Parkinsonian rigidity – Analysis and quantification of EMG for use in stereotactic neurosurgery in Parkinson’s disease | parkinson-vereniging.nl

A A
Meer

Parkinsonian rigidity – Analysis and quantification of EMG for use in stereotactic neurosurgery in Parkinson’s disease

Parkinsonian rigidity – Analysis and quantification of EMG for use in stereotactic neurosurgery in Parkinson’s disease

Samenvatting

Linda Jacobi studeerde geneeskunde aan de RUG te Groningen. Ze verrichtte onderzoek aan de afdeling Neurochirurgie van het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG). Het onderzoek richtte zich op het ontwikkelen van een meetmethode om de stijfheid bij parkinsonpatiënten te kunnen vastleggen op een objectieve manier. De titel van haar proefschrift luidt: "Parkinsonian rigidity. Analysis and quantification of EMG for use in stereotactic neurosurgery in Parkinson's disease". Jacobi werkt thans als neuroradioloog in het MUMC te Maastricht.

De ziekte van Parkinson wordt gekenmerkt door specifieke symptomen, waaronder rigiditeit: de stijfheid.
Naast de uitgebreide medicamenteuze therapieën bestaat tegenwoordig ook de mogelijkheid tot neurochirurgisch ingrijpen bij een geselecteerde groep patiënten  Hierbij kan een electrode worden ingebracht in de diepe delen van de hersenen, waarna een kleine letsel kan worden aangebracht (coagulatie) of een electrode definitief kan worden achtergelaten om deze gebieden te stimuleren (Diepe brein stimulatie). Tijdens deze procedures wordt gebruik gemaakt van anatomische positionering met behulp van beeldvormende technieken (CT en/of MRI-scans). Hiernaast speelt neuromonitoring een essentiële rol voor de optimale plaatsing van de elektrode.

Doordat de therapeutische mogelijkheden toenemen, neemt ook de vraag toe naar de mogelijkheden van objectieve vastlegging van de symptomen. In onze huidige intra-operatieve monitoring kunnen tremor (trillen), fingertapping (zo snel mogelijk de vinger en duim openen en sluiten) en diadochokinese (draaibeweging van de hand) reeds worden geobjectiveerd. Voor de stijfheid: rigiditeit, in sommige procedures een van de weinig aanwezige symptomen, is nog geen objectieve meetmethode beschikbaar.

Op dit moment wordt de rigiditeit klinisch bepaald door het flecteren (buigen) en extenderen (strekken) van een ledemaat door een onderzoeker. Hierna wordt gescoord volgens een 5-punts schaal van de Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS). Alhoewel al zeer lange tijd de noodzaak wordt erkend om rigiditeit te objectiveren, heeft dit tot op heden niet geleid tot een geaccepteerde objectieve meetmethode.

Dit proefschrift richtte zich op het ontwikkelen van een methode voor objectieve bepaling van de rigiditeit bij parkinsonpatiënten, waarbij dit geschikt moest zijn om toegepast te kunnen worden binnen de huidige intra-operatieve neuromonitoring. Rigiditeit, de stijfheid is een toegenomen weerstand op passieve rek van de spier, waarbij zowel de buigers als de strekkers van de arm zijn betrokken.

Parkinsonrigiditeit bestaat uit een loden pijp fenomeen, een zogenaamde continue weerstand, soms onderbroken door het tandrad fenomeen. Het tandrad fenomeen wordt toegeschreven aan het dóórbreken van tremor, gezien de overeenkomst in frequentie. Er is nog steeds geen algemeen geaccepteerde verklaring voor deze symptomen. Wel is hieruit duidelijk dat het electromyogram (EMG), welke spieractiviteit kan meten, een mogelijkheid zou moeten bieden om hieruit een maat voor rigiditeit te herleiden.

In eerste instantie was er een pilot studie gedaan met parkinsonpatiënten en een controle groep. Deze toonde aan dat het tandrad fenomeen kon worden aangetoond in het EMG als een burstpatroon. De controlepersonen toonden dit patroon niet. Het tandrad fenomeen was met name zichtbaar tijdens verlengen van de spier. Er werd geprobeerd om dit tandrad fenomeen met klassieke filtermethoden te karakteriseren en te filteren. Dit lukte niet, onder andere omdat de bursten onregelmatig bleken voor te komen.

Bij parkinsonpatiënten was de amplitude (maat) van het EMG groter tijdens de verlengingsfase van de spier dan tijdens de verkortende fase. De patiëntengroep toonde een afname van de klinische rigiditeit in de postoperatieve metingen in vergelijking met preoperatief. Dit was zichtbaar in een afname van de EMG amplitude van de buig (flexor) spieren. De klinische definitie van rigiditeit vermeldt dat het tandrad fenomeen moet worden uitgesloten, om deze reden werd besloten om de achtergrondcontractie en het burst patroon te gaan scheiden.

Aangezien de klassieke filter methoden, zoals fourier transformatie, niet in staat bleken tot een goede scheiding, introduceerden we andere filtermethoden. De eerste hiervan was wavelet filtering. We pasten een tijdsvariant wavelet filter werd aan voor het gebruik in de EMG signalen. Na scheiding van de bursts en achtergrondcontractie, werden een drietal amplitudes berekend: van het onbewerkte EMG, de statische achtergrondcontractie en het dynamische EMG (de bursts). Deze werden vergeleken met de klinische rigiditeit.

De hoogste correlatie werd gevonden voor de statische achtergrondcontractie van de flexor spieren, terwijl de extensor spieren (strekspieren) geen correlatie vertoonden met de klinische rigiditeit. De matige correlatie werd toegeschreven aan een aantal factoren, waarvan de belangrijkste negatieve rigiditeit leek te zijn: het actief aanspannen van de spieren door de patient bij afwezigheid van  rigiditeit (‘meehelpen'). Ook was er in mindere mate interferentie met tremor. Om voor deze problemen een oplossing te vinden, ontwikkelden wij de balance coefficient (BAL).

Rigiditeit is met name aanwezig in de verlengingsfase van de spieren. Actieve aanspanning van de spier bij negatieve rigiditeit is met name aanwezig in de verkortingsfase van de spieren. De BAL is een berekening van de verhouding tussen de verlengingsfase en de verkortingsfase van de spieren. Een positieve BAL geeft op deze manier rigiditeit aan, terwijl een negatieve BAL negatieve rigiditeit impliceert. De hypothese dat de BAL de aanwezigheid van tremor zou kunnen detecteren, bleek helaas niet te worden bevestigd. Er was een relatie tussen de BAL en de klinische rigiditeit in de lagere range van rigiditeitsscores (0-2). De BAL correleerde echter niet met rigiditeit als ook de hogere rigiditeitswaarden werd betrokken bij de analyse.

De amplitude van het EMG tijdens de verlengingsfase van zowel flexor spieren als extensor spieren correleerde met de klinische rigiditeit, waarmee de noodzaak van scheiding in een verlengingsfase en verkortingsfase werd bevestigd. Het bleek erg lastig om in de hierboven gebruikte signaal analyse methoden een selectieve uitsluiting te krijgen van de (tandrad) bursts.

Een nauwkeurigere analyse werd verwacht van een methode van signaalanalyse, waarin burst detectie centraal staat. Hiervoor werd een nieuwe techniek ontwikkeld, de second order moment filtering (SOMF). Door elke burst separaat te identificeren in de verlengings- en verkortingsfase van de spieren, konden zowel de karakteristieken van de burst zelf, als de amplitude tussen de bursts (interburst) worden onderzocht. Beide correleerden met de klinische rigiditeit tijdens de verlengingsfase. De achtergrondcontractie in de verkortingsfase (interburst) correleerde in mindere mate met de klinische rigiditeit, terwijl de bursts in de verkortingsfase niet correleerden. Andere individuele karakteristieken van de bursts, zoals de breedte van de burst, correleerden niet met de klinische rigiditeit.

Wij concludeerden dat, ondanks het feit dat in de UPDRS definitie staat dat het tandrad fenomeen moet worden buitengesloten, dit een van de kenmerken is van parkinsonrigiditeit. De correlatie van EMG amplituden en klinische rigiditeit verbeterde echter wel wanneer de bursts selectief werden verwijderd. Ook is er minder interferentie van tremor bij selectieve verwijdering van de bursts. Zowel de EMG amplitude in de verlengingsfase van de spier en de amplitude tussen de bursten kunnen worden gebruikt voor kwantificering van parkinsonrigiditeit en zijn geschikt voor intra-operatieve neuromonitoring. Dit zal bevestigd moeten worden in een prospectief onderzoek.


Op het gebruik van deze website zijn de gebruiksvoorwaarden van toepassing.
Door het gebruik van de website of het forum gaat u akkoord met de toepasselijkheid van deze voorwaarden. 
Privacy- en cookiepolicy | Opzeggen lidmaatschap