Úloha elektrofyziologie v klinické medicíně
Elektrofyziologie hraje velmi důležitou roli při zajišťování přesné klinické diagnózy. Mnoho neurologických onemocnění způsobuje příznaky, které se projevují daleko od poškozených nebo odumřelých tkání. Lokalizace a léčba všech postižených oblastí těla je pro správnou péči o pacienta nezbytná. Elektrofyziologie umožňuje vyšetřovat abnormální elektrické signály v tělesných tkáních. Poskytuje klinickým lékařům kvantitativní údaje, které podporují diagnostické procesy a vyhodnocují úspěšnost léčby. Biologická opatření, jako je elektrofyziologie, jsou často užitečnější při hodnocení závažnosti příznaků než stávající klinické měřící škály. Jejich objektivní povaha odstraňuje subjektivní přiřazování skóre k závažnosti příznaků, což následně vede k informovanějším rozhodnutím o zdravotní péči.
Elektrofyziologické techniky
Elektroencefalografie (EEG)
Elektroencefalografie je měření mozkové aktivity prostřednictvím povrchu skalpu. Elektroencefalografická data lze zpracovat analytickými postupy a některé odvozené souhrnné ukazatele těchto analýz se nazývají kvantitativní elektroencefalografie (QEEG). Údaje z evokovaných potenciálů lze rovněž použít zpracované určitými způsoby, které lze rovněž považovat za kvantitativní EEG. Pokud jsou data QEEG mapována, pak se jedná o topografické QEEG (známé také jako mapování elektrické aktivity mozku nebo BEAM ).
Srdce je sval, který pumpuje okysličenou krev do celého těla. Je to velmi aktivní sval a má zvláštní elektrickou aktivitu, kterou lze měřit a analyzovat. Elektrokardiografie je měření těchto signálů.
Elektromyografie je měření a analýza elektrické aktivity kosterních svalů. Tato technika je užitečná pro diagnostiku zdravotního stavu svalové tkáně a nervů, které je ovládají.
EMG měří akční potenciály, tzv. akční potenciály motorické jednotky (MUAP), které vznikají během svalové kontrakce. Několik běžných způsobů použití je určení, zda je sval během pohybu aktivní nebo neaktivní (počátek aktivity), posouzení rychlosti nervového vedení a velikosti síly generované během pohybu. Z těchto způsobů použití se jako nejpřesnější ukázalo určení počátku svalové aktivity.
Potenciály související s událostmi (ERP)
Je známo, že střelba neuronů v mozku má lokalizovaný vztah k určitým funkcím, procesům a reakcím na podněty.
S vhodným vybavením je možné lokalizovat, kde v mozku byly neurony aktivovány, a změřit jejich potenciály související s událostmi. Potenciály související s událostmi lze klasifikovat jako: senzorické, motorické nebo kognitivní.
Měření spontánní elektrofyziologické aktivity neposkytuje vždy požadované informace o signálech, které jsou předmětem zájmu. V takových případech může aplikace podnětu na požadovaný cíl vyvolat přechodné evokované potenciály, které mohou poskytnout další poznatky, jež nelze získat z výhradně pasivních záznamových metod, jako je EEG, EKG, EMG nebo MEG.
Magnetoencefalografie (MEG)
Studie vedení nervů (NCS)
NCS měří rychlost elektrického vedení a další charakteristiky nervů v těle.
Diagnostikovatelné stavy a použitelné metody
Soubor dostupných elektrofyziologických technik byl pečlivě aplikován na studium pacientů trpících nejrůznějšími stavy v naději, že se podaří nalézt nové a spolehlivější diagnózy. U některých stavů je použití těchto metod při jejich diagnostice standardní, ale u jiných je jejich použitelnost pro diagnostiku stále ve fázi výzkumu. Následují některé stavy, u nichž byla užitečnost elektrofyziologických technik zjištěna nebo jsou se slibnými výsledky zkoumány:
Léze mozkového kmene při traumatickém poškození mozku
V případě traumatického poranění mozku má přítomnost léze mozkového kmene významný vliv na prognózu pacienta. Ačkoli rozvoj magnetické rezonance umožnil velmi účinnou detekci lézí mozkového kmene, měření evokovaných potenciálů je rovněž elektrofyziologickou technikou, která se v této souvislosti používá již více než 30 let.
Syndrom karpálního tunelu (CTS)
Stlačení středového nervu v zápěstním kanálu a progrese příznaků, které z tohoto sevření vyplývají, se nazývá syndrom karpálního tunelu (CTS). Studie vedení nervů byly použity jako kontrolní elektrofyziologická metoda při vývoji lepších diagnostických technik CTS.
Demence je progresivní degenerativní onemocnění mozku, které zhoršuje kognitivní funkce. Diagnostika Alzheimerovy choroby a dalších typů demence se zdokonaluje pomocí elektroencefalogramu (EEG) a potenciálů souvisejících s událostmi (ERP).
Abnormálně nadměrná nebo synchronní neuronální aktivita v mozku může způsobit záchvaty. Tyto příznaky jsou charakteristické pro neurologickou poruchu známou jako epilepsie. Epilepsie se obvykle diagnostikuje pomocí EEG vyšetření. Byla však zjištěna také účinnost MEG při diagnostice neokortikální epilepsie.
Je obtížné diagnostikovat esenciální třes a odlišit ho od jiných typů třesu. K vyhodnocení a diagnostice esenciálního třesu se porovnávají vzorce výbojů EMG signálů s frekvencí a amplitudou třesu natočeného na videozáznam.
Srdeční choroby jsou jednou z hlavních příčin úmrtí na světě. Diagnostika srdečních onemocnění může vyžadovat různé neelektrofyziologické metody, protože existuje mnoho možných onemocnění, ale k odhalení některých lze použít EKG.
Spasticita (mozková obrna a mrtvice)
Spasticita je na rychlosti závislý odpor vůči protažení způsobený zvýšenou aktivitou gama motorických neuronů Nejčastěji jsou postiženy svaly, které odporují gravitaci, flexory lokte a zápěstí, extenzory kolene a plantarflexory kotníku Spasticita je vedlejším účinkem mnoha poruch centrálního nervového systému včetně dětské mozkové obrny, mozkové mrtvice, roztroušené sklerózy a poranění míchy a vede k omezenému rozsahu pohybu postižené končetiny.
Cévní mozková příhoda je v současnosti nejčastější příčinou úmrtí ve Spojených státech. Nejčastější formou je ischemická cévní mozková příhoda, která tvoří 85 % všech případů cévní mozkové příhody. Jedná se o omezení průtoku krve do oblastí mozku v důsledku krevní sraženiny nebo prasklé cévy, což v konečném důsledku způsobuje poškození mozkové tkáně. Běžným vedlejším účinkem tohoto poškození mozkové tkáně je spasticita, která ovlivňuje život mnoha lidí, kteří mrtvici přežili. Zvýšený svalový tonus spastických svalů ztěžuje cíleně zaměřené pohyby; zhoršuje aktivity každodenního života a navíc způsobuje bolest a nepohodlí. Validní, spolehlivá a citlivá měření spasticity jsou nezbytná pro přesnou diagnostiku pacientů trpících tímto neurofyziologickým stavem a pro posouzení účinnosti různých léčebných postupů. Elektromyografie (EMG) byla navržena mnoha výzkumníky jako alternativní měřicí technika pro kvantifikaci spasticity.
EMG se používá k určení počátku svalové aktivity ve spastických svalech, což umožňuje porovnání postižených pacientů s asymptomatickými jedinci. Tvrdí se, že měřicí nástroje zahrnující EMG jsou při zjišťování závažnosti příznaků spasticity citlivější než v současnosti používané klinické škály, jako je Modifikovaná Ashworthova škála (MAS). Použití EMG nabízí kvantitativní hodnotu závažnosti na rozdíl od subjektivních skórovacích protokolů. Malhotra et al. (2008) použili EMG a MAS, aby určili, která metoda je účinnější při zjišťování spasticity flexorů zápěstí. Na svém vzorku 100 pacientů (průměrný věk 74 let) zjistili, že pomocí EMG k detekci nástupu svalové aktivity během několikanásobného pasivního opakování protažení zápěstí různou rychlostí úspěšně detekovali spasticitu u 87 pacientů, zatímco MAS detekovala spasticitu pouze u 44 z těchto osob. Tato zjištění podporují použití EMG jako citlivějšího diagnostického nástroje než MAS, a proto je výhodnější při použití v klinickém prostředí.
Podobně byla EMG úspěšná při detekci zlepšení symptomů spasticity flexorů lokte u šesti osob po cévní mozkové příhodě (průměrný věk 54,16 ± 7,9 let) po technice nervové mobilizace středového nervu. Při 90stupňové flexi a plné extenzi lokte se svalová aktivita snížila ze 17 % před léčbou na 11 % po léčbě. Tito pacienti měli počáteční skóre MAS 1 nebo 2 a MAS nebyla schopna odhalit stejné zlepšení symptomů po léčbě, jaké bylo pozorováno metodou EMG.
Dětská mozková obrna je další skupinou poruch způsobených abnormálním vývojem mozku nebo poškozením vyvíjejícího se mozku, což může mít za následek spasticitu. EMG se úspěšně používá i ke kvantifikaci spasticity u této populace pacientů. Pomocí povrchové EMG a momentového motoru prokázali Levin et al. (1994, 2000) přímý vztah mezi rychlostí protažení a nástupem spasticity. EMG zařadili do svého použití nového motorického manipulátoru díky jeho schopnosti detekovat reflexní aktivitu při protahování, a tím zahrnout do výsledných diagnostických hodnot povahu spasticity závislou na rychlosti.
Demyelinizace a zjizvení axonů neuronů nervového systému mohou ovlivnit jejich vodivé vlastnosti a vážně poškodit normální komunikaci mozku se zbytkem těla. Roztroušená skleróza (RS) je onemocnění, které způsobuje toto poškození myelinové pochvy. Pro diagnostiku RS neexistuje jediný test a k určení přítomnosti tohoto onemocnění je třeba zkombinovat několik vyšetření. V celém diagnostickém procesu však hrají roli zrakové evokované potenciály.
Parkinsonova choroba je degenerativní onemocnění, které postihuje centrální nervovou soustavu a které se obvykle zpočátku pozná podle motorických příznaků. Přesné odlišení PD od jakéhokoli jiného neurologického onemocnění a určení průběhu nemoci je důležité pro stanovení vhodné antiparkinsonické léčby. V diagnostické úloze je povrchová EMG velmi informativní metodou, která se používá k získání příslušných kvantitativních charakteristik.