Nut van Dissociated Intrinsic Hand spieratrofie in de Diagnose van Amyotrofische Lateraal Sclerose

Summary

Gedissocieerde atrofie van intrinsieke handspieren, de zogenoemde split kant, lijkt een specifiek kenmerk van amyotrofische lateraal sclerose (ALS) zijn. Bijgevolg is een nieuwe neurodiagnostische test zogenaamde split kant index werd ontwikkeld om de klinische verschijnsel van de gesplitste hand, die ALS opzichte van aandoeningen nabootsen kwantificeren.

Abstract

De splitsing de hand fenomeen verwijst naar overheersende verspillen van thenar spieren en is een vroege en specifiek kenmerk van amyotrofische lateraal sclerose (ALS). Een nieuwe split kant-index (SI) werd ontwikkeld om de split kant fenomeen te kwantificeren, en de diagnostische functie werd beoordeeld bij ALS patiënten. De splitsing kant index werd afgeleid door het product van de verbinding spier actiepotentiaal (CMAP) te delen amplitude geconstateerd gedurende de ontvoerder pollicis brevis en de eerste dorsale interosseous spieren door de CMAP amplitude geconstateerd gedurende de ontvoerder digiti minimi spier. Om de diagnostische bruikbaarheid van de gesplitste kant index beoordelen, werden ALS patiënten prospectief geëvalueerd en de resultaten werden vergeleken met neuromusculaire aandoening patiënten. De splitsing kant index werd in ALS aanzienlijk verminderd in vergelijking met neuromusculaire aandoening patiënten (p <0,0001). Limb-onset ALS patiënten vertoonden de grootste vermindering van de splitsing de hand index, en een waardevan 5,2 of minder betrouwbaar onderscheiden ALS van andere neuromusculaire aandoeningen. Bijgevolg lijkt de split kant index om een ​​nieuwe diagnostische biomarker voor ALS zijn, misschien van een vroegere diagnose te vergemakkelijken.

Introduction

De splitsing kant, verwijst naar preferentiële atrofie van de thenar complexe groep van intrinsieke handspieren [abductor pollicis brevis (APB) en de eerste dorsale interosseous (FDI)], met relatief behoud van hypothenar spieren, en is een specifieke en vroege klinische kenmerk van amyotrofe laterale sclerose (ALS) ^1-4. De bevinding dat de splitsing handteken is specifiek voor ALS, suggereert een mogelijke rol voor de splitsing handteken als een diagnostische biomarker in ALS ^3.

Kwantificering van de gesplitste hand teken, door de ontwikkeling van een nieuwe neurofysiologische biomarker kan steun bij ALS diagnose te bevorderen. Concreet wordt de split kant-index (SI), die de splitsing kant fenomeen kwantificeert, verkregen door de verbinding spier actiepotentiaal (CMAP) vermenigvuldigen amplitude geconstateerd gedurende de thenar complex spieren (APB en FDI), en dit product te delen door de CMAP amplitude opgenomen over de hypothenar spieren (namelijk de ontvoerder digiti minimi, ADM) ^5.

De diagnose van ALS steunt in grote mate op klinisch gebaseerde criteria omvat een combinatie van hoofdletters en kleine motor neuron ondertekent ^6. Deze criteria waren echter gevoelig geacht name stellen van een diagnose van ALS in de vroege stadia van het ziekteproces ^7-10. Een recente wijziging diagnostische criteria ontwikkeld ¹¹ en hoewel deze criteria lijken de diagnostische gevoeligheid te verhogen ^12-16, de toename gevoeligheid lijkt beperkt tot bulbar-onset ALS patiënten ^15.

Aangezien een pathognomonische test kan de diagnose van ALS aanzienlijk vertraagd ^8. Uiteindelijk kan de instelling van neuroprotectieve therapieën en rekrutering in klinische proeven worden uitgesteld, misschien wel boven de kritische therapeutisch venster periode van ^{9, 17.} Bijgevolgdiagnostische nut van de SI werd prospectief geëvalueerd in sporadische ALS patiënten.

Protocol

1. Voorbereiding van de patiënt

1. Werven patiënten prospectief en achtereenvolgens. Opmerking: Het volgende protocol is goedgekeurd door de Sydney West Area Health Service Human Research ethische commissies. Informed consent werd verstrekt door alle patiënten. Patiënten werden prospectief en achtereenvolgens gerekruteerd uit de ALS / neuromusculaire kliniek in Westmead Hospital.
2. Bepaal geschiktheid van ALS patiënten te testen. Patiënten die niet zijn gediagnosticeerd met ALS of een neuromusculaire aandoening uit te sluiten.
3. Patiënten met een co-existent focale neuropathie, mediane neuropathie aan de pols of ulnaire neuropathie aan elleboog uit te sluiten.
4. Patiënten met een gegeneraliseerde neuropathie, zoals diabetische polyneuropathie uitsluiten.
5. Uitgebreid onderzoek en klinisch follow-up patiënten om de diagnose van ALS of neuromusculaire aandoeningen nabootsen bevestigen.
6. Zorg ervoor dat geïnformeerde toestemming wordt geleverd door alle patiënten, met inbegrip van ALS en neuromusculaire nabootsen stoornis patiënten, voor all de neurofysiologische procedures.

2. Clinical Assessment

1. Bepaal de klinische stadiëring van alle ALS patiënten met behulp van de Amyotrofische Lateraal Sclerose Functional Rating Scale-Revised (ALSFRS-R) scoren ^18.
2. Bepaal de progressie van de ziekte in alle ALS patiënten volgens de eerder beschreven formule;
   (48-ALSFRS-R) / duur van de symptomen) ^19.
3. Bepaal spierkracht bij alle patiënten met behulp van de Medical Research Council (MRC) schaal ^20. Ontwikkel een totale MRC score, bestaande uit de bovenste ledematen (schouder ontvoering, elleboog flexie, extensie van de elleboog, pols dorsaalflexie; vinger ontvoering, duim ontvoering, totale score 60) en de onderste ledematen (heup flexie, extensie van de knie, de enkel dorsaalflexie, totaalscore 30) spiergroepen . De totale MRC score moet 90 als spierkracht normaal is.
4. Bepaal de plaats van begin van de ziekte, gedefinieerd als bulbaire of ledematen, in alle ALSpatiënten.

3. Neurofysiologische Assessment

1. Onderneem motorische zenuwgeleiding studies over de mediaan en ulnaire zenuwen met compound muscle action potential (CMAP) reacties opgenomen van de ontvoerder pollicis brevis (APB), eerste dorsale interosseous (FDI) en ontvoerder cijfer minimi (ADM) spieren.
2. Bereid de stimulerende plaatsen bij de pols, door het schoonmaken van het huidoppervlak met een schuurmiddel gel om de huid weerstand te verminderen, gevolgd door het aanbrengen van een alcoholdoekje. Stel boven de intensiteit nodig is om een ​​maximale respons CMAP (supramaximale stroom) produceren stimulatiestroom tot 20%.
3. Zorg ervoor dat de geselecteerde stimulatie plaats vertoont de laagste drempel voor stimulatie zodanig dat volume geleiding wordt vermeden.
4. Bereid opname website gedurende elke spier met het schoonmaken van het huidoppervlak met een schuurmiddel gel om de huid weerstand te verminderen, gevolgd door het aanbrengen van een alcoholdoekje.
5. Noteer de grootte van de compoundmotor actiop potentiële (CMAP) van de APB, ADM, en DBI spieren. Responsen op te nemen met 10 mm gouden plaat elektroden geplaatst in een buik pees regeling over elke spier. Specifiek, de positie van de actieve elektrode in het middelpunt van de betreffende spieren zorgen voor een negatieve start van de CMAP respons, terwijl de referentie-elektrode over de basis van de duim (APB en FDI CMAP opnames) en de basis van cijfer 5 moet worden geplaatst (voor ADM CMAP opnames).
6. Stel de afstand tussen de kathode en stimuleren actieve elektrode voor APB en ADM compoundmotor actiepotentiaal reacties op 5 cm en de afstand tot de FDI 8 cm.
7. Plaats de elektro-neutrale aarde plaat op de dorsale zijde van de hand, tussen stimulerende en G1 elektrode, met geleidende gel om artefact te verminderen. Voor het aanbrengen van de neutrale aarde bereidt de site van het oppervlak te reinigen huid met een schuurmiddel gel huidweerstand te verminderen, gevolgd door het aanbrengen van een alcohol doekje.
8. Zorg ervoor dat de filter instellingen zijn tussen 3 Hz (lage frequentie filter) en 10 KHz (hoogfrequent filter).
9. Zorg ervoor dat de loopsnelheid is ingesteld op 20 msec, of 2 msec / divisie.
10. Zorg ervoor dat de gevoeligheid voor de opname CMAP antwoorden is ingesteld op 5 mV.
11. Controleer de temperatuur op de plaats van stimulatie gedurende de studie en zorgen dat de onderdeel temperatuur op 32 ° C.

4. Analyse en interpretatie

1. Meet basislijn-tot-piek CMAP amplitudes (mV) over de APB, BDI en ADM spieren bij ALS-patiënten en de neuromusculaire ziekte na te bootsen controles.
2. Bereken de split kant index (figuur 1) door de CMAP amplitude geconstateerd gedurende de APB en FDI spieren als volgt te vermenigvuldigen, en dit product te delen door de CMAP amplitude geconstateerd gedurende de ADM spier,:
   SI = APB _CMAP * FDI _CMAP
   _________________________
   & #160; ADM _CMAP
3. Bepaal de diagnostische bruikbaarheid van de splitsing de hand index door het vergelijken van de SI-waarden tussen ALS patiënten en neuromusculaire mimic stoornis pathologische controles volgens de normen voor de rapportage van diagnostische nauwkeurigheid (STARD) criteria.
4. Bepaal optimale diagnostische cutoff waarden voor de splitsing kant index met behulp van de receiver operating characteristic (ROC) curves. Leid ROC kromme door het uitzetten van de gevoeligheid (y-as) en 1-specificiteit (x-as) voor SI waarden afgeleid van ALS en neuromusculaire aandoening patiënten.

Representative Results

Klinische fenotype

In totaal werden 44 ALS patiënten onderzocht, waarvan 76% (N = 33) werden geclassificeerd als duidelijke of vermoedelijke en 24% (N = 11) mogelijk ALS volgens de criteria Awaji ^11. De diagnose van ALS werd bevestigd in de "mogelijke" cohort na uitgebreid onderzoek en klinische follow-up gedurende maximaal 3 jaar en 53% stierf tijdens deze periode. Bulbaire vorm van de ziekte bleek in 41%, terwijl de ledematen-onset in 59% van de ALS patiënten. Op het moment van beoordeling, gemiddelde ziekteduur was 18,9 ± 3,1 maanden, met een mediane ALSFRS-R score zijnde 41 (32-45), wat wijst op een matige graad van invaliditeit.

De neuromusculaire controle groep bestond uit 121 patiënten (gemiddelde leeftijd 54 jaar) en omvatte de volgende diagnose: entrapment neuropathieën-carpaal tunnel syndroom (CTS) en ulnaire neuropathie bij de elleboog (UNE), N = 62; demyeliniserende neuropathie (N = 9); axonale sensomotorische polyneuropathie (N = 36); cervical radiculopathie (11), spino-bulbaire spieratrofie (N = 1), ziekte van Hirayama's (N = 1), spinale musculaire atrofie (N = 1).

Neurofysiologische Studies

Bij ALS patiënten, was er een significante vermindering van de CMAP amplitude geconstateerd gedurende de APB (ALS, 3,9 ± 0,5 mV; neuromusculaire aandoeningen 8,1 ± 0,2 mV, P <0.001), FDI (ALS, 4,8 ± 0,7 mV; neuromusculaire aandoeningen 10,7 ± 0,3 mV, p <0,001) en ADM (ALS, 6,1 ± 0,5 mV; neuromusculaire aandoeningen 9,7 ± 0,2 mV, p <0,001). Belangrijk is dat de daling van de CMAP amplitudes was duidelijker bij het ​​opnemen via de APB (CMAP _APB 3,9 ± 0,5 mV; CMAP _ADM 6,1 ± 0,5 mV P <0.001) en de BDI (CMAP _FDI 4,8 ± 0,7 mV; CMAP _ADM 6,1 ± 0,5 mV P <0,05) spieren dan ADM in de ALS-cohort.

Verdere relevantie, de omvang van CMAP reductie was duidelijker bij limb-onset patiënten bij opname in eenPB (CMAP _LIMB-onset 3,8 ± 0,4 mV; CMAP _bulbar-onset 5,3 ± 0,6 mV P <0,05), directe buitenlandse investeringen (CMAP _LIMB-onset 4,4 ± 0,7 mV; CMAP _bulbar-onset 7,0 ± 0,9 mV P <0,05) en ADM ( CMAP _LIMB-onset 5,8 ± 0,5 mV; CMAP _bulbar-onset 7,6 ± 0,6 mV P <0.01) spieren in vergelijking met bulbaire onset ALS patiënten. In tegenstelling, de vermindering CMAP amplitudes was het meest prominent bij opname via APB (8,1 ± 0,2 mV, p <0,0001) en ADM (9,7 ± 0,2 mV, P <0,01) spieren in de neuromusculaire cohort (CMAP _FDI 10,7 ± 0,3 mV ).

Het combineren van de CMAP amplitudes, was het duidelijk dat er een significante vermindering van de splitsing kant index in ALS patiënten vergeleken met neuromusculaire aandoening patiënten (ALS 3,5 ± 0,6; neuromusculaire aandoeningen 9,1 ± 0,3, p <0,0001, figuur 2A) ^21. Hoewel deze vermindering van de splitsing de hand index was een ubiquitous bevinding in ALS, maar was het sterkst bij ALS patiënten met limb-onset ziekte (SI _LIMB-onset 2,3 ± 0,5; SI _bulbar-onset 5.3 ± 1.2, p <0,0001, Figuur 2B) ^21.

Analyse van receiver operating characteristic curves beschrijft een goede diagnostische nauwkeurigheid van de splitsing kant index onderscheiden ALS van andere neuromusculaire aandoeningen, zoals blijkt uit het feit dat het gebied onder de curve (AUC) was 0,83 (p <0,0001, figuur 3A) ^21. Een SI waarde van 5,2 of lager, zoals aangegeven door gestippelde zwarte lijnen (figuur 3A), ALS onderscheiden van andere neuromusculaire aandoeningen ^21. Belangrijk is dat de diagnostische bruikbaarheid van de split kant-index was groter bij ALS patiënten met limb-onset ziekte (Figuur 3B) ^21.

Om de diagnostische bruikbaarheid van de gesplitste kant index beoordelen, werden SI waarden vergeleken tussen tslang ALS patiënten die voldoen aan de "definitieve" versus "mogelijke" diagnostische categorie op de Awaji-Shima criteria ^11. Belangrijk, was er een significante afname van SI patiënten geclassificeerd als "mogelijk" ALS (ALS _MOGELIJKE SI 5,1 ± 0,8; neuromusculaire aandoeningen 9,1 ± 0,3, p <0.01). Bovendien, de 11 patiënten ingedeeld mogelijk ALS, 64% vertoonde een verlaging van de gesplitste kant index van minder dan 5,2. Tezamen bieden deze bevindingen suggereren dat een abnormale split kant index een diagnose van ALS in maximaal 64% van de patiënten die niet aan de "definitieve / waarschijnlijke" Awaji diagnostische criteria kan ondersteunen.

Potentiële prognostische relevantie, de gespleten kant index significant gecorreleerd met de totale MRC score (rho = 0.7, P <0.001) en MRC score van de duimmuis eminence (rho = 0.8, p <0,001). Verdere relevantie, de SI vertoonden een significante correlatie met de snelheid van de ziekte progression (rho = - 0.4, P <0.05). Deze bevindingen wijzen erop dat SI is geassocieerd met de ziekte ernst en progressie, waardoor een mogelijke rol voor de SI in ALS voorspelling suggereren.

Figuur 1. Split hand teken verwijst naar preferentiële verspillen van de thenar complexe groep van spieren [ontvoerder pollicis brevis (APB) en de eerste dorsale interosseous (FDI)] spieren in vergelijking met de hypothenar [ontvoerder cijfer minimi (ADM)] spieren. De splitsing kant-index is berekend door de verbinding spier actiepotentiaal (CMAP) amplitude geconstateerd gedurende de APB door dat geconstateerd gedurende de BDI te vermenigvuldigen en het product te delen door de CMAP amplitude geconstateerd gedurende de ADM. (Voor een deel overgenomen uit Menon en collega's. Split kant index voor de diagnose van amyotrophic laterale sclerose. Van Menon et al.. ²¹

Figuur 2. (A) De splitsing kant-index (SI) werd in amyotrofische laterale sclerose (ALS) aanzienlijk gereduceerd in vergelijking tot neuromusculaire aandoening patiënten (NMS). (B) De daling van de SI was het meest prominent bij ALS patiënten met limb-onset ziekte. *** P <0,001; **** p <0,0001.

Figuur 3. (A) De splitsing kant-index (SI) robuust gedifferentieerde amyotrofische laterale sclerose (ALS) van neuromusculaire aandoening patiënten (NMS), met een optimale diagnostische cut-off waarde wordt 5,2. (B) De diagnostische nut van SI was duidelijker bij limb-onset ALS patiënten. (Voor een deel overgenomen uit Menon en collega's. Split kant index voor de diagnose van amyotrofische laterale sclerose. Vanaf Menon et al.. ²¹

Discussion

De huidige studie rapporteert over de diagnostische waarde van de gespleten kant index in ALS, een nieuwe neurofysiologische diagnostische biomarker. De SI betrouwbaar onderscheiden ALS van neuromusculaire aandoeningen, met een optimale diagnostische cut-off waarde van 5,2. De vermindering van de SI was het meest prominent in ledematen-onset ALS patiënten. Belangrijk is een aanzienlijk deel van ALS patiënten die werden ingedeeld in de diagnostische categorie "mogelijk" volgens de recent ontwikkelde diagnostische criteria ^11, vertoonde een abnormale SI. Samen genomen, de bevindingen van de huidige studie suggereren dat de splitsing de hand index een diagnostische biomarker van ALS kan zijn, mogelijk hulp in van een vroegere diagnose van ALS.

Diagnostische criteria, gebaseerd op de aanwezigheid van de bovenste en onderste motorische neuron disfunctie in meerdere gebieden, zijn ontwikkeld om de diagnose van ALS ^{6, 11, 22} helpen. Deze criteria echteris getoond als ongevoelig en soms beperkt tolerantie van de patiënt vanwege de noodzaak grote naald EMG bemonstering ^{7-10, 14-16} voeren. Bijgevolg kan kritische diagnostische vertraging ondervinden, misschien buiten het therapeutisch venster periode.

De splitsing kant-index, een eenvoudige neurofysiologische biomarker, kan gemakkelijk worden uitgevoerd in een klinische setting. Belangrijk is dat de huidige studie onderstreept de diagnostische bruikbaarheid van de splitsing de hand index in ALS, met name in de ledematen vorm van de ziekte. Relevantie, het vinden van die verlaging van de splitsing de hand index was een vroege functie in ALS, verder onderstreept de diagnostische nut. Uiteindelijk kan de toepassing van SI leiden tot rekrutering van ALS patiënten in klinische studies in een eerder stadium in het ziekteproces waar doeltreffendheid van toekomstige neuroprotectieve middelen kunnen op hun hoogtepunt.

Een mogelijke beperking van het halve kant index kan optreden bij vancoëxistente focale druk mononeuropathieën, vooral carpaal tunnel syndroom en ulnaire neuropathie bij de elleboog. Klinische, neurofysiologische en radiologische correlatie moet dan worden gebruikt om aan een specifiek patroon van pathologie en alternatieve technieken moeten worden uitgevoerd om diagnose van ALS ^{23, 24} vast. Daarnaast kan de SI in gevorderde ziekte beperkt, als er wereldwijd atrofie van intrinsieke handspieren zijn. Zoals met focale mononeuropathieën, moeten andere diagnostische modaliteiten worden gebruikt om de diagnose van ALS te bevestigen. Bovendien vermijden van een bijdrage uit een volume uitgevoerd antwoord op de CMAP amplitude cruciaal voor de diagnostische waarde van de SI sluiten. Deel geleiding kan worden verminderd door geschikte positionering van registrerende elektroden teneinde een CMAP respons met negatieve afdruk en juiste stimulatie-intensiteiten worden gebruikt om kruisstimulatie vermeden. Als al deze potentiometeral beperkingen worden besproken, de SI kan worden gebruikt als een potentieel diagnostisch hulpmiddel bij ALS.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Abrasive gel (Nu Prep)	Weaver and Company	N-TA\/P\H-3 ENG	Skin preperation
Alcohol wipe	Triad Disposables	103101	Skin preperation
Recording gel (Ten20 Conductive gel)	Weaver and Company	N-TA\/P\H-3 ENG	Recording motor responses
Amyotrophic lateral sclerosis rating scale-revised questionnaire	Publication	Experimental builder	Stage disease
Medical Research Council muscle strength scale	Medical Research Council-UK	Experimental builder	Stage disease
Equipment	Company	Catalog number	Comments
Nerve conduction machine (Synergy/Nicolet EDX)	CareFusion	SA110106M	To measure split hand index
Synergy software	CareFusion	765654679	To measure split hand index
Tem millimeter gold cup disc electrodes	Grass Technologies	F-E5GH-60	To record motor responses
Neural earth plate	Westmead Hospital	Experimental builder	To record limb temperature
Thermometer	Westmead Hospital	Experimental builder	To record limb temperature