Evaluering av Respiratory Muscle Activation hjelp Respiratory motorstyrekort Assessment (RMCA) hos personer med kronisk ryggmargsskade
Summary
Formålet med denne publikasjonen er å presentere vår opprinnelige arbeidet med en multi-muskel overflate elektromyografi tilnærming til kvantitativt karakterisere åndedretts muskel aktivering mønstre hos personer med kronisk ryggmargsskade bruke vektor-basert analyse.
Abstract
Under pusting, er aktivering av respiratoriske muskler koordinert av integrerte innspill fra hjernen, hjernestammen og ryggmargen. Når denne samordningen blir forstyrret av ryggmargsskade (SCI), kontroll av respiratoriske muskler innervated under skaden nivået er kompromittert 1,2 medført respirasjonssvikt muskel dysfunksjon og lungekomplikasjoner. Disse forholdene er blant de viktigste årsakene til dødsfall hos pasienter med SCI tre. Standard lungefunksjonstester som vurderer luftveiene motorikk inkluderer spirometrical og maksimal luftveistrykk utfall: Forced Vital Capacity (FVC), forsert ekspiratorisk volum i ett sekund (FEV1), Maximal inspirasjonstrykk (PI max) og Maximal utåndingstrykk (PE max) 4,5. Disse verdiene gir indirekte målinger av respiratorisk muskel ytelse seks. I klinisk praksis og forskning, en overflate (sEMG) spilt inn fra pustemuskulaturenkan brukes til å vurdere luftveiene motorisk funksjon og bidra til å diagnostisere nevromuskulær patologi. Hemmer imidlertid variasjon i sEMG amplitude arbeidet med å utvikle objektive og direkte målinger av respiratorisk motorisk funksjon 6. Basert på en multi-muskel sEMG tilnærming for å karakterisere motorisk kontroll av lem muskler 7, kjent som frivillig respons indeks (VRI) 8, utviklet vi et analytisk verktøy for å karakterisere luftveiene motorisk kontroll direkte fra sEMG data registrert fra flere respiratoriske muskler under den frivillige respiratoriske oppgaver. Vi har kalt dette Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) 9. Denne vektor analysemetode kvantifiserer mengden og fordelingen av aktiviteten over musklene og presenterer den i form av en indeks som relaterer den grad som sEMG utgang innen en test-emne ligner den fra en gruppe av friske (ikke-skadde) kontroller. Den resulterende indeksverdien har vist seg å ha høy ansikt gyldighet, følsomhetog spesifisitet 9-11. Vi viste tidligere 9 at RMCA utfall betydelig korrelert med nivåene av SCI og lungefunksjonen tiltak. Vi presenterer her en metode for å kvantitativt sammenligne post-ryggmargsskade respiratoriske multi-muskel aktivering mønstre som hos friske individer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Standard kliniske tester for å evaluere luftveiene motorisk funksjon etter SCI og andre lidelser omfatter de lungefunksjonstester og American Spinal Injury Association Verdifall Scale (AIS) evaluering 14,15. Imidlertid er disse verktøyene ikke utformet for kvantitativ evaluering av stammen og respiratorisk motorstyring. I vår tidligere publiserte arbeider 9, har vi vist at RMCA er en gyldig metode for kvantitativt å evaluere den respiratoriske motorisk funksjon påvirkes av SCI. Vi har vist at …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av Christopher og Dana Reeve Foundation (Grant CDRF OA2-0802-2), Kentucky Spinal Cord og hodeskader Research Trust (Grant 9-10A – KSCHIRT), Craig H. Neilsen Foundation (Grant 1000056824 – HN000PCG) og National Institutes of Health: nasjonale hjerte Lung and Blood Institute (Grant 1R01HL103750-01A1).
Materials
| Name of the Device | Vendor | Product # | Comments |
| PowerLab System 16/35 | ADInstruments | PL3516 | Number of units depends on number of channels recorded |
| EMG System MA 300 | Motion Lab Systems | MA300-XVI | Number of units depends on number of channels recorded |
| Low Pressure Transducer MP45 | Validyne | MP45-40-871 | |
| Basic Carrier Demodulator CD15 | Validyne | CD15-A-2-A-1 | |
| Air Pressure Manometer | Boehringer | 4103 | Needed for MP45 calibration |
| Event Marker | Hand held switch that when pressed gives a DC voltage and sound output (including 5-sec long mark) | ||
| Alcohol Wipes | Henry Schein | 1173771 | Needed for electrodes placement |
| Electrode Gel | Lectron II | 36-3000-25 | Needed for electrodes placement |
| Tagaderm | Henry Schein | 7779152 | Needed for electrodes placement |
| Noseclip | Henry Schein | 1089460 | |
| T-piece Ventilator Monitoring Circuit with One-way Valves | Alleglance (Airlife) | 1504 | |
| Air Tube | UnoMedical | 400E | |
| Table 1. List of specific equipment and supplies used for the Respiratory Motor Control Assessment. |
References
- Schilero, G. J., Spungen, A. M., Bauman, W. A., Radulovic, M., Lesser, M. Pulmonary function and spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 166, 129-141 (2009).
- Winslow, C., Rozovsky, J. Effect of spinal cord injury on the respiratory system. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 82, 803-814 (2003).
- Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 408-416 (2005).
- Jain, N. B., Brown, R., Tun, C. G., Gagnon, D., Garshick, E. Determinants of forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC in chronic spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 1327-1333 (2006).
- Stolzmann, K. L., Gagnon, D. R., Brown, R., Tun, C. G., Garshick, E. Longitudinal change in FEV1 and FVC in chronic spinal cord injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 781-786 (2008).
- . American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 518-624 (2002).
- Sherwood, A. M., McKay, W. B., Dimitrijevic, M. R. Motor control after spinal cord injury: assessment using surface EMG. Muscle Nerve. 19, 966-979 (1996).
- Lee, D. C., et al. Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI). J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388 (2004).
- Ovechkin, A., Vitaz, T., de Paleville, D. T., Aslan, S., McKay, W. Evaluation of respiratory muscle activation in individuals with chronic spinal cord injury. Respir. Physiol. Neurobiol. 173, 171-178 (2010).
- Lim, H. K., Sherwood, A. M. Reliability of surface electromyographic measurements from subjects with spinal cord injury during voluntary motor tasks. J. Rehabil. Res. Dev. 42, 413-422 (2005).
- Lim, H. K., et al. Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury. Spinal Cord. 43, 283-290 (2005).
- Sherwood, A. M., Graves, D. E., Priebe, M. M. Altered motor control and spasticity after spinal cord injury: subjective and objective. 37, 41-52 (2000).
- McKay, W. B., Lim, H. K., Priebe, M. M., Stokic, D. S., Sherwood, A. M. Clinical neurophysiological assessment of residual motor control in post-spinal cord injury paralysis. Neurorehabil. Neural Repair. 18, 144-153 (2004).
- Marino, R. J., et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury. J. Spinal. Cord. Med. 26, S50-S56 (2003).
- American Spinal Injury Association and International Spinal Cord Society. . International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury. , (2006).
