CMAP сканирования Валерий (MScan) - роман моторный блок номер метод оценки (Валерий)

Резюме

Этот протокол описывает новый способ оценить количество функционирующих двигательных единиц в мышце, путем установки модели к кривой подробный стимул реакция соединения мышц потенциала действий. Это быстро и легко выполнить и анализировать и имеет отличную воспроизводимость.

Аннотация

Как и другие методы для мотора номер оценки (Валерий), соединения мышц сканирования потенциал действия (CMAP) Валерий (MScan) является неинвазивное электрофизиологическое метод, чтобы оценить количество функционирующих двигательных единиц в мышце. Валерий является важным инструментом для оценки нейропатии и neuronopathies. В отличие от большинства методов MUNE в использовании MScan оценивает всех двигательных единиц в мышце, путем установки модели к кривой подробный стимул реакция, или CMAP сканирования. Таким образом, он избегает предвзятости, присущие всем MUNE методы, основанные на экстраполяции небольшой образец единиц. Как «Bayesian MUNE,» MScan анализ работ путем установки модели, состоящие из двигательных единиц с разными амплитудами, порогов и порог вариативности, но метод установки совершенно разные и завершено в течение пяти минут, а не несколько часов. Автономный анализ MScan работает в два этапа: во-первых, Предварительная модель формируется на основании склона и дисперсия точек сканирования, и во-вторых, эта модель затем перерабатывается путем настройки всех параметров для улучшения соответствия между первоначального сканирования и Сканирование, созданные моделью.

Этот метод был протестирован на воспроизводимость и время на 22 больных боковой амиотрофический склероз (ALS) и 20 здоровых элементов управления, каждый тест записи повторяются дважды в двух ослепленный врачей. MScan показал внутри и между rater повторяемость значениями ICC > 0,98 и коэффициент вариации усреднения 12.3 ± 1,6%. Нет никакой разницы в интра оценщик воспроизводимость между двумя наблюдателями. Средняя записи время было 6.27 ± 0.27 min.

Этот протокол описывает как записать CMAP сканирования и как использовать MScan программного обеспечения для получения оценки числа и размеров функционирующего двигательных единиц. MScan — это быстрый, удобный и воспроизводимый метод, который может быть полезным для диагностики и мониторинга прогрессирования заболевания в нервно-мышечных расстройств.

Введение

Моторные системы движения зависит от блока электродвигателя, который ссылается на отдельных нервных волокон мотор вместе с мышечных волокон, которые он активирует, и блок электродвигателя это количество переднего рога клеток или аксонов, иннервирующих одной мышцы¹. Во время процесса денервации и Реиннервация здорового аксоны взять на себя роль аксонов, которые потеряли, сопутствующего прорастают. Таким образом амплитуда потенциал действия (CMAP) соединения мышц не дает необходимую информацию о степени потери мотора. CMAP амплитуда может только начать осенью, когда более 50% двигательных единиц теряются. Аналогичным образом величина аномальные спонтанной активности или электродвигателя потенциал (МУП) изменения не коррелируют с степень денервации.

В целом существует не электрофизиологических метод, который позволяет для простых, прямых измерений номер мотора. Вместо этого оценку числа блок электродвигателя (Валерий) используется для оценки ниже мотонейрона потери². После осуществления первого метода, добавочное стимуляции MUNE, который был представлен в 1971 году Лорисса³были разработаны несколько MUNE методы. Большинство методов были основаны на измерения несколько Записанная поверхность мотора потенциалов (sMUP) и деления максимального CMAP по амплитуде средняя sMUP. Такие методы включают в себя дополнительные стимуляции⁴, множественные точки стимуляции (MPS)⁵и Спайк срабатывает усреднения⁶. Другие методы MUNE использовали статистические методы, основанные на вероятностный характер стрельбы мотора в ответ на стимул^7,8,9,10. Эта изменчивость означает, что выпустив различные комбинации двигательных единиц приводит к изменчивости в размере CMAP ответов. Моторный блок с номером index (Munix) является более недавно представил метод, который использует шаблоны поверхности вмешательства, записанный во время добровольных сокращений, чтобы оценить средний размер sMUP^11,12.

Эти методы MUNE все страдают от одного или нескольких ограничений, например наличия субъективности, зависимость от абсолютной CMAP амплитуды, предвзятость в выборе единиц, долгое время, необходимое для выборки достаточно единиц или долгое время, необходимое для анализа результатов. Новый метод Валерий был недавно разработан, «CMAP сканирования MUNE» (MScan), чтобы преодолеть эти ограничения¹³. Этот метод позволяет избежать проблемы, присущие единица отбора, принимая во внимание вклад всех подразделений в CMAP, как измеряется в подробный стимул реакция кривой, или CMAP сканирования^14,15. Это также позволяет избежать время расширенного анализа^109,же, модель штуцера метод, с помощью новых алгоритмов¹⁶. В недавнем исследовании воспроизводимость MScan оценки числа моторных единиц был лучше, чем два более традиционные методы, MUNE м/с и Munix¹³. Кроме того MScan может показать мотора потери в ранних стадиях боковой амиотрофический склероз (ALS) чем MUNE м/с и Munix. MScan был быстрее, чем MUNE м/с и так же быстро, как Munix¹³.

Этот документ описывает методологию MScan в деталях. Он также кратко сообщалось ранее внутри и между rater воспроизводимость MScan у больных с ALS и здорового управления субъектов¹³, которая может позволить читателю судить, будет ли метод подходит для запланированного исследования.

протокол

Все субъекты должны дать свое письменное согласие до экспертизы, и протокол записи должны быть утверждены соответствующие местные этическим платах. Все методы, описанные здесь были утверждены региональными научно-этическим вопросам и Датского агентства по охране данных.

Примечание: Записи сделаны с протоколом »TRONDNF» запись, которая является частью программного обеспечения (см. таблицу материалы). Другое оборудование используется является стимулятором биполярный, каплеуловителя шум 50 Гц, усилитель и аналого цифровые (A/D) Совет (также рекомендуется аудио усилитель для обратной связи деятельности электромиограммы (ЭМГ) и звука поле отрезать звук во время Электрическая стимуляция). Мотор номер оценки по методу MScan включает три этапа: 1) подготовка субъекта (что касается исследования возбудимости нерва), 2) записи CMAP сканирования и 3) анализа результатов с MScan программного обеспечения. Процедура записи, описанные ниже определенного программного обеспечения и инструментов мы используем (см. Таблицу материалов); они должны быть адаптированы для других программного и аппаратного обеспечения.

1. Подготовка субъекта

1. Экран предметам, чтобы обеспечить, что они не имеют каких-либо истории расстройств нервной системы (особенно нейропатии и синдром запястного канала), кроме болезни группу, которая будет рассмотрена.
2. Указание темы подробно о экзаменов и запрос письменного согласия.
   1. Сообщите тему что когда запись начинается, власть будет постепенно увеличен до максимум следуют поэтапное сокращение, и экзамены будут принимать около 5-6 мин.
   2. Объясните, что этому вопросу будет испытывать ощущение щекотки рук и пальцев.
   3. Сообщите тему немедленно в любой момент во время записи, власть может быть отключена, если тема чувствует себя слишком много дискомфорта.
3. Очистить тема's руки и предплечья с кожей prep гель и алкоголя.
4. Поместите активную запись электрод похититель pollicis brevis мышц и электрод сравнения на metacarpo фаланг сустава большого пальца (рис. 1).
5. Место местах электрода на спинку рукой.
6. Подключите эти электроды для предварительного усилителя (рис. 1).
7. Лента пальцы вместе, чтобы устранить шум и артефакты из-за добровольное движение (рис. 1).
8. Поддержание температуры кожи между 32 ° C и 36 ° C потепления лампой.

2. запись CMAP сканирования

Примечание: Все описанные ниже действия программного обеспечения являются специфическими для программного обеспечения и инструментов мы используем (см. Таблицу материалов); они должны быть адаптированы для других программного и аппаратного обеспечения.

1. Начало полуавтоматические компьютеризированной системы.
2. Выберите протокол записи MScan-R' '«Выберите протокол записи» формы.
3. Примите параметры по умолчанию для предварительного усилителя и стимулятор.
4. В форме «Выберите параметры записи» введите в поле «Выходной файл» 2 - или 3-буквенный префикс оператора, а затем нажмите на кнопку ОК» ».
5. Когда программа отображает ввода сырья ГРП, вручную выбрать параметры либо 'MScan' (шаг сканирования, interstimulus интервал и ширина стимул), или примите параметры по умолчанию: стимул ширина 0.2ms, шаг сканирования 0,2%, и interstimulus интервал 0,5 s. Нажмите на "" ОК или нажмите клавишу Escape'' ''продолжать.
   Примечание: В этом исследовании были приняты параметры по умолчанию. Настройки фильтра были 3 Гц-3 кГц.
6. Место перемещаемый биполярный электрод стимулирования на срединного нерва в запястье, чтобы найти сайт низкий порог. Нажмите кнопку " "ОК» , чтобы начать стимуляции.
7. На дисплее следующий стимул (первоначально 15% Макс выход) и ГРП ответ; Отрегулируйте положение электрода найти сайт низкий порог (то есть крупнейший ответ). Отрегулируйте положение электродов запись, если необходимо убедиться, что форма CMAP двухфазный с одной вершиной, если это возможно. При необходимости, отрегулировать прочность стимул с Insert' ' '' удалить клавиши и. Затем нажмите кнопку ОК» . »
8. «Изменение» ответ появляется, с «окно», в котором измеряется ответ, горизонтальной линией пурпурного. Убедитесь, что короткой зеленой линии перед окном (указывает базовый) плоская линия между артефакт стимулом и ответом. Если необходимо, установите начала окна, нажав правую кнопку мыши, перетащите курсор вправо, а затем отпустите кнопку для конца окна.
   Примечание: CMAP пик высота измеряется от базовой линии до вершины вверх в пределах окна и обозначается вертикальной синей линией.
   Нажмите "ОК» , чтобы продолжить.
9. Замените перемещаемый электрода не рассмотрено клей стимулирования катод электрода и размещать анод 2 см проксимальнее вдоль срединного нерва; дно трассировки теперь показывает высокий коэффициент усиления ГРП. Поощрять тему найти наиболее расслабленной позе для их руки к минимуму спонтанной активности. Нажмите "ОК» , чтобы продолжить.
10. Увеличение интенсивности стимула вручную, нажав клавишу Insert" ", до тех пор, пока текущий стимулом является выше уровня максимальной амплитуды CMAP; Во-первых увеличить с шагом 3% интенсивности стимула, а затем для тонкой корректировки использования шаги 1%.
11. Проверьте окно и пик измерение перед нажатием на кнопку OK" "чтобы начать сканирование CMAP.
12. Обратите внимание, что после того, как записаны ответы на 20 supramaximal раздражителей (предварительное сканирование), интенсивности стимула автоматически уменьшается в малых шагов, от стимуляции supramaximal до тех пор, пока не существует заметного мотор ответ, а затем еще один набор 20 CMAPs (после проверки) записывается.
    Примечание: Данные выводятся как' 'CMAP сканирования, или кривой отклика подробный стимул с амплитудой мотор ответ на оси y и стимул интенсивности на оси x. В здоровых испытуемых это создает S-образной кривой, тогда как у больных с сокращением количества двигательных единиц, как ALS, кривая развивает ступенчатый вид (рис. 2).
13. Обратите внимание, что в дополнение к обратной связи, за счет подавления поле, это можно проверить в средней панели на левой стороне, если предметом является расслабленным. Посмотрите на CMAP (измененные) на левой верхней панели и на панели слева внизу, уменьшение интенсивности стимула (порог). Выполните сканирование CMAP на правой стороне.
14. Закончите запись, нажав на " "ОК» кнопку в правом нижнем углу, если требуется повторное сканирование и сохранить данные.
    Примечание: При заполнении «Легенды и масштабирование» формы, необходимо заменить все вопросительные знаки.

3. MScan анализы

Примечание: Все описанные ниже действия программного обеспечения являются специфическими для программного обеспечения и инструментов мы используем (см. Таблицу материалов); они должны быть адаптированы для других программного и аппаратного обеспечения.

1. Установка модели CMAP сканирования
   1. Анализировать в автономном режиме, начать запись программы анализа и нажмите на "ОК» для выбора последней записи для анализа.
   2. Нажмите на " "выберите 'Fit MScan QZD файл" "MScanFit» в меню.
      Примечание: Можно вместо этого выбрать Fit MScan MEM файла "" ". Это Ало можно выбрать Fit MScan на файл dat (mA mV) "" "в случае, если сканирование CMAP был записан с оборудованием, отличается от той, которая используется здесь. Смотрите ниже как создать DAT файлов.
   3. Отмечают, что программа сначала создает предварительные модели и затем переходит к оптимизации fit. Вмешательство пользователя не требуется до тех пор, пока разноцветные прогресс бар в поле «Оптимизация» является полное и остановка'' ''кнопка неактивна.
   4. Предварительная модель обеспечивает первый думаю модели, производные от склона и дисперсия над последовательных частей сканирования. Обратите внимание, что оригинальный сканирования (в черном) и сканирования, полученные модели (в пурпурный) могут отображаться бок о бок. Следуйте модель и усовершенствования в модели на отображение текста и альтернативных дисплеев.
      Примечание: Альтернативные дисплеи могут быть выбраны в любое время согласно параметрам в «Данных для печати», «Сюжет амплитуд как» и «Участок типа» коробки.
   5. Выполните оптимизацию для улучшения по размеру записанные CMAP путем последовательной корректировки для сведения к минимуму разницу между моделируемых и записанные CMAP сканирует¹⁶.
      Примечание: Это работает несколько оптимизаций подряд, начиная с подготовительной моделью, как описано в деталях¹⁵. Если оптимизация увеличивает количество единиц, то следующая попытка установки сканирования начинается, создавая модель с более единиц, тогда как если первая оптимизация сократить количество единиц, вторая попытка начинается с модели с меньшим количеством единиц. Если все работает хорошо, процедура оптимизации нулей на лучших количество единиц для сканирования.
   6. Обратите внимание, что при выполнении процедуры оптимизации, оптимизация группа также показывает разноцветные прогресс бар.
   7. Используйте различные варианты построения в поле Тип» »сюжет, т.е., Контурная участки, ошибка v N единиц, модель подразделений, совокупный амплитуды следовать процессу оптимизации.
      Примечание: Изменения в модели во время процедуры оптимизации постоянно обновляются в соответствии с последней моделью и усовершенствования в модели может следовать различные варианты печати и отображения текста.
      1. Контурные карты
         1. Используйте контурные карты для оценки точности модели путем размытия точки и генерации ошибки Оценка на основе разницы в x-y дистрибутивов¹⁵. Diff выберите "" и отображает контурная карта'' ''чтобы увидеть различия между записанные и модель CMAP сканирует как контурная карта. Именно эти различия, которые процесс оптимизации пытается свести к минимуму.
            Примечание: «Контурные карты» позволяет плотность вероятности получения данного ответа с иной раздражитель. Оценка ошибки зависит от разницы между оригинальным и моделируется контурная карта, и это могут быть визуализированы, выбрав контур участок' 'и 'Diff' опции в верхней группы в панели типа построения. Красные линии показывают, что там было больше плотность точек в оригинальной сканирования, и зеленые линии показывают больше очков в моделируемой сканирования. Разница участок в верхней указывает интенсивности стимула, на которых находятся самых распространенных ошибок.
      2. Ошибка v N единиц
         1. Следуйте процедуре оптимизации, выбрав log-log – 'ошибка v N единиц' участок. Каждый этап процедуры оптимизации строится в разные цвета, соответствующие баров в панели Оптимизация' '.
      3. Модель единиц
         1. Использовать это, чтобы увидеть, как средняя амплитуда CMAP состоит из набора различных аксоны в модели; Верхняя часть показывает пик амплитуд и порог распределений индивидуальных двигательных единиц.
      4. Накопительное амплитуда
         1. Обратите внимание, что блоки выводятся в порядке увеличения размера, а не пороговое значение. Черная кривая участков номер накопительного устройства, в то время как красная кривая показывает совокупное амплитуды.
2. После завершения процесса оптимизации, просмотрите результаты анализа на экране «текст MScanFit». Доступные параметры MScan, то есть, количество единиц, средний амплитуды, большой размер блока отображаются на дисплее текста.
3. Нажмите на " "кнопку ОК» в поле «Сохранить подходят файл MEM» чтобы сохранить модель в MEM файл для дальнейшего анализа.

4. CMAP сканирования с помощью Валерий. DAT файлов

Примечание: Альтернативные и бесплатные версии программного обеспечения позволяет проводить анализ CMAP сканирует, записанные другим оборудованием.

1. Создать файл a.DAT, содержащий CMAP сканирования для анализа.
   Примечание: Это должен быть текстовый файл в стандартном формате 2-колонки, с интенсивностью стимул в мА в одном столбце и CMAP амплитуды в МВ в другом столбце.
2. Создание подходящей. DAT файл путем копирования два столбца из файла электронной таблицы в текст редактирования программного обеспечения и затем назначения расширение как. DAT вместо. TXT.
   1. Выполните все другие MScan анализа как описано ранее, после запуска отдельной программы и выбора. DAT-файл.
3. Найти бесплатные программы, руководство и образец данные о Университета Колледж Лондон FTP-узла (Host: 144.82.46.62, имя пользователя: QtracW, пароль: Hg32wK5e).

Результаты

В недавнем исследовании, в котором метод MScan был по сравнению с двумя установленными методами были получены следующие результаты: множественные точки стимуляции Валерий (MPS) и моторный блок номер индекса (Munix)¹³. Результаты показывают, что метод, описанный в ...

Обсуждение

Критические шаги в рамках протокола: MScan высоко автоматизированная процедура, но как с всеми методами ГРП, следует позаботиться для получения согласованных результатов. В стадии подготовки важно добиться расслабления, поскольку спонтанной активности или движение артефакты в...

Материалы

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