Elektromiografia - Electromyography

Elektromiografia
EMG - SIMI.jpg
EMG z zakończenia chodu, dolny lewy to surowy EMG, po prawej to skorygowany wzór;
ICD-9-CM 93,08
Siatka D004576

Elektromiografia ( EMG ) to technika oceny i rejestracji aktywności elektrycznej wytwarzanej przez mięśnie szkieletowe . EMG wykonuje się za pomocą przyrządu zwanego elektromiografem, który tworzy zapis zwany elektromiogramem . Elektromiograf wykrywa potencjał elektryczny generowany przez komórki mięśniowe , gdy komórki te są aktywowane elektrycznie lub neurologicznie. Sygnały można analizować w celu wykrycia nieprawidłowości, poziomu aktywacji lub kolejności rekrutacji lub analizy biomechaniki ruchu ludzi lub zwierząt. Igła EMG to technika medycyny elektrodiagnostycznej powszechnie stosowana przez neurologów. Surface EMG to niemedyczna procedura stosowana do oceny aktywacji mięśni przez kilku profesjonalistów, w tym fizjoterapeutów, kinezjologów i inżynierów biomedycznych. W informatyce EMG jest również używane jako oprogramowanie pośrednie w rozpoznawaniu gestów w celu umożliwienia wprowadzania fizycznych działań do komputera jako formy interakcji człowiek-komputer .

Zastosowania kliniczne

Testy EMG mają wiele zastosowań klinicznych i biomedycznych. Igła EMG jest wykorzystywana jako narzędzie diagnostyczne do identyfikacji chorób nerwowo-mięśniowych lub jako narzędzie badawcze do badania kinezjologii i zaburzeń kontroli motorycznej. Sygnały EMG są czasami wykorzystywane do kierowania wstrzyknięciami toksyny botulinowej lub fenolu do mięśni. Powierzchniowe EMG jest wykorzystywane do diagnostyki funkcjonalnej oraz podczas instrumentalnej analizy ruchu. Sygnały EMG są również wykorzystywane jako sygnał sterujący dla urządzeń protetycznych , takich jak protezy dłoni, ramion i kończyn dolnych.

Acceleromyograph mogą być stosowane do nerwowo-mięśniowej monitorowania w ogólnym znieczuleniu leków blokujących przewodnictwo nerwowo-mięśniowe , w celu uniknięcia pooperacyjnego resztkowego curarization (porc).

Z wyjątkiem niektórych czysto pierwotnych stanów miopatycznych EMG jest zwykle wykonywane z innym badaniem elektrodiagnostycznym, które mierzy przewodzącą funkcję nerwów. Nazywa się to badaniami przewodnictwa nerwowego (NCS). EMG i NCS igłowe są zwykle wskazane, gdy występuje ból kończyn, osłabienie spowodowane uciskiem nerwu rdzeniowego lub obawy dotyczące innego urazu lub zaburzenia neurologicznego. Uszkodzenie nerwu rdzeniowego nie powoduje bólu szyi, środkowej części pleców ani bólu krzyża iz tego powodu dowody nie wykazały, że EMG lub NCS są pomocne w diagnozowaniu przyczyn bólu osiowego odcinka lędźwiowego, bólu w klatce piersiowej lub bólu kręgosłupa szyjnego . Igła EMG może pomóc w diagnozowaniu ucisku lub urazu nerwu (takiego jak zespół cieśni nadgarstka ), urazu korzenia nerwu (takiego jak rwa kulszowa) oraz innych problemów mięśni lub nerwów. Mniej powszechne schorzenia to stwardnienie zanikowe boczne , miastenia i dystrofia mięśniowa .

Z drugiej strony, Surface EMG nie jest używany do celów diagnostycznych.

Technika

Przygotowanie skóry i zagrożenia

Pierwszym krokiem przed wprowadzeniem elektrody igłowej jest przygotowanie skóry. Zwykle obejmuje to po prostu oczyszczenie skóry wacikiem nasączonym alkoholem.

Rzeczywiste umieszczenie elektrody igłowej może być trudne i zależy od wielu czynników, takich jak specyficzny dobór mięśni i wielkość tego mięśnia. Właściwe umieszczenie igły EMG jest bardzo ważne dla dokładnego odwzorowania mięśnia będącego przedmiotem zainteresowania, chociaż EMG jest bardziej skuteczne w przypadku mięśni powierzchownych, ponieważ nie jest w stanie ominąć potencjałów czynnościowych mięśni powierzchownych i wykryć mięśni głębszych. Ponadto im więcej tkanki tłuszczowej ma dana osoba, tym słabszy sygnał EMG. Podczas umieszczania czujnika EMG idealnym miejscem jest brzuch mięśnia: podłużna linia środkowa. Brzuch mięśnia można również uważać za znajdujący się pomiędzy punktem motorycznym (środkowym) mięśnia a punktem przyczepienia ścięgna.

Rozruszniki serca i wszczepione defibrylatory serca (ICD) są coraz częściej stosowane w praktyce klinicznej i nie ma dowodów wskazujących na to, że przeprowadzanie rutynowych badań elektrodiagnostycznych u pacjentów za pomocą tych urządzeń stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa. Istnieją jednak teoretyczne obawy, że impulsy elektryczne z badań przewodnictwa nerwowego (NCS) mogą być błędnie wykrywane przez urządzenia i skutkować niezamierzonym zahamowaniem lub wyzwoleniem wyjścia lub przeprogramowaniem urządzenia. Ogólnie rzecz biorąc, im bliżej stymulatora i elektrod stymulacyjnych znajduje się miejsce stymulacji, tym większa szansa na wywołanie napięcia o amplitudzie wystarczającej do zahamowania stymulatora. Pomimo tych obaw, nie zgłoszono żadnych natychmiastowych lub opóźnionych działań niepożądanych rutynowego NCS.

Nie istnieją żadne znane przeciwwskazania do wykonywania igłowego EMG lub NCS u pacjentek w ciąży. Ponadto w piśmiennictwie nie opisano żadnych powikłań po tych zabiegach. Podobnie nie stwierdzono, aby testy potencjału wywołanego powodowały jakiekolwiek problemy, gdy są wykonywane w czasie ciąży.

Pacjenci z obrzękiem limfatycznym lub pacjenci z ryzykiem obrzęku limfatycznego są rutynowo ostrzegani, aby unikali zabiegów przezskórnych w dotkniętej chorobą kończynie, mianowicie nakłucia żyły, aby zapobiec rozwojowi lub pogorszeniu obrzęku limfatycznego lub zapalenia tkanki łącznej. Pomimo potencjalnego ryzyka, dowody na takie powikłania po nakłuciu żyły są ograniczone. Nie ma opublikowanych doniesień o zapaleniu tkanki łącznej, infekcji lub innych powikłaniach związanych z EMG wykonywanym w przypadku obrzęku limfatycznego lub wcześniejszego wycięcia węzłów chłonnych. Biorąc jednak pod uwagę nieznane ryzyko zapalenia tkanki łącznej u pacjentów z obrzękiem limfatycznym, należy zachować ostrożność podczas wykonywania badań igłowych w obszarach z obrzękiem limfatycznym, aby uniknąć powikłań. U pacjentów z dużym obrzękiem i napiętą skórą, nakłucie skóry elektrodami igłowymi może spowodować przewlekły wyciek płynu surowiczego. Potencjalne środowisko bakteryjne takiego płynu surowiczego i naruszenie integralności skóry mogą zwiększać ryzyko zapalenia tkanki łącznej. Przed kontynuowaniem lekarz powinien rozważyć potencjalne ryzyko związane z przeprowadzeniem badania z potrzebą uzyskania uzyskanych informacji.

Elektrody powierzchniowe i domięśniowe do rejestracji EMG

Istnieją dwa rodzaje EMG: EMG powierzchniowe i EMG domięśniowe. Powierzchniowe EMG ocenia funkcję mięśni, rejestrując aktywność mięśni z powierzchni nad mięśniem na skórze. Powierzchniowe EMG można rejestrować za pomocą pary elektrod lub bardziej złożonego układu wielu elektrod. Potrzebna jest więcej niż jedna elektroda, ponieważ zapisy EMG pokazują różnicę potencjałów (różnicę napięcia) między dwiema oddzielnymi elektrodami. Ograniczeniem tego podejścia jest fakt, że zapisy elektrod powierzchniowych są ograniczone do powierzchownych mięśni, na które wpływa głębokość tkanki podskórnej w miejscu zapisu, która może być bardzo zmienna w zależności od wagi pacjenta i nie może wiarygodnie rozróżnić między wyładowania sąsiednich mięśni. Opracowano specjalne rozmieszczenie elektrod i testy funkcjonalne, aby zminimalizować to ryzyko, zapewniając w ten sposób wiarygodne badania.

Domięśniowe EMG można wykonać przy użyciu różnych typów elektrod rejestrujących. Najprostszym podejściem jest monopolarna elektroda igłowa. Może to być cienki drut wprowadzony do mięśnia z elektrodą powierzchniową jako odniesieniem; lub dwa cienkie druciki włożone do mięśnia jako odniesienie do siebie. Najczęściej zapisy z cienkiego drutu są przeznaczone do badań naukowych lub badań kinezjologicznych. Diagnostyczne monopolarne elektrody EMG są zazwyczaj izolowane i wystarczająco sztywne, aby penetrować skórę, przy czym odsłonięta jest tylko końcówka przy użyciu elektrody powierzchniowej jako odniesienia. Igły do ​​wstrzykiwania terapeutycznej toksyny botulinowej lub fenolu są zazwyczaj elektrodami monopolarnymi, które wykorzystują powierzchnię odniesienia, jednak w tym przypadku metalowy trzon igły podskórnej, izolowany tak, że odsłonięta jest tylko końcówka, służy zarówno do rejestrowania sygnałów, jak i do wstrzykiwania . Nieco bardziej złożona konstrukcja jest koncentryczna elektroda igłowa. Igły te mają cienki drut, osadzony w warstwie izolacji, która wypełnia lufę igły podskórnej, która ma odsłonięty trzon, który służy jako elektroda odniesienia. Odsłonięta końcówka cienkiego drutu służy jako aktywna elektroda. W wyniku tej konfiguracji sygnały są zwykle mniejsze, gdy są rejestrowane z elektrody koncentrycznej, niż gdy są rejestrowane z elektrody monopolarnej i są bardziej odporne na artefakty elektryczne pochodzące z tkanki, a pomiary wydają się być nieco bardziej wiarygodne. Jednakże, ponieważ trzon jest odsłonięty na całej swojej długości, powierzchowna aktywność mięśni może zanieczyścić zapis mięśni głębszych. Elektrody igłowe EMG z pojedynczym włóknem są zaprojektowane tak, aby mieć bardzo małe obszary zapisu i umożliwiać rozróżnienie wyładowań poszczególnych włókien mięśniowych.

Aby wykonać domięśniowe EMG, zazwyczaj przez skórę do tkanki mięśniowej wprowadza się jednobiegunową lub koncentryczną elektrodę igłową. Następnie igłę przenosi się do wielu miejsc w rozluźnionym mięśniu, aby ocenić zarówno aktywność insercyjną, jak i aktywność spoczynkową mięśnia. Normalne mięśnie wykazują krótki wybuch aktywacji włókien mięśniowych, gdy są stymulowane ruchem igły, ale rzadko trwa to dłużej niż 100 ms. Dwa najczęstsze patologiczne typy spoczynkowej aktywności mięśni to potencjały fascykulacji i migotania. Potencjał fascykulacyjny to mimowolna aktywacja jednostki motorycznej w mięśniu, czasami widoczna gołym okiem jako drganie mięśnia lub przez elektrody powierzchniowe. Jednak migotanie jest wykrywane tylko przez igłowe EMG i reprezentuje izolowaną aktywację poszczególnych włókien mięśniowych, zwykle w wyniku choroby nerwów lub mięśni. Często migotanie jest wywoływane przez ruch igły (czynność wstawiania) i utrzymuje się przez kilka sekund lub dłużej po ustaniu ruchu.

Po ocenie aktywności spoczynkowej i insercyjnej elektromiograf ocenia aktywność mięśnia podczas dobrowolnego skurczu. Oceniany jest kształt, rozmiar i częstotliwość powstałych sygnałów elektrycznych. Następnie elektrodę cofa się o kilka milimetrów i ponownie analizuje się aktywność. Powtarza się to, czasami aż do zebrania danych o 10–20 jednostkach motorycznych w celu wyciągnięcia wniosków na temat funkcji jednostki motorycznej. Każdy tor elektrody daje tylko bardzo lokalny obraz aktywności całego mięśnia. Ponieważ mięśnie szkieletowe różnią się wewnętrzną strukturą, elektrodę należy umieścić w różnych miejscach, aby uzyskać dokładne badanie.

Elektromiografia pojedynczego włókna ocenia opóźnienie między skurczami poszczególnych włókien mięśniowych w jednostce motorycznej i jest czułym testem na dysfunkcję połączenia nerwowo-mięśniowego wywołaną lekami, truciznami lub chorobami, takimi jak miastenia. Technika jest skomplikowana i zwykle wykonywana tylko przez osoby ze specjalnym zaawansowanym szkoleniem.

Surface EMG jest używany w wielu ustawieniach; na przykład w klinice fizjoterapii aktywacja mięśni jest monitorowana za pomocą powierzchniowego EMG, a pacjenci mają bodziec słuchowy lub wzrokowy, aby pomóc im wiedzieć, kiedy aktywują mięsień (biofeedback). Przegląd literatury na temat powierzchniowego EMG opublikowany w 2008 roku wykazał, że powierzchniowe EMG może być przydatne w wykrywaniu obecności choroby nerwowo-mięśniowej (ocena na poziomie C, dane klasy III), ale nie ma wystarczających danych potwierdzających jego przydatność do rozróżniania między neuropatią a neuropatią. stany miopatyczne lub do diagnozy określonych chorób nerwowo-mięśniowych. EMG mogą być przydatne w dodatkowym badaniu zmęczenia związanego z zespołem postpoliomyelitis i czynnościami elektromechanicznymi w dystrofii miotonicznej (ocena na poziomie C, dane klasy III). Ostatnio, wraz z rozwojem technologii w sporcie, sEMG stało się obszarem zainteresowania trenerów, aby zmniejszyć częstość występowania urazów tkanek miękkich i poprawić wyniki zawodników. Athos , start-up z Doliny Krzemowej, jako jedyna firma, której pomiary zostały zweryfikowane jako dokładne i wiarygodne w porównaniu z medycznym systemem sEMG, jest liderem.

Niektóre stany USA ograniczają wykonanie igłowego EMG przez osoby niebędące lekarzami. New Jersey zadeklarowało, że nie można jej zlecić asystentowi lekarza. Michigan uchwaliło przepisy mówiące, że EMG igłowe to praktyka medyczna. Specjalne szkolenie w zakresie diagnozowania chorób medycznych za pomocą EMG jest wymagane tylko w programach rezydencyjnych i stypendialnych z neurologii, neurofizjologii klinicznej, medycyny nerwowo-mięśniowej oraz medycyny fizykalnej i rehabilitacji. Istnieją podspecjaliści w otolaryngologii, którzy przeszli selektywny trening w wykonywaniu EMG mięśni krtani oraz podspecjaliści w dziedzinie urologii, położnictwa i ginekologii, którzy przeszli selektywny trening w wykonywaniu EMG mięśni kontrolujących czynność jelit i pęcherza.

Maksymalny dobrowolny skurcz

Jedną z podstawowych funkcji EMG jest sprawdzenie, jak dobrze można aktywować mięsień. Najczęstszym sposobem, który można określić, jest wykonanie maksymalnego dobrowolnego skurczu (MVC) testowanego mięśnia.

Siła mięśniowa, która jest mierzona mechanicznie, zazwyczaj silnie koreluje z pomiarami aktywacji mięśnia EMG. Najczęściej ocenia się to za pomocą elektrod powierzchniowych, ale należy zauważyć, że zwykle rejestrują one tylko z włókien mięśniowych w bliskiej odległości od powierzchni.

W zależności od zastosowania powszechnie stosuje się kilka metod analitycznych do określania aktywacji mięśni. Dyskutowanym tematem jest zastosowanie średniej aktywacji EMG lub szczytowej wartości skurczu. W większości badań powszechnie wykorzystuje się maksymalne dobrowolne skurcze jako sposób analizy siły szczytowej i siły generowanej przez mięśnie docelowe. Zgodnie z artykułem „Szczytowe i średnie skorygowane pomiary EMG: Którą metodę redukcji danych należy zastosować do oceny ćwiczeń podstawowych?”, stwierdzono, że „średnie skorygowane dane EMG (ARV) są znacznie mniej zmienne podczas pomiaru aktywności mięśni mięśni rdzenia w porównaniu ze szczytową zmienną EMG.” Dlatego badacze ci sugerowaliby, że „dane ARV EMG powinny być rejestrowane wraz ze szczytowym pomiarem EMG podczas oceny ćwiczeń podstawowych”. Dostarczenie czytelnikowi obu zestawów danych skutkowałoby większą trafnością badania i potencjalnie wyeliminowałoby sprzeczności w badaniu.

Inne pomiary

EMG można również wykorzystać do wskazania stopnia zmęczenia mięśnia. Następujące zmiany sygnału EMG mogą oznaczać zmęczenie mięśni : wzrost średniej wartości bezwzględnej sygnału, wzrost amplitudy i czasu trwania potencjału czynnościowego mięśni oraz ogólne przesunięcie w dół częstotliwości. Monitorowanie zmian o różnej częstotliwości zmienia najczęstszy sposób wykorzystania EMG w celu określenia poziomu zmęczenia. Niższe prędkości przewodzenia pozwalają wolniejszym neuronom ruchowym pozostać aktywnymi.

Jednostkę motoryczną definiuje się jako jeden neuron ruchowy i wszystkie unerwione przez niego włókna mięśniowe . Gdy jednostka motoryczna odpala, impuls (zwany potencjałem czynnościowym ) jest przenoszony w dół neuronu ruchowego do mięśnia. Obszar, w którym nerw styka się z mięśniem, nazywany jest połączeniem nerwowo-mięśniowym lub płytką końcową motoryczną . Po przekazaniu potencjału czynnościowego przez połączenie nerwowo-mięśniowe, potencjał czynnościowy jest wywoływany we wszystkich unerwionych włóknach mięśniowych tej konkretnej jednostki motorycznej. Suma całej tej aktywności elektrycznej jest znana jako potencjał czynnościowy jednostki motorycznej (MUAP). Ta aktywność elektrofizjologiczna z wielu jednostek motorycznych jest sygnałem zwykle ocenianym podczas EMG. Skład jednostki motorycznej, liczba włókien mięśniowych na jednostkę motoryczną, typ metaboliczny włókien mięśniowych i wiele innych czynników wpływa na kształt potencjałów jednostki motorycznej na miogramie.

Testy przewodnictwa nerwowego są często wykonywane w tym samym czasie co EMG w celu diagnozowania chorób neurologicznych.

Niektórzy pacjenci mogą uznać zabieg za nieco bolesny, podczas gdy inni odczuwają jedynie niewielki dyskomfort po wprowadzeniu igły. Badany mięsień lub mięśnie mogą być lekko obolałe przez dzień lub dwa po zabiegu.

Rozkład sygnału EMG

Sygnały EMG składają się zasadniczo z nałożonych potencjałów czynnościowych jednostek motorycznych (MUAP) z kilku jednostek motorycznych. W celu dokładnej analizy zmierzone sygnały EMG można rozłożyć na składowe MUAP. MUAP z różnych jednostek motorycznych mają zwykle różne charakterystyczne kształty, podczas gdy MUAP rejestrowane przez tę samą elektrodę z tej samej jednostki motorycznej są zazwyczaj podobne. Warto zauważyć, że rozmiar i kształt MUAP zależą od położenia elektrody w stosunku do włókien, a więc mogą się różnić, jeśli elektroda się porusza. Rozkład EMG nie jest trywialny, chociaż zaproponowano wiele metod.

Przetwarzanie sygnału EMG

Rektyfikacja to translacja surowego sygnału EMG na sygnał o jednej biegunowości , zwykle dodatniej. Celem prostowania sygnału jest zapewnienie, że sygnał nie zostanie uśredniony do zera, ponieważ surowy sygnał EMG ma składową dodatnią i ujemną. Stosowane są dwa rodzaje prostowania: prostowanie pełnofalowe i półfalowe. Prostowanie pełnofalowe dodaje sygnał EMG poniżej linii podstawowej do sygnału powyżej linii podstawowej, aby uzyskać kondycjonowany sygnał, który jest w całości dodatni. Jeśli linia bazowa wynosi zero, jest to równoznaczne z pobraniem wartości bezwzględnej sygnału. Jest to preferowana metoda prostowania, ponieważ zachowuje całą energię sygnału do analizy. Prostowanie półfalowe odrzuca część sygnału EMG, która znajduje się poniżej linii podstawowej. W ten sposób średnia danych nie jest już zerowa, dlatego można ją wykorzystać w analizach statystycznych.

Ograniczenia

EMG igłowe stosowane w warunkach klinicznych ma praktyczne zastosowania, takie jak pomoc w wykrywaniu chorób. EMG igłowe ma jednak ograniczenia, ponieważ obejmuje dobrowolną aktywację mięśni i jako takie dostarcza mniej informacji u pacjentów niechętnych lub niezdolnych do współpracy, dzieci i niemowląt oraz osób z paraliżem. Powierzchniowe EMG może mieć ograniczone zastosowania ze względu na nieodłączne problemy związane z powierzchniowym EMG. Tkanka tłuszczowa (tłuszcz) może wpływać na zapis EMG. Badania pokazują, że wraz ze wzrostem tkanki tłuszczowej zmniejszał się aktywny mięsień bezpośrednio pod powierzchnią. Wraz ze wzrostem tkanki tłuszczowej zmniejszała się amplituda powierzchniowego sygnału EMG bezpośrednio nad środkiem aktywnego mięśnia. Zapisy sygnału EMG są zazwyczaj dokładniejsze w przypadku osób o mniejszej zawartości tkanki tłuszczowej i bardziej podatnej skórze, takich jak młodzi ludzie w porównaniu ze starszymi. Mięśniowa mowa ma miejsce, gdy sygnał EMG z jednego mięśnia zakłóca sygnał innego, ograniczając wiarygodność sygnału testowanego mięśnia. EMG powierzchniowe jest ograniczone ze względu na brak niezawodności mięśni głębokich. Mięśnie głębokie wymagają przewodów domięśniowych, które są uciążliwe i bolesne, aby uzyskać sygnał EMG. Powierzchniowe EMG może mierzyć tylko powierzchowne mięśnie i nawet wtedy trudno jest zawęzić sygnał do pojedynczego mięśnia.

Parametry elektryczne

Źródłem elektrycznym jest potencjał błony mięśniowej około –90 mV. Zmierzone potencjały EMG wahają się od mniej niż 50 μV do 30 mV, w zależności od obserwowanego mięśnia.

Typowa częstotliwość powtarzania odpalania jednostki ruchowej mięśnia wynosi około 7-20 Hz, w zależności od wielkości mięśnia (mięśnie oka kontra mięśnie pośladkowe), wcześniejszego uszkodzenia aksonów i innych czynników. Uszkodzeń jednostek silnikowych można spodziewać się w zakresie od 450 do 780 mV.

Wyniki procedury

Normalne wyniki

Tkanka mięśniowa w spoczynku jest zwykle nieaktywna elektrycznie. Po ustąpieniu aktywności elektrycznej spowodowanej podrażnieniem wkłucia igły, elektromiograf nie powinien wykryć nienormalnej spontanicznej aktywności (tj. mięsień w spoczynku powinien być niemy elektrycznie, z wyjątkiem obszaru połączenia nerwowo-mięśniowego , który w normalnych warunkach , bardzo spontanicznie aktywny). Kiedy mięsień jest dobrowolnie skurczony, zaczynają pojawiać się potencjały czynnościowe . Wraz ze wzrostem siły skurczu mięśni coraz więcej włókien mięśniowych wytwarza potencjały czynnościowe. Kiedy mięsień jest w pełni skurczony, powinna pojawić się nieuporządkowana grupa potencjałów czynnościowych o różnych szybkościach i amplitudach (pełny wzorzec rekrutacji i interferencji).

Nieprawidłowe wyniki

Wyniki EMG różnią się w zależności od rodzaju zaburzenia, czasu trwania problemu, wieku pacjenta, stopnia, w jakim pacjent może współpracować, rodzaju elektrody igłowej użytej do badania pacjenta oraz błędu próbkowania pod względem liczby obszarów badanych w obrębie pojedynczego mięśnia i ogólnej liczby badanych mięśni. Interpretacja wyników EMG jest zwykle najlepiej wykonywana przez osobę poinformowaną o ukierunkowanym wywiadzie i badaniu fizykalnym pacjenta oraz w połączeniu z wynikami innych odpowiednich badań diagnostycznych, w tym, co najważniejsze, badań przewodnictwa nerwowego, ale także, w stosownych przypadkach, badań obrazowych takie jak MRI i USG, biopsja mięśni i nerwów, enzymy mięśniowe i badania serologiczne.

Nieprawidłowe wyniki mogą być spowodowane następującymi schorzeniami (należy pamiętać, że nie jest to wyczerpująca lista schorzeń, które mogą skutkować nieprawidłowymi wynikami badań EMG):

Historia

Pierwsze udokumentowane eksperymenty dotyczące EMG rozpoczęły się wraz z pracami Francesco Redi w 1666 roku. Redi odkrył wysoce wyspecjalizowany mięsień promienia elektrycznego ( Electric Eel ) wytwarzający energię elektryczną. W 1773 Walsh był w stanie wykazać, że tkanka mięśniowa ryby węgorza może wytworzyć iskrę elektryczności. W 1792 roku ukazała się publikacja zatytułowana De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius napisana przez Luigiego Galvaniego , w której autor wykazał, że elektryczność może inicjować skurcze mięśni. Sześćdziesiąt lat później, w 1849 roku, Emil du Bois-Reymond odkrył, że możliwe jest również rejestrowanie aktywności elektrycznej podczas dobrowolnego skurczu mięśni. Pierwszego faktycznego zapisu tej aktywności dokonał Marey w 1890 roku, który wprowadził również termin elektromiografia. W 1922 Gasser i Erlanger użyli oscyloskopu, aby pokazać sygnały elektryczne z mięśni. Ze względu na stochastyczną naturę sygnału mioelektrycznego, z jego obserwacji można było uzyskać jedynie przybliżone informacje. Zdolność wykrywania sygnałów elektromiograficznych stale się poprawiała od lat 30. do 50. XX wieku, a naukowcy zaczęli szerzej stosować ulepszone elektrody do badania mięśni. AANEM powstało w 1953 roku jako jedno z kilku obecnie aktywnych towarzystw medycznych, szczególnie zainteresowanych rozwojem nauki i klinicznym wykorzystaniem tej techniki. Kliniczne zastosowanie powierzchniowej EMG (sEMG) do leczenia bardziej specyficznych zaburzeń rozpoczęło się w latach 60. XX wieku. Hardyck i jego badacze byli pierwszymi (1966) praktykami, którzy zastosowali sEMG. We wczesnych latach osiemdziesiątych Cram i Steger wprowadzili kliniczną metodę skanowania różnych mięśni za pomocą czujnika EMG.

7.12.1954 Mayo Clinic Nauki medyczne EMG Lab. Ervin L Schmidt na krześle, ramię Mildred Windesheim trzyma elektrodę.

Badania rozpoczęto w Mayo Clinic w Rochester w stanie Minnesota pod kierunkiem dr Edwarda H. Lamberta, doktora med. (1915–2003) na początku lat pięćdziesiątych. Dr Lambert, „znany jako „ojciec EMG…” z pomocą swojego technika badawczego, Ervina L Schmidta, inżyniera-samouka, opracował maszynę, którą można było przenieść z laboratorium EMG i była stosunkowo łatwa do wykonania. Ponieważ oscyloskopy nie miały w tym czasie funkcji „przechowywania” ani „drukowania”, z przodu na zawiasie zamontowano aparat Polaroid. Został on zsynchronizowany, aby sfotografować skan. Stypendyści studiujący w Mayo szybko przekonali się, że jest to narzędzie, którego Ponieważ Mayo nie jest zainteresowany marketingiem swoich wynalazków, pan Schmidt kontynuował ich rozwój w swojej piwnicy przez dziesięciolecia, sprzedając je pod nazwą ErMel Inc.

Dopiero w połowie lat 80. techniki integracji elektrod rozwinęły się na tyle, aby umożliwić seryjną produkcję wymaganego małego i lekkiego oprzyrządowania i wzmacniaczy. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele odpowiednich wzmacniaczy. Na początku lat 80. dostępne stały się kable wytwarzające sygnały w pożądanym zakresie mikrowoltów. Ostatnie badania zaowocowały lepszym zrozumieniem właściwości powierzchniowego zapisu EMG. Elektromiografia powierzchniowa jest coraz częściej wykorzystywana do rejestrowania z mięśni powierzchownych w protokołach klinicznych lub kinezjologicznych , gdzie do badania mięśni głębokich lub miejscowej aktywności mięśni stosuje się elektrody domięśniowe.

Istnieje wiele zastosowań EMG. EMG jest stosowane klinicznie do diagnozowania problemów neurologicznych i nerwowo-mięśniowych. Jest stosowany diagnostycznie przez laboratoria chodu i klinicystów przeszkolonych w zakresie stosowania biofeedbacku lub oceny ergonomicznej. EMG jest również wykorzystywane w wielu typach laboratoriów badawczych, w tym zajmujących się biomechaniką , kontrolą motoryczną, fizjologią nerwowo-mięśniową, zaburzeniami ruchu, kontrolą postawy i fizykoterapią .

Badania

EMG można wykorzystać do wykrycia izometrycznej aktywności mięśni, gdy nie jest wytwarzany ruch. Umożliwia to zdefiniowanie klasy subtelnych, nieruchomych gestów do kontrolowania interfejsów bez bycia zauważonym i bez zakłócania otaczającego środowiska. Sygnały te mogą być wykorzystywane do sterowania protezą lub jako sygnał sterujący dla urządzenia elektronicznego, takiego jak telefon komórkowy lub PDA.

Sygnały EMG zostały przeznaczone do sterowania systemami lotu. Human Senses Group w NASA Ames Research Center w Moffett Field w Kalifornii stara się udoskonalić interfejsy człowiek-maszyna, bezpośrednio łącząc osobę z komputerem. W tym projekcie sygnał EMG jest używany do zastąpienia mechanicznych joysticków i klawiatur. EMG zostało również wykorzystane w badaniach nad „poręcznym kokpitem”, który wykorzystuje gesty oparte na EMG do manipulowania przełącznikami i drążkami sterującymi niezbędnymi do lotu w połączeniu z wyświetlaczem opartym na goglach.

Rozpoznawanie mowy bezdźwięcznej lub cichej rozpoznaje mowę poprzez obserwację aktywności EMG mięśni związanych z mową. Jest przeznaczony do użytku w hałaśliwym otoczeniu i może być pomocny dla osób bez strun głosowych , z afazją , dysfonią i nie tylko.

EMG był również używany jako sygnał sterujący dla komputerów i innych urządzeń. Urządzenie interfejsowe oparte na EMG Switch może służyć do sterowania poruszającymi się obiektami, takimi jak roboty mobilne czy elektryczny wózek inwalidzki . Może to być pomocne dla osób, które nie mogą obsługiwać wózka inwalidzkiego sterowanego joystickiem. Nagrania EMG powierzchni mogą być również odpowiednim sygnałem sterującym dla niektórych interaktywnych gier wideo.

W 1999 r. użyto programu EMG o nazwie Echidna, aby umożliwić mężczyźnie z zespołem zamknięcia wysłanie wiadomości do komputera. Program ten, obecnie nazywany NeuroSwitch, opracowany przez Control Bionics, umożliwia osobom z poważnymi niepełnosprawnościami komunikowanie się za pomocą tekstu, e-maili, SMS-ów, głosu generowanego komputerowo oraz kontrolowanie gier i programów komputerowych, a także – przez Internet – robotów telepresence Anybots.

Wspólny projekt z udziałem Microsoftu , Uniwersytetu Waszyngtońskiego w Seattle i Uniwersytetu Toronto w Kanadzie badał wykorzystanie sygnałów mięśniowych z gestów dłoni jako urządzenia interfejsu. Patent na podstawie tych badań został złożony w dniu 26 czerwca 2008 r.

W 2016 roku startup o nazwie Emteq Labs wypuścił zestaw słuchawkowy do rzeczywistości wirtualnej z wbudowanymi czujnikami EMG do pomiaru mimiki twarzy. We wrześniu 2019 Facebook kupił startup o nazwie CTRL-labs, który pracował nad EMG

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Piper, H.: Elektrophysiologie menschlicher Muskeln . Berlin, J. Springer, 1912.

Zewnętrzne linki