Extraction der EVP-Komponente aus dem Oberflächen-EMG

Bei einem ionischen synaptischen Mechanismus bildet die postsynaptische Membran die Senke für den Strom des depolarisierenden Potentials. Ein negatives Potentialfeld sollte im äußeren Medium um die Endplatte herum erzeugt werden, bezogen auf einen entfernten Punkt, der möglicherweise mittels monopolarer Oberflächen-EMG nachweisbar ist. Wenn das dem Endplattenpotential oder EPP entsprechende Potential von der Hautoberfläche detektiert werden kann, wird dies nützliche Informationen für verschiedene medizinische Fachgebiete liefern.

Hallo, ich bin Kuma vom Maxillofacial Laboratory der Abteilung für Zahnmedizin an der Mass University. Heute zeige ich Ihnen ein Verfahren zur Extraktion der EPP-Komponente aus dem Oberflächen-EMG. In unserem Labor verwenden wir dieses Verfahren, um die EPP-Eigenschaften zu untersuchen.

Beginnen wir also. Bereiten Sie zunächst neun Elektroden vor und schließen Sie sie an die entsprechenden Positionen am Verstärker an.

Acht davon dienen der Ableitung von Signalen von Stellen über dem Muskel, und eine ist eine Referenzelektrode. Nachdem Sie die Ableit- und Referenzelektroden mit dem Verstärker verbunden haben, füllen Sie die Scheiben mit leitfähiger Elektropaste; jede Art von Paste ist geeignet. Eine Paste mit geringem Flüssigkeitsgehalt ist jedoch besser.

Bevor die Elektroden auf der Haut befestigt werden, bitten Sie die Versuchsperson, fest zuzubeißen, und bestimmen Sie die ungefähre Lage des Musculus masseter im Gesicht. Der obere Sehnenansatz des Musculus masseter verbindet sich mit dem Zygoma, und der untere Sehnenansatz mit dem Unterkieferwinkel, wozu ein langes Stück Klebeband verwendet wird. Markieren Sie acht Ableitstellen am Zygoma und am Unterkieferwinkel.

Platzieren Sie nun die acht Ableitelektroden in gleichem Elektrodenabstand auf dem Klebeband und befestigen Sie das Array auf der Hautoberfläche. Die erste Ableitelektrode wird am Jochbogen platziert und die letzte am Unterkieferwinkel. Befestigen Sie abschließend die Referenzelektrode an der Nasenspitze.

Bei platzierten Elektroden kann die Elektromyogramm- (EMG-)Aufzeichnung beginnen. Zunächst stellen Sie die Parameter des mehrkanaligen Analogverstärkers ein. Setzen Sie die Verstärkung auf X 500, den Tiefpassfilter auf 0,5 Hertz und den Hochpassfilter auf 10 Kilohertz.

Verbinden Sie die analogen Ausgänge des Verstärkers mit einem Analog-Digital-Wandler. Das digitale Signal wird mit der LabVIEW-Software bei einer Abtastrate von 20 Kilohertz verarbeitet, sobald alles angeschlossen ist. Nehmen Sie die EMGs während schnellen Kaugummiklammern auf der ipsilateralen Seite auf.

Die Spuren aus den acht Kanälen werden unmittelbar nach Abschluss des Aufnahmeprozesses auf der Lab-View-Anzeige dargestellt. Nun sehen wir uns an, wie die Endplattenpotential-Komponente des Signals extrahiert werden kann, um die EPP-Komponente zu erhalten. Entfernen Sie zuerst die Aktionspotential-Komponente aus den rohen EMGs.

Unter Verwendung eines digitalen Hochpassfilters beginnen Sie mit der Anwendung des Filters bei einer Grenzfrequenz von 10 Hertz. Es sollte eine langsame Welle erscheinen, die in positive oder negative Richtung abgelenkt wird. Diese Welle entspricht dem EPP, und der Unterschied in der Polarität spiegelt die Sync-Quellenbeziehung des Endplattenstroms wider.

Bei der Ableitung vom Musculus masseter wird die stärkste negative Ausschlagung der Welle in der Spur der am weitesten kaudal gelegenen Ableitstelle erwartet, und die Polarität sollte sich etwa drei Ableitstellen von dieser Stelle entfernt umkehren. Die Amplitude der EPP-Komponente kann als Spitzenwert der Ausschlagung oder als Fläche während der Ausschlagung gemessen werden. Durch Auftragen der EPP-Welle jedes Kanals gegen einen Referenzkanal, der die stärkste negative Ausschlagung zeigte, kann die Polaritätsänderung der EPP-Komponente bestimmt werden.

Wenn nun die Grenzfrequenz des verwendeten Filters erhöht wird, wird die Langsames Welle oszillatorisch. Die Oszillation nimmt mit steigender Grenzfrequenz zu und wird im Allgemeinen bei einer Grenzfrequenz von 30 Hertz deutlich sichtbar. Die Phase der Welle kehrt sich entlang der Spur um, in der die Polarität der mit 10 Hertz gefilterten EPP-Welle eine Umkehrung zeigte.

Die Phasenverschiebung der Oszillation kann mit denselben Diagrammen überprüft werden, die auf die 10-Hertz-gefilterte EPP-Welle aus dem Intervall zwischen benachbarten positiven und/oder negativen Peaks der Oszillation angewendet wurden. Wir können eine Abschätzung der Frequenz der hier gezeigten Oszillation erhalten. Dargestellt ist ein Schema der acht Stellen entlang des Musculus masseter, von denen aufgezeichnet wurde. Nun sehen wir eine Probe der gleichzeitig von den Stellen über dem Musculus masseter aufgezeichneten monopolaren EMGs.

Als Reaktion auf eine schnelle Kiefermuskelkontraktion auf der ipsilateralen Seite wurde die EPP-Komponente mithilfe eines digitalen Hochpassfilters mit einer Grenzfrequenz von 10 Hertz extrahiert, der jeweils über das rohe EMG gelegt wurde. In diesem Versuch zeigten die Spuren minus fünf und minus sechs die stärkste negative Ausschlagung, und die Polarität änderte sich über die Spur minus drei hinweg, als die Grenzfrequenz des digitalen Hochpassfilters auf 30 Hertz eingestellt wurde. Die langsame Welle zeigte eine Oszillation.

Die Phase verschob sich ebenfalls entlang der Spur drei, wo sich die Polarität der 10-Hertz-gefilterten EPP-Welle änderte. Bei diesem Probanden wurde der Abstand zwischen benachbarten positiven Peaks der Oszillation gemessen. Das durchschnittliche Intervall zwischen den Peaks betrug über 16 Aufnahmen hinweg 31,7 Millisekunden.

Wir haben Ihnen gerade gezeigt, wie die EPP-Komponente aus der Oberflächen-EMG-Aufzeichnung extrahiert wird. Bei Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, verschiedene Aufzeichnungsparameter geeignet für das EPP-Signal einzustellen und die EMGs in monopolarer Weise aufzuzeichnen. Das war's.

Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.