CMAP Scan MUNE (MScan) - une méthode d’Estimation (MUNE) Numéro de bloc moteur roman

Résumé

Ce protocole décrit une nouvelle méthode pour estimer le nombre d’unités motrices fonctionnant dans un muscle, en ajustant un modèle à une courbe de stimulus / réponse détaillée du potentiel d’action composé de muscle. Il est rapide et facile à réaliser et à analyser et a l’excellente reproductibilité.

Résumé

Comme les autres méthodes d’estimation numéro de bloc moteur (MUNE), composé muscle potentiel d’action (CMAP) scan MUNE (MScan) est une méthode non invasive électrophysiologique afin d’estimer le nombre d’unités motrices fonctionnant dans un muscle. MUNE est un outil important pour l’évaluation des neuropathies et neuronopathies. Contrairement à la plupart des méthodes MUNE en cours d’utilisation, MScan évalue toutes les unités motrices dans un muscle, en ajustant un modèle à une courbe de stimulus / réponse détaillée ou CMAP scan. Il évite ainsi le biais inhérent à toutes les méthodes MUNE basées sur l’extrapolation d’un petit échantillon des unités. Comme « Bayesian MUNE, » travaux analyse MScan en ajustant un modèle, composée d’unités motrices avec des amplitudes différentes, les seuils et les variabilités de seuil, mais la méthode de lissage est très différente et terminées dans cinq minutes, plutôt que plusieurs heures. L’analyse hors ligne MScan fonctionne en deux étapes : tout d’abord, un modèle préliminaire est généré en fonction sur la pente et la variance des points dans l’analyse, et en second lieu, ce modèle est ensuite affiné en réglant tous les paramètres afin d’améliorer l’adéquation entre l’analyse originale et analyses générées par le modèle.

Cette nouvelle méthode a été testée pour la reproductibilité et temps sur 22 patients de sclérose latérale amyotrophique (SLA) et 20 témoins sains, avec chaque test d’enregistrement répété deux fois par deux médecins aveuglés. MScan a montré l’excellente reproductibilité à intra - et inter - rater avec les valeurs ICC > 0,98 et un coefficient de variation en moyenne 12,3 ± 1,6 %. Il n’y avait aucun différence entre les deux observateurs dans la reproductibilité intra-évaluateur. Durée moyenne d’enregistrement est de 6,27 ± 0,27 min.

Ce protocole décrit comment enregistrer un balayage de la CMAP et comment utiliser le logiciel MScan visant à obtenir une estimation du nombre et tailles les unités motrices fonctionnent. MScan est une méthode rapide, pratique et reproductible, qui peut être utile dans le diagnostic et surveillance progression de la maladie dans les maladies neuromusculaires.

Introduction

Système moteur mouvement est dépendante sur le bloc moteur, qui se réfère à une fibre de nerf moteur individuelle ainsi que les fibres musculaires, qu'il active, et bloc moteur nombre est le nombre de cellules de la corne antérieure ou axones innervant un muscle unique¹. Durant les processus de dénervation et de réinnervation, axones sains a assumer le rôle des axones qui sont perdus par germination collatéraux. Par conséquent, amplitude du potentiel d’action (CMAP) composé de muscle ne donne pas les informations nécessaires sur le degré de perte de l’unité motrice. Amplitude de la CMAP peut seulement commencer à tomber lorsque plus de 50 % des unités motrices sont perdues. De même, l’ampleur de l’activité spontanée anormale ou des changements de potentiel (MUP) bloc moteur n’est pas corrélée avec le degré de dénervation.

Dans l’ensemble, il n’y a aucune technique électrophysiologique permettant des mesures simples et directs du nombre d’unités motrices. Au lieu de cela, une estimation du nombre d’unités motrices (MUNE) sert à évaluer la perte de neurones moteurs basse². Plusieurs méthodes MUNE ont été développées depuis la mise en oeuvre de la première méthode, la stimulation progressive MUNE, qui a été introduit en 1971 par McComas³. La plupart des méthodes reposent sur la mesure plusieurs potentiels des unités motrices enregistré à la surface (sMUP) et en divisant la CMAP maximale de l’amplitude moyenne sMUP. Ces méthodes incluent la stimulation supplémentaire⁴, plusieurs point de stimulation (MPS)⁵et déclenchés par spike moyenne⁶. Autres méthodes MUNE ont utilisé des techniques statistiques basées sur la nature probabiliste de la cuisson d’une unité motrice en réponse à un stimulus^7,8,9,10. Cette variabilité signifie que différentes combinaisons d’unités motrices de tir mène à la variabilité de la taille des réponses CMAP. Indice numéro de bloc moteur (Munix) est qu'un plus récemment introduit méthode, qui utilise les séquences de brouillage surface enregistrées lors de contractions volontaires pour estimer la taille moyenne des sMUP^11,12.

Ces méthodes MUNE que tous souffrent d’une ou plusieurs limitations, telles que la présence de la subjectivité, dépendent de l’amplitude absolue de la CMAP, partialité dans la sélection des unités, le temps nécessaire pour goûter assez d’unités ou le temps nécessaire pour analyser les résultats. Une nouvelle méthode MUNE a récemment été élaboré, « CMAP scan MUNE » (MScan), de surmonter ces limitations¹³. Cette méthode évite les problèmes inhérents à la sélection de l’unité en tenant compte de la contribution de toutes les unités de la CMAP, tel que mesuré dans une courbe de stimulus / réponse détaillée ou CMAP scan^14,15. Elle évite également le temps d’analyse étendue d’une méthode similaire, le modèle-ajustage de précision^9,10, en utilisant de nouveaux algorithmes¹⁶. Dans une étude récente, la reproductibilité de MScan à estimer le nombre d’unités motrices était mieux que les deux méthodes plus traditionnelles, MPS MUNE et Munix¹³. En outre, MScan pouvait montrer perte de bloc moteur lors des phases initiales de la sclérose latérale amyotrophique (SLA) que MPS MUNE et Munix. MScan a été plus rapide que MPS MUNE et aussi vite que Munix¹³.

Cet article décrit la méthodologie de MScan en détail. Il résume également la rapportées antérieurement intra - et inter - rater reproductibilité de MScan chez les patients atteints de SLA et contrôle sains sujets¹³, peut permettre au lecteur de juger si la méthode ne conviendrait pas pour une étude prévue.

Protocole

Tous les sujets doivent donner leur consentement écrit avant l’examen, et le protocole d’enregistrement doit être approuvé par la planche d’examen éthique local approprié. Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Comité régional d’éthique scientifique et l’Agence danoise de Protection des données.

Remarque : Les enregistrements sont réalisés avec le protocole d’enregistrement " "TRONDNF" ", qui fait partie du logiciel (voir la Table des matières). Autre matériel utilisé est un stimulateur bipolaire, un éliminateur de bruit de 50 Hz, un amplificateur et un analogique / numérique (A/D) Conseil d’administration (également recommandé est un amplificateur audio pour le feedback de l’activité de l’électromyogramme (EMG), et une inhibition boîte pour couper le son pendant stimulation électrique). Numéro de l’unité de moteur estimation par la méthode MScan comporte trois étapes : 1) préparation du sujet (en ce qui concerne les études d’excitabilité nerveuse), 2) enregistrement du scan de la CMAP et 3) analyse des résultats avec le logiciel MScan. La procédure d’enregistrement décrite ci-dessous est spécifique pour les logiciels et les instruments que nous utilisons (voir la Table des matières) ; ceux-ci devront être adaptées pour d’autres logiciels et matériels.

1. préparation du sujet

1. Les sujets pour s’assurer qu’ils n’ont pas des antécédents de troubles du système nerveux (en particulier la neuropathie et syndrome du canal carpien), autre que le groupe de maladie qui feront l’objet de l’écran.
2. Instruire le sujet en détail sur les examens et une demande écrite préalable.
   1. Informer le sujet que lorsque l’enregistrement démarre, la puissance augmentera graduellement jusqu'à un maximum suivi d’une diminution progressive, et les examens prendra environ 5-6 min.
   2. Expliquer que le sujet connaîtront une sensation de chatouillement dans la main et les doigts.
   3. Informer le sujet que coupé l’alimentation électrique peut être immédiatement à tout moment lors de l’enregistrement, si le sujet sent trop d’inconfort.
3. Nettoyer l’objet's la main et l’avant-bras avec la peau préparation de gel et l’alcool.
4. Placer l’électrode d’enregistrement active sur le muscle de court abducteur du pouce et de l’électrode de référence sur l’articulation métacarpo-phalangienne du pouce (Figure 1).
5. Placer une électrode de masse sur le dos de la main.
6. Connecter les électrodes pour le préamplificateur (Figure 1).
7. Scotchez les doigts ensemble pour éliminer le bruit et les artefacts en raison des mouvements volontaires (Figure 1).
8. Maintenir la température de la peau entre 32 ° C et 36 ° C avec une lampe de réchauffement de la planète.

2. enregistrement du Scan de la CMAP

Remarque : Toutes les actions du logiciel décrites ci-dessous sont spécifiques pour les logiciels et les instruments que nous utilisons (voir la Table des matières) ; ceux-ci devront être adaptées pour d’autres logiciels et matériels.

1. Démarrez le système informatisé semi-automatisé.
2. Sélectionnez Protocole d’enregistrement 'MScan-R' dans l’écran « Sélectionner le protocole d’enregistrement ».
3. Acceptez les paramètres par défaut pour le préamplificateur et le stimulateur.
4. Sur la forme « Sélectionner les paramètres d’enregistrement », entrez dans la zone de « Fichier de sortie » un préfixe d’opérateur 2 ou 3 lettres, puis cliquez sur le bouton de O.K. "" "".
5. Lorsque le programme affiche l’entrée brute EMG, sélectionnez les paramètres d’un 'MScan' (étape de l’analyse, intervalle interstimulu et largeur d’impulsion) manuellement, ou accepter les paramètres par défaut : largeur de la stimulation de 0.2ms, scan étape de 0,2 % et interstimulus intervalle de 0,5 s. cliquez sur " "OK" " ou appuyez sur la touche d’échappement "" "" pour continuer.
   Remarque : Les paramètres par défaut ont été acceptés dans cette étude. Les paramètres de filtre ont été 3 Hz-3 kHz.
6. Placer une électrode de stimulation bipolaire repositionnable sur le nerf médian au niveau du poignet pour trouver le site du seuil le plus bas. Cliquez sur " "OK" " pour commencer la stimulation.
7. L’écran suivant affiche le stimulus (initialement sortie maximum de 15 %) et la réponse EMG ; Ajustez la position de l’électrode pour trouver le site du seuil le plus bas (c'est-à-dire la plus grande réponse). Ajustez la position des électrodes enregistrement si nécessaire pour assurer que la forme de la CMAP est diphasique avec un seul pic, si possible. Si nécessaire, ajuster la force de stimulation avec l’Insert' 'et '' de supprimer les clés. Puis, cliquez sur " "OK" " de continuer.
8. Réponse « Modifié » apparaît, avec la « fenêtre », dans lequel la réponse est mesurée, indiquée par une ligne magenta horizontale. Assurez-vous que la ligne verte courte devant la fenêtre (indique la ligne de base) est une ligne plate entre artefact de stimulus et réponse. Si nécessaire, configurez le début de la fenêtre en appuyant sur le bouton droit de la souris, faites glisser le curseur vers la droite et puis relâchez le bouton pour la fin de la fenêtre.
   Remarque : La hauteur de pic CMAP est mesurée entre la base et la pointe vers le haut dans la fenêtre et est indiquée par une ligne bleue verticale.
   Cliquez sur " "OK" " pour continuer.
9. Remplacer l’électrode repositionnable avec un adhésif non polarisable stimulant électrode cathode et placer une anode 2 cm proximalement le long du nerf médian ; trace de fond montre maintenant un gain élevé EMG. Encourager le sujet pour trouver la position la plus détendue pour leur main minimiser l’activité spontanée. Cliquez sur " "OK" " pour continuer.
10. Augmenter l’intensité de stimulation manuellement en appuyant sur la touche d’insertion "" "" jusqu'à ce que le stimulus actuel est au-dessus du niveau de l’amplitude maximale de la CMAP ; tout d’abord, augmentent par tranches de 3 % dans l’intensité de la stimulation et puis pour un réglage suivre les étapes de 1 %.
11. Vérifiez la fenêtre et le pic mesure avant de cliquer sur le bouton d’OK "" "" pour démarrer le scan de la CMAP.
12. Notez qu’après que les réponses à des stimuli supramaximal 20 (les scans) sont enregistrés, l’intensité du stimulus est automatiquement diminuée par petites étapes, de la stimulation supramaximal jusqu'à ce qu’il n’est plus une réponse motrice discernable, puis une autre série de 20 CMAPs (après analyse) est enregistrée.
    Remarque : Les données sont tracées comme un balayage de 'CMAP', ou une courbe de réponse de relance détaillé avec l’amplitude de la réponse motrice sur l’axe y et stimulus intensité sur l’axe des abscisses. Chez des sujets sains, cela crée une courbe en forme de S, alors que chez les patients avec un nombre réduit d’unités motrices, comme dans l’ALS, la courbe développe un aspect de gradin (Figure 2).
13. Notez qu’en plus de la rétroaction obtenue dans la zone d’inhibition de, il est possible de vérifier dans le panneau central du côté gauche si le sujet est détendu. Regardez le CMAP (modifiée) sur le panneau supérieur gauche et sur le panneau en bas à gauche, la diminution de l’intensité de stimulation (seuil). Suivez la CMAP Scan sur le côté droit.
14. Terminer l’enregistrement en cliquant sur le " "bouton OK" " dans le coin inférieur droit à moins qu’un balayage de répétition est nécessaire et enregistrer les données.
    Remarque : Lorsque vous remplissez le « Légendes et mise à l’échelle » forme, il est nécessaire de remplacer tous les points d’interrogation.

3. MScan Analyses

Remarque : Toutes les actions du logiciel décrites ci-dessous sont spécifiques pour les logiciels et les instruments que nous utilisons (voir la Table des matières) ; ceux-ci devront être adaptées pour d’autres logiciels et matériels.

1. Un modèle pour l’analyse de la CMAP
   1. Pour analyser l’enregistrement en mode hors connexion, début du programme d’analyse et de cliquer sur " "OK" " pour sélectionner le dernier enregistrement pour analyse.
   2. Cliquez sur le " "sélectionnez 'fichier Fit MScan QZD" " dans le menu " "MScanFit" ".
      Remarque : On peut choisir à la place de " "MScan Fit sur le fichier ""de la MEM. Il est possible de sélectionner " "MScan Fit sur fichier dat de (mA mV)" " dans le cas où l’analyse de la CMAP a été enregistré avec un équipement différent de celui utilisé ici alo. Voir ci-dessous comment faire pour créer un fichier DAT.
   3. Observer que le programme génère d’abord un modèle préliminaire et va ensuite à optimiser l’ajustement. Aucune intervention de l’utilisateur n’est nécessaire jusqu'à ce que la barre de progression multicolores dans la zone « Optimisation » est complétée et le bouton " "Stop" " est grisé.
   4. Le modèle préliminaire fournit une première supposition d’un modèle, dérivé de la pente et l’écart au fil des parties successives de l’analyse. Notez que l’analyse originale (en noir) et une analyse générés par le modèle (en magenta) peuvent être tracées à côté. Suivre le modèle et les améliorations du modèle sur l’écran de texte et autres affichages.
      Remarque : Affichages alternatifs peuvent être sélectionnés en tout temps selon les options dans les « données à tracer », « Intrigue amplitudes comme » et « Tracer type » boîtes.
   5. Effectuer une optimisation afin d’améliorer l’ajustement de la CMAP enregistré en faisant des réglages de série pour réduire au minimum la différence entre la CMAP scans simulés et enregistré¹⁶.
      Remarque : Cela exécute plusieurs optimisations successivement, en commençant par le modèle préliminaire, comme décrit dans le détail de la¹⁵. Si l’optimisation augmente le nombre d’unités, puis la prochaine tentative au montage du lecteur commence par créer un modèle avec plus d’unités, alors que si la première optimisation réduit le nombre d’unités, la deuxième tentative débute par un modèle avec moins d’unités. Si tout fonctionne bien, la procédure d’optimisation se concentre sur le meilleur nombre d’unités pour s’adapter à l’analyse.
   6. Notez que lorsque vous exécutez la procédure d’optimisation, le panneau Optimisation présente également une barre de progression multicolores.
   7. Utilisez les différentes options de traçage à la boîte de type "" "" tracer, c.-à-d., tracés de contour, erreur v N unités, unités du modèle, amplitude cumulée de suivre le processus d’optimisation.
      Remarque : Les changements dans le modèle au cours de la procédure d’optimisation sont continuellement mis à jour selon le tout dernier modèle, et les améliorations dans le modèle peuvent être suivies par les différentes options de traçage et sur l’affichage de texte.
      1. Cartes de contour
         1. Utiliser les cartes de contour afin d’évaluer la précision du modèle en brouillant les points et en générant un score d’erreur basé sur la différence dans les distributions de XY¹⁵. Diff de sélectionner " "" " et " "carte de Contour "" affiche pour voir les différences entre les enregistré et le modèle CMAP scanne comme une carte de contours. Ce sont ces différences qui le processus d’optimisation tente de minimiser.
            Remarque : « Cartes de Contour » permet à la densité de probabilité d’obtenir une réponse donnée à un stimulus donné. Le niveau d’erreur dépend de la différence entre la carte de contours originale et modélisée, et cela peut être visualisée en sélectionnant le panneau de 'option Diff' dans le top et le tracé de Contour' 'dans le panneau de type de terrain. Les lignes rouges indiquent qu’il y avait une plus grande densité de points dans le scan original, et les lignes vertes indiquent plus de points dans le scan modélisé. L’intrigue de différence en haut indique l’intensité de stimulation au cours de laquelle sont trouvent les plus grosses erreurs.
      2. Unités de v N erreur
         1. Suivez la procédure d’optimisation en sélectionnant le journal-journal 'parcelle d’unités' erreur v N. Chaque étape de la procédure d’optimisation est tracée dans une couleur différente, correspondant aux barres dans le panneau d’optimisation' '.
      3. Unités du modèle
         1. Cela permet de voir comment la moyenne amplitude CMAP est constituée par l’engagement d’axones différents dans le modèle ; la partie supérieure montre les amplitudes de pointe et les distributions de seuil les unités motrices individuelles.
      4. Amplitude cumulée
         1. Notez que les unités sont tracées par ordre croissant de taille, plutôt que de seuil. La courbe noire parcelles le nombre cumulatif d’unité, alors que la courbe rouge montre amplitude cumulée.
2. Lorsque le processus d’optimisation est terminé, afficher les résultats de l’analyse sur le « affichage du texte MScanFit ». Les paramètres disponibles de MScan, c.-à-d., nombre d’unités, amplitude médiane, plus grande taille de l’unité sont indiquées sur l’affichage de texte.
3. Cliquez sur le " "OK" " dans la boîte « Enregistrer l’ajustement au fichier MEM » pour enregistrer le modèle dans le fichier MEM pour des analyses plus poussées.

4. CMAP numériser à l’aide de MUNE. Fichiers DAT

Remarque : Une version alternative et gratuite du logiciel permet une analyse de la CMAP scanne enregistrées par d’autres appareils.

1. Générer le fichier a.DAT contenant la numérisation de la CMAP à analyser.
   Remarque : Cela doit être un fichier texte dans un format standard de 2 colonnes, avec l’intensité de la stimulation de mA dans une colonne et d’amplitude de la CMAP en mV dans une autre colonne.
2. Générer un approprié. Fichier DAT en copiant deux colonnes d’un fichier de feuille de calcul dans un logiciel de retouche de texte, puis désignant l’extension comme. DAT plutôt que. TXT.
   1. Effectuer toutes les autres étapes de l’analyse de MScan comme décrit précédemment, après le lancement du programme autonome et en sélectionnant le. Fichier DAT.
3. Trouver les données de programme, manuel et spécimen de freeware sur le site FTP de University College London (hôte : 144.82.46.62, nom d’utilisateur : QtracW, mot de passe : Hg32wK5e).

Résultats

Les résultats suivants ont été obtenus dans une étude récente, dans lequel la méthode MScan a été comparée à deux techniques établies : stimulation de point multiple MUNE (MPS) et le bloc moteur numéro index (Munix)¹³. Les résultats montrent qu’avec la technique décrite dans le présent protocole, des résultats cohérents avec excellente reproductibilité peuvent être réalisés. La méthode peut différencier les patients ALS de témoins sains d...

Discussion

Les étapes critiques au sein du protocole : MScan est une procédure très automatisée, mais comme avec toutes les méthodes de EMG, il faut obtenir des résultats cohérents. À l’étape de la préparation, il est important de parvenir à relaxation, puisque des artefacts activité ou mouvement spontanées pendant le balayage de la CMAP introduisent variance fallacieuse de la CMAP et confondent la génération du modèle préliminaire.

Modifications et dépannage...

matériels

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