, Craig H. Neilsen Foundation (Grants 1000056824 - HN000PCG) und National - Diese Arbeit wurde von Christopher und Dana Reeve Foundation (Grants CDRF OA2-0802-2), Kentucky Rückenmark und Head Injury Research Trust (KSCHIRT Zuschuss 9-10A) unterstützt Institutes of Health: National Heart Lung and Blood Institute (Zuschuss 1R01HL103750-01A1).

1. Einstellungen <ol><li> Sternocleidomastoideus (SC), scalene (S), obere Trapezius auf Medioklavikularlinie (UT), Clavicularportion von pectoralis auf Medioklavikularlinie (P: Surface Elektrode Köpfe wurden in den Muskelbäuche der linken (L) und rechten (R) Atemmuskulatur platziert ), Membran auf Parasternallinie (D), Interkostalraum am 6. Interkostalraum am vorderen Axillarlinie (IC), Rektusabdominis am Nabel (RA), obliquus abdominis am mittleren Axillarlinie (O), untere Trapezius paraspinal bei midscapular Ebene (LT ) und paraspinalen paraspinal auf iliaca intercrestal Linie (PS) 6. Die Boden-Elektroden wurden in den acromion Prozesse gelegt. Eine Motion-Lab System Back Pack Unit mit angeschlossener Elektroden, wurde zu einer Bewegung Lab EMG Desk-Top-Einheit und Powerlab Systems (Abbildung 1). </li><li> T-Stück Überwachung Schaltungen, um die Atemwege Druck aufnehmen zusammengebaut wurde, wie in Abbildung 2 dargestellt und mit dem Low Pressure Transducer (MP45) mit Luftschlauch. </li><li> MP45 wurde CD15 verbunden und Powerlab Systems (Abbildung 1 und Tabelle 1). </li></ol> 2. RMCA Protocol <ol><li> Die Atemwege motorische Aufgaben bestand aus Maximum Inspirationsdruck Aufgabe (MIPT) und Maximum Exspirationsdruck Aufgabe (MEPT). Um MIPT oder MEPT durchzuführen, wurden die Probanden gebeten, maximal Einatembemühung vom Restvolumen oder exspiratorische Anstrengungen totale Lungenkapazität für 5 sec mit einem T-Stück Überwachung Schaltungen (Abbildungen 1 und 2) zu erzeugen. Jedes Manöver wurde durch ein akustisches 5-sec langen Ton markiert und wiederholt 3x. Mindestens 1 min Rest wurde zwischen jeder Aufwand erlaubt. </li><li> EMG Eingabe wurde mit einem Gewinn von 2.000 verstärkt; gefiltert 30-1000 Hz abgetastet und bei 2.000 Hz. Atemwegsdruck Eingang wurde bei 100 cm Wasser kalibriert und bei 2.000 Hz abgetastet. Die EMG und Atemwegsdruck Eingänge wurden durch die Akquisition Powerlab System mit 16-Bit-ADC umgewandelt EndwertAuflösung. Atemwegsdruck, sEMG und Marker Signale wurden gleichzeitig 9 aufgezeichnet. </li></ol> 3. Data Analysis <ol><li> Multi-Muskelaktivität Verteilung Analysefenstern von 5 sec jeweils MIPT oder MEPT wurden aus dem Event-Marker und Atemwegsdruck mit dem cuing Ton, der signalisiert, wenn das Thema beginnen und enden die Aufgabe (Abbildung 3) aufgezeichnet bestimmt. Die sEMG Aktivität für jeden Muskel wurde mit einem Root Mean Square (RMS) 6,12 Algorithmus (Abbildung 4). Drei wiederholten Versuchen für jede Aufgabe wurden 13 für jede Muskelgruppe (Kanal) gemittelt. </li><li> Die Multi-Muskel Aktivierung Muster wurden auf der Grundlage eines Vektors Analysemethode als Freiwillige Reaktionszeit Index (VRI) 8 (Abbildungen 4-6) mit maßgeschneiderten Software Matlab (MathWorks) bekannt ausgewertet. Für jedes Manöver, produziert der VRI Berechnung zwei Werte, eine Größe und eine Similarity Index (SI) (Abb. 5-6).Der Größenparameter, die Menge der kombinierten sEMG Aktivität für alle Muskeln innerhalb des spezifischen Zeitfensters, als eine Länge des Antwort-Vektor (RV) für die bestimmte Aufgabe (7) berechnet. Der Similarity Index (SI) liefert einen Wert, wie ähnlich sich die RV von SCI unterliegen dem Prototype Reaktionszeit Vector (PRV) von gesunden Probanden während der gleiche Aufgabe erhalten ausdrückt. Die SI-Wert wurde für jede Aufgabe als Cosinus des Winkels zwischen dem SCI Gegenstand RV und PRV berechnet. Die SI-Wert im Bereich zwischen 0 und 1,0, wo Wert von 1,0 stellt die beste Übereinstimmung für Vektoren im Vergleich 9 (Abbildung 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+function+and+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+spinal+cord+injury+on+the+respiratory+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+prospective+assessment+of+mortality+in+chronic+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determinants+of+forced+expiratory+volume+in+1+second+(FEV1),+forced+vital+capacity+(FVC),+and+FEV1/FVC+in+chronic+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinal+change+in+FEV1+and+FVC+in+chronic+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=American+Thoracic+Society/European+Respiratory+Society.+ATS/ERS+Statement+on+respiratory+muscle+testing.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+control+after+spinal+cord+injury:+assessment+using+surface+EMG.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+an+objective+interpretation+of+surface+EMG+patterns:+a+voluntary+response+index+(VRI).">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+respiratory+muscle+activation+in+individuals+with+chronic+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+surface+electromyographic+measurements+from+subjects+with+spinal+cord+injury+during+voluntary+motor+tasks.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+assessment+of+lower-limb+voluntary+control+in+incomplete+spinal+cord+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+motor+control+and+spasticity+after+spinal+cord+injury:+subjective+and+objective.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+neurophysiological+assessment+of+residual+motor+control+in+post-spinal+cord+injury+paralysis.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=International+standards+for+neurological+classification+of+spinal+cord+injury.">International standards for neurological classification of spinal cord injury.</a> J. Spinal. Cord. Med. 26, S50-S56 (2003).</li><li>American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury. , (2006).</li></ol>

Kein Interessenkonflikt zu erklären.

Standard-klinischen Tests der Atemwege Motorik nach SCI und anderen Erkrankungen zu bewerten sind die Lungenfunktionstests und die amerikanische Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) Auswertung 14,15. Allerdings sind diese Instrumente nicht zur quantitativen Auswertung des Rumpfes und der Atemwege Motorsteuerung gestaltet. In unserem bereits veröffentlichten Arbeit 9, haben wir gezeigt, dass die RMCA eine gültige Methode zur quantitativen Bewertung der Atemwege Motorik von SCI betroffe...

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of the Device</td>
 <td>Vendor</td>
 <td>Product #</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PowerLab System 16/35</td>
 <td>ADInstruments</td>
 <td>PL3516</td>
 <td>Number of units depends on number of channels recorded</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>EMG System MA 300</td>
 <td>Motion Lab Systems</td>
 <td>MA300-XVI</td>
 <td>Number of units depends on number of channels recorded</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Low Pressure Transducer MP45</td>
 <td>Validyne</td>
 <td>MP45-40-871</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Basic Carrier Demodulator CD15</td>
 <td>Validyne</td>
 <td>CD15-A-2-A-1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Air Pressure Manometer</td>
 <td>Boehringer</td>
 <td>4103</td>
 <td>Needed for MP45 calibration</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Event Marker</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Hand held switch that when pressed gives a DC voltage and sound output (including 5-sec long mark)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Alcohol Wipes</td>
 <td>Henry Schein</td>
 <td>1173771</td>
 <td>Needed for electrodes placement</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Electrode Gel</td>
 <td>Lectron II</td>
 <td>36-3000-25</td>
 <td>Needed for electrodes placement</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Tagaderm</td>
 <td>Henry Schein</td>
 <td>7779152</td>
 <td>Needed for electrodes placement</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Noseclip </td>
 <td>Henry Schein</td>
 <td>1089460</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>T-piece Ventilator Monitoring Circuit with One-way Valves </td>
 <td>Alleglance (Airlife)</td>
 <td>1504</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Air Tube </td>
 <td>UnoMedical</td>
 <td>400E</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Table 1. List of specific equipment and supplies used for the Respiratory Motor Control Assessment.</td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>

evaluation of respiratory muscle activation using respiratory motor control assessment (rmca) in individuals with chronic spinal cord injury

Während der Atmung, wird die Aktivierung der Atemmuskulatur durch integrierte Eingabe von dem Gehirn, des Hirnstamms und des Rückenmarks koordiniert. Wenn diese Koordination wird durch Verletzungen des Rückenmarks (SCI), die Kontrolle der Atemmuskulatur unter der Schadensschwelle innerviert kompromittiert 1,2 führt zu Atemmuskulatur Dysfunktion und pulmonaler Komplikationen ist gestört. Diese Bedingungen sind zu den führenden Todesursachen bei Patienten mit SCI 3. Standard-Lungenfunktionstests, die Atemwege Motorik beurteilen sind spirometrical und maximale Atemwegsdruck Ergebnisse: Forcierte Vitalkapazität (FVC), forcierte exspiratorische Volumen in einer Sekunde (FEV 1), Maximal Inspirationsdruck (PI max) und Maximal Exspirationsdruck (PE max) 4,5. Diese Werte geben indirekte Messungen der Atemmuskulatur Leistung 6. In der klinischen Praxis und Forschung, eine Oberfläche Elektromyographie (sEMG) ab Atemmuskulatur aufgezeichnetkann verwendet werden, um die motorische Funktion der Atemwege beurteilen und helfen, neuromuskuläre Erkrankung zu diagnostizieren. Allerdings hemmt Variabilität in der Amplitude sEMG Bemühungen um objektive und direkte Maßnahmen der Atemwege Motorik 6 zu entwickeln. Basierend auf einer Multi-Muskel sEMG Ansatz zur Motorsteuerung Beinmuskeln 7, wie die freiwillige Reaktion Index (VRI) 8 bekannt zu charakterisieren, haben wir ein analytisches Werkzeug, um Atemwege Motorsteuerung direkt charakterisieren sEMG von Daten aus mehreren Atemmuskulatur während der freiwilligen aufgezeichnet Atemwege Aufgaben. Wir haben diese die Atemwege Motor Control Assessment (RMCA) 9 bezeichnet. Dieser Vektor Analyseverfahren quantifiziert die Höhe und Verteilung der Aktivität in Muskeln und präsentiert sie in Form eines Index, der den Grad der sEMG Ausgang innerhalb eines Test-Subjekt ähnelt erzählt, dass aus einer Gruppe von gesunden (nicht verletzt) ​​Kontrollen. Die resultierende Indexwert hat sich gezeigt, hoch Augenscheinvalidität, Empfindlichkeit habenund Spezifität 9-11. Wir haben gezeigt, dass die zuvor 9 RMCA Ergebnisse korrelieren signifikant mit Ebenen der SCI und Lungenfunktion Maßnahmen. Wir präsentieren hier die Methode quantitativ zu vergleichen post-Rückenmarksverletzung Atemwege Multi-Muskel Aktivierungsmuster denen von gesunden Personen.

Abbildung 3 stellt das Elektromyogramm und Airway Pressure (oben) gleichzeitig während MEPT aus einer nicht-verletzten (links) und SCI (rechts) Personen erfasst. Hinweis verringert Atemwegsdruck und Abwesenheit von sEMG Aktivität in Exspirationsmuskeln in einer SCI unterliegt, wenn auf eine nicht verletzte Person (grau gekennzeichnet Ellipsen) verglichen. Beachten Sie auch, dass Anfang der Aufgabe, da auf dem Boden markiert, mit erhöhter Aktivität und sEMG Anhebung Atemwegsdruck zugeordnet ist. ...

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

Der Zweck dieser Veröffentlichung ist es, unsere ursprüngliche Arbeit auf einem Multi-Muskel Oberfläche elektromyographischen Ansatz präsentieren quantitativ zu charakterisieren Atemmuskulatur Aktivierungsmuster bei Personen mit chronischen Verletzungen des Rückenmarks mit Vektor-basierte Analyse.

Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury

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

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Research

JoVE Journal

Medicine

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

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