Surface Electromyography Study of Fatigue in Diabetic Neuropathy

Den instrumentella sessionen bestod av registrering av sEMG-signaler under elektriskt stimulerade och frivilliga sammandragningar enligt ett konsoliderat standardiserat protokoll. Den undersökta muskeln är den främre skenbenet.

Varje försöksperson satt bekvämt på en stol med hans/hennes fotled böjd i 90° och knäet utsträckt; benet var fixerat i 90 grader, i den isometriska staget fixerad på ett plan (MISO1, LISiN Bioengineering Centre, Turin Polytechnic, Italien Vridmomentet mättes med en modulär stag som inkorporerade två oberoende vridmomentgivare (modell TR11, CCT Transducers, Torino, Italien) .

Signalen från de två vridmomentmätarna förstärktes, summerades och visades med hjälp av ett visuellt återkopplingssystem, som försåg försökspersonen med information om den producerade vridmomentnivån. Momentsignalen lagrades för att analyseras senare.

sEMG-signalen för den högra främre tibialen undersöktes med en flexibel limlinjär uppsättning av 16 elektroder (silverstavar 10 mm långa, 1 mm diameter, 10 mm från varandra) i enkel differential (SD) konfiguration. Den optimala positionen och orienteringen av arrayen bestämdes vid måttliga kontraktionsnivåer genom visuell inspektion av signalen. Det gav tydliga motorenhetspotentialer med liknande utbredning i de två riktningarna från den neuromuskulära förbindelsen till senorna.

Referenselektroden placerades på patientens ben. Huden rengjordes genom att slipa den lätt med slipgel innan arrayen placerades.

Eftersom sEMG-variabler påverkas av muskeltemperaturen övervakades hudtemperaturen med en elektronisk termometer under hela undersökningen och hölls mellan 31,5 C° och 32,5 C° 30.

Protokollet bestod av tre utvärderingar: en stimulerad sammandragning och två frivilliga sammandragningar, enligt ett standardiserat protokoll.

Den stimulerade kontraktionen utfördes genom en knappstimuleringselektrod (storlek: 10 mm) placerad på motorpunkten med användning av en monopolär konfiguration, en frekvens på 25 Hz under en varaktighet av 30 sekunder och en supramaximal stimulering. Motorpunkten valdes som positionen för den stimulerade elektroden på huden där M-vågen visade den maximala amplituden för en specificerad stimuleringsintensitet; den supramaximala stimuleringsnivån definierades som strömintensiteten över vilken det inte fanns någon signifikant ökning av amplituden för M-vågen eller den maximala nivån som tolererades av försökspersonerna.

En viloperiod på 10 minuter efter stimulering observerades för att undvika kumulativt trötthetsfenomen.

Försökspersonen utförde sedan två testsammandragningar genom dorsalflexion av foten mot motståndet från hängslen, för att bekanta sig med proceduren och för att verifiera den korrekta hållningen och positionen av arrayen.

Försökspersonen ombads därefter att producera tre maximala frivilliga sammandragningar (MVC) som varade i 3 sekunder vardera med en viloperiod på 2 minuter emellan. Referens-MVC, uttryckt i Nm, fastställdes som maximum av de tre mätningarna. Den sista MVC-mätningen följdes av en 10 minuters viloperiod.

Försökspersonen producerade sedan två frivilliga sammandragningar som vardera varade 30 sekunder: en sammandragning vid 30 % MVC och en vid 60 % MVC med 5 minuters vila emellan. En visuell biofeedback användes för att hjälpa försökspersonen att behålla den begärda kontraktionsnivån; dessutom uppmuntrades försökspersonerna verbalt att uppnå bästa resultat under sitt uppträdande.

EMG-signalerna filtrerades med ett 10-500 Hz bandbreddsfilter, förstärkt (EMG 16-16-kanalsförstärkare LISiN Bioengineering Center Turin Polytechnic). De samplades vid 2048 Hz under frivilliga sammandragningar och 1024 Hz under elektriskt framkallade sammandragningar. Signaler digitaliserades av en 16 bitars A/D-omvandlare (DAQCARD-6024E National Instruments, Austin, Texas, USA) och lagrades på en persondators disk.

Signalbehandling utfördes med MATLAB. EMG-variabler av intresse var: medelnormaliserad frekvens (MNF), genomsnittligt korrigerat värde (ARV) och muskelfiberledningshastighet (CV). Spektral (dvs. MNF), amplitud (dvs. ARV) och CV-variabler beräknades med numeriska algoritmer som beskrivits i tidigare artiklar.

CV uppskattades från de på varandra följande dubbla differentialsignalerna som visade den bästa signalutbredningen; MNF och ARV uppskattades från den enda differentialkanalen i mitten av kanalerna som användes för CV-uppskattning. Epoklängden för EMG-variabeluppskattning var 0,5 sekunder utan överlappning.

En linjär regression användes för att passa alla spridningsgrafer för EMG-variablerna med tiden. Förändringshastigheten definierades som lutningen av regressionslinjen. Den normaliserade förändringshastigheten för alla variabler definierades som förhållandet mellan lutningen och skärningen (initialvärdet av sEMG-variabler) uttryckt i procent. Fysiologiska myoelektriska manifestationer av muskeltrötthet består i minskning av MNF och CV och ökning av ARV.