Yöntem makalesi

Kronik Spinal Kord Yaralanması Bireylerde Solunum Motor Kontrol Değerlendirmesi (RMCA) kullanarak Solunum Kas Aktivasyon Değerlendirilmesi

DOI:

10.3791/50178

⸱

19 Temmuz 2013

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, University of Louisville, 2Spinal Cord Injury Laboratory, Shepherd Center, 3Department of Medicine: Division of Pulmonary, Critical Care and Sleep Disorders, University of Louisville

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yayının amacı, kantitatif vektör tabanlı analizi kullanılarak kronik omurilik yaralanması olan kişilerde solunum kas aktivasyon kalıpları karakterize etmek için bir çok kas yüzeyel EMG yaklaşım bizim orijinal bir çalışma sunmaktır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Solunum sırasında, solunum kaslarının aktivasyonu beyin, beyin sapı ve omurilik entegre giriş tarafından koordine edilmektedir. Bu koordinasyon yaralanma seviyesinin altında innerve solunum kaslarının kontrolü 1,2 solunum kas disfonksiyonu ve pulmoner komplikasyonlara yol açabilir tehlikeye spinal kord yaralanması (SKY), tarafından bozulur zaman. Bu koşullar SCI 3 olan hastalarda önde gelen ölüm nedenleri arasında yer almaktadır. Zorlu Vital Kapasite (FVC), bir saniye içinde Zorlu soluk verme hacmi (FEV 1), Maksimum İnspiratuar Basınç (PI max) ve maksimal Ekspiratuar Basınç (PE max): Solunum motor fonksiyon değerlendirmek standart solunum fonksiyon testleri spirometrical ve maksimum hava yolu basıncı sonuçlarını içerir 4,5. Bu değerler solunum kas performansı 6 dolaylı ölçümleri sağlar. Klinik uygulama ve araştırma, bir yüzey elektromiyografi (sEMG) solunum kasları kaydedilensolunum motor fonksiyon değerlendirmek ve nöromüsküler patoloji teşhis için yardımcı olmak için kullanılabilir. Ancak, sEMG genlik değişkenlik solunum motor fonksiyon 6 objektif ve doğrudan önlemleri geliştirme çabaları engeller. Gönüllü yanıtı İndeks (VRI) 8 olarak bilinen bacak kasları 7, motor kontrolü karakterize etmek için bir çok kas sEMG yaklaşımına dayalı, biz gönüllü sırasında birden fazla solunum kasları kaydedilen veri sEMG doğrudan solunum motor kontrol karakterize etmek için analitik bir araç geliştirdi solunum görevleri. Bu Solunum Motor Kontrol Değerlendirmesi (RMCA) 9 olarak adlandırdığı. Bu vektör analiz yöntemi miktarı ve kas genelinde faaliyet dağıtım rakamlarla ve bir test-konu içinde sEMG çıkış benzer ne derece ilgilidir bir dizin şeklinde sunduğu bu sağlıklı (non-yaralı) kontrolleri bir grup. Elde edilen endeks değeri yüksek yüz geçerliliği, duyarlılığa sahip olduğu gösterilmiştirve özgüllük 9-11. Biz RMCA sonuçlarını önemli ölçüde SKY düzeyleri ve solunum fonksiyon önlemler ile ilişkili daha önce 9 gösterdi. Biz kantitatif sağlıklı bireylerin bu post-spinal kord yaralanması solunum çok kas aktivasyon kalıpları karşılaştırmak için buraya yöntemi sunuyoruz.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Ayarlar

  1. SKM (SC), skalen (S), midklavikuler hatta (UT), midklavikuler hatta pektoralis klaviküler kısmı (P üst trapez: Yüzey elektrod kafaları sol (L) ve sağ (R) solunum kaslarının kas karnı üzerine yerleştirildi ), parasternal hattı (D), midscapular düzeyde paraspinally ön koltuk altı çizgisi üzerinde 6. interkostal (IC), göbek seviyesinde rektus abdominus (RA), midaxillary on line obliquus abdominis (O), alt trapez (LT interkostal üzerinde diyafram ), ve iliak intercrestal hattı (PS) 6 paraspinally paraspinal. Zemin elektrotlar akromiyon süreçleri üzerine yerleştirildi. Back Pack Birimi, ekli elektrotlar ile Hareket Lab Sistem, bir Motion Lab EMG Masa Üstü Birim ve Powerlab Sistemi (Şekil 1) bağlandı.
  2. Hava yolu basıncını kaydetmek için T-parçası izleme devresi Şekil 2 'de gösterildiği gibi monte edilmiş ve düşük pressu bağlandıHava borusu kullanarak yeniden Dönüştürücü (MP45).
  3. MP45 CD15 bağlı olan ve Powerlab sistemi (Şekil 1 ve Tablo 1).

2. RMCA Protokolü

  1. Solunum Motor görevleri Maksimum İnspiratuar Basınç Görev (MIPT) tarafından geliştirilen ve Maksimum Ekspirasyon Basınç Görev (MEPT) oluşuyordu. MIPT veya MEPT gerçekleştirmek için, konu rezidüel hacim veya bir T parçası İzleme Devre (Şekil 1 ve 2) ile 5 saniye için total akciğer kapasitesinden ekspiratuvar çabaları maksimum inspiratuar çaba üretmek istendi. Her manevra sesli bir 5-saniye uzun tonu ile cued ve 3x tekrarlandı. Dinlenme en az 1 dakika her çaba arasında izin verildi.
  2. EMG girişi 2.000 bir kazanç ile çoğaltıldı; 30-1,000 Hz filtre ve 2.000 Hz örneklenmiş. Hava yolu basıncı giriş su 100 cm kalibre ve 2.000 Hz örnekleri alındı. EMG ve hava yolu basıncı girişler 16-bit tam ölçekli ADC kullanarak Powerlab toplama sistemi tarafından dönüştürülmüştürçözünürlük. Hava yolu basıncı, sEMG ve işaretleyici sinyalleri eş zamanlı olarak 9 kaydedildi.

3. Veri Analizi

  1. MIPT veya MEPT için 5 sn Çok kas aktivitesi dağılımı analizi camlarına, her başlar ve (Şekil 3) görevi sona erdirmek için zaman konu işaret cuing tonu ile kaydedilen olay işaretleyici ve hava yolu basıncı belirlenmiştir. Her kas için sEMG aktivite kare (RMS) algoritması 6,12 (Şekil 4) ortalama bir kök kullanılarak hesaplanmıştır. Her görev için üç tekrar tekrar deneme her kas (kanal) için 13 ortalaması alınmıştır.
  2. Çok kas aktivasyon kalıpları ısmarlama Matlab yazılım (MathWorks) kullanarak Gönüllü Tepki Endeksi (VRI) 8 (Şekil 4-6) olarak bilinen bir vektör analizi yöntemine dayalı değerlendirildi. Her manevra için, VRI hesaplama iki değeri, bir Büyüklük ve Benzerlik Endeksi (SI) (Şekil 5-6) üretir.Büyüklük parametre, belirli bir zaman penceresi içinde tüm kaslar için kombine sEMG faaliyet miktarı, belirli bir görev için Tepki Vector (RV) (Şekil 7) uzunluğu olarak hesaplanmıştır. Benzerlik Endeksi (SI) SCI konunun RV aynı görevi sırasında sağlıklı elde edilen Prototip Tepki Vector (PRV) ne kadar benzer ifade eden bir değer sağlar. SI değeri SCI konu Karavan ve PRV arasındaki açı bir kosinüs olarak her görev için hesaplanmıştır. SI değeri 0 ve 1.0 değeri karşılaştırıldığında vektörleri 9 (Şekil 8) için en uygun temsil 1.0 arasında değişmektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 3 elektromiyogram ve aynı anda olmayan bir yaralı (solda) ve SCI (sağ) bireylerden MEPT sırasında kaydedilen havayolu basıncı (üstte) temsil eder. Not olmayan bir yaralı bireysel (gri elips ile işaretlenmiş) göre bir SCI konuda ekspiratuar kaslarda aktivite sEMG bir hava yolu basıncı ve yokluğu azalmıştır. Gibi alt işaretlenmiş görev başında, aktivite artışı sEMG ve yetiştirme hava yolu basıncı ile ilişkili olduğunu unutmayın.

Şekil 4, RV inşa temel ad...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

SCI ve diğer bozukluklar sonra solunum motor fonksiyon değerlendirmek için standart klinik testler solunum fonksiyon testleri ve Amerikan Spinal Yaralanma Birliği Yetersizlik Skalası (AIS) değerlendirme 14,15 içerir. Ancak, bu araçlar gövde ve solunum motor kontrol nicel değerlendirmesi için tasarlanmamıştır. Bizim daha önce yayınlanmış çalışma 9, biz RMCA kantitatif SCI etkilenen solunum motor fonksiyon değerlendirmek için geçerli bir yöntem olduğunu göstermiştir. Bu yöntem test-tekrar test ve kon...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ilan etmek herhangi bir çıkar çatışması.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

, Craig H. Neilsen Vakfı (Hibe 1000056824 - HN000PCG) ve Ulusal - Bu çalışma Christopher ve Dana Reeve Vakfı (Hibe CDRF OA2-0802-2), Kentucky Omurilik ve Kafa Travması Araştırma Vakfı (KSCHIRT Grant 9-10A) tarafından desteklenmiştir Sağlık Enstitüleri: Ulusal Kalp Akciğer ve Kan Enstitüsü (Hibe 1R01HL103750-01A1).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
PowerLab Sistemi 16/35CihazlarıPL3516Birim sayısı kaydedilen kanal sayısına bağlıdır
EMG Sistemi MA 300Hareket Laboratuvarı SistemleriMA300-XVIBirim sayısı kaydedilen kanal sayısına bağlıdır
Düşük Basınç Dönüştürücü MP45ValidyneMP45-40-871
Temel Taşıyıcı Demodülatör CD15ValidyneCD15-A-2-A-1
Hava Basıncı ManometresiBoehringer4103MP45 kalibrasyonu için gereklidir
Olay İşaretleyiciBasıldığında DC voltaj ve ses çıkışı veren el anahtarı (5 saniye uzunluğunda işaret dahil)
Alkollü MendillerHenry Schein1173771Elektrot yerleştirme için gereklidir
ElektrotJel Lectron II36-3000-25Elektrotların yerleştirilmesi için gereklidir
TagadermHenry Schein7779152Elektrotların yerleştirilmesi için gerekli
Burun klipsi Henry Schein1089460
Tek Yönlü Valfli T-parça Vantilatör İzleme Devresi Alleglance (Airlife)1504
Hava Tüpü UnoMedical400E
Tablo 1. Solunum Motor Kontrol Değerlendirmesi için kullanılan özel ekipman ve malzemelerin listesi.

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Schilero, G. J., Spungen, A. M., Bauman, W. A., Radulovic, M., Lesser, M. Pulmonary function and spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 166, 129-141 (2009).
  2. Winslow, C., Rozovsky, J. Effect of spinal cord injury on the respiratory system. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 82, 803-814 (2003).
  3. Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 408-416 (2005).
  4. Jain, N. B., Brown, R., Tun, C. G., Gagnon, D., Garshick, E. Determinants of forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC in chronic spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 1327-1333 (2006).
  5. Stolzmann, K. L., Gagnon, D. R., Brown, R., Tun, C. G., Garshick, E. Longitudinal change in FEV1 and FVC in chronic spinal cord injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 781-786 (2008).
  6. American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 518-624 (2002).
  7. Sherwood, A. M., McKay, W. B., Dimitrijevic, M. R. Motor control after spinal cord injury: assessment using surface EMG. Muscle Nerve. 19, 966-979 (1996).
  8. Lee, D. C., et al. Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI). J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388 (2004).
  9. Ovechkin, A., Vitaz, T., de Paleville, D. T., Aslan, S., McKay, W. Evaluation of respiratory muscle activation in individuals with chronic spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 173, 171-178 (2010).
  10. Lim, H. K., Sherwood, A. M. Reliability of surface electromyographic measurements from subjects with spinal cord injury during voluntary motor tasks. J. Rehabil. Res. Dev. 42, 413-422 (2005).
  11. Lim, H. K., et al. Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 283-290 (2005).
  12. Sherwood, A. M., Graves, D. E., Priebe, M. M. Altered motor control and spasticity after spinal cord injury: subjective and objective. 37, 41-52 (2000).
  13. McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis. Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).
  14. Marino, R. J., et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury. J. Spinal. Cord. Med. 26, Suppl 1. S50-S56 (2003).
  15. American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury. , ASIA and ISCS. (2006).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Y zey ElektromiyografisiVekt r Analiz Y ntemiMaksimum nspiratuvar Bas nMaksimum Ekspiratuvar Bas nPrototip Yan t Vekt rBenzerlik ndeksi HesaplamasSolunum G revleri

İlgili makaleler