CMAP Skan MUNE (MScan) - en roman motorenheden nummer skøn (MUNE) metode
Summary
Denne protokol beskriver en ny metode til at estimere antallet af fungerende motoriske enheder i en muskel, ved at montere en model til en detaljeret stimulus-respons kurve af sammensatte muskel handling potentiale. Det er hurtigt og nemt at udføre og analysere og har fremragende reproducerbarhed.
Abstract
Ligesom andre metoder for motorenheden nummer skøn (MUNE), sammensatte er muskel aktionspotentialet (CMAP) scan MUNE (MScan) en non-invasiv elektrofysiologisk metode til at anslå antallet af fungerende motoriske enheder i en muskel. MUNE er et vigtigt værktøj til vurdering af neuropatier og neuronopathies. I modsætning til de fleste MUNE metoder i brug, MScan vurderer alle motoriske enheder i en muskel, ved at montere en model til en detaljeret stimulus-respons kurve eller CMAP scan. Man undgår derved den bias iboende i alle MUNE metoder baseret på ekstrapolering fra et lille udsnit af enheder. Som “Bayesian MUNE,’ MScan analyse virker ved at montere en model, der består af motor enheder med forskellige amplituder, tærskler og tærskel variabilitet, men metoden montering er helt anderledes, og afsluttede inden for fem minutter, i stedet for flere timer. MScan off-line analyse virker i to faser: først en indledende model genereres baseret på skråning og variansen af punkter i scanningen, og andet, denne model er så raffineret ved at justere alle parametre for at forbedre fit mellem den oprindelige scanning og scanninger genereret af modellen.
Denne nye metode er blevet testet for reproducerbarhed og optagetid på 22 Amyotrofisk lateral sklerose (ALS) patienter og 20 raske kontrolpersoner, med hver prøve gentages to gange af to blindet læger. MScan viste fremragende intra og Inter-Diesel rater reproducerbarhed med ICC værdier > 0,98 og en variationskoefficient gennemsnit 12,3 ± 1,6%. Der var ingen forskel i intra-Scoringssætter reproducerbarhed mellem de to observatører. Gennemsnitlig optagetid var 6.27 ± 0,27 min.
Denne protokol beskriver hvordan man kan optage en CMAP scanning og hvordan man bruger MScan software til at udlede et skøn over antallet og størrelser af de fungerende motoriske enheder. MScan er en hurtig, praktisk og reproducerbar metode, som kan være nyttige i diagnoser og overvågning sygdomsprogression i neuromuskulære lidelser.
Introduction
Motoriske system bevægelse er afhængig af motorenheden, som henviser til en individuel motor nerve fibre sammen med muskelfibre aktiveres, og motorenheden tal er antallet af forhornscellerne eller axoner innerverer en enkelt muskel1. Under denervering og reinnervation processerne overtage sund axoner rollen som axoner, der er tabt ved sikkerhedsstillelse spiring. Derfor giver sammensatte muskel aktionspotentialet (CMAP) amplitude ikke de nødvendige oplysninger om graden af motorenheden tab. CMAP amplitude kan kun begynde at falde, når mere end 50% af motor enheder er tabt. På samme måde korrelerer omfanget af unormal spontan aktivitet eller motorenheden potentiale (MUP) ændringer ikke med graden af denervering.
Generelt er der ingen elektrofysiologiske teknik, der giver mulighed for enkel, direkte målinger af motorenheden nummer. I stedet, et skøn over motorenheden nummer (MUNE) bruges til at vurdere lavere motor neuron tab2. Flere MUNE metoder er blevet udviklet siden gennemførelsen af den første metode, incremental stimulation MUNE, som blev introduceret i 1971 af McComas3. De fleste metoder har været baseret på måling flere overflade-indspillet motorenheden potentialer (sMUP) og dividere den maksimal CMAP af gennemsnitlige sMUP amplitude. Sådanne metoder omfatter trinvis stimulation4, flere point stimulation (MPS)5og spike-udløst gennemsnit6. Andre MUNE metoder har anvendt statistiske teknikker baseret på den probabilistiske karakter af affyring af en motor enhed som svar på en stimulus7,8,9,10. Denne variation betyder, at affyre forskellige kombinationer af motor enheder fører til variation i størrelsen af CMAP svar. Motorenheden nummer indeks (Munix) er en mere for nylig indført metode, der bruger overflade indblanding mønstre registreres under frivillige sammentrækninger for at estimere den gennemsnitlige størrelse af sMUP11,12.
Disse MUNE metoder alle lider af en eller flere begrænsninger, såsom tilstedeværelsen af subjektivitet, afhængighed af den absolutte CMAP amplitude, bias i udvælgelsen af enheder, lang tid til at prøve nok enheder eller lang tid at analysere resultaterne. Har for nylig udviklet en ny MUNE metode, ‘CMAP scan MUNE’ (MScan), til at overvinde disse begrænsninger13. Denne metode undgår de problemer forbundet med enheden udvælgelse ved at tage højde for bidraget fra alle enheder til CMAP, målt i en detaljeret stimulus-respons kurve eller CMAP scan14,15. Undgår man også den udvidede analyse tid af en lignende, model-fitting metode9,10, ved hjælp af nye algoritmer16. I en nylig undersøgelse var reproducerbarhed af MScan i anslå antallet af motor enheder bedre end to mere traditionelle metoder, MPS MUNE og Munix13. Derudover kan MScan vise motorenheden tab i tidligere faser af amyotrofisk Lateral sklerose (ALS) end MPS MUNE og Munix. MScan var hurtigere end MPS MUNE og så hurtigt som Munix13.
Dette papir beskriver metoden af MScan i detaljer. Det opsummerer også tidligere rapporteret intra og Inter-Diesel rater reproducerbarhed af MScan hos patienter med ALS og sund kontrol fag13, som kan gøre det muligt for læseren at bedømme om metoden, der ville være passende for planlagte undersøgelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritiske trin i protokollen: MScan er et højt automatiseret procedure, men som med alle EMG metoder, der bør udvises forsigtighed at opnå ensartede resultater. I forberedelsesfasen er det vigtigt at opnå afslapning, da spontan aktivitet eller bevægelse artefakter under CMAP scanning indføre spurious afvigelse i CMAP og forvirre generation af den foreløbige model.
Ændringer og fejlfinding: Vi fandt, at tape af fingre, og brug af auditive EMG feedback ti…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev økonomisk støttet hovedsagelig af Lundbeckfonden.
Derudover Knud og Edith Eriksens Mindefond, Søster og Verner Lipperts glad, Fonden til Lægevidenskabens Fremme og Aage og Johanne Louis Hansens Fond støttet denne undersøgelse.
Materials
| QtracW software | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW | |
| MScanFit | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW | |
| DS5 bipolar stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
| D440 amplifier | Digitimer Ltd | D440-2 (2 channel) or D440-4 (4 channel) | |
| HumBug Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
| Analogue-to-digital (A/D) board | National Instruments | NI-6221 |
Referências
- Sherrington, C. REMARKS ON THE FOREGOING LETTER. Can. Med. Assoc. J. 20, 66-67 (1929).
- Gooch, C. L., et al. Motor unit number estimation: a technology and literature review. Muscle Nerve. 50, 884-893 (2014).
- McComas, A. J., Fawcett, P. R., Campbell, M. J., Sica, R. E. Electrophysiological estimation of the number of motor units within a human muscle. J Neurol Neurosur Ps. 34, 121-131 (1971).
- Oge, A. E., et al. Motor unit number estimation in transected peripheral nerves. Neurol Res. 32, 1072-1076 (2010).
- Doherty, T. J., Brown, W. F. The estimated numbers and relative sizes of thenar motor units as selected by multiple point stimulation in young and older adults. Muscle Nerve. 16, 355-366 (1993).
- Bromberg, M. B. Motor unit estimation: reproducibility of the spike-triggered averaging technique in normal and ALS subjects. Muscle Nerve. 16, 466-471 (1993).
- Lomen-Hoerth, C., Slawnych, M. P. Statistical motor unit number estimation: from theory to practice. Muscle Nerve. 28, 263-272 (2003).
- Unlusoy Acar, Z., et al. Decline of compound muscle action potentials and statistical MUNEs during Wallerian degeneration. Neurophysiol. Clin. 44, 257-265 (2014).
- Henderson, R. D., Ridall, P. G., Hutchinson, N. M., Pettitt, A. N., McCombe, P. A. Bayesian statistical MUNE method. Muscle Nerve. 36, 206-213 (2007).
- Ridall, P. G., Pettitt, A. N., Henderson, R. D., McCombe, P. A. Motor unit number estimation–a Bayesian approach. Biometrics. 62, 1235-1250 (2006).
- Nandedkar, S. D., Nandedkar, D. S., Barkhaus, P. E., Stalberg, E. V. Motor unit number index (MUNIX). IEEE Trans. Biomed. Eng. 51, 2209-2211 (2004).
- Neuwirth, C., et al. Motor Unit Number Index (MUNIX): a novel neurophysiological marker for neuromuscular disorders; test-retest reliability in healthy volunteers. Clin. Neurophysiol. 122, 1867-1872 (2011).
- Jacobsen, A. B., et al. Reproducibility, and sensitivity to motor unit loss in amyotrophic lateral sclerosis, of a novel MUNE method: MScanFit MUNE. Clin neurophysiol. 128, 1380-1388 (2017).
- Maathuis, E. M., Drenthen, J., Visser, G. H., Blok, J. H. Reproducibility of the CMAP scan. J. Electromyogr. Kinesiol. 21, 433-437 (2011).
- Sleutjes, B. T. H. M., et al. CMAP scan discontinuities: automated detection and relation to motor unit loss. Clin Neurophysiol. 125, 388-395 (2014).
- Bostock, H. Estimating motor unit numbers from a CMAP scan. Muscle Nerve. 53, 889-896 (2016).
- DeLong, E. R., DeLong, D. M., Clarke-Pearson, D. L. Comparing the areas under two or more correlated receiver operating characteristic curves: a nonparametric approach. Biometrics. 44, 837-845 (1988).
- Hanley, J. A., McNeil, B. J. A method of comparing the areas under receiver operating characteristic curves derived from the same cases. Radiology. 148, 839-843 (1983).
- Farschtschi, S., et al. Muscle action potential scans and ultrasound imaging in neurofibromatosis type 2 : CMAP Scans and Nerve Imaging in NF2. Muscle Nerve. 55, 350-358 (2017).
