糖尿病性神経障害における疲労の表面筋電図研究

機器セッションは、統合された標準化されたプロトコルに従って、電気刺激および随意収縮中の sEMG 信号の登録で構成されました。 調査した筋肉は前脛骨です。

各被験者は、足首を90度に曲げ、膝を伸ばした状態で椅子に快適に座りました。脚は平面上に固定されたアイソメトリック装具で 90 度に固定されました (MISO1、LISiN Bioengineering Centre、トリノ工科大学、イタリア) トルクは 2 つの独立したトルク トランスデューサー (モデル TR11、CCT Transducers、トリノ、イタリア) を組み込んだモジュール式装具で測定されました。

2 つのトルク メーターからの信号は、視覚フィードバック システムによって増幅、合計され、表示され、生成されたトルク レベルに関する情報が被験者に提供されました。 トルク信号は後で分析できるように保存されました。

右前脛骨の sEMG 信号は、単一差動 (SD) 構成の 16 個の電極 (長さ 10 mm、直径 1 mm、間隔 10 mm の銀の棒) の柔軟な粘着リニア アレイを使用して調査されました。 アレイの最適な位置と方向は、信号の目視検査によって中程度の収縮レベルで決定されました。 これにより、神経筋接合部から腱までの 2 方向に同様に伝播する明確な運動単位の活動電位が得られました。

参照電極は患者の脚に配置されました。 アレイを配置する前に、研磨ゲルで皮膚を軽く擦ることによって皮膚をきれいにした。

sEMG 変数は筋温度の影響を受けるため、検査全体を通じて皮膚温度を電子体温計で監視し、31.5 ℃ ～ 32.5 ℃ の間に維持しました。

このプロトコールは、標準化されたプロトコールに従って、1 つの刺激性収縮と 2 つの随意収縮の 3 つの評価で構成されていました。

刺激による収縮は、単極構成、持続時間 30 秒間 25 Hz の周波数および最大上刺激を使用して、運動点に配置されたボタン刺激電極 (サイズ: 10 mm) を通じて実行されました。 運動点は、指定された刺激強度で M 波が最大振幅を示す皮膚上の刺激電極の位置として選択されました。最大超刺激レベルは、それを超えると M 波の振幅の有意な増加が見られない電流強度、または被験者が許容できる最大レベルとして定義されました。

蓄積疲労現象を避けるために、刺激後 10 分間の休憩時間を観察しました。

次に被験者は、手順に慣れ、アレイの正しい姿勢と位置を確認するために、装具による抵抗に抗して足を背屈することによるテスト収縮を 2 回実行しました。

続いて被験者には、それぞれ 3 秒間続く最大随意収縮 (MVC) を 3 回行い、間に 2 分間の休憩をとるよう依頼しました。 Nm で表される基準 MVC は、3 つの測定値の最大値として確立されました。 最後の MVC 測定の後には、10 分間の休憩時間が続きました。

次に被験者は、それぞれ 30 秒間続く 2 回の随意収縮を行いました。1 回目は 30% MVC で、もう 1 回目は 60% MVC で、間に 5 分間の休憩を挟みました。 被験者が要求された収縮レベルを維持できるよう、視覚的なバイオフィードバックが使用されました。さらに、被験者はパフォーマンス中に最良の結果が得られるよう口頭で奨励された。

EMG 信号は 10 ～ 500 Hz の帯域幅フィルターでフィルター処理され、増幅されました (EMG 16 ～ 16 チャンネル増幅器 LISiN Bioengineering Center Turin Polytechnic)。 自発的収縮中は 2048 Hz、電気的に誘発された収縮中は 1024 Hz でサンプリングされました。 信号は、16 ビット A/D コンバータ (DAQCARD-6024E National Instruments、オースティン、テキサス、米国) によってデジタル化され、パーソナル コンピューターのディスクに保存されました。

信号処理は MATLAB を使用して実行されました。 対象となる EMG 変数は、平均正規化周波数 (MNF)、平均整流値 (ARV)、および筋線維伝導速度 (CV) でした。 スペクトル（すなわち、 MNF)、振幅(すなわち、 ARV) および CV 変数は、以前の論文で説明された数値アルゴリズムを使用して計算されました。

CV は、最良の信号伝播を示す連続二重差動信号から推定されました。 MNF と ARV は、CV 推定に使用されるチャネルの中央にある単一の差動チャネルから推定されました。 EMG 変数推定のエポック長は、重複なしで 0.5 秒でした。

線形回帰を使用して、EMG 変数のすべての散布図を時間とともに当てはめました。 変化率は回帰直線の傾きとして定義されました。 すべての変数の正規化された変化率は、パーセントで表される傾きと切片 (sEMG 変数の初期値) の間の比として定義されました。 筋肉疲労の生理学的筋電症状は、MNF と CV の減少と ARV の増加で構成されます。