Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, solunum elektromiyografisi (EMG) sinyallerini kaydetmek ve analiz etmek için bir protokol açıklıyoruz. EMG elektrotlarının birkaç solunum kası üzerine yerleştirilmesi, EMG sinyallerinden elektrokardiyografik gürültünün giderilmesi ve EMG kök ortalama karesinin (RMS) ve aktivitenin başlangıç zamanının elde edilmesi için anatomik referansları içerir.
Solunum tahrikinin değerlendirilmesi, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi mevcut yöntemlerin rahatsız ediciliği ve pratik olmaması nedeniyle zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Elektromiyografi (EMG), kas aktivasyonunun hem büyüklüğünün hem de zamanlamasının belirlenmesine izin vererek, kaslara giden solunum dürtüsünün vekil bir ölçüsünü sunar. Büyüklük, kas aktivasyon seviyesini yansıtırken, zamanlama, inspiratuar akış ve diğer kasların aktivasyonu gibi belirli olaylara göre kas aktivitesinin başlangıcını ve ofsetini gösterir. Bu metrikler, özellikle değişen yükler altında veya solunum patofizyolojisi varlığında solunum koordinasyonunu ve kontrolünü anlamak için kritik öneme sahiptir. Bu çalışma, sağlıklı yetişkinlerde ve solunum sağlığı sorunları olan hastalarda solunum kası EMG sinyallerini elde etmek ve analiz etmek için bir protokolün ana hatlarını çizmektedir. Katılımcı hazırlama, elektrot yerleştirme, sinyal toplama, ön işleme ve son işlemeyi içeren çalışmalar için etik onay alındı. Anahtar adımlar, cildin temizlenmesini, palpasyon ve ultrason yoluyla kasların yerleştirilmesini ve elektrokardiyografi (EKG) kontaminasyonunu en aza indirmek için elektrotların uygulanmasını içerir. Veriler, senkronize EKG ve solunum akışı kayıtları ile yüksek bir örnekleme hızı ve kazancıyla elde edilir. Ön işleme, EMG sinyalinin filtrelenmesini ve dönüştürülmesini içerirken, son işlem, inspiratuar akışa göre başlangıç ve ofset farklılıklarının hesaplanmasını içerir. Artımlı inspiratuar eşik yüklemesi (ITL) gerçekleştiren sağlıklı bir erkek katılımcıdan elde edilen temsili veriler, protokolün uygulamasını göstermektedir. Sonuçlar, artmış EMG büyüklüğü ile ilişkili olarak, daha yüksek yükler altında ekstradiyafragmatik kasların daha erken aktivasyonunu ve uzun süresini gösterdi. Bu protokol, solunum kası aktivasyonunun ayrıntılı bir değerlendirmesini kolaylaştırarak hem normal hem de patofizyolojik motor kontrol stratejileri hakkında bilgi sağlar.
Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi değerlendirme yöntemlerinin rahatsız edici, genellikle pratik olmayan doğası nedeniyle solunum dürtüsünün (yani solunum merkezlerinin solunum kaslarına çıkışı) değerlendirilmesi zordur. Ayrıca, beyin sapında bulunan solunum merkezlerinin küçük boyutunun lokalize edilmesi zordur ve fizyolojik gürültünün neden olduğu değişikliklere karşı hassastır 1,2. Solunum dürtüsü ölçümleri, solunum sıkıntısının bir göstergesi olan nefes darlığı gibi önemli klinik sonuçlarla ilişkileri nedeniyle önemlidir. Elektromiyografi (EMG), solunum kaslarına giden solunum dürtüsünün bir vekilidir3. Solunum kası EMG'si, EMG sinyalinin kök ortalama karesi (RMS) yoluyla kas aktivitesinin ve yoğunluğunun belirlenmesini sağlar. Ek olarak, kas aktivasyonunun zamanlaması, aktivitelerinin başlangıcı ve ofseti (sırasıyla EMG, başlangıç ve EMG, ofset) belirlenerek değerlendirilebilir1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11.
EMG sinyalinin büyüklüğü, kas hücreleri kasıldığında ürettikleri elektrik potansiyelini ifade eder ve bu da kas aktivasyon seviyelerinigösterir 12. EMG sinyalinin büyüklüğü, kas kasılmasının yoğunluğu, işe alınan motor ünite sayısı, elektrot yerleşimi, kas ve deri altı dokuların hareketi ve ölçülen kasın spesifik özellikleri gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir12.
EMG sinyalinin zamanlaması, elektriksel aktivitenin belirli bir olaya veya eyleme göre (örneğin, solunum için inspiratuar akışa göre) ne zaman meydana geldiğini ifade eder13. Başlangıç zamanlaması, kas aktivasyonunun ne zaman başladığını gösterirken, ofset zamanlaması, kas aktivitesinin ne zaman azaldığını, durduğunu veya gevşeme fazındaolduğunu gösterir 13. Birkaç solunum kasının aktivasyonu arasındaki zamanlama, solunum sırasında koordinasyon ve kontrol mekanizmalarının anlaşılmasını kolaylaştıracaktır. Zaman içinde veya bireylerde zamanlama paternlerinin tutarlılığının veya değişkenliğinin değerlendirilmesi, akut veya kronik ventilasyon yetmezliği ile ilişkili fizyolojik ve patofizyolojik motor kontrol stratejilerinin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Solunum kası EMG'sinin hem büyüklüğü hem de zamanlaması önemli klinik sonuçlarla ilişkilendirilmiştir 12,13,14. Diyafram, dinlenme15'te ventilasyonun çoğunu oluşturur. Solunum talebi arttığında, örneğin egzersiz sırasında veya akciğer hastalıklarıyla ilişkili artan inspiratuar yükleme sırasında (ör., kronik obstrüktif akciğer hastalığı, interstisyel akciğer hastalığı veya akut solunum sıkıntısı sendromu), ekstradiyafragmatik solunum kasları ventilasyonu artırır, bu da diyafram kasılma gereksinimlerini artırabilir veya dengeleyebilir15. Böylece, diyafram EMG'sinin artan büyüklüğüne ek olarak, ekstradiyafragma kas EMG'sinin büyüklüğü de artacaktır.
Ekstradiyafragmatik solunum kaslarının aktivasyonu, diyaframı yorgunluk gelişmesinden koruyabilir16. Bununla birlikte, erken aktivasyon (başlangıç) ve uzun süreli aktivasyon, akut ve kronik ventilasyon yetmezliği ile ilişkilendirilmiştir 14,17,18. Buradaki amaç, hem sağlıklı yetişkinlerde hem de solunum patofizyolojisinden şüphelenilen veya doğrulanmış hastalarda solunum kası EMG sinyallerinin hem zamanlamasını hem de büyüklüğünü elde etmek ve analiz etmek için bir protokol tanımlamaktır. Bu protokol, EMG aktivitesininzamanlamasını ve büyüklüğünü ölçmek için veri toplamadan daha önce doğrulanmış adımları içerir 13,19.
Bu tekniği kullanan çalışmalar, Toronto, Kanada'da bulunan Toronto Üniversitesi ve St. Michael's Hastanesi'nden ve Leuven, Belçika'daki Gasthuisberg Üniversite Hastanesi'nden etik onay almıştır. Burada belirli bir protokol açıklanmıştır. Solunum kasları için çeşitli alternatif yüzey EMG (sEMG) yaklaşımları hakkında genel tartışma önerilmiştir ve başka yerlerde bildirilmiştir12.
1. Katılımcı hazırlığı ve sEMG elektrotlarının yerleştirilmesi
2. Sinyal alımı
3. Veri alımından sonra ön işleme
4. İşlem sonrası
Veriler bir erkek katılımcı (22 yaşında; ağırlık: 100 kg; boy: 185 cm; VKİ: 29 kg / m2) normal spirometri ve inspiratuar kas kuvveti ile (FEV1: 4.89 L / s [tahmin edilenin% 97'si]; maksimum inspiratuar basınç: 151 cmH2O [tahmin edilenin% 136'sı]). Daha önce 21,22,23 olarak tanımlanan bir protokolü kullanarak görev başarısızlığına kadar artımlı inspiratuar eşik y...
EMG sinyalinden kardiyak aktivite artefaktlarının çıkarılması, örtüşen bant genişliği spektrumları nedeniyle karmaşıktır. EMG frekans spektrumunun çoğunluğu 20 ile 250 Hz arasındayken, EKG frekans spektrumu 0 Hz ile 100 Hz arasındadır. Bazı analizler için (yani zamanlama), EMG büyüklüğünün ve zamanlamasının doğruluğunu ve yorumlanabilirliğini elde etmek için EMG sinyalini EKG kontaminasyonu olmadan elde etmek esastır. Frekansları kullanarak en küçü...
Yazarlar, ifşa edecek herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
AR, Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri (CIHR) Bursu (#187900) tarafından desteklenmektedir ve UM, Mitacs (IT178-9 -FR101644) tarafından finanse edilmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adjustable table | Amazon | VIVO Electric Height Adjustable 102 cm x 61 cm Stand Up Desk | Enables fine adjustment for trunk and mouthpiece position |
Air filters | Cardinal | https://cardinalfilters.com/ | |
Analog output cable | A-Tech Instruments Ltd. | 25 pin D-sub Female to 16xBNC male; 16xRG-174 -16 x 3ft cable | To connect EMG (Noroxan) to data acquisition system (PowerLab) |
Bioamp for ECG | ADInstruments | ML138 | |
Desktop or Laptop | N/A | N/A | Capacity for data acquisition system including EMG |
Double sticks for EMG probes | Noraxon | https://shop.noraxon.com/products/dual-emg-electrodes | |
Electromyography | Noraxon | Noraxon Ultium Myomuscle with 8 smart leads. https://www.noraxon.com/our-products/ultium-emg/ | |
EMG electrodes | Duotrode | N/A | |
Gas analyzer | ADInstruments | ML206 | |
Gloves | Medline | https://www.medline.com/jump/category/x/cat1790003 | |
Metricide or protocol to disinfect valves & mouthpieces | Medline | https://www.medline.com/product/MetriCide-28-Disinfectant/Disinfectants/Z05-PF27961?question=metricide | |
Oximeter pod | ADInstruments | ML320/F | https://www.adinstruments.com/products/oximeter-pods |
Pneumotach | ADInstruments | MLT3813H-V | https://www.adinstruments.com/products/heated-pneumotach-800-l-heater-controller |
Powerlab and Labchart Data Acquisition System | ADInstruments, Inc. | https://m-cdn.adinstruments.com/brochures/Research_PowerLab _Brochure_V2-1.pdf | Acquires mouth pressure, ECG, end-tidal CO2, flow (to derive respiratory rate, tidal volume, minute ventilation) and EMG. |
Pressure transducer with single or dual channel demodulator | Validyne.com | Www.Validyne.Com/Product/Dp45_Low_Pressure_ Variable_Reluctance_Sensor/ | Range depends on population being tested i.e. patients or healthy (Www.Validyne.Com/Product/Cd280_Multi_Channel_Carrier_ Demodulator/; www.Validyne.Com/Product/Cd15_General_Purpose_Basic _Carrier_Demodulator/) |
Silicone mouthpieces | Hans Rudolph | https://www.rudolphkc.com/ | Small bite size |
Table model chin rest | Sacor Inc. | Model 600700 | https://sacor.ca/products/head-chin-rest-table-model-with-white-chin-rest-cup |
Two-way t-piece nonrebreathing valve with sampling port | Hans Rudolph | 1410 Small | |
Ultrasound | GE Healthcare | Vivid i BT12 Cardiac system with Respiration and 12L-RS Linear Array Transducer | Requires resolution to landmark respiratory muscles including appositional region of diaphragm |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır