Studio dell'elettromiografia di superficie della fatica nella neuropatia diabetica

La sessione strumentale consisteva nella registrazione dei segnali sEMG durante le contrazioni elettricamente stimolate e volontarie secondo un protocollo standardizzato consolidato. Il muscolo indagato è il tibiale anteriore.

Ciascun soggetto sedeva comodamente su una sedia con la caviglia flessa a 90° e il ginocchio esteso; la gamba è stata fissata a 90 gradi, nel tutore isometrico fissato su un piano (MISO1, Centro di Bioingegneria LISiN, Politecnico di Torino, Italia La coppia è stata misurata con un tutore modulare che incorpora due trasduttori di coppia indipendenti (modello TR11, CCT Transducers, Torino, Italia) .

Il segnale proveniente dai due torsiometri veniva amplificato, sommato e visualizzato mediante un sistema di feedback visivo, che forniva al soggetto informazioni sul livello di coppia prodotto. Il segnale di coppia è stato memorizzato per essere analizzato successivamente.

Il segnale sEMG del tibiale anteriore destro è stato studiato con un array lineare adesivo flessibile di 16 elettrodi (barre d'argento lunghe 10 mm, diametro 1 mm, distanti 10 mm) in configurazione differenziale singola (SD). La posizione e l'orientamento ottimali dell'array sono stati determinati a livelli di contrazione moderati mediante ispezione visiva del segnale. Ha fornito chiari potenziali d'azione delle unità motorie con propagazione simile nelle due direzioni dalla giunzione neuromuscolare ai tendini.

L'elettrodo di riferimento è stato posizionato sulla gamba del paziente. La pelle è stata pulita abradendola leggermente con gel abrasivo prima di posizionare l'array.

Poiché le variabili sEMG sono influenzate dalla temperatura muscolare, la temperatura cutanea è stata monitorata con un termometro elettronico durante l'intero esame ed è stata mantenuta tra 31,5 C° e 32,5 C° 30.

Il protocollo prevedeva tre valutazioni: una contrazione stimolata e due contrazioni volontarie, secondo un protocollo standardizzato.

La contrazione stimolata è stata eseguita tramite un elettrodo di stimolazione a bottone (dimensioni: 10 mm) posizionato sul punto motore utilizzando una configurazione monopolare, una frequenza di 25 Hz per una durata di 30 secondi e una stimolazione sovramassimale. Il punto motore è stato selezionato come la posizione dell'elettrodo stimolato sulla pelle in cui l'onda M mostrava l'ampiezza massima per un'intensità di stimolazione specificata; il livello di stimolazione sovramassimale è stato definito come l'intensità di corrente al di sopra della quale non vi è stato un aumento significativo dell'ampiezza dell'onda M o del livello massimo tollerato dai soggetti.

È stato osservato un periodo di riposo di 10 minuti dopo la stimolazione per evitare fenomeni di affaticamento cumulativo.

Il soggetto ha quindi eseguito due contrazioni-test per dorsiflessione del piede contro la resistenza data dai tutori, al fine di prendere confidenza con la procedura e verificare la corretta postura e posizione dell'array.

Al soggetto è stato successivamente chiesto di produrre tre contrazioni volontarie massime (MVC) della durata di 3 secondi ciascuna con un periodo di riposo di 2 minuti nel mezzo. L'MVC di riferimento, espresso in Nm, è stato stabilito come il massimo delle tre misure. L'ultima misurazione MVC è stata seguita da un periodo di riposo di 10 minuti.

Il soggetto ha quindi prodotto due contrazioni volontarie della durata di 30 secondi ciascuna: una contrazione al 30% MVC e una al 60% MVC con una pausa di 5 minuti nel mezzo. È stato utilizzato un biofeedback visivo per aiutare il soggetto a mantenere il livello di contrazione richiesto; inoltre, i soggetti venivano incoraggiati verbalmente ad ottenere il miglior risultato durante la loro performance.

I segnali EMG sono stati filtrati con un filtro a banda 10-500 Hz, amplificati (amplificatori EMG 16-16 canali LISiN Centro di Bioingegneria Politecnico di Torino). Sono stati campionati a 2048 Hz durante le contrazioni volontarie e 1024 Hz durante le contrazioni provocate elettricamente. I segnali sono stati digitalizzati da un convertitore A/D a 16 bit (DAQCARD-6024E National Instruments, Austin, Texas, USA) e memorizzati sul disco di un personal computer.

L'elaborazione del segnale è stata eseguita utilizzando MATLAB. Le variabili EMG di interesse erano: frequenza media normalizzata (MNF), valore medio rettificato (ARV) e velocità di conduzione delle fibre muscolari (CV). spettrale (es. MNF), ampiezza (es. ARV) e le variabili CV sono state calcolate con algoritmi numerici descritti in articoli precedenti.

CV è stato stimato dai doppi segnali differenziali consecutivi che mostrano la migliore propagazione del segnale; MNF e ARV sono stati stimati dal singolo canale differenziale nel mezzo dei canali utilizzati per la stima CV. La lunghezza dell'epoca per la stima della variabile EMG era di 0,5 secondi senza sovrapposizione.

È stata utilizzata una regressione lineare per adattare nel tempo tutti i grafici a dispersione delle variabili EMG. Il tasso di variazione è stato definito come la pendenza della retta di regressione. Il tasso di variazione normalizzato per tutte le variabili è stato definito come il rapporto tra la pendenza e l'intercetta (valore iniziale delle variabili sEMG) espresso in percentuale. Le manifestazioni mioelettriche fisiologiche dell'affaticamento muscolare consistono nella riduzione di MNF e CV e nell'aumento di ARV.