电机单位招聘在EMG

更新时间:2019年10月16日
  • 作者:Friedhelm Sandbrink,MD;首席编辑:Nicholas Lorenzo,MD,MHCM,CPE,FAAPL更多…
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电机单位招聘的定义

电机单元招募可以定义为“具有较高的自愿肌肉收缩强度的相同和额外的电机单元的连续激活。” [1]

中枢神经系统可以通过以下提高肌肉收缩的强度:

  • 增加有源电机单元的数量(即空间招聘)

  • 增加单个电机单元火灾以优化所产生的总结张力的射击率(烧制频率)(即时间招聘)

两种机制同时发生。较低水平的肌肉收缩强度的主要机制是加入更多的电动机单元,但最初招募的电动机单元的烧制率也增加。当招募几乎所有电机单元时,烧制频率的增加成为提高电机强度的主要机构。在这种级别和超越,电机单元可以在其二级范围内被驱动到大于50Hz的速率。

本文的下一部分详细讨论了电机单位招募的生理学。随后的部分看看肌电图(EMG)研究期间检查招聘的方法。评估在不同程度的内脏内肌收缩水平,以确定发病和招聘射击率(即招聘模式);最大自愿收缩提供有关干扰模式的信息;在各种水平下适度的自愿收缩,以评估转弯/幅度分析。

招聘顺序

作为一般规则,电机单元按照尺寸的顺序招募。当最初激活肌肉时,火光的第一个电机单元的尺寸小,并且它们可以产生的张力程度较弱。从最小的电机单元开始,逐渐较大的单位征集肌肉收缩的增加。结果是依次加入依次较大且较强的电机单元,导致肌肉强度平滑地增加。 [2]

这种有序地招募了依次更大的电机单元被称为“Henneman尺寸原则”或简单地“尺寸原则”。 [23.4.]Henneman等通过记录猫的腹侧小根和测量运动轴突的波幅得出结论,运动轴突直径、传导速度以及进一步推断的运动神经元细胞大小都随功能阈值的增加而增加。 [2]

电机单元的大小有序激活存在异常。电机单位招聘模式因不同的运动任务而异,具体取决于许多因素,包括肌肉的机械功能,感官反馈和中央控制。 [3.]神经损伤后,运动神经元大小与肌纤维的数量和大小的关系最初丢失。 [4.]然而,随着时间的推移,轴突的大小依赖分支解释了运动神经元大小和肌肉单位大小的重新匹配,运动单位属性的大小有序组织被恢复。 [4.]

具有不同生理和染色特性的3个主要类型的电机单元包括以下内容:

  • I型或S型(慢速) - 慢速抽搐,抗疲劳单元,具有最小的力或抽搐张力和收缩最慢;含有氧化酶

  • IIa型或FR型(快,抗)-快速抽搐,抗疲劳单位,有更大的力量和更快的收缩时间;含有氧化和糖酵解酶

  • IIB型或型FF(快速,可疲劳) - 快速抽搐,易于疲劳单元,最大的力和最快的收缩;含有糖酵解酶

招聘序列被认为以类似于S型单位的I型电机单元开始,进展到首先包含FR(IIA型)的II型单元,并以类似于类型FF(类型IIB)的单位结束,这是仅在相对高的力输出处有效。

针式肌电图检查不能评估解剖大小或运动单位的张力程度。在肌电图研究中,运动单位的“大小”通常指的是运动单位动作电位(MUAP)的振幅。在肌电图研究中,尺寸原则也有一定的局限性。总的来说,后招募的II型纤维,特别是FF型,有更大的肌纤维直径,产生更高的电位,比较小的慢肌纤维I型单位。然而,由于标准的肌电针电极摄取面积小,在肌电图研究中连续招募的muap大小差别很大。 [5.]

评估低水平肌肉收缩的招募

肌电图研究的一个重要部分是评估低水平肌肉收缩时的运动单位补充。目标是通过测量最初几个被招募的muap的发射速率来确定招募模式。请看下面的图片。

正常招聘模式。(a)效率最小“class= 正常招聘模式。(a)具有肌肉收缩的最小努力,在6赫兹射击单个电机单元。2放电之间的时间约为166毫秒(MS),对应于6 Hz的射击率(即互焦数)。(b)肌肉力量的逐步增加导致第二次电机单元的招聘。当招募第二电动机单元时,招聘频率被定义为第一电动机单元的烧制频率。在该示例中,它是12 Hz,招聘间隔的倒数,即85毫秒。(c)随着肌肉强度的进一步增加,招募了第三电动机单元。

如前一节所述,第一个招募的电机单位产生于小型和相对缓慢的I型电机单位。因此,低水平肌肉收缩的招募分析主要评估I型运动单位。II型电机单元是稍后招募的,不以这种方式进行分析。

指示患者只能在调查中非常轻柔地收缩肌肉。在正常情况下,第一个电机单元通常在2-3赫兹开始不规则地射击,然后在5-7 Hz处实现稳定且相当规则的射击率。这是“发病频率”。当患者最小地增加收缩力时,第一单元增加了烧制到6-10Hz。随着肌肉收缩的进一步增加,一旦第一单元实现了大约10Hz的烧制率,第二单元就被招募了第二个单元。

招聘频率是第一个电机单元的烧制频率,当第二个单位正常开始火灾时。术语“招聘率”可互换使用。

招聘间隔是在首次出现第二单元时属于第一发射电机单元的2个电机单元电位之间的时差。招聘间隔是招聘频率的互惠。

在实践中(见下图),患者被指示只通过使用诸如“......只是思考肌肉的短语来制作目标肌肉的最小收缩,这只是1个电机单位定期射击应该识别(即muap a)。然后要求患者逐渐增加肌肉收缩的力量。然后可以增加其烧制频率并且在一个点处出现第二电动机单元(MUAP B)。可以通过观察屏幕并通过侦听与2个电机单元的射击相关的声音的变化来识别此事件。识别出此事件后,审查员应“冻结”屏幕。muap a的2个顺序电位之间的时间差是招聘间隔。

正常招聘模式。(a)效率最小“class= 正常招聘模式。(a)具有肌肉收缩的最小努力,在6赫兹射击单个电机单元。2放电之间的时间约为166毫秒(MS),对应于6 Hz的射击率(即互焦数)。(b)肌肉力量的逐步增加导致第二次电机单元的招聘。当招募第二电动机单元时,招聘频率被定义为第一电动机单元的烧制频率。在该示例中,它是12 Hz,招聘间隔的倒数,即85毫秒。(c)随着肌肉强度的进一步增加,招募了第三电动机单元。

可以通过将2个时间标记放置在2个顺序muaps A上来测量招募间隔。招募频率可以计算为测量的招募间隔的倒数。这是确定招聘频率的精确但繁琐的方法;在实践中,大多数审查员使用估算频率的估计。

通过观察肌电图机的屏幕,可以快速估计出muap的发射速率。假设扫描速度是10毫秒/厘米,而典型的肌电图机监视器在整个屏幕上有10厘米(10个分区),因此,一个屏幕代表100毫秒。一个MUAP以10hz的频率发射意味着它每1000毫秒发射10次,相当于每100毫秒发射1次。因此,它只出现在屏幕上一次。只要扫描速度是10毫秒/厘米,屏幕在屏幕上的距离是10厘米,只需将MUAP出现在屏幕上的次数乘以10,就可以得到发射频率的估计。因此,一个MUAP在每个屏幕上发射两次,其发射频率为20hz;如果该单位在每个屏幕上只出现一次,但在每次新的扫描中都连续更接近跟踪的起点,那么发射频率在10至20赫兹之间。

较新的肌电图设备通常有20厘米宽的屏幕。因此,在同样的10毫秒/厘米的扫描速度下,一个屏幕的宽度代表200毫秒(见下图)。屏幕上出现了两次10hz的MUAP发射。一个在每个屏幕上只出现一次的单位以5hz的频率开火,一个在屏幕上出现3次的单位以15hz的频率开火,以此类推。因此,在这种设置下,使用5的乘法系数来估计发射频率。10厘米屏幕使用相同的倍增系数;如果扫描速度增加到20毫秒/厘米,则整个屏幕的扫描时间为200毫秒。

正常招聘模式。(a)效率最小“class= 正常招聘模式。(a)具有肌肉收缩的最小努力,在6赫兹射击单个电机单元。2放电之间的时间约为166毫秒(MS),对应于6 Hz的射击率(即互焦数)。(b)肌肉力量的逐步增加导致第二次电机单元的招聘。当招募第二电动机单元时,招聘频率被定义为第一电动机单元的烧制频率。在该示例中,它是12 Hz,招聘间隔的倒数,即85毫秒。(c)随着肌肉强度的进一步增加,招募了第三电动机单元。
神经源性疾病的招募减少。Th“class= 神经源性疾病的招募减少。该单个电机单元在15 Hz射击。从200毫秒的屏幕上的3个拍摄的存在计算烧制率。这种快速烧制单元表示神经源性病理学;该患者的潜在状况是肌萎缩的侧面硬化。
早期招募在肌病条件下。在这方面“class= 早期招募在肌病条件下。在这种具有包含体肌炎的患者的电拍摄(EMG)研究中,许多电机单元在低水平的肌肉收缩中同时激活。注意单个单位的低幅度和短期。
干扰模式不完整。这个例子显示“class= 干扰模式不完整。该实施例显示了具有肌萎缩侧面硬化的患者中的离散干扰图案。尽管有最大的自愿努力,但可以识别单独的手段,并且基线部分可见。

大多数肢体肌肉具有约90-100毫秒的招聘间隔,对应于约10-11赫兹的招聘频率。面部肌肉是这个粗略指南的例外。面部肌肉的细微肌肉有更短的招聘间隔(约40毫秒)和更高的招聘频率(约25 Hz)。

在整个屏幕上设定为200ms的EMG屏幕的示例,并从肢体肌录制,单个电机单元射击不应超过两次。如果在第二个单元被激活之前看到第一个招募的电机单元3次或更多,那么这表明异常。

连续的电机单元有序招募可以被描述为“FIVERS规则”的粗略近似。电机单元以5 Hz的稳定速率开始射击。当第一单元射击(MUAP A)达到10Hz时,第二电动机单元(MUAP B)被激活并在5Hz下触发。随着肌肉收缩力的进一步增加,MUAP A和B增加了它们的烧制频率,直到Muap A达到约15Hz和muap B约10Hz。此时,Muap C被激活。每次招募电机单元时,每次都会串行添加5 Hz,每个muap的烧制频率都会增加。

招聘比率由最快的发射MUAP的烧制频率计算,除以屏幕上的不同MUPAP的数量。该比率应该接近5.在刚刚讨论的示例中,当最快射击MUAP的烧制频率(即,MUAP A)为15Hz时,MUAP C被激活。招聘比率为5(15/3)。

如果招聘比率接近10,则电机单元对于最大的烧制频率和力产生(即减少招生)。如果降低到小于4或5,则电机单元对于最高的射线(即早期招聘)太多。在下一节中讨论了异常的招聘模式,例如这些模式。

减少神经源性条件下的招生

电动机单元,前喇叭单元或相应的轴突的神经部分可能发生损坏。这种伤害可能导致电动机轴突的Wallerian变性,并且先前通过该轴向原位的所有肌肉纤维将被去除。由于这种电机单元损耗,较少的电机单元可用于肌肉激活。

正常情况下,当第一个被招募的运动单元达到10hz的发射频率时,第二个单元应该随着肌肉力量的增加而开始发射。在神经源性的情况下,第二个单元缺失,只有通过增加第一个单元的发射频率才能增加力量。

神经源性疾病的招募减少。Th“class= 神经源性疾病的招募减少。该单个电机单元在15 Hz射击。从200毫秒的屏幕上的3个拍摄的存在计算烧制率。这种快速烧制单元表示神经源性病理学;该患者的潜在状况是肌萎缩的侧面硬化。

成功激活第二电动机单元仅发生比正常情况更高的肌肉效率。因此,在激活第二电动机单元时,上面定义的招募频率作为第一电动机单元的烧制率,因此在神经源性病变中增加。这种异常快速发射电机单元称为“快速发射单元”(RFU)。因为在这种情况下,鉴于第一个电机单位射击率,较少的minaps是有效的,所以这种模式称为“减少招聘”或“减少招聘”。

每当病变导致减少的功能完整的运动神经元和轴突中,可能发生这种减少的招募模式,无论是实际电机单元丢失还是临时传导块,如神经暴露。早期发现急性神经损伤(例如,来自椎间盘突出症或神经创伤的无碱性病变),并且可以在EMG研究中的其他心律上的其他证据之前。

早期招募在肌源性条件下

在肌肉疾病,如多发性或肌肉营造营销中,肌肉纤维受损。许多电机单元不受影响,但每个电机单元的肌纤维含量减小;因此,每个单元的力输出减少。维持给定力所需的单位数与各个电机单元放电的低效率成比例地增加。通过使多个电机单元同时开始射击来进行补偿。请看下面的图片。

早期招募在肌病条件下。在这方面“class= 早期招募在肌病条件下。在这种具有包含体肌炎的患者的电拍摄(EMG)研究中,许多电机单元在低水平的肌肉收缩中同时激活。注意单个单位的低幅度和短期。

在肌病中,孤立单个的点火运动单元往往是不可能的。即使是最小的肌肉力量,通常也会激活2个或更多的单位。肌病患者的这种招募模式被称为“早期招募”或“增加招募”。招聘频率降低。

最大努力的招募:干扰模式分析

随着努力的增加,各个电机单元的烧制频率增加且逐渐增加,更大的单元被激活。在一个健康的主题,提供肌肉的最大自愿努力在调查中,单个电机单元的动作电位不再可以彼此分离,而是与其他单元的信号混合。具有最大自愿收缩的招聘模式称为“干涉模式”,因为来自不同单位的动作电位的叠加程度的增加程度。随着力的增加,EMG变得连续更密集,并且信号中的最大峰具有更高的幅度。

美国电诊断医学协会将干涉模式定义为“在最大的自愿努力时,用电极针从肌肉记录下的电活动。”

在健康个体的最大自愿肌肉收缩期间,存在“完整”或“完整”干扰图案。没有清楚地识别单独的细开(这是正常的)。基线通过电机单元活动完全遮挡。

不完整的干扰模式可以划分如下:

  • 减少干扰图样(即中间干扰图样):一些单独的muap可以被识别,而另一些单独的muap由于重叠而无法识别。

  • 离散活动:可以识别几种不同的muaps中的每一个。请看下面的图片。

    干扰模式不完整。这个例子显示“class= 干扰模式不完整。该实施例显示了具有肌萎缩侧面硬化的患者中的离散干扰图案。尽管有最大的自愿努力,但可以识别单独的手段,并且基线部分可见。
  • 单单元模式:单个发动机单元在最大的自愿努力下以快速的速度发射。

不完全干扰模式通常表示以最大努力激活的muap数量减少。这可能提示神经源性损伤导致功能性运动单位数量减少。然而,它也可能发生在肌肉收缩不完全的时候,可能是由于不协调或疼痛造成的。在肌病的情况下,干扰模式通常是完整的,即使在干扰模式的记录上可能会注意到低振幅的muap;然而,在肌肉疾病的非常晚期,由于肌肉纤维的明显丧失,干扰模式可能是不完全的。

转/振幅分析

干扰模式依赖于单个运动单元电位的形状(如振幅、持续时间、多相)、放电速率和活动单元的数量。一般来说,肌病的波幅低、持续时间短,导致高频含量相对较大。相反,神经源性疾病由于大振幅和长持续时间的运动单位电位而具有低频成分。人们曾试图量化干涉图样的特性。

Willison于1964年描述了一种分析EMG迹线内的“转弯”和“幅度”的技术。 [6.]将EMG转换成2列脉冲,该脉冲计数为在幅度和转弯方面表征信号。转弯被定义为至少100微伏(μV)的信号方向的变化。在连续的转弯之间产生固定电压变化,通常为100μV,产生幅度计数。在神经源性条件下,匝数计数正常或低,振幅高,肌疗法病变,匝数计数高,幅度低。随着肌肉收缩的强度,幅度/秒和幅度和第二次增加。因此,由肌肉施加的力对于分析至关重要,并且需要在定义的水平处保持恒定。这是这种方法的一个主要限制。

1983年,Stalberg推出了一种新版本的方法,使其更依赖于力,通过绘制XY-图中的平均幅度变化/转动的转弯/秒,所谓的转弯/幅度(t / a)分析(见下图)。 [7.]记录是在不同程度肌肉收缩的稳定收缩时期(通常是1秒,但250-300毫秒也足够了)进行的。一般情况下,会收集20段录音。针的位置应使它能记录相对尖锐的动作电位。

转/幅度分析。在这个患者与cha“class= 转/幅度分析。在该患者中,患有Charcot-Marie-Tooth疾病1型(也称为遗传运动和感觉神经病变1型),遗传性神经病变,转弯/幅度分析导致正常区域上方4个数据点,所谓的“云。“
在这个肌肉萎缩症患者中,拐弯“class= 在患有肌营养不良症的患者中,转弯/幅度分析导致20个数据点中的14个,正常值云下降,因此支持近视病情的印象。

对于每种肌肉,存在称为“云”的正常区域,其通过在95%置信水平的大量健康受试者中绘制录音来定义。正常值落入这一云,对于健康的个体,不超过1个数据点20个录音应该在云之外。如果2个或更多数据点低于云,则记录表示2或更多数据点,如果2或更多数据点低于正常值的云和近视状态,则是神经源性条件。