הערכה של הפעלת שרירים נשימה בעזרת נשימה בקרת מנוע הערכה (RMCA) אצל אנשים עם פגיעה בחוט השדרה כרונית

Summary

מטרתו של פרסום זה היא להציג את העבודה המקורית שלנו על גישת electromyographic משטח רב שריר לאפיין דפוסי הפעלת שרירים בדרכי הנשימה כמותית באנשים עם פגיעה בחוט השדרה כרונית באמצעות ניתוח המבוסס על הווקטור.

Abstract

במהלך נשימה, הפעלה של שרירי נשימה מתואמת על ידי הזנה משולבת מהמוח, גזע המוח, וחוט השדרה. כאשר התיאום הזה מופר על ידי פגיעה בחוט השדרה (SCI), שליטה על שרירי נשימה מעוצבבים מתחת לרמת הפגיעה נפגעת ^1,2 מוביל לתפקוד לקוי של שרירים נשימה וסיבוכים ריאתי. תנאים אלה הם בין הגורמים המובילים למוות בחולים עם SCI ^3. בדיקות תפקוד ריאות רגילות שהערכת תפקוד מוטורי נשימה כוללות תוצאות spirometrical ומקסימום נשימה לחץ: קיבולת חיונית בכפייה (FVC), נפח נשיפה מאולץ בשנייה אחת ₍₁ FEV), לחץ שאיפה מקסימלי (PI _{מקסימום)} ולחץ מקסימאלי נשיפה (PE _{מקסימום)} ^4,5. ערכים אלה מספקים מדידות עקיפות של ביצועי שריר הנשימה ^6. בפרקטיקה ומחקר קליניים, electromyography פני השטח (sEMG) נרשם משרירי הנשימהניתן להשתמש בו כדי להעריך את התפקוד מוטורי נשימה ולעזור לאבחן התוקפת פתולוגיה. עם זאת, שוני במשרעת sEMG מעכב את המאמצים לפתח מדדים אובייקטיביים וישירים של תפקוד מוטורי ⁶ דרכי הנשימה. בהתבסס על גישת sEMG רב שריר לאפיין שליטה מוטורית של שרירי גפיים ^7, המכונים מדד התגובה מרצון (VRI) ^8, פיתחנו כלי אנליטי לאפיון בקרת נשימה מנוע ישירות מsEMG הנתונים שנרשמו מרירי נשימה מרובים במהלך ההתנדבות משימות בדרכי הנשימה. יש לנו מכונים בקרת מנוע הערכת נשימה זו (RMCA) ^9. שיטת ניתוח וקטור זה מכמת את הסכום וההפצה של פעילות על פני שרירים ומציגה אותו בצורה של מדד שמתייחסת באיזו מידה דומה לפלט sEMG תוך בדיקת נושא שמקבוצה של נבדקים בריאים (לא פצועים). ערך המדד וכתוצאה הוכח יש תוקף פנים גבוה, רגישותוסגוליות ^9-11. אנחנו הראו בעבר כי תוצאות ⁹ RMCA לתאם באופן משמעותי עם רמות של SCI מידות ותפקוד ריאות. אנו מביאים כאן את השיטה כדי להשוות דפוסים שלאחר חוט השדרה פגיעה בדרכי הנשימה מרובות שרירים הפעלת כמותית לאלו של אנשים בריאים.

Protocol

1. הגדרות

1. ראשי אלקטרודה משטח הונחו על שריר הבטן של שרירי שמאל (L) וימין (R) בדרכי הנשימה: sternocleidomastoid (SC), שונים צלעות (S), הטרפז עליון על קו midclavicular (UT), חלק clavicular של בית חזה בקו midclavicular (P ), סרעפת על קו ליד עצם (ד '), בין צלעי בשטח 6 ^ה צלעי בקו קדמי בבית השחי (IC), abdominus Rectus ברמת טבור (ע"ר), abdominis obliquus על קו midaxillary (O), הטרפז תחתון paraspinally ברמת midscapular (שעון מקומי ), וparaspinal paraspinally על הכסל intercrestal קו (PS) ^6. האלקטרודות הקרקעיות הונחו על תהליכי acromion. מערכת מעבדת תנועה חזרה יחידת Pack, עם אלקטרודות המחוברות, הייתה קשורה לתנועת יחידת מעבדת EMG שולחן כתיבה למעלה ומערכת Powerlab (איור 1).
2. מעגל ניטור T-חתיכה להקליט את לחץ נתיב האוויר הורכב כפי שמוצג באיור 2 ומחובר לPressu נמוךמתמר מחדש (MP45) באמצעות צינור אוויר.
3. MP45 היה קשור לCD15 וPowerlab המערכת (איור 1 ולוח 1).

2. RMCA פרוטוקול

1. את המשימות מוטורי הנשימה כללו משימות מקסימליים inspiratory לחץ (MIPT) ומשימות לחץ נשיפה מקסימליים (MEPT). כדי לבצע MIPT או MEPT, נבדקים התבקשו לייצר מאמץ שאיפה מרבי מנפח שיורית או מאמצי נשיפה מקיבולת הריאות כוללת של 5 שניות באמצעות מעגל ניטור T-חתיכה (איורים 1 ו -2). כל תמרון היה רמז על ידי צליל נשמע ארוך של 5 שניות וחזר על 3x. דקות לפחות 1 של מנוחה הייתה מותרת בין כל מאמץ.
2. קלט EMG היה מוגבר עם רווח של 2,000; מסונן ב30-1,000 הרץ וידגם ב2,000 הרץ. קלט לחץ נתיב האוויר היה מכויל במי 100 ס"מ וידגם ב2,000 הרץ. תשומות לחץ EMG ודרכי נשימה הוסבו על ידי המערכת באמצעות רכישת Powerlab מלא 16-bit סולם ADCרזולוציה. אותות לחץ נתיב אוויר, sEMG וסמן נרשמו בו זמנית ^9.

3. ניתוח נתונים

1. Multi-שריר פעילות הפצת ניתוח של 5 שניות כל החלונות לMIPT או MEPT נקבעו מסמן האירוע ולחץ נתיב אוויר נרשם עם טון הרימוזים שסמן את הנושא מתי להתחיל ולסיים את המשימה (איור 3). פעילות sEMG לכל שריר חושב באמצעות שורש ממוצע ריבוע אלגוריתם (RMS) ^6,12 (איור 4). שלושה ניסויים חוזרים ונשנים לכל משימה היו בממוצע ¹³ לכל שריר (ערוץ).
2. Multi-דפוסי הפעלת השרירים הוערכו בהתבסס על שיטת ניתוח המכונה וקטור מדד התנדבות התגובה (VRI) ⁸ (איורים 4-6) באמצעות תוכנת Matlab מחוייט (MathWorks). לכל תמרון, חישוב VRI מייצר שני ערכים, עצמה ומדד דמיון (SI) (איורים 5-6).פרמטר הגודל, כמות פעילות sEMG משולבת לכל השרירים בתוך חלון זמן המסוים, חושב כאורכו של וקטור התגובה (קרוואנים) למשימה ספציפית (איור 7). מדד הדמיון (SI) מספק ערך המבטא כמה דומה RV של נושא SCI הוא וקטור תגובת אבטיפוס (PRV) התקבל מנבדקים בריאים באותה המשימה. ערך SI חושבו עבור כל משימה כפי שהקוסינוס של הזווית בין קרוואנים הנושא SCI וPRV. ערך SI נע בין 0 ל 1.0 שבו ערך של 1.0 מייצג את ההתאמה הטובה ביותר עבור וקטורים לעומת ⁹ (איור 8).

תוצאות

איור 3 מייצג את electromyogram ולחץ נתיב אוויר (על גבי) נרשם בו זמנית בMEPT מהלא פצועים (משמאל) וSCI יחידים (מימין). הערה ירידה בלחץ דרכי הנשימה והעדר פעילות בשרירי sEMG נשיפה מאומצות בנושא SCI בהשוואה לאדם שאינו פצוע (מסומן באליפסות אפורות). שימו לב גם כי התחלה של הפעילות, כפ?...

Discussion

בדיקות קליניות רגילות להערכת תפקוד מוטורי נשימה לאחר SCI והפרעות אחרות כוללות את הבדיקות תפקוד ריאות ואת קנה מידה האמריקנית השדרה פגיעה אגודת ירידת ערך (AIS) הערכת ^14,15. עם זאת, כלים אלה לא נועדו להערכה כמותית של תא המטען ובקרת נשימה מנוע. בעבודה שלנו שפורסם בעבר ^9...

Materials

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