Overfladeelektromyografi undersøgelse af træthed ved diabetisk neuropati

Den instrumentelle session bestod af registrering af sEMG-signaler under elektrisk stimulerede og frivillige kontraktioner i henhold til en konsolideret standardiseret protokol. Den undersøgte muskel er anterior tibial.

Hvert forsøgsperson sad behageligt på en stol med hans/hendes ankel bøjet i 90° grader og knæet strakt; benet blev fastgjort til 90 grader i den isometriske bøjle fastgjort på et plan (MISO1, LISiN Bioengineering Centre, Turin Polytechnic, Italien Moment blev målt med en modulær bøjle, der inkorporerede to uafhængige momenttransducere (model TR11, CCT Transducers, Torino, Italien) .

Signalet fra de to momentmålere blev forstærket, summeret og vist ved hjælp af et visuelt feedback-system, som gav forsøgspersonen information om det producerede momentniveau. Momentsignal blev lagret for at blive analyseret senere.

sEMG-signalet fra højre anterior tibial blev undersøgt med et fleksibelt klæbende lineært array af 16 elektroder (sølvstænger 10 mm lange, 1 mm diameter, 10 mm fra hinanden) i enkelt differentiel (SD) konfiguration. Den optimale position og orientering af arrayet blev bestemt ved moderate kontraktionsniveauer ved visuel inspektion af signalet. Det gav klare motorenhedsaktionspotentialer med lignende udbredelse i de to retninger fra den neuromuskulære forbindelse til senerne.

Referenceelektroden blev placeret på patientens ben. Huden blev renset ved let at slibe den med slibende gel før placering af arrayet.

Da sEMG-variabler påvirkes af muskeltemperaturen, blev hudtemperaturen overvåget med et elektronisk termometer gennem hele undersøgelsen og holdt mellem 31,5 C° og 32,5 C° 30.

Protokollen bestod af tre evalueringer: en stimuleret kontraktion og to frivillige kontraktioner ifølge en standardiseret protokol.

Den stimulerede kontraktion blev udført gennem en knapstimuleringselektrode (størrelse: 10 mm) placeret på det motoriske punkt under anvendelse af en monopolær konfiguration, en frekvens på 25 Hz i en varighed på 30 sekunder og en supramaksimal stimulation. Det motoriske punkt blev valgt som positionen af ​​den stimulerede elektrode på huden, hvor M-bølgen viste den maksimale amplitude for en specificeret stimulationsintensitet; det supramaksimale stimuleringsniveau blev defineret som den strømintensitet, over hvilken der ikke var nogen signifikant stigning i amplituden af ​​M-bølgen eller det maksimale niveau, der tolereres af forsøgspersonerne.

En hvileperiode på 10 minutter efter stimulering blev observeret for at undgå kumulativt træthedsfænomen.

Forsøgspersonen udførte derefter to test-kontraktioner ved dorsalfleksion af foden mod den modstand, som bøjlerne giver, for at blive bekendt med proceduren og for at verificere den korrekte holdning og position af arrayet.

Forsøgspersonen blev efterfølgende bedt om at producere tre maksimale frivillige kontraktioner (MVC), der varede 3 sekunder hver med en hvileperiode på 2 minutter imellem. Reference MVC, udtrykt i Nm, blev fastsat som maksimum af de tre målinger. Den sidste MVC-måling blev efterfulgt af en 10-minutters hvileperiode.

Forsøgspersonen frembragte derefter to frivillige sammentrækninger, der hver varede 30 sekunder: en sammentrækning ved 30 % MVC og en ved 60 % MVC med en 5-minutters hvile imellem. En visuel biofeedback blev brugt til at hjælpe forsøgspersonen med at opretholde det ønskede kontraktionsniveau; desuden blev forsøgspersonerne verbalt opfordret til at opnå det bedste resultat under deres præstation.

EMG-signalerne blev filtreret med et 10-500 Hz båndbreddefilter, forstærket (EMG 16-16 kanals forstærkere LISiN Bioengineering Center Turin Polytechnic). De blev samplet ved 2048 Hz under frivillige kontraktioner og 1024 Hz under elektrisk fremkaldte kontraktioner. Signaler blev digitaliseret af en 16 bit A/D-konverter (DAQCARD-6024E National Instruments, Austin, Texas, USA) og gemt på disken på en personlig computer.

Signalbehandling blev udført under anvendelse af MATLAB. EMG-variabler af interesse var: gennemsnitlig normaliseret frekvens (MNF), gennemsnitlig korrigeret værdi (ARV) og muskelfiberledningshastighed (CV). Spektral (dvs. MNF), amplitude (dvs. ARV) og CV variabler blev beregnet med numeriske algoritmer beskrevet i tidligere artikler.

CV blev estimeret ud fra de på hinanden følgende dobbelte differentialsignaler, der viste den bedste signaludbredelse; MNF og ARV blev estimeret ud fra den enkelte differentialkanal i midten af ​​de kanaler, der blev brugt til CV-estimering. Epokelængden for EMG variabel estimering var 0,5 sekunder uden overlapning.

En lineær regression blev brugt til at tilpasse alle spredningsgraferne for EMG-variablerne med tiden. Ændringshastigheden blev defineret som hældningen af ​​regressionslinjen. Den normaliserede ændringshastighed for alle variable blev defineret som forholdet mellem hældningen og skæringspunktet (initialværdien af ​​sEMG-variabler) udtrykt i procent. Fysiologiske myoelektriske manifestationer af muskeltræthed består i reduktion af MNF og CV og stigning i ARV.