Elektromyografie

Elektromyografie (EMG) je elektrodiagnostická technika založená na záznamu a hodnocení elektrické aktivity vznikající v kosterních svalech. Cílem analýzy je detekovat abnormality, úroveň aktivace nebo pořadí „náboru“ motorických jednotek.

EMG má různé klinické a biomedicinské aplikace. Jedná se o diagnostický nástroj schopný identifikovat různá nervosvalová onemocnění, používá se k vedení aplikace injekcí botulotoxinu do svalů a EMG signály můžou také představovat základ pro kontrolu protetických zařízení („umělé“ ruce nebo nohy).

Historie

První zdokumentovaný experiment blízký EMG je připisován Francesco Redimu (napravo). Zjistil, že vysoce specializované svalové buňky elektrického úhoře vytváří elektrické pole.
V roce 1972 popsal Luigi Galvani v díle De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius vyvolání svalových kontrakcí elektrickými impulzy a o něco později byl popsán záznam elektrické aktivity během volných svalových kontrakcí.

První skutečný záznam takové aktivity provedl Marey v roce 1890, který také zavedl pojem elektromyografie. Od 30. let 20. století se postupně zlepšovala schopnost detekce elektromyografických signálů a povrchová EMG se dostala do klinického použití v 60. letech. Až od poloviny 80. let 20. století umožnil technologický postup sériovou výrobu malých nástrojů a amplifikátorů vhodných pro běžné použití v klinických laboratořích, s postupným rozvojem až do současné úrovně se širokým použitím v běžné klinické praxi.

Technika

Příprava kůže

Prvním krokem před zavedením jehlové elektrody je příprava kůže – typicky očištění tampónkem. Vlastní zavedení elektrody může být náročné a závisí na několika faktorech jako výběr specifických svalů a velikost daného svalů. Správné zavedení jehly je velice důležité, abychom mohli změřit požadovaný sval.

Povrchové a nitrosvalové záznamové elektrody

V principu existují dva druhy EMG – povrchové a nitrosvalové EMG.

Povrchové EMG hodnotí svalovou funkci na základě záznamu svalové aktivity z povrchu svalů na kůži. Povrchové elektrody jsou schopné poskytnout pouze omezené údaje o svalové aktivitě, vyšetření je však jednodušší.

Nitrosvalové EMG měří elektrickou aktivitu přímo ve svalu – do svalu se zavede jeden nebo více jemných „drátů“ – jehel, přičmž při vyšetření se měří rozdíl potenciálů mezi nima. Diagnostické elektrody jsou typicky izolované, exponovaný je pouze hrot elektrody, kterým se snímají signály pouze z určité specifické oblasti. Existují i tzv. single fiber EMG elektrody, které mají pouze velice malé záznamové oblasti a umožňují měření výbojů jednotlivých svalových vláken.

Zvláštní skupinu nitrosvalových elektrody tvoří inejkční jehly k aplikaci určitých léků do požadovaných svalů (kupř. botulotoxinu).

Základní typy vyšetření

Kondukční studie - neurografie

Měří rychlost vedení stimulu v periferním nervu a velikost odpovědi na stimulaci v příslušném svalu. Naměřené hodnoty jsou porovnány s normami. Na základě tohoto porovnání můžeme stanovit, jestli je nerv postižen a do určité míry i charakter postižení.

Vyšetření svalu

Po vyhodnocení klidové aktivity a aktivity při zavádění jehly specialista vyšetří svalovou aktivitu během volné kontrakce – požádá pacienta o pohyb, který je veden vyšetřovaným svalem. Posuzuje tvar, velikost a frekvenci výsledného elektrického signálu. Ve zdravém svalu vznikají akční potenciály pouze aktivací nervových vláken a přechodem přes nervosvalovou ploténku.

Příklad vyšetření – pacient přichází k neurologovi pro celkovou svalovou slabost, ubývání drobných svalů rukou šířící se na celé horní končetiny a drobné záškuby svalů celého těla. Neurolog jej odesílá k EMG vyšetření, které vyhodnotí charakter svalové aktivity. Po zavedení jehlové elektrody zjišťuje specialista spontánní aktivitu – pozitivní ostré vlny a fibrilace a vyslovuje důrazné podezření na diagnózu amyotrofické laterální sklerózy (slavným pacientem s tímto onemocněním je kupř. Steven Hawking).

(převzato z https://questionnaire.dizzy-doc.com/Testing_graphics/EMG_01.jpg)

Výsledky vyšetření

Normální výsledky

Zdravá svalová tkáň v klidu je elektricky inaktivní. Při volné kontrakci se začnou objevovat akční potenciály. Se zvyšováním síly svalové kontrakce se objevuje větší množství akčních potenciálů, přičemž při plné kontrakci je typická skupina akčních potenciálů s různými frekvencemi a amplitudami (interferenční vzorec).

Abnormální výsledky

Nález na EMG se může lišit dle typu onemocnění, trvání potíží, věku pacienta, dalších onemocnění, ale samozřejmě i použité techniky a její správnosti. Abnormální nález je nutno hodnotit v kontextu dalších vyšetření a klinického nálezu.

Abnormální výsledky se můžou objevit u následujících onemocnění (seznam samozřejmě není vyčerpávající)

Poškození svalu Zánětlivé myopatie Polymyositida Svalové dystrofie Poškození nervo-svalového spojení Myasthenia grvis Otrava totulotoxinem Otrava organofosfáty

Poškození nervu: Syndrom karpálního tunelu Útlakové či jiné mechanické poškození nervu Diabetická neuropatie Toxická, kupř. alkoholová neuropatie

Poškození nervového kořene: Krční, hrudní, bederní radikulopatie (útlak nervového kořene u páteře kupř. vyhřezlou ploténkou) Motor Neuron Disease Amyotrofická laterální skleróza

Výzkum

Signály naměřené na EMG lze použití k řízení protéz nebo elektronických zařízení jako mobilních telefonů či dokonce letových systémů. NASA Ames Research Center pracuje na vývoji rozhraní stroj-člověk umožňujících přímou komunikaci. V tomto projektu nahrazuje signál EMG mechanické joysticky a klávesnice. EMG se také testuje při ovládání počítačů a jiných zařízení jako elektrické vozíky pro postižené pacienty, který může pomoct řídit vozík, když nezvládají joystick. Mnoho z těchto technologií bylo dokonce patentovaných.

Další zajímavé odkazy

Kondukční studie - video
Jehlové EMG – video