FI73878B - Foerfarande foer vidareutveckling av nervmuskelanslutnings maetning. - Google Patents

Description

*'ι 73878

MENETELMÄ HERMOLIHASLIITOKSEN MITTAUKSEN EDELLEENKEHITTÄ-MISEKSI - FÖRFARANDE FÖR VIDAREUTVECKLING AV NERVMUSKEL-ANSLUTNINGS MÄTNING

5 Keksinnön kohteena on menetelmä hermolihasliitoksen johtavuuden (ns. neuromuscular transmission eli NMT) mittauksen edelleenkehittämiseksi, jossa mainittu mittaus suoritetaan stimuloimalla sähköpulsseilla jotakin lihas-hermoa, esimerkiksi kyynärhermoa potilan käsivarresta, ja 10 mittaamalla vastaava lihasvaste EMG:n avulla.

Edellä kuvatun NMT-mittauksen eräänä ongelmana on, että lopulliseen mittaustulokseen vaikuttaa varsin suuri joukko asioita, mm. stimulaatioelektrodiliitos, tie ihon pinnasta 1" hermoon, varsinaisesti tutkittavana kohteena oleva hermolihasliitos, lihaksen sähköinen aktiviteetti, tie lihaksesta ihon oinnalle, EMG-elektrodiliitos. Varsinkin elakt-rodiasetelmasta ja elektrodien kiinnityksestä ja tilasta voi mittaustulokseen aiheutua virheitä, joita on hankala 20 havaita ja/tai joiden osuutta mittaustulokseen on vaikea ottaa huomioon.

Itse sähköisestä stimuloinnista aiheutuu tietty ylimääräinen vaste, ns. stimulusartefakta (eli S.A.), joka on se 25 osa ärsykettä, joka ei siirry hermo-hermolihasliitos- lihas-tien kautta, vaan johtuu sähköisesti suoraan stimu-luselektrodiliitoksesta EMG-elektrodiliitokseen. Koska tämä suora sähköinen johtuminen tapahtuu nopeammin kuin ärsykkeen kulku hermon kautta, stimulusartefaktasta aiheu-30 tuva vaste näkyy mittaustuloksissa vastaavasti ennen varsinaista stimulaatiosta aiheutuvaa lihasvastetta Niinpä tunnetuissa NMT-mittausmenetelmissä stimulusartefakta on j pyritty eliminoimaan käyttämällä porttipiirejä siten, että vastesignaalia rekisteröidään pääasiallisesti vain varsi-

35 naisen lihasvasteen aikana (vrt. esimerkiksi artikkeli J

H.S. Lam, N.M. Cass, K.C. Ng, Electromyographic monitoring I

i ί ] 2 73878 of neuromuscular block, Br. J. Anaesth. (1981), 53, 1351). Käytännössä kuitenkin stimulusartefakta ja varsinainen lihasvaste voivat sattua osittain päällekkäin, jolloin mainitusta menettelystä ei ole apua, vaan mittaustulokset 5 vääristyvät.

Keksinnön tarkoituksena on eliminoida edellä mainitut, tunnetuissa NMT-mittausmenetelmissä ilmenevät puutteet, parantaa mittaustulosten luotettavuutta ja edesauttaa 10 tutkimuslaitteiston tilan valvontamahdollisuuksia mahdollisten laitteistosta johtuvien systemaattisten mittausvirheiden eliminoimiseksi.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksen 1 15 tunnusmerkkiosassa ja alivaatimuksissa tarkemman esitetyllä tavalla. Siten keksinnölle on ominaista, ettei stimuiusartefaktaa sinänsä pyritä eliminoimaan, vaan silloin kun sitä esiintyy siinä määrin, että mittaustulokset voivat oleellisesti vääristyä, se nimenomaan 20 mitataan ja sen vaikutus ja siis osuus mittausvasteesta määritetään puhtaan lihasvasteen esille saamiseksi.

Seuraamalla keksinnön mukaisesti stimulusartefaktavastetta j ! ja vertaamalla sitä alkuperäiseen arvoon voidaan tehdä 25 päätelmiä mittausvälineiden tilasta ja siten mahdollisista muutosten mittaustuloksiin aiheuttamista systemaattisista ·

virheistä. Tällä on erityinen merkitys kirurgisissa operaa- J

f tioissa, jolloin NMT-mittausta ja -monitorointia käytetään ! hyväksi valvottaessa potilaan hermolihasliitokseen vaikut-30 tavien paralysoivien aineiden vaikutusta, sillä mittausvälineiden paikalleen asetuksen ja kalibroinnin jälkeen laitteistoasetelman tilaa ei käytännössä yleensä ole mahdollista jatkuvasti valvoa. Tällöin esimerkiksi EMG-vas-teen ja stimulusartefaktan äkillinen häipyminen ei merkit-35 se potilaan paralyysia vaan jonkin elektrodin, kaapeleiden, vahvistimien tms. vioittumista tai irtoamista, sillä stimulusartefakta syntyy paralysoivien aineiden vaikutuksesta riippumatta.

Il 3 73878

Toisaalta keksinnön avulla voidaan siis seurata mittaus-välineistön kuntoa ja asetelman asianmukaisuutta itse mittaustilanteessa seuraamalla stimulusartefaktan muutok- \ siä sinänsä. Toisaalta voidaan stimulusartefaktan mahdol- i 5 lisesti häiritsevä vaikutus, esimerkiksi mahdollinen päällekkäisyys itse lihasvasteen kanssa ilmaista ja kvantifioida ja edelleen ottaa huomioon esimerkiksi laskennallisesti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten ohei-10 seen piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää hermolihasliitoksen eli KMT-mittauksen periaatteen, kuvio ' esittää kaavioilisesti erästä mittaussysteemiä 15 keksinnön soveltamiseksi, kuvio 3 esittää kaaviOllisesti erästä toista mittaussysteemiä keksinnön soveltamiseksi.

20 Viitaten piirustukseen ja erityisesti sen kuvioon 1 NMT-mittaus suoritetaan tyypillisesti siten, että hermostimu-laattorilla 1 annetaan sähköpulsseja elektrodien 2 välityk- , sellä lihashermoon 3, tässä esimerkissä ulnaris-hermo.

Ärsyke etenee hermoa pitkin hermolihasliitokseen 4. Arsyk- j 25 keen lihaksessa 5 (tässä hypothenar) aiheuttama vaste mitä- ! taan EMG-elektrodeilla 6, vahvistetaan 7, ja informaatio S käsitellään esittämistä varten. Hermon kautta kulkevasta ärsykkeestä riippumatta stimulaatiosta aiheutuu myös suoraan sähköisesti johtuva vaste eli stimulusartefakta 9b EMG-30 elektrodeihin, joka detektoidaan ja näkyy ennen varsinaista lihasvastetta 9a. NMT-mittauksen yleisperiaatteiden ja järjestelyjen osalta viitataan myös edellä mainittuun artikkeli-viitteeseen.

35 Kuvion 2 mukaiseen mittaussysteemiin kuuluu stimulaattorin 1 ja esivahvistimen 7 lisäksi näytteenottoportti 10 ja oh- ^ 73878 jaus- ja ajoitusvälineet, joiden avulla mittaus suoritetaan erikseen stimulusartefaktalle ja lihasvasteelle sekä säädettävä vahvistin 12. Lisäksi laitteistokonfiguraatioon kuuluu integraattori 13, joka laskee stimulusartefaktan 9b 5 ja lihasvasteen 9a integroidut arvot. Informaation proses-sointivälineet 14 käsittelevät kerätyn informaation esittämistä varten. Lisäksi ne suorittavat ensimmäisen stimulus-, artefakta-arvon tallennuksen vertailevat tähän myöhempiä artefakta-arvoja ja vähentävät vastearvoista ns. tausta-10 responssin eli mahdollisen stimuloinnista riippumattoman vasteen. Haluttaessa prosessori 14 voidaan ohjelmoida antamaan hälytyksen mikäli stimulusartefakta äkillisesti katoaa tai kasvaa huomattavasti.

15 Kuvion 2 konfiguraatiolla on ensinnäkin se heikkous, että sillä voidaan stimulusartefakta ja lihasvaste määrittää vain vuorotellen, ts. eri stimuloinneilla. Tämä naitta voidaan poistaa lisäämällä konfiguraatioon toinen portti ja toinen integraattori, jolloin vasteet voidaan mitata sa-20 maila kertaa yhdellä stimuloinnilla. Tällöin laitteisto- kustannukset luonnollisesti kasvavat. ;

Toinen heikkous on se, että mikäli stimulusartefakta 9b j menee päällekkäin varsinaisen lihasvasteen 9a kanssa, j \ 25 tämän konfiguraation avulla ei voida erottaa vasteen j stimulusartefaktaosaa erilleen puhtaan lihasvasteen esille-saamiseksi. Mm. tässä suhteessa on parempi kuvion 3 mukainen ratkaisu, jonka mukaan analogiasignaalit esivahvistuksen jälkeen ennen informaation käsittelyä 16 digitalisoidaan 30 15. Tällöin prosessori 16 voi huolehtia mm. stimuloinnin ja detektoinnin ajoituksesta, integroinnista, tietojen tallennuksesta ja vertailusta, stimulaatioartefaktan lihasvasteen kanssa päällekkäisen osuuden määrityksestä ja vähentämisestä lihasvasteen arvoista ennen tulostusta 35 sekä itse näytön vaatimasta tietojenkäsittelystä, kaikki tavanomaisin ohjelmallisin keinoin ilman lisälaitteiden | li 5 73878 tarvetta. Kuten kuviossa 3 on esitetty summataan digitalisoitujen käyrien naytteenottopisteet tietyiltä, esi” merkiksi kuvioissa 2 ja 3 annetuilta väleiltä erikseen stimulusartefaktalle 9b ja lihasvasteelle 9a.

5 Vasteiden mennessä päällekkäin voidaan artefaktan osuus määrittää laskennallisesti artefaktaa kuvaavan, eksponentiaalisesti vaimenevan funktion avulla siten, että artefaktan osuus lasketaan extrapoloimalla ja vähennetään siten lihasvasteen mitatuista arvoista.

10

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa erilaisille stimulointimenetelmille, kunhan vain vasteen mittaus tapahtuu sähköisesti EMG:n avulla. Kuviossa 1 on vain esimerkin vuoksi annettu eräät stimulointipulssin arvot: 100 V, 40 mA, 100 μ s.

15

Keksinnön periaate ei ole millään tavoin rajoitettu tiettyihin lihaksiin ja lihashernoihin. Käytännössä esimerkiksi kirurgisissa leikkauksissa Kuvion 1 mukainen järjestely on varsin edullinen, koska tällöin mittausvälineet 20 yleensä häiritsevät mahdollisimman vähän itse leikkauksen suorittamista ja muuta valvontatoimintaa. Sen sijaan on huomautettava, että jos stimulusartefakta mittauslaitteistoa kalibroitaessa on hyvin pieni, sen poisjäämisestä on vaikea tehdä mitään johtopäätöksiä. Tämä voi esimerkiksi 25 johtua siitä, että stimulointielektrodit on sijoitettu liian kauas EMG-elektrodiliitoksesta. Tässäkin mielessä kuvion 1 järjestely on edullinen ja sen on todettu käytännössä toimivan hyvin.

30 Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten perusteella.

Claims (4)

6 73878

1. Menetelmä hermolihasliitoksen johtavuuden (ns. neuromuscular transmission eli NMT) mittauksen edelleenkehittä- 5 miseksi, jossa mainittu mittaus suoritetaan stimuloimalla sähköpulsseilla jotakin lihashermoa (3), esimerkiksi kyy-närhermoa potilaan käsivarresta, ja mittaamalla vastaava lihasvaste (9a) EMG:n avulla, tunne ft u siitä, että stimuloinnista aiheutuva, kyseisen lihashermon (3) kautta 10 kulkevasta ärsykkeestä riippumattomasti suoraan sähköisesti johtuva stimulusartefakta (9b) mitataan ennen varsinaisia hermolihasvastemittauksia esimerkiksi lihasvasteen kontrolli-tai referenssiarvon kalibroinnin yhteydessä ja tämä ensimmäinen stimulusartefaktan (9b) arvo tallennetaan, ja että 15 seurataan stimulusartefaktan (9b) arvojen muutoksia mittaamalla stimulusartefaktaa hermolihasliitoksen (4) mittausten aikana ja verrataan näin saatuja stimulusartefakta-arvoja mainittuun ensimmäiseen arvoon NMT-mittausvälineiden tilan-muutosten valvomiseksi ja mittausinformaation luotettavuu-20 den varmistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerätty informaatio saatetaan digitaalimuotoon tietojenkäsittelyä varten. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että stimulusartefaktasta (9b) ja lihas-vasteesta (9a) määritetään integroidut arvot.

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että stimulusartefaktan (9b) ja lihas-vasteen (9a) esiintyessä osaksi samanaikaisesti määritetään stimulusartefaktan lihasvasteen kanssa päällekkäin sattuva osuus ja vähennetään tämä mitatuista lihasvasteen arvoista. li