Электромиография
Электромиографии (или электромиография ) (ЭМГ) является электрофизиологическим методом в неврологической диагностике , измеренной, в котором электрическая мышечной активность на основе токов действия мышц, и представлены (графический).
С помощью концентрических игольчатых электродов можно определить потенциальные колебания отдельных двигательных единиц . Специальные иглы позволяют захватить отдельные мышечные волокна ( Einzelfasermyografie ). Также возможно измерить изменения потенциала на коже с помощью поверхностных электродов, но это гораздо менее точно, потому что этот метод измеряет общий потенциал действия всей мышцы или даже нескольких мышц.
Основное применение - выявление миопатий и невропатий , то есть определение того, имеет ли заболевание мышечную или нервную причину.
В целом
При выполнении ЭМГ электрическая активность измеряется в мышце в состоянии покоя ( спонтанная активность ) и когда мышцы произвольно сокращаются до разной степени ( потенциалы действия мышц ).
В медицинской электродиагностике ЭМГ можно использовать для определения заболеваний нервных и мышечных клеток. В биомеханике отношения между частотами или амплитудами регистрируемых электрических сигналов и силой мышцы исследуются, например, для оптимизации движений спортсменов.
Запись потенциалов действия нервов называется электронейрографией (ЭНГ). Его обычно называют электромиографией.
Рассеяние сигнала
Широко используются два типа ЭМГ: поверхностная ЭМГ и внутримышечная (игольчатая и тонкопроволочная). При внутримышечной ЭМГ игла-электрод или игла с двумя тонкими проволочными электродами вводится через кожу в мышечную ткань. В зависимости от механических размеров используемых электродов может быть достигнуто высокое пространственное разрешение и утверждения об отдельных мышечных волокнах или низкое пространственное разрешение и сводные утверждения обо всех группах мышц.
Из-за своих механических размеров поверхностные электроды обнаруживают электрическую активность до нескольких сантиметров и более, но не могут отображать активность отдельных двигательных единиц. Такие электроды используются, например, в спортивной физиологии, когда дело доходит до определения момента времени, в который начинается сокращение мышцы . В неврологии поверхностное отведение в основном используется для анализа тремора .
Для получения электрических сигналов мышцы концентрические игольчатые электроды используются для рутинной диагностической ЭМГ в неврологии . Эти иглы состоят из центрального проводника (провода), вокруг которого нанесен слой электроизоляции, вокруг которого затем монтируется внешний металлический кожух (трубка). Типичная игла для ЭМГ имеет длину 50 мм, внешний диаметр 0,45 мм и наклонный скос на конце, который показывает центральный проводник, изолированный от овального скоса металлической втулки. Потенциал измеряется между центральным проводником и металлической оболочкой. С этой структурой, прежде всего, изменения потенциала, близкие к пику, регистрируются практически на расстоянии 1-2 миллиметра. Это позволяет поставить очень точный диагноз.
При электромиографии одного волокна со специальными иглами зарегистрированный полурадиус составляет всего 0,2–0,3 мм. Монополярные электроды также используются для специальных целей. Эти электроды состоят из иглы с тефлоновой изоляцией, металл которой обнажается только на кончике. Напряжение измеряется относительно отдельного электрода сравнения (обычно поверхностного электрода на коже).
Армирование
Потенциальным источником ЭМГ является мембранный потенциал мышечной клетки, внутри -70 мВ по сравнению с внешним. Когда мышечная клетка возбуждается, например, через концевую пластину двигателя , ионные каналы открываются и приводят к кратковременному (примерно 1 мс) и локальному изменению мембранного потенциала на противоположное. Это изменение потенциала можно измерить. Разность потенциалов, регистрируемая входным усилителем электромиографа, зависит от многих физических и физиологических, а в конечном итоге и патологических факторов: от расстояния между электродом и источником сигнала (затухание в третьей степени расстояния), от количества и типа мышечные волокна, которые являются активными одновременно, пространственное расположение проводящих и изолирующих компонентов ткани (проводник крови = хороший проводник, жир = плохой проводник) и многие другие факторы. В результате получается очень сложное электрическое поле. Результат измерения определяется как емкостным, так и омическим сопротивлением. В результате сигнал измеряется в типичном медицинском неврологическом измерительном устройстве для ЭМГ, которое регистрирует потенциалы в диапазоне от 50 мкВ до нескольких милливольт. Затем разряды отдельных двигательных единиц проявляются как потенциальные колебания продолжительностью около 10 мс и содержат частотные составляющие до нескольких килогерц . Используются электрически малошумящие беспотенциальные инструментальные усилители с очень высоким входным сопротивлением (обычно: входное сопротивление 200 МОм , уровень шума (шум) 0,7 мкВ RMS , подавление синфазного сигнала > 100 дБ ).
Если, однако, в спортивной физиологии, например, необходимо регистрировать не внутреннюю структуру мышечного возбуждения, а скорее грубый ход мышечного подергивания, сигнал ЭМГ часто электрически выпрямляется и фильтруется с помощью фильтра нижних частот . В результате получается «интегрированный» и «сглаженный» сигнал с соответственно низким пространственным и временным разрешением. Однако выпрямление основано на ряде базовых допущений, которые часто неприменимы (это просто не простой синусоидальный сигнал переменного напряжения, такой как напряжение сети). Поэтому результат следует интерпретировать с большой осторожностью.
История документации
Изначально сигнал ЭМГ отображался на почерневших от копоти вращающихся барабанах, на которых механический указатель рисовал след (аналогично сейсмологии ). Позже для хранения использовались осциллографы и магнитные магнитофоны. Поскольку технология цифрового хранения получила более широкое распространение, используются коммерчески доступные ПК или ноутбуки с цветными экранами и соответствующими принтерами.
Спонтанная активность
Когда скелетная мышца полностью расслаблена, потенциалы нервного действия не достигают мышцы через питающие нервы. Мышца дряблая. Мышечные волокна здоровой скелетной мышцы, которая не получает никаких стимулирующих нервных импульсов, демонстрируют постоянный мембранный потенциал, который отображается на экране в виде прямой, неотклоненной горизонтальной линии. Однако при определенных, в основном патологических состояниях, возникает спонтанная активность, то есть собственная активность мышечных волокон, не вызываемая стимуляцией нервных импульсов. Эта спонтанная активность проявляется в различных формах, которые можно различить по значениям частоты и амплитуды. Пункционную активность следует отделить от спонтанной активности. Возникает при использовании игольчатых электродов и объясняется временным механическим раздражением мышечной клетки.
Миниатюрные потенциалы на концевой пластине
Миниатюрные потенциалы замыкательной пластины, также известные как шум замыкательной пластины, имеют отрицательную амплитуду менее 50 мкВ и длятся от 0,5 до 2 мс. Они возникают в точках контакта между аксоном и мышечной клеткой посредством спонтанного высвобождения медиатора, который, однако, не запускает какой-либо направленный потенциал действия на мембрану мышечной клетки. Следовательно, они не указывают на повреждение мышц. Потенциалы на торцевой пластине длятся примерно 20 мс и всегда выше порогового значения.
Потенциалы фибрилляции и положительные волны
Потенциалы фибрилляции и положительные волны возникают в отдельных мышечных клетках и являются признаками отсутствия иннервации ( денервации ). Потенциалы фибрилляции длятся от 1 до 5 мс, имеют амплитуду до нескольких 100 мкВ, в основном являются двухфазными или трехфазными и происходят строго ритмично (в отличие от модулированной частоты разряда здоровых двигательных единиц).
Положительные острые волны длятся около 4 мс, имеют амплитуду до нескольких 100 мкВ, являются двухфазными с характерной формой и возникают ритмично с частотой от 3 до 50 Гц.
Потенциал фасцикуляции
Потенциалы пучков являются генерируется с помощью электропривода . Источником возбуждения является питающий нейрон . Повреждение иннервирующего нейрона может привести к деполяризации мембраны нервной клетки, которая достигает двигательной единицы в виде передаваемого потенциала действия. Место происхождения может находиться далеко в соме клеток спинного мозга ( мотонейрон ) или дистальнее концевых ветвей аксона по отношению к отдельным мышечным волокнам. Потенциалы фасцикуляции возникают нерегулярно (например, каждые 1–30 с). Фасцикуляции также предполагают невропатию .
Миотонические разряды
Миотонические разряды представляют собой высокочастотные последовательности потенциалов действия (60–150 в секунду) длительностью от одной до двух (или трех) секунд и амплитудой от 10 мкВ до примерно 1 мВ. Они указывают на нарушение работы мышечной оболочки , ионные каналы которой повреждены.
Потенциалы действия двигательных единиц (MUAP)
После входа в мышцу каждое нервное волокно разветвляется на несколько концевых ветвей, каждая из которых иннервирует мышечное волокно через моторные концевые пластины. Таким образом, один переданный потенциал действия одного двигательного нейрона вызывает деполяризацию ( потенциал действия ) и, как следствие , сокращение нескольких мышечных волокон почти одновременно . Сумму деполяризаций моторной единицы можно наблюдать на ЭМГ как характерное отклонение на мониторе. Высота отклонения дает грубую меру количества иннервируемых мышечных волокон (большие по сравнению с малыми двигательными единицами). Продолжительность потенциала может указывать на то, все ли мышечные волокна разряжаются синхронно или есть задержки в отдельных конечных ветвях. Во время оценки необходимо учитывать такие параметры, как возраст, тип мышц и группа мышц. Результаты сравниваются с нормальными значениями, чтобы сделать выводы о возможных заболеваниях. Нормальное значение для продолжительности в среднем возрасте составляет от 8 до 10 мс, а для амплитуды от 1 до 3 мВ.
Особым случаем обследования MUAP является анализ интерференционной картины, при котором измеряется электрическая активность мышцы, которая намеренно максимально сокращена.
Смотри тоже
Аналогичными методами являются электронейрография нервов и электроокулография глаз.
литература
- Кристиан Бишофф Ред .: Книга EMG. ЭМГ и периферическая неврология под вопросом. Тиме, Штутгарт 2005 ISBN 3-13-110342-6
- Герхард Мюлау (Ред.): Нейроэлектродиагностика. Введение. Фишер, Йена 1990 ISBN 3-334-00280-2
- Ханс К. Хопф Ред .: Электромиографический атлас. Тиме, Штутгарт 1996 ISBN 3-13-102221-3
- Ханс Пайпер : Электрофизиология мышц человека. Юлиус Шпрингер , Берлин, 1912 г.
