Masticationpedia

Elettromiografia Clinica: differenze tra le versioni

VisualeWikitesto
Creata pagina con "{{main menu it |link to German= Hauptseite |link to Spanish= Pàgina Principal |link to French= Page d'accueil |link to Italian= Introduzione |link to English= Introduction }} <div class="chapter-content"> {{ArtBy|||autore= Cesare Iani}} ===Clinical Electromyography=== Cesare Iani Head of UOC Neurology, San Eugenio Hospital, Rome The electromyographic exam (EMG) consists of three sequential phases: 1) spontaneous activity examination, 2) analysis of individual moto..."
 
Nessun oggetto della modifica
 
Riga 10: Riga 10:
{{ArtBy|||autore= Cesare Iani}}
{{ArtBy|||autore= Cesare Iani}}


===Clinical Electromyography===
===Elettromiografia Clinica===


Cesare Iani   
Cesare Iani   
Head of UOC Neurology, San Eugenio Hospital, Rome
Responsabile UOC Neurologia, Ospedale San Eugenio, Roma


The electromyographic exam (EMG) consists of three sequential phases: 1) spontaneous activity examination, 2) analysis of individual motor units, 3) interference pattern examination during moderate and maximal effort.
L'esame elettromiografico (EMG) consiste in tre fasi sequenziali: 1) esame dell'attività spontanea, 2) analisi delle singole unità motorie, 3) esame del pattern di interferenza durante sforzo moderato e massimo.


====Definition of Motor Unit (MU)====
====Definizione di Unità Motoria (UM)====
The MU is composed of a motor neuron, its axon, and the muscle innervated by the axon.   
L'UM è composta da un neurone motorio, il suo assone e il muscolo innervato dall'assone.   
The motor unit activity can be recorded with various types of electrodes:   
L'attività dell'unità motoria può essere registrata con vari tipi di elettrodi:   
- **Single Fiber Electrode (SF-EMG)**: It records only one or a few fibers of the motor unit. It has a diameter of 25 μm, smaller than a normal muscle fiber, which has a diameter of about 40-50 μm. The recording area of an SF-EMG electrode is comparable to a sphere with a spatial distribution of 300 μm. In a normal subject, this electrode simultaneously records 1 or 2 muscle fibers belonging to the same motor unit.<ref name="Sonoo">Sonoo M., Stalberg E.: The ability of MUP parameters to discriminate between normal and neurogenic MUPs in concentric EMG: analysis of the MUP thickness and the proposal for a "size index". Electroencph. Clin. Neurophys. 3:291-303, 1993.</ref>   
- **Elettrodo a Fibra Singola (SF-EMG)**: Registra solo una o poche fibre dell'unità motoria. Ha un diametro di 25 μm, più piccolo di una fibra muscolare normale, che ha un diametro di circa 40-50 μm. L'area di registrazione di un elettrodo SF-EMG è paragonabile a una sfera con una distribuzione spaziale di 300 μm. In un soggetto normale, questo elettrodo registra simultaneamente 1 o 2 fibre muscolari appartenenti alla stessa unità motoria.<ref name="Sonoo">Sonoo M., Stalberg E.: The ability of MUP parameters to discriminate between normal and neurogenic MUPs in concentric EMG: analysis of the MUP thickness and the proposal for a "size index". Electroencph. Clin. Neurophys. 3:291-303, 1993.</ref>   
'''Fig.1'''
'''Fig.1'''
[[File:Figura 1 copia.jpg|left|thumb|'''Figure 1:''' Types of needle electrodes]]
[[File:Figura 1 copia.jpg|left|thumb|'''Figura 1:''' Tipi di elettrodi ad ago]]
The **Macro-EMG needle electrode** has a very large recording surface: ≅15 mm from a modified EMG electrode cannula. It simultaneously records from the entire motor unit.<ref name="Buchthal">Buchthal F., Pinelli P. et al.: Action potentials parameters in normal human muscle and their physiological determinants. Acta Physiol Scand 22:210-229, 1954.</ref>   
L'**elettrodo ad ago Macro-EMG** ha una superficie di registrazione molto ampia: ≅15 mm da una cannula di elettrodo EMG modificata. Registra simultaneamente dall'intera unità motoria.<ref name="Buchthal">Buchthal F., Pinelli P. et al.: Action potentials parameters in normal human muscle and their physiological determinants. Acta Physiol Scand 22:210-229, 1954.</ref>   
The most commonly used electrodes in clinical diagnostics, however, are concentric and monopolar electrodes, which have intermediate characteristics between the two types described above.<ref name="Stalberg1">Stalberg E., Antoni L.: Computer aided EMG analysis. In (Desmedt ed.) Progress in clinical neurophysiology. Karger, Basel vol.10 186-234, 1983.</ref>   
Gli elettrodi più comunemente usati nella diagnostica clinica, tuttavia, sono gli elettrodi concentrici e monopolari, che hanno caratteristiche intermedie tra i due tipi descritti sopra.<ref name="Stalberg1">Stalberg E., Antoni L.: Computer aided EMG analysis. In (Desmedt ed.) Progress in clinical neurophysiology. Karger, Basel vol.10 186-234, 1983.</ref>   
The **concentric electrode** has a recording surface of 150 x 580 μm with an area of 0.07 mm², while the **monopolar electrode** is insulated with Teflon except at the terminal portion and has a recording area of 0.5-0.8 mm², thus recording a wider spherical region than the concentric electrode.   
L'**elettrodo concentrico** ha una superficie di registrazione di 150 x 580 μm con un'area di 0,07 mm², mentre l'**elettrodo monopolare** è isolato con Teflon tranne che nella porzione terminale e ha un'area di registrazione di 0,5-0,8 mm², registrando così una regione sferica più ampia rispetto all'elettrodo concentrico.   
In routine recordings, the concentric electrode has significant advantages over the monopolar one, canceling out activity from remote motor units and partially canceling action potentials from distant fibers of the same motor unit. In conclusion, the concentric electrode recording method ensures greater baseline stability.
Nelle registrazioni di routine, l'elettrodo concentrico presenta vantaggi significativi rispetto a quello monopolare, annullando l'attività delle unità motorie remote e annullando parzialmente i potenziali d'azione delle fibre distanti della stessa unità motoria. In conclusione, il metodo di registrazione con elettrodo concentrico garantisce una maggiore stabilità di base.
<br />
<br />
====Generation of the Motor Unit Potential (MUP)====
====Generazione del Potenziale di Unità Motoria (MUP)====
The MUP represents the summed activity of the individual action potentials generated by the muscle fibers belonging to the motor unit. The contribution of each muscle fiber depends on its spatial relationship to the recording electrode. A typical MUP is characterized by a triphasic shape, with an initial positive phase, the main negative peak, and a terminal phase. 
Il MUP rappresenta l'attività sommata delle singole
[[File:Figure 2 (Iani).jpg|thumb|'''Figure 2:''' Schematic representation of the MUP]]
The single MUP recorded with a concentric needle represents the activity of 3-15 fibers adjacent to the electrode. The initial phase of the MUP is abrupt and coincides with the initial depolarization of the muscle fiber at the neuromuscular junction. The positive initial phase is generated by the approaching action potential signal, and the duration of the initial positive phase correlates with the distance of the recording electrode from the endplate region.<ref name="Stalberg2">Stalberg E., Bishoff C.: Outliers, a way to detect abnormality in quantitative EMG. Muscle and Nerve 1982; 5: 265-80.</ref> When the electrode is on this region, no positive initial phase forms, and the MUP starts directly in the negative direction from the baseline (isoelectric line). The main negative peak is generated by the summed action potential of the muscle fibers (≅ 15) closest to the electrode. 
The terminal positive part of the MUP is analogous to the initial one and is generated by the action potentials moving away from the electrode. The small positive wave inserted in the terminal part is generated at the muscle-tendon junction, while the late negative wave that appears after the MUP’s terminal phase is due to an artifact caused by high-pass filters. 
Satellite potentials are generally produced by a single muscle fiber and are temporally correlated with the main peak. These can be an expression of distal axons with slow conduction in the process of reinnervation, or ectopic endplate potentials, or small-diameter muscle fibers.<ref name="Stalberg3">Stalberg E., Bishoff C.: Reference values of motor unit potentials recorded with multi-MUP EMG. Muscle and Nerve 1994; 17: 842-851.</ref> They may also be present in healthy muscles but in numbers fewer than 1 in 20 MUPs. 


====MUP Parameters====
I potenziali d'azione generati dalle fibre muscolari appartenenti all'unità motoria. Il contributo di ciascuna fibra muscolare dipende dalla sua relazione spaziale con l'elettrodo di registrazione. Un tipico MUP è caratterizzato da una forma triphasica, con una fase iniziale positiva, il picco negativo principale e una fase terminale.
The following parameters are used in clinical diagnostics: duration, amplitude, size index, spike duration, area, number of phases, number of turns, number of satellites, jiggle.
[[File:Figure 2 (Iani).jpg|thumb|'''Figura 2:''' Rappresentazione schematica del MUP]]
Il singolo MUP registrato con un ago concentrico rappresenta l'attività di 3-15 fibre adiacenti all'elettrodo. La fase iniziale del MUP è brusca e coincide con la depolarizzazione iniziale della fibra muscolare alla giunzione neuromuscolare. La fase iniziale positiva è generata dal segnale del potenziale d'azione in avvicinamento, e la durata della fase iniziale positiva è correlata alla distanza dell'elettrodo di registrazione dalla regione della placca motrice.<ref name="Stalberg2">Stalberg E., Bishoff C.: Outliers, a way to detect abnormality in quantitative EMG. Muscle and Nerve 1982; 5: 265-80.</ref> Quando l'elettrodo si trova in questa regione, non si forma alcuna fase iniziale positiva, e il MUP inizia direttamente in direzione negativa dalla linea di base (linea isoelettrica). Il picco negativo principale è generato dalla somma dei potenziali d'azione delle fibre muscolari (≅ 15) più vicine all'elettrodo.
La parte terminale positiva del MUP è analoga a quella iniziale ed è generata dai potenziali d'azione che si allontanano dall'elettrodo. La piccola onda positiva inserita nella parte terminale è generata alla giunzione muscolo-tendinea, mentre l'onda negativa tardiva che appare dopo la fase terminale del MUP è dovuta a un artefatto causato dai filtri passa-alto.
I potenziali satelliti sono generalmente prodotti da una singola fibra muscolare e sono temporalmente correlati con il picco principale. Questi possono essere un'espressione di assoni distali con conduzione lenta in processo di reinnervazione, o potenziali di placca motrice ectopici, o fibre muscolari di piccolo diametro.<ref name="Stalberg3">Stalberg E., Bishoff C.: Reference values of motor unit potentials recorded with multi-MUP EMG. Muscle and Nerve 1994; 17: 842-851.</ref> Possono anche essere presenti in muscoli sani ma in numero inferiore a 1 su 20 MUP.


**Duration**: Includes the main spike, including the initial and terminal parts. The duration reflects the number of muscle fibers in the motor unit and the diameter of the examined fibers.
====Parametri del MUP====
**Spike duration**: Measured between the first and last positive peak of the MUP. It reflects the temporal dispersion of the potentials of muscle fibers adjacent to the electrode.<ref name="Stalberg2" />
I seguenti parametri sono utilizzati nella diagnostica clinica: durata, ampiezza, indice di dimensione, durata del picco, area, numero di fasi, numero di inversioni, numero di satelliti, jiggle.
**Amplitude**: Measured between the highest positive and negative peaks. It reflects the number of muscle fibers in the motor unit, their diameter, and distribution.<ref name="Sacco">Sacco G., Buchtal F.: Motor unit potentials at different ages. Arch Neurol 6:366-373, 1962.</ref>
**Spike area**: Calculated by integrating the rectified MUP over the amplitude and spike duration.
**Thickness**: The area divided by the amplitude, which is closely related to the duration but less influenced by baseline variations.
**Number of phases**: The number of crossings of the baseline (isoelectric line). In normal motor units, 2-3 phases are present. MUPs with more than 5 phases are considered polyphasic.
**Number of turns**: The number of positive and negative peaks with an amplitude of no less than 50 µV.


The number of phases and turns reflects the temporal distribution of the action potential volley within the motor unit.
**Durata**: Include il picco principale, comprese le parti iniziale e terminale. La durata riflette il numero di fibre muscolari nell'unità motoria e il diametro delle fibre esaminate.
**Durata del picco**: Misurata tra il primo e l'ultimo picco positivo del MUP. Riflette la dispersione temporale dei potenziali delle fibre muscolari adiacenti all'elettrodo.<ref name="Stalberg2" />
**Ampiezza**: Misurata tra i picchi positivo e negativo più alti. Riflette il numero di fibre muscolari nell'unità motoria, il loro diametro e distribuzione.<ref name="Sacco">Sacco G., Buchtal F.: Motor


**Size index**: is a new parameter. It represents the thickness normalized for amplitude. It is increased in neurogenic conditions and decreased in myogenic conditions.
unit potentials at different ages. Arch Neurol 6:366-373, 1962.</ref>
**Area del picco**: Calcolata integrando il MUP rettificato sull'ampiezza e la durata del picco.
**Spessore**: L'area divisa per l'ampiezza, che è strettamente correlata alla durata ma meno influenzata dalle variazioni di base.
**Numero di fasi**: Il numero di attraversamenti della linea di base (linea isoelettrica). Nelle unità motorie normali, sono presenti 2-3 fasi. I MUP con più di 5 fasi sono considerati polifasici.
**Numero di inversioni**: Il numero di picchi positivi e negativi con un'ampiezza non inferiore a 50 µV.


**Satellite potentials**: represent reinnervation situations. They are more easily recognized using manual methods, often showing jitter, resulting in reduced amplitude after averaging.<ref name="McGill1">Mc Gill K.C., Cummins K.L. et al.: Automatic decomposition of the Clinical Electromyography. IEE Trans Biomed Engin 32:470-77, 1985.</ref>
Il numero di fasi e inversioni riflette la distribuzione temporale del volo del potenziale d'azione all'interno dell'unità motoria.


**Variability of MUP, “jiggle”**: In normal muscles, consecutive MUPs obtained from a motor unit are morphologically stable. In the early stages of collateral reinnervation, the jitter and intermittent conduction blocks of single fiber action potentials manifest as instability of the terminal portion of the MUP with variations in the potential shape, known as "jiggle".<ref name="McGill2">Mc Gill KC, Dorfman LJ: Automatic EMG decomposition in brachial biceps. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 61:561-67,1988.</ref> A method has been developed to measure the jiggle by determining the median of consecutive amplitude differences (CAD) for each MUP point within a predetermined analysis window.
**Indice di dimensione**: è un nuovo parametro. Rappresenta lo spessore normalizzato per l'ampiezza. È aumentato nelle condizioni neurogene e diminuito nelle condizioni miogene.


====MUP Acquisition====
**Potenziali satelliti**: rappresentano situazioni di reinnervazione. Sono più facilmente riconoscibili utilizzando metodi manuali, spesso mostrando jitter, risultando in una riduzione dell'ampiezza dopo l'averaging.<ref name="McGill1">Mc Gill K.C., Cummins K.L. et al.: Automatic decomposition of the Clinical Electromyography. IEE Trans Biomed Engin 32:470-77, 1985.</ref>


=====Manual Methods=====
**Variabilità del MUP, “jiggle”**: Nei muscoli normali, i MUP consecutivi ottenuti da un'unità motoria sono morfologicamente stabili. Nelle prime fasi della reinnervazione collaterale, il jitter e i blocchi di conduzione intermittenti dei potenziali d'azione delle singole fibre si manifestano come instabilità della porzione terminale del MUP con variazioni nella forma del potenziale, noto come "jiggle".<ref name="McGill2">Mc Gill KC, Dorfman LJ: Automatic EMG decomposition in brachial biceps. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 61:561-67,1988.</ref> È stato sviluppato un metodo per misurare il jiggle determinando la mediana delle differenze di ampiezza consecutive (CAD) per ogni punto del MUP all'interno di una finestra di analisi predeterminata.
Traditional methods are based on the recording of one or more MUPs during slight muscle activation. The obtained MUPs were identified, photographed, and measured manually. All MUPs with a rise time of less than 0.5 msec and amplitude greater than 0.5 μV, with repeatable shape and amplitude at least three times, were selected for analysis. With the advent of computerized techniques, an averaging triggered by a spike was achieved. The manual method was modified by introducing a delay line and a level trigger, allowing the selection of one low-threshold MUP at a time and subsequently measuring it manually or using a computerized method.


=====Computerized Methods=====
====Acquisizione del MUP====
 
=====Metodi Manuali=====
I metodi tradizionali si basano sulla registrazione di uno o più MUP durante una leggera attivazione muscolare. I MUP ottenuti venivano identificati, fotografati e misurati manualmente. Tutti i MUP con un tempo di salita inferiore a 0,5 msec e un'ampiezza superiore a 0,5 μV, con forma e ampiezza ripetibili almeno tre volte, venivano selezionati per l'analisi. Con l'avvento delle tecniche computerizzate, è stato possibile ottenere un'averaging innescato da un picco. Il metodo manuale è stato modificato introducendo una linea di ritardo e un trigger di livello, permettendo la selezione di un MUP a bassa soglia alla volta e successivamente misurandolo manualmente o utilizzando un metodo computerizzato.
 
=====Metodi Computerizzati=====


**Template matching**
**Template matching**


The computer selects a MUP as a model (template). Subsequent MUPs are compared to the template and classified based on it. When a specific number of MUPs identical to the template are recognized, they are then accepted for analysis. If no MUPs similar to the initial template are recognized, the template is discarded and replaced with a new MUP.
Il computer seleziona un MUP come modello (template). I MUP successivi vengono confrontati con il template e classificati in base ad esso. Quando viene riconosciuto un numero specifico di MUP identici al template, questi vengono accettati per l'analisi. Se non vengono riconosciuti MUP simili al template iniziale, il template viene scartato.
 
e sostituito con un nuovo MUP.
 
**Decomposizione del segnale EMG**


**Signal decomposition EMG**
Questo metodo è simile al precedente. Il pattern di interferenza, ottenuto con una contrazione da lieve a moderata, viene scomposto in singoli MUP. Con questo metodo, è possibile classificare i MUP in gruppi separati in base alle differenze di forma, studiare i meccanismi del pattern di attivazione e analizzare i MUP in termini di meccanismi di controllo motorio. Questo metodo può essere utilizzato anche per l'analisi dei MUP.<ref name="McGill2" />


This method is similar to the previous one. The interference pattern, obtained with mild to moderate contraction, is decomposed into individual MUPs. With this method, it is possible to classify MUPs into separate groups according to shape differences, study firing pattern mechanisms, and analyze MUPs in terms of motor control mechanisms. This method can also be used for MUP analysis.<ref name="McGill2" />
====Analisi MultiMUP====
Un sistema di analisi sviluppato di recente si basa sulla decomposizione del segnale combinata con un template che consente l'analisi simultanea di più MUP. Il sistema analizza la traccia in campioni di 4,8 secondi. Un MUP viene identificato con un criterio di livello di trigger e caratteristiche di tempo di salita codificate.<ref name="McGill2" /> Una volta identificato il MUP, viene creato il template. Questo può essere fatto per 6 MUP analizzati simultaneamente in quel sito di posizionamento dell'ago. I MUP classificati vengono sottoposti a media e poi visualizzati sullo schermo di registrazione EMG con la possibilità di osservare ogni campione individualmente in caso di sospetto di artefatto.<ref name="Stalberg3" /> Con questo metodo, i singoli MUP possono essere ottenuti anche da un pattern di interferenza. Ogni analisi può produrre da 3 a 6 MUP.


====MultiMUP Analysis====
I vantaggi di questa tecnica rispetto ai metodi tradizionali sono: 1) tempi di analisi molto brevi, poiché 20 MUP necessari per completare l'esame possono essere ottenuti in 2-5 minuti, rispetto a circa 10 minuti utilizzando il metodo tradizionale per ottenere 20 MUP per ciascun muscolo.<ref name="Stalberg3" /> 2) estrazione automatica dei MUP. 3) riconoscimento simultaneo di MUP di diverse ampiezze e forme in un singolo sito di registrazione. 4) ridotta variabilità dei dati MUP tra diversi esaminatori. Grazie alla ridotta variabilità e alla fedele riproducibilità dei dati, i risultati tra i laboratori diventano direttamente comparabili.
A recently developed analysis system is based on signal decomposition combined with a template that allows the simultaneous analysis of multiple MUPs. The system analyzes the trace in 4.8-second samples. A MUP is identified with a level-trigger criterion and coded rise time characteristics.<ref name="McGill2" /> Once the MUP is identified, the template is created. This can be done for 6 MUPs simultaneously analyzed at that needle placement site. The classified MUPs are subjected to averaging and then displayed on the EMG recording screen with the possibility of observing each sample individually in case of artifact suspicion.<ref name="Stalberg3" /> With this method, single MUPs can be obtained even from an interference pattern. Each analysis can yield 3 to 6 MUPs.


The advantages of this technique over traditional methods are: 1) very short analysis times, as 20 MUPs needed to complete the exam can be obtained in 2-5 minutes, compared to about 10 minutes using the traditional method to obtain 20 MUPs for each muscle.<ref name="Stalberg3" /> 2) automatic MUP extraction. 3) simultaneous recognition of MUPs of different amplitudes and shapes at a single recording site. 4) reduced MUP data variability among different examiners. Due to reduced variability and faithful data reproducibility, results between laboratories become directly comparable.
====Analisi Quantitativa dei Parametri MUP====
Utilizzando il sistema di analisi multiMUP, sono stati raccolti dati normativi da soggetti normali. I muscoli esaminati sono il bicipite brachiale, deltoide, interosseo, vasto laterale e tibiale anteriore.<ref name="Sacco" /> I parametri esaminati includono ampiezza, durata, area, spessore, indice di dimensione, numero di turni e numero di fasi. I valori di ampiezza per il muscolo bicipite erano maggiori a 436 ± 115 μV rispetto a quelli riportati da Buchtal (1962) a 175 ± 20 μV. Queste differenze possono essere interpretate dai diversi modi di attivazione volontaria richiesti nei due metodi.


====Quantitative MUP Parameter Analysis====
Nel tentativo di identificare i parametri che rendono significativo il valore diagnostico dell'analisi EMG e di enfatizzare le differenze, il concetto di "outlier" è stato applicato all'analisi dei MUP e la sua significatività statistica è stata stabilita. Per ciascun parametro MUP, è stata stabilita la significatività per i limiti superiori e inferiori.<ref name="Henneman">Henneman E., Clamann HT, Gillus JD, Skinner RD.: Rank order of motor neurons within a pool: law of commination. J. Neurophysiol 1974; 37: 1338-49.</ref>
Using the multiMUP analysis system, normative data has been collected from normal subjects. The examined muscles are the biceps brachii, deltoid, interosseous, vastus lateralis, and tibialis anterior.<ref name="Sacco" /> The parameters examined include amplitude, duration, area, thickness, size index, number of turns, and number of phases. The amplitude values for the biceps muscle were larger at 436 ± 115 μV compared to those reported by Buchtal (1962) at 175 ± 20 μV. These differences can be interpreted by the different modes of voluntary activation required in the two methods.


In an attempt to identify parameters that make the diagnostic value of EMG analysis significant and emphasize differences, the concept of "outlier" has been applied to MUP analysis, and its statistical significance has been established. For each MUP parameter, significance has been established for the upper and lower limits.<ref name="Henneman">Henneman E., Clamann HT, Gillus JD, Skinner RD.: Rank order of motor neurons within a pool: law of commination. J. Neurophysiol 1974; 37: 1338-49.</ref> The third lowest and third highest value of each parameter from the analysis of 20 consecutive MUPs were considered outliers for that subject, representing the 90th and 10th percentiles. Individual outlier values of each parameter were evaluated using regression analysis to study changes related to age.
terzo valore più basso e terzo valore più alto di ciascun parametro dall'analisi di 20 MUP consecutivi sono stati considerati outliers per quel soggetto, rappresentando i percentili 90° e 10°. I valori individuali outliers di ciascun parametro sono stati valutati utilizzando l'analisi di regressione per studiare i cambiamenti legati all'età.


Based on this definition, no more than two values above or below the limits were found in normal subjects. To assess the sensitivity of the outlier as a diagnostic tool, the system was applied to patients with neuropathies and myopathies (Figs. 3, 4).<gallery mode="slideshow">
Basandosi su questa definizione, non sono stati trovati più di due valori sopra o sotto i limiti nei soggetti normali. Per valutare la sensibilità dell'outlier come strumento diagnostico, il sistema è stato applicato a pazienti con neuropatie e miopatie (Figs. 3, 4).<gallery mode="slideshow">
File:Figure 3 ( Iani).jpg| '''Figure 3:''' Myopathic-type motor unit potentials (analyzed with the multiMUP method) show reduced amplitude and duration with an increase in the number of turns.  
File:Figure 3 ( Iani).jpg| '''Figura 3:''' I potenziali di unità motoria di tipo miopatico (analizzati con il metodo multiMUP) mostrano una riduzione dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di turni.  
File:Figure 4 (Iani).jpg| '''Figure 4:''' Neurogenic-type motor unit potentials show increased amplitude and duration with an increase in the number of phases.  
File:Figure 4 (Iani).jpg| '''Figura 4:''' I potenziali di unità motoria di tipo neurogeno mostrano un aumento dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di fasi.  
</gallery><br />
</gallery><br />


====Interference Pattern (IP) Analysis====
====Analisi del Pattern di Interferenza (IP)====
The development of muscle contraction is physiologically correlated by two mechanisms: a) recruitment and b) frequency modulation. At minimal voluntary effort, a single motor unit is activated at a frequency of 5-8 Hz. As voluntary force increases, the discharge frequency increases in parallel. When this reaches 8-12 Hz, a new motor unit is recruited at its minimum discharge frequency. As contraction force increases further, both units will further increase their discharge frequency until a third motor unit is recruited, and so on.
Lo sviluppo della contrazione muscolare è fisiologicamente correlato da due meccanismi: a) reclutamento e b) modulazione della frequenza. Con uno sforzo volontario minimo, una singola unità motoria viene attivata a una frequenza di 5-8 Hz. Man mano che la forza volontaria aumenta, la frequenza di scarica aumenta parallelamente. Quando questa raggiunge 8-12 Hz, una nuova unità motoria viene reclutata alla sua frequenza minima di scarica. Con l'aumento ulteriore della forza di contrazione, entrambe le unità aumenteranno ulteriormente la loro frequenza di scarica fino a quando una terza unità motoria viene reclutata, e così via.
 
Le prime unità motorie reclutate sono piccole e resistenti alla fatica, mentre quelle reclutate alla forza massima sono più grandi, consistono di più fibre muscolari e sono più soggette alla fatica. Alcune unità motorie, prevalentemente di tipo II, sono attivate preferenzialmente durante brevi periodi di sforzo massimo. L'ordine di reclutamento delle unità motorie basato sulla loro dimensione è chiamato "principio della dimensione".<ref name="Henneman" />
 
Quando più unità motorie sono attivate, il segnale EMG diventa così complesso che i componenti dei MUP non possono più essere identificati visivamente. Questa situazione è chiamata pattern di interferenza. Va notato che l'ampiezza del MUP è determinata principalmente dalle fibre muscolari più vicine all'elettrodo di registrazione, il che significa che l'ampiezza del MUP dipende principalmente dalla posizione dell'elettrodo e non riflette la vera sezione anatomica del MUP. Le unità motorie più grandi possono avere fibre più grandi, che a loro volta producono MUP più grandi e una maggiore ampiezza del pattern di interferenza. Questo è il motivo principale per cui l'ampiezza del segnale IP aumenta con l'aumento della forza di contrazione.


The first recruited motor units are small and fatigue-resistant, while those recruited at maximal force are larger, consist of more muscle fibers, and are more prone to fatigue. Some motor units, predominantly type II, are preferentially activated during brief periods of maximal effort. The recruitment order of motor units based on their size is called the "size principle".<ref name="Henneman" />
I picchi di grande ampiezza registrati nell'IP durante la contrazione a sforzo massimo possono anche essere il risultato della sommazione di due MUP individuali, sebbene ciò accada in una percentuale molto bassa (1-10%) dei picchi IP più grandi. Un fattore importante che contribuisce all'aumento dell'ampiezza dovuto alla sommazione è l'aumentata densità delle fibre muscolari all'interno dell'unità motoria. Questo meccanismo è particolarmente


When more motor units are activated, the EMG signal becomes so complex that the components of the MUPs can no longer be visually identified. This situation is called an interference pattern. It should be noted that the amplitude of the MUP is primarily determined by the muscle fibers closest to the recording electrode, meaning that MUP amplitude is mainly dependent on the electrode’s position and does not reflect the true anatomical cross-section of the MUP. Larger motor units may have larger fibers, which in turn produce larger MUPs and greater interference pattern amplitude. This is the main reason why the IP signal amplitude increases as contraction force increases.
influente nei casi di reinnervazione ed è indicativo del meccanismo di germinazione.


Large amplitude spikes recorded in the IP during maximal effort contraction may also be the result of summation of two individual MUPs, though this happens in a very low percentage (1-10%) of the largest IP spikes. An important factor contributing to increased amplitude due to summation is the increased density of muscle fibers within the motor unit. This mechanism is particularly influential in cases of reinnervation and is indicative of the sprouting mechanism.
====Dati Clinici Chiave====
Nelle malattie muscolari, l'attività IP aumenta più rapidamente della forza muscolare assoluta rispetto a un muscolo normale. Il pattern di interferenza completo viene raggiunto con una forza di contrazione inferiore rispetto a un muscolo normale. In molte malattie muscolari, l'ampiezza IP è ridotta, riflettendo la minore sezione trasversale dei componenti muscolari. Tuttavia, l'ampiezza MUP può aumentare in alcune miopatie, riflettendo la presenza di fibre muscolari ipertrofiche individuali vicino all'elettrodo di registrazione. In tali casi, l'ampiezza di picco IP potrebbe non differire dai pattern normali.


====Key Clinical Data====
Nelle malattie neuropatiche, il numero di MUP attivati a un dato livello di forza è significativamente inferiore al normale. Tuttavia, quando il meccanismo di germinazione è attivato, l'ampiezza MUP aumenta e, di conseguenza, il pattern di interferenza è ridotto ma più grande del normale.
In muscle diseases, IP activity increases more rapidly than the absolute muscle strength compared to a normal muscle. The full interference pattern is achieved with a lower contraction force than in a normal muscle. In many muscle diseases, IP amplitude is reduced, reflecting the smaller cross-section of the muscle components. However, MUP amplitude may increase in some myopathies, reflecting the presence of hypertrophic individual muscle fibers near the recording electrode. In such cases, IP peak amplitude may not differ from normal patterns.  


In neuropathic diseases, the number of MUPs activated at a given force level is significantly lower than normal. However, when the sprouting mechanism is activated, MUP amplitude increases, and consequently, the interference pattern is reduced but larger than normal.
====Metodi di Analisi IP====
Gli elettromiografi generalmente interpretano i segnali IP soggettivamente, osservando i segnali su uno schermo di oscilloscopio o ascoltando i suoni in audio.<ref name="Walton">Walton JN.: L'elettromiogramma nella miopatia: analisi con lo spettrometro audio-frequenza. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1952; 15: 219-26.</ref> Per ridurre l'interpretazione soggettiva, diverse scuole hanno sviluppato vari metodi per l'analisi oggettiva del pattern di interferenza, come l'analisi quantitativa basata sul riconoscimento della frequenza sonora emessa dall'attività MUP e IP;<ref name="Willison">Willison RG. Analisi dell'attività elettrica nel muscolo sano e distrofico nell'uomo. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1964; 27: 386-94.</ref> l'analisi nel dominio della frequenza, che si basa sul riconoscimento del segnale analogico visivo e sull'elaborazione matematica del rapporto ampiezza/frequenza del segnale EMG; l'analisi spettrale della frequenza, che utilizza un metodo digitale impiegando algoritmi di trasformata di Fourier; l'analisi nel dominio del tempo, che, rispetto ai metodi precedentemente descritti, riconosce il numero di picchi per unità di tempo, aspettandosi un numero maggiore di picchi nei pattern miopatici.


====IP Analysis Methods====
Una implementazione matematica più recente è il metodo di Willison,<ref name="Willison" /> che ha sviluppato un sistema automatico di analisi IP chiamato "analisi dei turni/ampiezza". Questo metodo misura il numero di turni nel segnale IP e le differenze di ampiezza media tra i turni successivi (MA). Un turno si verifica a ogni picco positivo o negativo, e i turni successivi si verificano ai picchi nella direzione opposta. Per escludere i picchi di piccola ampiezza, risultanti dal rumore di fondo, un turno è definito come una modifica del segnale di almeno 50 μV tra i turni successivi. In situazioni di denervazione cronica parziale, la MA aumenta senza cambiamenti nel numero di turni (NT). Questo è attribuito all'aumentata densità delle fibre muscolari all'interno dell'unità motoria a causa della reinnervazione.
Electromyographers generally interpret IP signals subjectively, observing the signals on an oscilloscope screen or listening to the sounds on audio.<ref name="Walton">Walton JN.: The electromyogram in myopathy: analysis with the audio-frequency spectrometer. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1952; 15: 219-26.</ref> To reduce subjective interpretation, different schools have developed various methods for objective analysis of the interference pattern, such as quantitative analysis based on recognizing the sound frequency emitted by MUP and IP activity;<ref name="Willison">Willison RG. Analysis of electrical activity in healthy and dystrophic muscle in man. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1964; 27: 386-94.</ref> frequency-domain analysis, which is based on recognizing the visual analog signal and mathematical processing of the amplitude/frequency ratio of the EMG signal; spectral analysis of frequency, which uses a digital method employing Fourier transform algorithms; time-domain analysis, which, compared to the previously described methods, recognizes the number of peaks per unit of time, expecting a higher number of peaks in myopathic patterns.


A more recent mathematical implementation is Willison's method,<ref name="Willison" /> which developed an automatic IP analysis system called "turns/amplitude analysis". This method measures the number of turns in the IP signal and the mean amplitude differences between successive turns (MA). A turn occurs at each positive or negative peak, and subsequent turns occur at peaks in the opposite direction. To exclude small amplitude peaks, resulting from background noise, a turn is defined as a signal modification of at least 50 μV between successive turns. In partial chronic denervation situations, the MA increases without changes in the number of turns (NT). This is attributed to the increased density of muscle fibers within the motor unit due to reinnervation.
Fuglsang-Frederiksen<ref name="Frederiksen">Fulgsang-Frederiksen A et al.: Diagnostic yield of the


Fuglsang-Frederiksen<ref name="Frederiksen">Fulgsang-Frederiksen A et al.: Diagnostic yield of the analysis of the pattern of electrical activity and of individual motor unit potentials in myopathy. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1976; 39:742-50.</ref> measured the NT and MA values and calculated the NT/MA (T/A) ratio and the incidence of short-duration intervals between successive turns. In myopathy patients, they demonstrated that the diagnostic value of T/A analysis is equivalent to MUP analysis. In 80% of the myopathy studies presented, the T/A ratio was characterized by a marked increase in the NT/MA ratio. In neuropathy, this ratio decreases due to a significant reduction in the number of turns attributed to the increased MUP duration. The limitation of this type of analysis is data reproducibility only at comparable muscle contraction levels, so the examination is limited by the need to monitor force.
analisi del pattern di attività elettrica e dei potenziali delle singole unità motorie nella miopatia. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1976; 39:742-50.</ref> hanno misurato i valori di NT e MA e calcolato il rapporto NT/MA (T/A) e l'incidenza di intervalli di breve durata tra i turni successivi. Nei pazienti con miopatia, hanno dimostrato che il valore diagnostico dell'analisi T/A è equivalente all'analisi MUP. Nell'80% degli studi sulla miopatia presentati, il rapporto T/A è stato caratterizzato da un marcato aumento del rapporto NT/MA. Nella neuropatia, questo rapporto diminuisce a causa di una significativa riduzione del numero di turni attribuiti all'aumento della durata del MUP. La limitazione di questo tipo di analisi è la riproducibilità dei dati solo a livelli di contrazione muscolare comparabili, quindi l'esame è limitato dalla necessità di monitorare la forza.


**Clouds Analysis**
**Analisi delle Nuvole**


Stolberg and collaborators developed a computerized T/A analysis system that does not require monitoring contraction force. IP signals are recorded from 6-10 sites in the examined muscle at 3-5 force levels ranging from minimum to maximum for each site. NT and MA values are measured from each of the 20-40 epochs, and a plot of the MA/NT ratio is created for each epoch. An area of this plot called the “Normal Cloud” is defined as the part that contains more than 90% of the points from a reference population. A discrepancy greater than 10% of the analyzed points that fall outside the normal cloud is considered abnormal. Myopathy patients have more points in the lower part of the “normal cloud,” while in neuropathy, the points are located in the upper side of the normal value or outside the normal curve (Fig. 5, 6, 7).<gallery mode="slideshow">
Stolberg e collaboratori hanno sviluppato un sistema di analisi T/A computerizzato che non richiede il monitoraggio della forza di contrazione. I segnali IP vengono registrati da 6-10 siti nel muscolo esaminato a 3-5 livelli di forza che vanno dal minimo al massimo per ciascun sito. I valori di NT e MA vengono misurati da ciascuno dei 20-40 epoche, e viene creato un grafico del rapporto MA/NT per ciascuna epoca. Un'area di questo grafico chiamata "Nuvola Normale" è definita come la parte che contiene più del 90% dei punti di una popolazione di riferimento. Una discrepanza maggiore del 10% dei punti analizzati che cadono al di fuori della nuvola normale è considerata anormale. I pazienti con miopatia hanno più punti nella parte inferiore della "nuvola normale", mentre nella neuropatia, i punti sono situati nella parte superiore del valore normale o al di fuori della curva normale (Fig. 5, 6, 7).<gallery mode="slideshow">
File:Figure 5 (Iani).jpg|'''Figure 5:''' Interference pattern EMG trace in a patient with myopathy. Early low-amplitude recruitment is observed. The lower panel shows the plot of the Cloud method (see text).
File:Figure 5 (Iani).jpg|'''Figura 5:''' Traccia EMG del pattern di interferenza in un paziente con miopatia. Si osserva un reclutamento precoce a bassa ampiezza. Il pannello inferiore mostra il grafico del metodo delle Nuvole (vedi testo).
File:Figure 6 (Iani).jpg|'''Figure 6:''' Neurogenic-type EMG trace. Single oscillation motor units of large amplitude and increased duration are observed. The full interference pattern is not achieved with maximal voluntary contraction.
File:Figure 6 (Iani).jpg|'''Figura 6:''' Traccia EMG di tipo neurogeno. Si osservano unità motorie a singola oscillazione di grande ampiezza e durata aumentata. Il pattern di interferenza completo non viene raggiunto con la contrazione volontaria massima.
File:Figure 7 (Iani).jpg|'''Figure 7:''' This series of graphs represents the Cloud plots in neurogenic (upper) and myopathic (lower) pathologies. In the first panel, it is observed that in the neurogenic pattern, the plot points fall above the normal cloud, while in the myogenic pattern, they fall below.  
File:Figure 7 (Iani).jpg|'''Figura 7:''' Questa serie di grafici rappresenta i grafici delle Nuvole nelle patologie neurogene (superiore) e miopatiche (inferiore). Nel primo pannello, si osserva che nel pattern neurogeno, i punti del grafico cadono sopra la nuvola normale, mentre nel pattern miogenico, cadono sotto.
</gallery><br />
</gallery><br />


{{Bib}}
{{Bib}}

Versione attuale delle 00:29, 3 mag 2025

Elettromiografia Clinica

Masticationpedia
Masticationpedia
Article by: Cesare Iani

Elettromiografia Clinica

Cesare Iani Responsabile UOC Neurologia, Ospedale San Eugenio, Roma

L'esame elettromiografico (EMG) consiste in tre fasi sequenziali: 1) esame dell'attività spontanea, 2) analisi delle singole unità motorie, 3) esame del pattern di interferenza durante sforzo moderato e massimo.

Definizione di Unità Motoria (UM)

L'UM è composta da un neurone motorio, il suo assone e il muscolo innervato dall'assone. L'attività dell'unità motoria può essere registrata con vari tipi di elettrodi: - **Elettrodo a Fibra Singola (SF-EMG)**: Registra solo una o poche fibre dell'unità motoria. Ha un diametro di 25 μm, più piccolo di una fibra muscolare normale, che ha un diametro di circa 40-50 μm. L'area di registrazione di un elettrodo SF-EMG è paragonabile a una sfera con una distribuzione spaziale di 300 μm. In un soggetto normale, questo elettrodo registra simultaneamente 1 o 2 fibre muscolari appartenenti alla stessa unità motoria.[1] Fig.1

Figura 1: Tipi di elettrodi ad ago

L'**elettrodo ad ago Macro-EMG** ha una superficie di registrazione molto ampia: ≅15 mm da una cannula di elettrodo EMG modificata. Registra simultaneamente dall'intera unità motoria.[2] Gli elettrodi più comunemente usati nella diagnostica clinica, tuttavia, sono gli elettrodi concentrici e monopolari, che hanno caratteristiche intermedie tra i due tipi descritti sopra.[3] L'**elettrodo concentrico** ha una superficie di registrazione di 150 x 580 μm con un'area di 0,07 mm², mentre l'**elettrodo monopolare** è isolato con Teflon tranne che nella porzione terminale e ha un'area di registrazione di 0,5-0,8 mm², registrando così una regione sferica più ampia rispetto all'elettrodo concentrico. Nelle registrazioni di routine, l'elettrodo concentrico presenta vantaggi significativi rispetto a quello monopolare, annullando l'attività delle unità motorie remote e annullando parzialmente i potenziali d'azione delle fibre distanti della stessa unità motoria. In conclusione, il metodo di registrazione con elettrodo concentrico garantisce una maggiore stabilità di base.

Generazione del Potenziale di Unità Motoria (MUP)

Il MUP rappresenta l'attività sommata delle singole

I potenziali d'azione generati dalle fibre muscolari appartenenti all'unità motoria. Il contributo di ciascuna fibra muscolare dipende dalla sua relazione spaziale con l'elettrodo di registrazione. Un tipico MUP è caratterizzato da una forma triphasica, con una fase iniziale positiva, il picco negativo principale e una fase terminale.

Figura 2: Rappresentazione schematica del MUP

Il singolo MUP registrato con un ago concentrico rappresenta l'attività di 3-15 fibre adiacenti all'elettrodo. La fase iniziale del MUP è brusca e coincide con la depolarizzazione iniziale della fibra muscolare alla giunzione neuromuscolare. La fase iniziale positiva è generata dal segnale del potenziale d'azione in avvicinamento, e la durata della fase iniziale positiva è correlata alla distanza dell'elettrodo di registrazione dalla regione della placca motrice.[4] Quando l'elettrodo si trova in questa regione, non si forma alcuna fase iniziale positiva, e il MUP inizia direttamente in direzione negativa dalla linea di base (linea isoelettrica). Il picco negativo principale è generato dalla somma dei potenziali d'azione delle fibre muscolari (≅ 15) più vicine all'elettrodo. La parte terminale positiva del MUP è analoga a quella iniziale ed è generata dai potenziali d'azione che si allontanano dall'elettrodo. La piccola onda positiva inserita nella parte terminale è generata alla giunzione muscolo-tendinea, mentre l'onda negativa tardiva che appare dopo la fase terminale del MUP è dovuta a un artefatto causato dai filtri passa-alto. I potenziali satelliti sono generalmente prodotti da una singola fibra muscolare e sono temporalmente correlati con il picco principale. Questi possono essere un'espressione di assoni distali con conduzione lenta in processo di reinnervazione, o potenziali di placca motrice ectopici, o fibre muscolari di piccolo diametro.[5] Possono anche essere presenti in muscoli sani ma in numero inferiore a 1 su 20 MUP.

Parametri del MUP

I seguenti parametri sono utilizzati nella diagnostica clinica: durata, ampiezza, indice di dimensione, durata del picco, area, numero di fasi, numero di inversioni, numero di satelliti, jiggle.

    • Durata**: Include il picco principale, comprese le parti iniziale e terminale. La durata riflette il numero di fibre muscolari nell'unità motoria e il diametro delle fibre esaminate.
    • Durata del picco**: Misurata tra il primo e l'ultimo picco positivo del MUP. Riflette la dispersione temporale dei potenziali delle fibre muscolari adiacenti all'elettrodo.[4]
    • Ampiezza**: Misurata tra i picchi positivo e negativo più alti. Riflette il numero di fibre muscolari nell'unità motoria, il loro diametro e distribuzione.[6]
    • Area del picco**: Calcolata integrando il MUP rettificato sull'ampiezza e la durata del picco.
    • Spessore**: L'area divisa per l'ampiezza, che è strettamente correlata alla durata ma meno influenzata dalle variazioni di base.
    • Numero di fasi**: Il numero di attraversamenti della linea di base (linea isoelettrica). Nelle unità motorie normali, sono presenti 2-3 fasi. I MUP con più di 5 fasi sono considerati polifasici.
    • Numero di inversioni**: Il numero di picchi positivi e negativi con un'ampiezza non inferiore a 50 µV.

Il numero di fasi e inversioni riflette la distribuzione temporale del volo del potenziale d'azione all'interno dell'unità motoria.

    • Indice di dimensione**: è un nuovo parametro. Rappresenta lo spessore normalizzato per l'ampiezza. È aumentato nelle condizioni neurogene e diminuito nelle condizioni miogene.
    • Potenziali satelliti**: rappresentano situazioni di reinnervazione. Sono più facilmente riconoscibili utilizzando metodi manuali, spesso mostrando jitter, risultando in una riduzione dell'ampiezza dopo l'averaging.[7]
    • Variabilità del MUP, “jiggle”**: Nei muscoli normali, i MUP consecutivi ottenuti da un'unità motoria sono morfologicamente stabili. Nelle prime fasi della reinnervazione collaterale, il jitter e i blocchi di conduzione intermittenti dei potenziali d'azione delle singole fibre si manifestano come instabilità della porzione terminale del MUP con variazioni nella forma del potenziale, noto come "jiggle".[8] È stato sviluppato un metodo per misurare il jiggle determinando la mediana delle differenze di ampiezza consecutive (CAD) per ogni punto del MUP all'interno di una finestra di analisi predeterminata.

Acquisizione del MUP

Metodi Manuali

I metodi tradizionali si basano sulla registrazione di uno o più MUP durante una leggera attivazione muscolare. I MUP ottenuti venivano identificati, fotografati e misurati manualmente. Tutti i MUP con un tempo di salita inferiore a 0,5 msec e un'ampiezza superiore a 0,5 μV, con forma e ampiezza ripetibili almeno tre volte, venivano selezionati per l'analisi. Con l'avvento delle tecniche computerizzate, è stato possibile ottenere un'averaging innescato da un picco. Il metodo manuale è stato modificato introducendo una linea di ritardo e un trigger di livello, permettendo la selezione di un MUP a bassa soglia alla volta e successivamente misurandolo manualmente o utilizzando un metodo computerizzato.

Metodi Computerizzati
    • Template matching**

Il computer seleziona un MUP come modello (template). I MUP successivi vengono confrontati con il template e classificati in base ad esso. Quando viene riconosciuto un numero specifico di MUP identici al template, questi vengono accettati per l'analisi. Se non vengono riconosciuti MUP simili al template iniziale, il template viene scartato. 

e sostituito con un nuovo MUP.
    • Decomposizione del segnale EMG**

Questo metodo è simile al precedente. Il pattern di interferenza, ottenuto con una contrazione da lieve a moderata, viene scomposto in singoli MUP. Con questo metodo, è possibile classificare i MUP in gruppi separati in base alle differenze di forma, studiare i meccanismi del pattern di attivazione e analizzare i MUP in termini di meccanismi di controllo motorio. Questo metodo può essere utilizzato anche per l'analisi dei MUP.[8]

Analisi MultiMUP

Un sistema di analisi sviluppato di recente si basa sulla decomposizione del segnale combinata con un template che consente l'analisi simultanea di più MUP. Il sistema analizza la traccia in campioni di 4,8 secondi. Un MUP viene identificato con un criterio di livello di trigger e caratteristiche di tempo di salita codificate.[8] Una volta identificato il MUP, viene creato il template. Questo può essere fatto per 6 MUP analizzati simultaneamente in quel sito di posizionamento dell'ago. I MUP classificati vengono sottoposti a media e poi visualizzati sullo schermo di registrazione EMG con la possibilità di osservare ogni campione individualmente in caso di sospetto di artefatto.[5] Con questo metodo, i singoli MUP possono essere ottenuti anche da un pattern di interferenza. Ogni analisi può produrre da 3 a 6 MUP.

I vantaggi di questa tecnica rispetto ai metodi tradizionali sono: 1) tempi di analisi molto brevi, poiché 20 MUP necessari per completare l'esame possono essere ottenuti in 2-5 minuti, rispetto a circa 10 minuti utilizzando il metodo tradizionale per ottenere 20 MUP per ciascun muscolo.[5] 2) estrazione automatica dei MUP. 3) riconoscimento simultaneo di MUP di diverse ampiezze e forme in un singolo sito di registrazione. 4) ridotta variabilità dei dati MUP tra diversi esaminatori. Grazie alla ridotta variabilità e alla fedele riproducibilità dei dati, i risultati tra i laboratori diventano direttamente comparabili.

Analisi Quantitativa dei Parametri MUP

Utilizzando il sistema di analisi multiMUP, sono stati raccolti dati normativi da soggetti normali. I muscoli esaminati sono il bicipite brachiale, deltoide, interosseo, vasto laterale e tibiale anteriore.[6] I parametri esaminati includono ampiezza, durata, area, spessore, indice di dimensione, numero di turni e numero di fasi. I valori di ampiezza per il muscolo bicipite erano maggiori a 436 ± 115 μV rispetto a quelli riportati da Buchtal (1962) a 175 ± 20 μV. Queste differenze possono essere interpretate dai diversi modi di attivazione volontaria richiesti nei due metodi.

Nel tentativo di identificare i parametri che rendono significativo il valore diagnostico dell'analisi EMG e di enfatizzare le differenze, il concetto di "outlier" è stato applicato all'analisi dei MUP e la sua significatività statistica è stata stabilita. Per ciascun parametro MUP, è stata stabilita la significatività per i limiti superiori e inferiori.[9]

terzo valore più basso e terzo valore più alto di ciascun parametro dall'analisi di 20 MUP consecutivi sono stati considerati outliers per quel soggetto, rappresentando i percentili 90° e 10°. I valori individuali outliers di ciascun parametro sono stati valutati utilizzando l'analisi di regressione per studiare i cambiamenti legati all'età.

Basandosi su questa definizione, non sono stati trovati più di due valori sopra o sotto i limiti nei soggetti normali. Per valutare la sensibilità dell'outlier come strumento diagnostico, il sistema è stato applicato a pazienti con neuropatie e miopatie (Figs. 3, 4).
  • Figura 3: I potenziali di unità motoria di tipo miopatico (analizzati con il metodo multiMUP) mostrano una riduzione dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di turni.
    Figura 3: I potenziali di unità motoria di tipo miopatico (analizzati con il metodo multiMUP) mostrano una riduzione dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di turni.
  • Figura 4: I potenziali di unità motoria di tipo neurogeno mostrano un aumento dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di fasi.
    Figura 4: I potenziali di unità motoria di tipo neurogeno mostrano un aumento dell'ampiezza e della durata con un aumento del numero di fasi.

Analisi del Pattern di Interferenza (IP)

Lo sviluppo della contrazione muscolare è fisiologicamente correlato da due meccanismi: a) reclutamento e b) modulazione della frequenza. Con uno sforzo volontario minimo, una singola unità motoria viene attivata a una frequenza di 5-8 Hz. Man mano che la forza volontaria aumenta, la frequenza di scarica aumenta parallelamente. Quando questa raggiunge 8-12 Hz, una nuova unità motoria viene reclutata alla sua frequenza minima di scarica. Con l'aumento ulteriore della forza di contrazione, entrambe le unità aumenteranno ulteriormente la loro frequenza di scarica fino a quando una terza unità motoria viene reclutata, e così via.

Le prime unità motorie reclutate sono piccole e resistenti alla fatica, mentre quelle reclutate alla forza massima sono più grandi, consistono di più fibre muscolari e sono più soggette alla fatica. Alcune unità motorie, prevalentemente di tipo II, sono attivate preferenzialmente durante brevi periodi di sforzo massimo. L'ordine di reclutamento delle unità motorie basato sulla loro dimensione è chiamato "principio della dimensione".[9]

Quando più unità motorie sono attivate, il segnale EMG diventa così complesso che i componenti dei MUP non possono più essere identificati visivamente. Questa situazione è chiamata pattern di interferenza. Va notato che l'ampiezza del MUP è determinata principalmente dalle fibre muscolari più vicine all'elettrodo di registrazione, il che significa che l'ampiezza del MUP dipende principalmente dalla posizione dell'elettrodo e non riflette la vera sezione anatomica del MUP. Le unità motorie più grandi possono avere fibre più grandi, che a loro volta producono MUP più grandi e una maggiore ampiezza del pattern di interferenza. Questo è il motivo principale per cui l'ampiezza del segnale IP aumenta con l'aumento della forza di contrazione.

I picchi di grande ampiezza registrati nell'IP durante la contrazione a sforzo massimo possono anche essere il risultato della sommazione di due MUP individuali, sebbene ciò accada in una percentuale molto bassa (1-10%) dei picchi IP più grandi. Un fattore importante che contribuisce all'aumento dell'ampiezza dovuto alla sommazione è l'aumentata densità delle fibre muscolari all'interno dell'unità motoria. Questo meccanismo è particolarmente 

influente nei casi di reinnervazione ed è indicativo del meccanismo di germinazione.

Dati Clinici Chiave

Nelle malattie muscolari, l'attività IP aumenta più rapidamente della forza muscolare assoluta rispetto a un muscolo normale. Il pattern di interferenza completo viene raggiunto con una forza di contrazione inferiore rispetto a un muscolo normale. In molte malattie muscolari, l'ampiezza IP è ridotta, riflettendo la minore sezione trasversale dei componenti muscolari. Tuttavia, l'ampiezza MUP può aumentare in alcune miopatie, riflettendo la presenza di fibre muscolari ipertrofiche individuali vicino all'elettrodo di registrazione. In tali casi, l'ampiezza di picco IP potrebbe non differire dai pattern normali.

Nelle malattie neuropatiche, il numero di MUP attivati a un dato livello di forza è significativamente inferiore al normale. Tuttavia, quando il meccanismo di germinazione è attivato, l'ampiezza MUP aumenta e, di conseguenza, il pattern di interferenza è ridotto ma più grande del normale.

Metodi di Analisi IP

Gli elettromiografi generalmente interpretano i segnali IP soggettivamente, osservando i segnali su uno schermo di oscilloscopio o ascoltando i suoni in audio.[10] Per ridurre l'interpretazione soggettiva, diverse scuole hanno sviluppato vari metodi per l'analisi oggettiva del pattern di interferenza, come l'analisi quantitativa basata sul riconoscimento della frequenza sonora emessa dall'attività MUP e IP;[11] l'analisi nel dominio della frequenza, che si basa sul riconoscimento del segnale analogico visivo e sull'elaborazione matematica del rapporto ampiezza/frequenza del segnale EMG; l'analisi spettrale della frequenza, che utilizza un metodo digitale impiegando algoritmi di trasformata di Fourier; l'analisi nel dominio del tempo, che, rispetto ai metodi precedentemente descritti, riconosce il numero di picchi per unità di tempo, aspettandosi un numero maggiore di picchi nei pattern miopatici.

Una implementazione matematica più recente è il metodo di Willison,[11] che ha sviluppato un sistema automatico di analisi IP chiamato "analisi dei turni/ampiezza". Questo metodo misura il numero di turni nel segnale IP e le differenze di ampiezza media tra i turni successivi (MA). Un turno si verifica a ogni picco positivo o negativo, e i turni successivi si verificano ai picchi nella direzione opposta. Per escludere i picchi di piccola ampiezza, risultanti dal rumore di fondo, un turno è definito come una modifica del segnale di almeno 50 μV tra i turni successivi. In situazioni di denervazione cronica parziale, la MA aumenta senza cambiamenti nel numero di turni (NT). Questo è attribuito all'aumentata densità delle fibre muscolari all'interno dell'unità motoria a causa della reinnervazione.

Fuglsang-Frederiksen[12] hanno misurato i valori di NT e MA e calcolato il rapporto NT/MA (T/A) e l'incidenza di intervalli di breve durata tra i turni successivi. Nei pazienti con miopatia, hanno dimostrato che il valore diagnostico dell'analisi T/A è equivalente all'analisi MUP. Nell'80% degli studi sulla miopatia presentati, il rapporto T/A è stato caratterizzato da un marcato aumento del rapporto NT/MA. Nella neuropatia, questo rapporto diminuisce a causa di una significativa riduzione del numero di turni attribuiti all'aumento della durata del MUP. La limitazione di questo tipo di analisi è la riproducibilità dei dati solo a livelli di contrazione muscolare comparabili, quindi l'esame è limitato dalla necessità di monitorare la forza.

    • Analisi delle Nuvole**
Stolberg e collaboratori hanno sviluppato un sistema di analisi T/A computerizzato che non richiede il monitoraggio della forza di contrazione. I segnali IP vengono registrati da 6-10 siti nel muscolo esaminato a 3-5 livelli di forza che vanno dal minimo al massimo per ciascun sito. I valori di NT e MA vengono misurati da ciascuno dei 20-40 epoche, e viene creato un grafico del rapporto MA/NT per ciascuna epoca. Un'area di questo grafico chiamata "Nuvola Normale" è definita come la parte che contiene più del 90% dei punti di una popolazione di riferimento. Una discrepanza maggiore del 10% dei punti analizzati che cadono al di fuori della nuvola normale è considerata anormale. I pazienti con miopatia hanno più punti nella parte inferiore della "nuvola normale", mentre nella neuropatia, i punti sono situati nella parte superiore del valore normale o al di fuori della curva normale (Fig. 5, 6, 7).
  • Figura 5: Traccia EMG del pattern di interferenza in un paziente con miopatia. Si osserva un reclutamento precoce a bassa ampiezza. Il pannello inferiore mostra il grafico del metodo delle Nuvole (vedi testo).
    Figura 5: Traccia EMG del pattern di interferenza in un paziente con miopatia. Si osserva un reclutamento precoce a bassa ampiezza. Il pannello inferiore mostra il grafico del metodo delle Nuvole (vedi testo).
  • Figura 6: Traccia EMG di tipo neurogeno. Si osservano unità motorie a singola oscillazione di grande ampiezza e durata aumentata. Il pattern di interferenza completo non viene raggiunto con la contrazione volontaria massima.
    Figura 6: Traccia EMG di tipo neurogeno. Si osservano unità motorie a singola oscillazione di grande ampiezza e durata aumentata. Il pattern di interferenza completo non viene raggiunto con la contrazione volontaria massima.
  • Figura 7: Questa serie di grafici rappresenta i grafici delle Nuvole nelle patologie neurogene (superiore) e miopatiche (inferiore). Nel primo pannello, si osserva che nel pattern neurogeno, i punti del grafico cadono sopra la nuvola normale, mentre nel pattern miogenico, cadono sotto.
    Figura 7: Questa serie di grafici rappresenta i grafici delle Nuvole nelle patologie neurogene (superiore) e miopatiche (inferiore). Nel primo pannello, si osserva che nel pattern neurogeno, i punti del grafico cadono sopra la nuvola normale, mentre nel pattern miogenico, cadono sotto.

Bibliography & references
  1. ↑ Sonoo M., Stalberg E.: The ability of MUP parameters to discriminate between normal and neurogenic MUPs in concentric EMG: analysis of the MUP thickness and the proposal for a "size index". Electroencph. Clin. Neurophys. 3:291-303, 1993.
  2. ↑ Buchthal F., Pinelli P. et al.: Action potentials parameters in normal human muscle and their physiological determinants. Acta Physiol Scand 22:210-229, 1954.
  3. ↑ Stalberg E., Antoni L.: Computer aided EMG analysis. In (Desmedt ed.) Progress in clinical neurophysiology. Karger, Basel vol.10 186-234, 1983.
  4. ↑ 4,0 4,1 Stalberg E., Bishoff C.: Outliers, a way to detect abnormality in quantitative EMG. Muscle and Nerve 1982; 5: 265-80.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Stalberg E., Bishoff C.: Reference values of motor unit potentials recorded with multi-MUP EMG. Muscle and Nerve 1994; 17: 842-851.
  6. ↑ 6,0 6,1 Sacco G., Buchtal F.: Motor unit potentials at different ages. Arch Neurol 6:366-373, 1962.
  7. ↑ Mc Gill K.C., Cummins K.L. et al.: Automatic decomposition of the Clinical Electromyography. IEE Trans Biomed Engin 32:470-77, 1985.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Mc Gill KC, Dorfman LJ: Automatic EMG decomposition in brachial biceps. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 61:561-67,1988.
  9. ↑ 9,0 9,1 Henneman E., Clamann HT, Gillus JD, Skinner RD.: Rank order of motor neurons within a pool: law of commination. J. Neurophysiol 1974; 37: 1338-49.
  10. ↑ Walton JN.: L'elettromiogramma nella miopatia: analisi con lo spettrometro audio-frequenza. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1952; 15: 219-26.
  11. ↑ 11,0 11,1 Willison RG. Analisi dell'attività elettrica nel muscolo sano e distrofico nell'uomo. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1964; 27: 386-94.
  12. ↑ Fulgsang-Frederiksen A et al.: Diagnostic yield of the analisi del pattern di attività elettrica e dei potenziali delle singole unità motorie nella miopatia. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 1976; 39:742-50.
Estratto da "https://staging.masticationpedia.org/index.php?title=Elettromiografia_Clinica&oldid=2226"