Vurdering af neuromuskulære funktion Brug Perkutan elektrisk nervestimulation

Perkutan elektrisk nervestimulation er almindeligt anvendt til at vurdere neuromuskulære funktion ^1. Det grundlæggende princip består i at fremkalde en elektrisk stimulus til en perifer motorisk nerve til at fremkalde en muskelsammentrækning. Mekanisk (måling moment) og elektrofysiologiske (elektromyografisk aktivitet) responser samtidigt registreres. Drejningsmoment, indspillet i den betragtede fælles, vurderes ved hjælp af et ergometer. Den elektromyografisk (EMG) signal registreres ved hjælp overfladeelektroder har vist sig at repræsentere aktiviteten af musklen ^2. Denne ikke-invasiv metode er ikke smertefuld og mere let implementeres end intramuskulære optagelser. Både monopolære og bipolære elektroder kan anvendes. Den monopolære elektrode konfiguration har vist sig at være mere følsomme over for ændringer i muskelaktivitet ^{3, der} kan være nyttige for små muskler. Bipolære elektroder har imidlertid vist sig at være mere effektiv til at forbedre signal-til-støj ringe ^{4 og er} mest almindeligt anvendt som en metode til registrering og kvantificere motorenhed aktivitet. Den nedenfor beskrevne metode vil fokusere på bipolære optagelser. EMG-aktivitet er en indikator af effektiviteten og integriteten af ​​neuromuskulære system. Anvendelsen af perkutan nervestimulation tilbyder yderligere indsigt i neuromuskulære funktion, dvs. ændringer på muskulære, spinal eller supra-spinale niveau (figur 1).

Figur 1:. Oversigt over neuromuskulære målinger STIM: nervestimulation. EMG: Elektromyografi. VAL: Frivillig Aktivering Level. RMS: Root Mean Square. M _max: Maksimal M-bølge amplitude.

I hvile, forbindelsen muskel aktionspotentiale, også kaldet M-bølge, er den korte latenstid respons observeret efter stimulus artefakt, og repræsenterer exciteres muskelmasse ved direkte aktivi ation af motordrevne axoner fører til musklen (figur 2, nummer 3). M-bølge amplitude øges med intensitet, indtil den når et plateau af dens maksimale værdi. Denne reaktion, kaldet M _max, repræsenterer den synkrone sammenlægning af alle motoriske enheder og / eller muskel fiber aktionspotentialer registreres under overfladen EMG elektroder ^5. Udviklingen i spids-til-spids-amplitude eller bølger område anvendes til at identificere ændringer af neuromuskulær transmission ^6. Ændringer i de mekaniske reaktioner forbundet med M-bølge, dvs peak spjæt drejningsmoment / kraft, kan skyldes ændringer i muskel uro og / eller inden for de muskelfibre ^7. Sammenslutningen af M _max amplitude og peak spjæt drejningsmoment amplitude (Pt / M-forhold) giver et indeks for elektromekanisk effektivitet af musklen ^8, dvs. mekanisk respons for en given elektrisk motor kommando.

52.974 / 52974fig2.jpg "/>
Figur 2:. Motor og refleksive veje aktiveres af nervestimulation Elektrisk stimulering af en blandet (motor / sensorisk) nerve (STIM) inducerer en depolarisering af både motor axon og Ia afferente fyring. Depolarisering af la afferenter mod rygmarven aktiverer en alfa motoneuron, hvilket igen fremkalder en H-refleks (pathway 1 + 2 + 3). Afhængig af stimulus intensitet, motor axon depolarisering fremkalder en direkte muskuløs reaktion: M-bølge (pathway 3). Ved maksimal M-bølge intensitet, er en antidrom strøm også genereres (3 ') og kolliderer med refleks flugtning (2). Denne kollision helt eller delvist annullerer H-refleks.

H-refleksen er en elektrofysiologisk reaktion anvendes til at vurdere ændringer i Ia-α motoneuron synapse ^9. Denne parameter kan vurderes i hvile eller under frivillige sammentrækninger. H-refleks viser en variant af stræk refleks (figur 2, number 1-3). H-refleks aktiverer motoriske enheder monosynaptically rekrutteres af Ia afferente veje ^10,11, og kan blive udsat for perifere og centrale påvirkninger ^12. Fremgangsmåden til at fremkalde en H-refleks vides at have en høj intraindividuelle pålidelighed at vurdere spinal ophidselse i hvile ^13,14 og under isometriske kontraktioner ^15.

Under en frivillig kontraktion, kan størrelsen af ​​den frivillige neurale drev vurderes på grundlag af amplituden af ​​signalet EMG, generelt kvantificeret under anvendelse kvadratrodsafvigelsen (RMS). RMS _EMG er almindeligt anvendt et middel til at kvantificere niveauet for excitation af det motoriske system under frivillig kontraktion (figur 1). På grund af den intra- og interindividuel variation ^16, RMS _EMG skal normaliseres ved hjælp af EMG konstateret i en muskel-specifik maksimal frivillig kontraktion (RMS _EMGmax). Hertil kommer, fordi ændringer i EMG-signalet kan be grund af ændringer på perifert niveau, normalisering ved hjælp af en perifer parameter såsom M-bølge er nødvendig for at vurdere kun den centrale del af EMG-signalet. Dette kan gøres ved at dividere RMS _EMG med den maksimale amplitude eller RMS _Mmax af M-bølgen. Normalisering hjælp RMS _Mmax (dvs. RMS _EMG / RMS _Mmax) er den foretrukne metode, da det tager hensyn til den mulige ændring af M-bølge varighed ^17.

Motor-kommandoer kan også vurderes ved at beregne den frivillige aktivering niveau (VAL). Denne metode bruger twitch interpolation teknik ¹⁸ ved at overlejre en elektrisk stimulation på M _max intensitet under en maksimal frivillig sammentrækning. Den ekstra drejningsmoment induceret ved at stimulere nerven er sammenlignet med en kontrol spjæt produceret af identiske nervestimulation i en afslappet potenseret muscle ^19. For at vurdere maksimal VAL, den oprindelige twitch interponing teknikken beskrevet af Merton ¹⁸ involverer en enkelt stimulus interpoleret over en frivillig kontraktion. For nylig er anvendelsen af parrede stimulation blevet mere populære, fordi de intervaller fremkaldte drejningsmoment er større, lettere at bestemme, og mindre variabel i forhold til enkelte stimulation svar ^20. VAL giver et indeks af kapaciteten af det centrale nervesystem til maksimalt aktivere de arbejdende muskler ^21. I øjeblikket VAL evalueret ved brug af twitch interpolation teknik er den mest værdifulde metode til vurdering af niveauet af muskel aktivering ^22. Desuden maksimale drejningsmoment vurderet ved hjælp af en ergometer er den mest korrekt studerede styrke test parameter gælder for brug i forskning og kliniske indstillinger ^23.

Elektrisk nervestimulation kan anvendes i en række forskellige muskelgrupper (f.eks albue flexors, håndled, knæ flexors extensors, plantar flexors). Men nerve tilgængelighed gørteknik vanskelig i nogle muskler grupper. Plantar flexor muskler, især triceps surae (soleus og gastrocnemii) muskler, ofte undersøgt i litteraturen ^24. Faktisk er disse muskler involveret i bevægelse, begrunder deres særlige interesse. Afstanden mellem stimulering websted og optagelse elektroder gør det muligt at identificere de forskellige fremkaldte bølger af triceps surae muskler. Den overfladiske del af den bageste tibial nerve i knæhasen og det store antal spindler gør det nemmere at optage refleks respons sammenlignet med andre muskler ^24. Af disse grunde den aktuelt præsenteret refleks metode fokuserer på de triceps surae gruppe af muskler (soleus og gastrocnemius). Formålet med denne protokol er derfor at beskrive perkutan nervestimulering teknik til at undersøge neuromuskulære funktion i triceps surae.