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Applications cliniques de l'EMG de surface dans les pathologies neuromusculaires Jean-Yves Hogrel Institut de Myologie GH Pitié-Salpêtrière - 75651 PARIS.

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1 Applications cliniques de l'EMG de surface dans les pathologies neuromusculaires Jean-Yves Hogrel Institut de Myologie GH Pitié-Salpêtrière PARIS Cedex 13

2 Analyse bibliographique Plus du tiers sont des articles à visées technologiques ou méthodologiques

3 Génération du signal EMG Contraction volontaire Stimulation (repris de Basmajian et De Luca, 1985) L'EMG de surface ne peut s'affranchir des effets des tissus situés entre les sources du signal (les fibres) et les sites de détection (les électrodes)

4 Variables dont l'EMG est tributaire Potentiel d'action d'unité motrice (PAUM) détecté en surface Filtrage spatial Vitesse de conduction sur les fibres musculaires (moyenne et distribution statistique) Longueur et distribution de la vague de dépolarisation Type de fibreCirculation sanguineMouvements ioniques Niveau de contraction Amplitude et forme du potentiel d'action Température intra-musculaire Facteurs géométriques Profondeur des fibresZone d'innervation Localisation des électrodes pH intra-musculaire Production H Dissipation H Diamètre des fibres musculaires ++ Configuration des électrodes

5 Pathologies neuromusculaires (repris de Huppertz et al., 1997) mV mV

6 Détection du signal 1. Electrode aiguille 2. Electrode jetable Ag/AgCl 3. Electrode réutilisable Ag/AgCl 4. Electrodes Laplaciennes 5. Matrice d'électrodes sèches 6. Electrodes barre

7 Territoires musculaires explorés MembraneCelluleUnité motriceMuscleCoordination inter-musculaire Micro-électrode Macro-EMG Electrode de surface conventionnelle Matrice d'électrodes Electrode de fibre unique Electrode monopolaire conventionnelle Détection invasive Détection non-invasive EMG clinique EMG de surface "classique" - invasif (aiguille) - douloureux - risques de contamination - destruction de fibres musculaires - mesure sélective - non invasif - grande sensibilité aux conditions de mesure - mesure représentative mais peu sélective EMG à haute résolution spatiale compromis entre la sélectivité de l'aiguille et la représentativité de l'électrode de surface classique

8 Caractérisation du signal MDF = 81 Hz MPF = 92 Hz R 2 = VCPA = 4.26 m.s -1 T RMS = mV Analyse temporelle Analyse spectrale Analyse de propagation

9 Pathologies neuromusculaires Domaine temporel: augmentation de l'amplitude pour un niveau de force absolu (en daN) diminution de l'amplitude pour un niveau de force relatif (en %MVC) diminution de l'efficience neuromusculaire modifications des tissus péri-et intra-musculaires Domaine fréquentiel: plus de composantes haute-fréquences dans les myopathies plus de composantes basse-fréquences dans les neuropathies nombre d'études restreint: pas de conclusions définitives Modifications de la propagation: diminution de la VCPA dans les myopathies comportement variable dans les neuropathies atrophie ou dénervation (sélective) des fibres musculaires troubles de la conduction

10 Principe de détection pour l'étude de la VCPA Directions de propagation Unité motrice Zone d'innervation S1S1 S2S2 VCPA = d T d T Méthodes globales T Méthodes locales

11 Electrodes en ligne (repris de Farina et al., 2002) enregistrement bipolaire biceps brachii génération extinction propagation tendon JNM (aimablement fourni par R Merletti)

12 Matrice d'électrodes haute-densité (repris de Roeleveld et Stegeman, 2002) (repris de Kleine et al., 2000) (repris de Zwarts et Stegeman, 2003)

13 Matrice d'électrodes haute-densité (repris de Laptaki et al., 2003)

14 Configuration des électrodes Monopolaire Bipolaire Double differentiel Laplacien 1mV 10 ms

15 Pathologies neuromusculaires (repris de Huppertz et al., 1997) Valeur diagnostic équivalente de lEMG à haute résolution spatiale et de lEMG à laiguille

16 Vitesse de conduction des potentiels d'action

17 Duchenne Normal VCPA des fibres musculaires (m/s) repris de Cruz Martinez et Lopez Terradas, 1990repris de Watkins et Cullen, 1985 Diamètre des fibres musculaires ( m)

18 Estimation de distributions de VCPA VCPA (m/s) VCPA=3.54 ±0.37 m.s -1 VCPA=2.17 ±0.13 m.s -1 VCPA=3.01 ±0.20 m.s ms1 mV sujet saindystrophie musculaire canal carpien sévère VCPA (m/s) contraction paramaximale abductor pollicis brevis électrodes Laplaciennes 3 voies

19 Applications cliniques (repris de Zwarts et al., 2000)

20 Pathologies neuromusculaires (repris de Drost et al., 2001) paralysie périodique dans la myotonie généralisée blocage de la conduction le long des fibres musculaires patientsujet contrôle

21 Conclusions et perspectives L'EMG de surface ne peut s'affranchir des effets des tissus situés entre les sources du signal et leurs sites de détection La configuration des électrodes détermine les propriétés du signal et les analyses qui vont pouvoir en être faites La qualité du signal conditionne celle de son analyse L'EMG de surface est un outil complémentaire à l'EMG invasif Fibre musculaireUnité motrice Muscle Electrode aiguille EMG de surface multi-électrodes Activités spontanées Activités d'insertion Transmission neuromusculaire Densité de fibres Activités polyphasiques Taille Nombre Patron de recrutement Morphologie Type I, II Fatigue Homogénéité fonctionnelle Morphologie Propriétés membranaires Fatigue

22 Conclusions et perspectives L'EMG de surface est répétable sans contraintes pour le patient et léquipe médicale Le développement dindicateurs robustes pour le suivi des patients est pertinent et opportun (évaluation des effets de thérapies) amplitude du signal en contraction volontaire (en relation avec la force) VCPA (diamètre des fibres et propriétés membranaires) paramètres des potentiels daction des unités motrices paramètres de la réponse motrice indices de fatigabilité Les améliorations technologiques et méthodologiques sont encore nombreuses (reproductibilité des mesures, décomposition du signal…) Utilisations spécifiques et non généralistes Implication d'un support industriel

23 Développements futurs... (repris de Stegeman, 2004)


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