख्या बढ़ जाती है, तो अगले प्रयास फिटिंग में और अधिक इकाइयों के साथ एक मॉडल पैदा करके स्कैन शुरू होता है, जबकि अगर पहले अनुकूलन इकाइयों की संख्या कम, दूसरा प्रयास कम इकाइयों के साथ एक मॉडल के साथ शुरू होता है । यदि सभी अच्छी तरह से काम करता है, अनुकूलन प्रक्रिया में सबसे अच्छी संख्या में इकाइयों स्कैन फिट करने के लिए शूंय ।
    6. सूचना है कि जब अनुकूलन प्रक्रिया चल रहा है, अनुकूलन पैनल भी एक बहु रंग प्रगति पट्टी से पता चलता है ।
    7. अनुकूलन प्रक्रिया का पालन करने के लिए "भूखंड प्रकार" बॉक्स, यानी, समोच्च भूखंडों, त्रुटि वि N इकाइयों, मॉडल इकाइयों, संचयी आयाम पर अलग प्लॉटिंग विकल्पों का उपयोग करें ।
      नोट: ऑप्टिमाइज़ेशन प्रक्रिया के दौरान मॉडल में किए गए परिवर्तन नवीनतम मॉडल के अनुसार लगातार अद्यतित होते हैं और मॉडल में सुधार विभिन्न प्लॉटिंग विकल्पों और पाठ प्रदर्शन के बाद हो सकते हैं.
      1. समोच्च मानचित्र
        1. अंक धुंधला और एक त्रुटि x-y वितरण15में अंतर के आधार पर स्कोर पैदा करके मॉडल की सटीकता का आकलन करने के लिए समोच्च नक्शे का उपयोग । "अंतर" और "समोच्च नक्शा" का चयन करें एक समोच्च नक्शे के रूप में दर्ज की गई और मॉडल CMAP स्कैन के बीच मतभेदों को देखने के लिए प्रदर्शित करता है । ये अंतर है कि ऑप्टिमाइज़ेशन प्रक्रिया को कम करने का प्रयास करता है ।
          नोट: ' समोच्च नक्शे ' एक दिया उत्तेजना के साथ एक दिया प्रतिक्रिया प्राप्त करने की संभावना घनत्व को सक्षम बनाता है । त्रुटि स्कोर मूल और मॉडलिंग की समोच्च नक्शे के बीच अंतर पर निर्भर करता है, और यह शीर्ष पैनल में ' अंतर' विकल्प और भूखंड प्रकार पैनल में ' समोच्च साजिश' का चयन करके visualized किया जा सकता है । लाल लाइनों संकेत मिलता है कि मूल स्कैन में अंक का एक बड़ा घनत्व था, और हरी लाइनों मॉडल स्कैन में अधिक अंक से संकेत मिलता है. शीर्ष पर अंतर साजिश उत्तेजना तीव्रता जिस पर सबसे बड़ी त्रुटियों पाया जाता है इंगित करता है ।
      2. त्रुटि v N इकाइयां
        1. लॉग-लॉग 'त्रुटि v N इकाइयों' प्लॉट का चयन करके ऑप्टिमाइज़ेशन प्रक्रिया का पालन करें । अनुकूलन प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में एक अलग रंग में रची गई है, 'अनुकूलन' पैनल में सलाखों के लिए इसी ।
      3. मॉडल इकाइयों
        1. इस का प्रयोग करें देखने के लिए कैसे मतलब CMAP आयाम मॉडल में विभिंन axons की भर्ती द्वारा किया जाता है; शीर्ष भाग के चोटी आयाम और व्यक्तिगत मोटर इकाइयों की दहलीज वितरण से पता चलता है ।
      4. संचयी आयाम
        1. ध्यान दें कि इकाइयों के आकार बढ़ाने के क्रम में, बजाय दहलीज के लिए साजिश रची है । लाल वक्र संचयी आयाम दिखाता है, जबकि काले वक्र संचयी इकाई संख्या प्लॉट करता है ।
  2. ऑप्टिमाइज़ेशन प्रक्रिया के पूरा होने पर, ' MScanFit पाठ प्रदर्शन ' पर विश्लेषण के परिणाम देखें । उपलब्ध MScan पैरामीटर, यानी, इकाइयों की संख्या, माध्य आयाम, सबसे बड़ी इकाई आकार पाठ प्रदर्शन पर दिखाए जाते हैं.
  3. आगे विश्लेषण के लिए मेम फ़ाइल में मॉडल को बचाने के लिए ' मेम फ़ाइल में फ़िट सहेजें ' बॉक्स में "ठीक" बटन पर क्लिक करें ।

४. CMAP स्कॅन MUNE प्रयोग. DAT फ़ाइलें

नोट: सॉफ्टवेयर का एक वैकल्पिक और मुक्त संस्करण अन्य उपकरणों द्वारा दर्ज CMAP स्कैन का विश्लेषण सक्षम बनाता है.

  1. विश्लेषण किया जा करने के लिए CMAP स्कैन युक्त एक. DAT फ़ाइल उत्पन्न करें ।
    नोट: यह एक मानक 2-स्तंभ स्वरूप में एक पाठ फ़ाइल होना चाहिए, mA में एक कॉलम में उत्तेजना तीव्रता और एक और कॉलम में एमवी में CMAP आयाम के साथ ।
  2. एक उपयुक्त उत्पंन करते हैं । DAT फ़ाइल एक स्प्रेडशीट फ़ाइल से एक पाठ संपादन सॉफ्टवेयर में दो कॉलम की नकल करके, और फिर के रूप में विस्तार निर्दिष्ट । DAT बजाय । Txt.
    1. MScan विश्लेषण के सभी अंय कदम प्रदर्शन के रूप में पहले से वर्णित है, स्टैंड-अलोन कार्यक्रम शुरू करने और चुनने के बाद । DAT फ़ाइल है ।
  3. विश्वविद्यालय कॉलेज लंदन FTP साइट पर फ्रीवेयर प्रोग्राम, मैनुअल, और नमूना डेटा का पता लगाएं (मेजबान: 144.82.46.62, उपयोगकर्ता नाम: QtracW, पासवर्ड: Hg32wK5e) ।

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Representative Results

एक ताजा अध्ययन में निम्नलिखित परिणाम प्राप्त किए गए, जिसमें MScan विधि की दो स्थापित तकनीकों के साथ तुलना की गई: मल्टीपल पॉइंट उत्तेजना MUNE (एमपीएस) और मोटर इकाई संख्या सूचकांक (Munix)13. परिणाम बताते है कि इस प्रोटोकॉल में वर्णित तकनीक के साथ, उत्कृष्ट reproducibility के साथ सुसंगत परिणाम प्राप्त किया जा सकता है । विधि CMAP से रोग के एक पहले चरण में स्वस्थ नियंत्रण से ALS रोगियों अंतर कर सकते है और यह जल्दी और13का उपयोग करने के लिए आसान है । यह पता चलता है कि विधि नैदानिक उपयोग के लिए उपयुक्त हो सकता है ।

रोगियों बनाम स्वस्थ नियंत्रण: १६८ MScan रिकॉर्डिंग की कुल 22 रोगियों और 20 स्वस्थ विषयों में प्रदर्शन किया गया, दो रिकॉर्डिंग के साथ प्रत्येक विषय के लिए दो अलग पर्यवेक्षकों द्वारा । मोटर इकाइयों की औसत संख्या रोगियों में काफी कम था (३२.४, रेंज: 1-१२३.५) से स्वस्थ नियंत्रण (१११.१, सीमा: ७१.७५-१६६.८), पी = १.२ × 10-6।

Reproducibility: इंट्रा-ॅातृ परिवर्तनशीलता के लिए MScan MUNE मूल्यों (मतलब ± SE) के लिए भिन्नता का गुणांक ८.६ ± १.६% था, और अंतर-ॅातृ परिवर्तनशीलता के लिए ९.७ ± १.३% था । इंट्रा-ॅातृ परिवर्तनशीलता दोनों पर्यवेक्षकों के बीच समान थी । जब रोगियों और स्वस्थ नियंत्रण अलग से विश्लेषण किया गया, रोगियों के लिए CV मूल्य १४.७ ± २.७% था, जबकि स्वस्थ नियंत्रण के लिए यह ९.६ ± १.३% थी, और रोगियों और नियंत्रण के लिए यह संयुक्त १२.३ ± १.६% था ।

Intraclass सहसंबंध गुणांक (आईसीसी): आईसीसी मान ने दोनों पर्यवेक्षकों के लिए उत्कृष्ट इंट्रा-ॅातृ करार दिखाया । प्रेक्षक 1 (०.९८३, विश्वास अंतराल: ०.९६८-०.९९१) और प्रेक्षक 2 (०.९८५, विश्वास अंतराल: ०.९७२-०.९९२) के बीच इंट्रा-ॅातृ आईसीसी मूल्यों में कोई अंतर नहीं था, और आईसीसी के मूल्यों ने भी उत्कृष्ट अंतर-ॅातृ करार (०.९९३, आत्मविश्वास दिखाया अंतराल: ०.९८७-०.९९६) ।

MScan और CMAP की संवेदनशीलता और विशिष्टता: चित्रा 3 कैसे MScan और CMAP आयाम 20 स्वस्थ विषयों से 22 ALS रोगियों भेद कर सकते हैं एक ROC वक्र में दिखाता है । स्वस्थ नियंत्रण और रोगियों के बीच भेद करने के लिए सबसे अच्छा कट-ऑफ MScan MUNE मूल्य ७५.५ था । यह ९२.५% और ८०.७% की विशिष्टता की एक संवेदनशीलता उपज । MScan MUNE इसी CMAP आयाम के साथ तुलना में और वक्र (ईमेज) के तहत क्षेत्र के द्वारा मूल्यांकन किया गया था कि कैसे अच्छी तरह से वे रोगियों और स्वस्थ विषयों के बीच अंतर करने में सक्षम थे का एक उपाय के रूप में । MScan एक ईमेज (०.९०३) है, जो CMAP आयाम (०.८४५) की तुलना में काफी अधिक था ।

रिकॉर्डिंग टाइंस: रोगियों के लिए सभी रिकॉर्डिंग के लिए मतलब रिकॉर्डिंग समय (मतलब ± एसई) ६.०८ ± ०.२८ मिनट था, जबकि स्वस्थ नियंत्रण के लिए यह ६.४८ ± ०.२९ मिनट था, और रोगियों और संयुक्त नियंत्रण के लिए, यह ६.२७ ± ०.२० मिनट था ।

Figure 1
चित्र 1: CMAP स्कैन MUNE (MScan) सेट-अप का एक चित्र । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: MScan रिकॉर्डिंग के उदाहरण: (क) एक स्वस्थ विषय, (ख) सामान्य MScan के साथ एक ALS रोगी, (ग) मोटर इकाइयों के उदारवादी नुकसान के साथ एक ALS रोगी, और (घ) मोटर इकाइयों की गंभीर हानि के साथ एक ALS रोगी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .

Figure 3
चित्रा 3: ROC वक्र MScan और CMAP आयाम के वक्र (ईमेज) के तहत क्षेत्र की तुलना । विश्लेषण के लिए दो अलग तरीके इस्तेमाल किए गए । दोनों तरीकों तथ्य यह है कि एक ही विषय प्रत्येक परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया गया का उपयोग किया। Pa मैं लंबे समय से17एट अलकी विधि को संदर्भित करता है । और पंजाब हेनले और मेकनेल18की विधि को संदर्भित करता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम: MScan एक उच्च स्वचालित प्रक्रिया है, लेकिन सभी ईएमजी तरीकों के साथ के रूप में, देखभाल अनुरूप परिणाम प्राप्त करने के लिए लिया जाना चाहिए । तैयारी चरण में, यह छूट प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है, के बाद से सहज गतिविधि या आंदोलन कलाकृतियों CMAP स्कैन के दौरान CMAP में नकली विचरण परिचय और प्रारंभिक मॉडल की पीढ़ी को मिला ।

संशोधन और समस्या निवारण: हमने पाया है कि उंगलियों के टेप, और श्रवण ईएमजी प्रतिक्रिया का उपयोग करने में मदद करने के लिए सबसे अच्छा अंग स्थिति खोजने के लिए, कुछ विचरण से बचने के लिए उपयोगी है ।

तकनीक की सीमाएं: क्योंकि CMAP स्कैन और प्रतिक्रियाओं और मॉडलिंग के stochastic प्रकृति में अंकों की सीमित संख्या के, एक ही रिकॉर्डिंग के प्रत्येक विश्लेषण के बाद इकाइयों की बिल्कुल एक ही नंबर खोजने की उंमीद नहीं कर सकते । यहां तक कि आदर्श रिकॉर्डिंग के साथ, MUNE मूल्यों में लगभग 7% की एक निरपेक्ष त्रुटि16अपरिहार्य है । परिणामों में अनिश्चितता की यह डिग्री जल्दी फिटिंग इस्तेमाल प्रक्रिया के साथ अपरिहार्य है । MScan की एक और सीमा यह है कि यह quadriceps femoris और deltoideus के रूप में समीपस्थ मांसपेशियों में उपयुक्त नहीं है । अब तक, केवल अपहर्ताओं pollicis brevis मांसपेशी13,19इस्तेमाल किया गया है, लेकिन अन्य बाहर की मांसपेशियों में, पूर्वकाल टिबियल मांसपेशी सहित ऊपरी और निचले में दोनों में, हम MScan सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है विश्वास करते हैं । कई supramaximal उत्तेजनाओं अप्रिय हो सकता है, लेकिन हम किसी भी विषय है जो परीक्षा पूरी नहीं कर सका अनुभव नहीं किया ।

एक और सीमा है कि यहां वर्णित के रूप में रिकॉर्डिंग विधि विशेष सॉफ्टवेयर और संबद्ध तंत्रिका उत्तेजना परीक्षण उपकरण का उपयोग करता है, पर वर्तमान में उपलब्ध कम से १०० विभागों दुनिया भर में । यह है, तथापि, संभव CMAP स्कैन करने के लिए एक फ्रीवेयर प्रोग्राम लागू करने के लिए अंय उपकरणों के साथ उत्पंन । यदि रेखीय CMAP स्कैन का उपयोग किया जाता है, तो हम अनुशंसा करेंगे कि चरण आकार हमारी रिकॉर्डिंग में उपयोग किए गए ०.२% से अधिक न हो । मोटर इकाई थ्रेशोल्ड के बारे में 2% की भिन्नता का गुणांक है, और प्रत्येक इकाई के बारे में पर्याप्त जानकारी प्रदान करने के लिए ०.२% चरणों की आवश्यकता है ।

मौजूदा तरीकों के संबंध में महत्व: MScan एक तरीका है कि अंय MUNE तरीकों में पाया गया है कि सीमाओं के अधिकांश खाते में ले जाता है । हम उत्कृष्ट अंतर और अंतर ॅातृ reproducibility, और अंतर ॅातृ reproducibility अनुभवी और गैर अनुभवी पर्यवेक्षकों के बीच अलग नहीं मिला । हमारे हाल के अध्ययन में,13से ऊपर उद्धृत, एक ही विषय से अलग रिकॉर्डिंग में समग्र CV MScan, जो सांसदों MUNE और Munix के लिए २१.५% के लिए २४.७% की सीवी के साथ अनुकूल तुलना के लिए १२.३% था । इस reproducibility ALS के रूप में neurodegenerative रोगों के लिए संभावित उपचार का आकलन करने में महत्वपूर्ण हो सकता है, के बाद से एक सुधार का पता लगाने के लिए आवश्यक रोगियों की संख्या माप की परिवर्तनशीलता के वर्ग के साथ वृद्धि होने की उम्मीद है. स्वस्थ नियंत्रण से ALS रोगियों भेद में, रिसीवर का उपयोग-ऑपरेटर विशेषता (ROC) घटता है, MScan थोड़ा बेहतर भेदभाव, अर्थात् वक्र के तहत एक थोड़ा अधिक क्षेत्र था (ईमेज = ०.९३०) से सांसद MUNE (०.८९९) और दोनों Munix (०.८३१) और CMAP आयाम (०.८३१) से काफी बेहतर जानत । साथ ही, MScan रिकॉर्डिंग (~ 6 मिनट) निष्पादित करने के लिए एक त्वरित विधि है । विश्लेषण भी तेज है और 5 मिनट से कम लेता है ।

भविष्य अनुप्रयोगों: अंत में, MScan एक तरीका है कि निदान और अनुवर्ती जैसे ALS के रूप में neuromuscular विकारों के लिए क्लिनिक में लागू होने की क्षमता हो सकती है । अंय रोगी समूहों के साथ आगे की पढ़ाई, और बड़े समूहों, वारंट हैं । विभिंन मांसपेशियों में MScan के आवेदन पर अध्ययन भी आयोजित किया जाना चाहिए ।

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Disclosures

ब्याज का विरोध: एचबी इस अध्ययन में इस्तेमाल अपने Qtrac सॉफ्टवेयर की बिक्री के लिए UCL से रॉयल्टी प्राप्त करता है । अन्य लेखकों के हित का कोई संभावित संघर्ष नहीं है. सभी लेखकों ने अंतिम लेख को मंजूरी दे दी है ।

Acknowledgments

इस अध्ययन में मुख्य रूप से Lundbeck फाउंडेशन द्वारा वित्तीय रूप से समर्थन किया गया था ।

साथ ही, Knud ओग एडिथ Eriksens Mindefond, Søster ओग Verner Lipperts शौकीन, Fonden तील Lægevidenskabens Fremme, आणि आजे ओग Johanne लुई hansens शौकीन इस अध्ययन का समर्थन किया ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
QtracW software Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) QtracW
MScanFit Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) QtracW
DS5 bipolar stimulator Digitimer Ltd DS5
D440 amplifier Digitimer Ltd D440-2 (2 channel) or D440-4 (4 channel)
HumBug Noise Eliminator Digitimer Ltd Humbug
Analogue-to-digital (A/D) board National Instruments NI-6221

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References

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तंत्रिका विज्ञान अंक १३६ MUNE CMAP स्कैन ईएमजी मोटर इकाई ALS माध्य तंत्रिका अपहर्ताओं pollicis brevis
CMAP स्कैन MUNE (MScan)-एक उपंयास मोटर इकाई संख्या आकलन (MUNE) विधि
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Jacobsen, A. B., Bostock, H.,… More

Jacobsen, A. B., Bostock, H., Tankisi, H. CMAP Scan MUNE (MScan) - A Novel Motor Unit Number Estimation (MUNE) Method. J. Vis. Exp. (136), e56805, doi:10.3791/56805 (2018).

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