Evaluation de l'activation des muscles respiratoires aide respiratoire évaluation du contrôle moteur (MRAC) chez les personnes atteintes de maladies chroniques Spinal Cord Injury
Summary
Le but de cette publication est de présenter notre travail original sur une approche électromyographique surface multi-musculaire pour caractériser quantitativement les modèles d'activation musculaire des voies respiratoires chez les personnes souffrant de lésions de la moelle épinière chronique en utilisant une analyse basée sur un vecteur.
Abstract
Pendant la respiration, l'activation des muscles respiratoires est coordonné par l'entrée intégrée du cerveau, le tronc cérébral et la moelle épinière. Lorsque cette coordination est perturbée par une blessure de la moelle épinière (SCI), le contrôle des muscles respiratoires innervés dessous du niveau de la blessure est compromise 1,2 conduisant à un dysfonctionnement des muscles respiratoires et des complications pulmonaires. Ces conditions sont parmi les principales causes de décès chez les patients atteints de SCI 3. Des tests de la fonction pulmonaire standard qui évaluent la fonction motrice respiratoire comprennent les résultats spirometrical et maximum pression des voies aériennes: la capacité vitale forcée (CVF), le volume expiratoire maximal en une seconde (VEMS 1), la pression inspiratoire maximale (PI max) et pression expiratoire maximale (PE max) 4,5. Ces valeurs constituent des mesures indirectes de la performance musculaire respiratoire 6. Dans la pratique clinique et la recherche, une électromyographie de surface (EMG) a enregistré des muscles respiratoirespeut être utilisé pour évaluer la fonction motrice respiratoires et aider à diagnostiquer la pathologie neuromusculaire. Cependant, la variabilité de l'amplitude EMG inhibe les efforts pour développer des mesures objectives et directes de la fonction motrice respiratoire 6. Basé sur une approche EMG multi-musculaire pour caractériser commande motrice des muscles des membres inférieurs 7, connus sous le nom de l'indice de réponse volontaire (VRI) 8, nous avons développé un outil d'analyse pour caractériser le contrôle moteur respiratoires directement à partir de sEMG données enregistrées à partir de plusieurs muscles respiratoires pendant le volontaire tâches respiratoires. Nous avons appelé cela le respiratoire évaluation de contrôle moteur (MRAC) 9. Cette méthode d'analyse vectorielle quantifie le montant et la répartition des activités sur les muscles et les présente sous la forme d'un index qui concerne le degré de sortie sEMG dans un essai-sujet ressemble à celle d'un groupe de santé (non-blessés) contrôles. La valeur de l'indice qui en résulte a été démontré qu'ils ont une grande validité apparente, la sensibilitéet la spécificité 9-11. Nous avons montré précédemment que les résultats 9 MRAC corrélation significative avec les niveaux de SCI et des mesures de la fonction pulmonaire. Nous présentons ici la méthode pour comparer quantitativement blessures respiratoires modèles d'activation multi-musculaires de la moelle épinière après à ceux de personnes en bonne santé.
Protocol
Representative Results
Discussion
Essais cliniques standard pour évaluer la fonction motrice respiratoire après SCI et d'autres troubles comprennent les tests de la fonction pulmonaire et la moelle échelle de dégradation de l'Association américaine des blessures (AIS) évaluation 14,15. Toutefois, ces outils ne sont pas conçus pour l'évaluation quantitative du tronc et le contrôle moteur respiratoires. Dans notre travail déjà publié 9, nous avons montré que le MRAC est une méthode valide pour évaluer quant…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par Christopher et Dana Reeve Foundation (Grant CDRF OA2-0802-2), Kentucky moelle épinière et traumatisme crânien Research Trust (Grant 9-10A – KSCHIRT), Craig H. Fondation Neilsen (Grant 1000056824 – HN000PCG) et national Institutes of Health: National Heart 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).
