Badanie elektromiografii powierzchniowej zmęczenia w neuropatii cukrzycowej

Sesja instrumentalna polegała na rejestracji sygnałów sEMG podczas elektrycznie stymulowanych i dobrowolnych skurczów zgodnie ze skonsolidowanym standardowym protokołem. Badany mięsień to mięsień piszczelowy przedni.

Każdy badany siedział wygodnie na krześle z kostką zgiętą pod kątem 90° i wyprostowanym kolanem; noga unieruchomiona pod kątem 90 stopni w ortezie izometrycznej zamocowanej na płaszczyźnie (MISO1, LISiN Bioengineering Centre, Politechnika w Turynie, Włochy) Moment obrotowy mierzono za pomocą ortezy modułowej zawierającej dwa niezależne przetworniki momentu obrotowego (model TR11, CCT Transducers, Torino, Włochy) .

Sygnał z dwóch mierników momentu obrotowego był wzmacniany, sumowany i wyświetlany za pomocą wizualnego systemu sprzężenia zwrotnego, który dostarczał badanemu informacji dotyczących poziomu wytwarzanego momentu obrotowego. Sygnał momentu obrotowego został zapisany do późniejszej analizy.

Sygnał sEMG prawej przedniej kości piszczelowej badano za pomocą elastycznego, samoprzylepnego liniowego układu 16 elektrod (srebrne pręty o długości 10 mm, średnicy 1 mm, odstępach 10 mm) w konfiguracji pojedynczej różnicy (SD). Optymalne położenie i orientację układu określono przy umiarkowanych poziomach skurczu przez wizualną kontrolę sygnału. Zapewniało to wyraźne potencjały czynnościowe jednostek motorycznych o podobnej propagacji w dwóch kierunkach od połączenia nerwowo-mięśniowego do ścięgien.

Elektrodę odniesienia umieszczono na nodze pacjenta. Skórę oczyszczono przez lekkie pocieranie żelem ściernym przed umieszczeniem macierzy.

Ponieważ na zmienne sEMG ma wpływ temperatura mięśni, przez całe badanie monitorowano temperaturę skóry za pomocą termometru elektronicznego i utrzymywano ją w zakresie od 31,5 C° do 32,5 C° 30.

Protokół obejmował trzy oceny: jeden skurcz stymulowany i dwa skurcze dobrowolne, zgodnie ze standardowym protokołem.

Stymulowany skurcz wykonywano za pomocą guzikowej elektrody stymulacyjnej (rozmiar: 10 mm) umieszczonej w punkcie motorycznym, stosując konfigurację monopolarną, częstotliwość 25 Hz przez czas 30 sekund i stymulację supramaksymalną. Punkt motoryczny wybrano jako położenie stymulowanej elektrody na skórze, gdzie fala M wykazywała maksymalną amplitudę dla określonej intensywności stymulacji; supramaksymalny poziom stymulacji zdefiniowano jako natężenie prądu, powyżej którego nie nastąpił istotny wzrost amplitudy fali M lub maksymalny poziom tolerowany przez osoby badane.

Po stymulacji obserwowano okres odpoczynku wynoszący 10 minut, aby uniknąć zjawiska kumulatywnego zmęczenia.

Następnie badany wykonał dwa testowe skurcze poprzez zgięcie grzbietowe stopy w stosunku do oporu stawianego przez szelki, w celu zapoznania się z procedurą i zweryfikowania prawidłowej postawy i ułożenia szyku.

Następnie poproszono badanego o wykonanie trzech maksymalnych dobrowolnych skurczów (MVC) trwających po 3 sekundy każdy z 2-minutową przerwą między nimi. Referencyjny MVC, wyrażony w Nm, ustalono jako maksimum z trzech pomiarów. Po ostatnim pomiarze MVC następowała 10-minutowa przerwa.

Następnie badany wywołał dwa dobrowolne skurcze, z których każdy trwał 30 sekund: jeden skurcz przy 30% MVC i jeden przy 60% MVC z 5-minutową przerwą pomiędzy nimi. Zastosowano wizualne biofeedback, aby pomóc podmiotowi utrzymać żądany poziom skurczu; ponadto badani byli ustnie zachęcani do uzyskania jak najlepszego wyniku podczas występu.

Sygnały EMG filtrowano filtrem o szerokości pasma 10-500 Hz, wzmacniano (wzmacniacze kanałowe EMG 16-16 LISiN Bioengineering Center Turin Polytechnic). Pobrano próbki przy 2048 Hz podczas dobrowolnych skurczów i 1024 Hz podczas skurczów wywołanych elektrycznie. Sygnały były digitalizowane za pomocą 16-bitowego przetwornika A/D (DAQCARD-6024E National Instruments, Austin, Texas, USA) i przechowywane na dysku komputera osobistego.

Przetwarzanie sygnału przeprowadzono za pomocą MATLAB. Interesującymi zmiennymi EMG były: średnia częstotliwość znormalizowana (MNF), średnia wartość rektyfikowana (ARV) i prędkość przewodzenia włókien mięśniowych (CV). Widmowy (tj. MNF), amplituda (tj. ARV) i CV obliczono za pomocą algorytmów numerycznych opisanych w poprzednich artykułach.

CV oszacowano na podstawie kolejnych podwójnych sygnałów różnicowych wykazujących najlepszą propagację sygnału; MNF i ARV oszacowano z pojedynczego kanału różnicowego w środku kanałów używanych do oszacowania CV. Długość epoki dla oszacowania zmiennej EMG wynosiła 0,5 sekundy bez nakładania się.

Zastosowano regresję liniową, aby dopasować wszystkie wykresy rozrzutu zmiennych EMG w czasie. Szybkość zmian zdefiniowano jako nachylenie linii regresji. Znormalizowaną szybkość zmian dla wszystkich zmiennych zdefiniowano jako stosunek nachylenia do punktu wolnego (początkowa wartość zmiennych sEMG) wyrażony w procentach. Fizjologiczne mioelektryczne objawy zmęczenia mięśniowego polegają na zmniejszeniu MNF i CV oraz zwiększeniu ARV.