Kvantitativ MUP analyse

Det skal undersøkes både overfladiske og dypere liggende MUPer og i ulike områder av muskelen. Det anbefales å plassere elektroden i den overfladiske delen først og analysere MUPene ved lett til moderat muskelbruk. Området like under muskefascien bør unngås fordi det kan gi feilaktig inntrykk av polyfasi og lav amplitude. Et godt samarbeid mellom lege og en avslappet pasient er viktig. Pasienten instrueres om å øke muskelkraften langsomt og forsiktig. Muskelaktiveringen må ikke være sterkere enn at en får skilt MUPene fra hverandre. De MUPene en får registrert dypere i muskelen er større enn de som er lokalisert mer overfladisk. MUP potensialet er den summerte (sammensatte) aktiviteten fra aksjonspotensialer i alle fibre i den motoriske enhet.

Motor unit potensialer (MUP)
Bidraget til den enkelte fiberen er avhengig av avstanden til registreringselektroden. Hvis elektroden er innenfor territoriet til den motoriske enheten, men utenfor endeplatesonen, består MUP av en positiv initial og terminal komponenet og den sentrale komponenten er lokalisert i midten. (Figur 14)

Figur 14. Prinsippskisse av MUP potensialet

Starten på potensialet genereres av aksjonspotensialene til en stor del av fibrene i den motoriske enheten. Den første delen starter med depolarisering av muskelfibrene ved endeplatene og avsluttes ved den første positive toppen. Når MUP blir registrert utenfor endeplatesonen med liten forsterkning (200–500 µV/enhet), vil den første nedbøyning skje som et positivt potensial med en gradvis start. Med høyere forsterkning (10–20 µV/enhet) vil starten være brå. Jo nærmere elektroden endeplatesonen er, jo bråere vil starten være27. Varigheten av startfasen øker lineært med avstanden mellom elektroden og endeplatesonen. Dette skyldes lengre ledningstid langs muskelfiberen. Hvis elektroden sitter i endeplatesonen, ses det ingen startfase, og potensialet går direkte i negativ retning.

Spisspotensialet er summen av muskelfibrenes aksjonspotensialer nærmest elektroden. Sansynligvis deltar mindre enn 15 fibre til dette spisspotensialet i en normal motorisk enhet28. Spisspotensialet starter ved den første positive toppen og ender ved den siste toppen. Spisspotensialet har vanligvis en negativ topp, kalt hovedspissen, men kan ha flere spisser. En MUP kan også ha en eller flere komponenter utenom spisspotensialet, og disse kalles satelitter. Terminaldelen av potensialet utgjøres av strømmen av potensialer som er på vei bort fra elektroden. Den starter ved enden av spisspotensialet og slutter der signalet når grunnlinjen. Den nærmer seg basislinjen gradvis, og kan følges av et lite, negativt etterpotensial.

Det negative etterpotensialet oppstår på grunn av lavfrekvensfilteret på forsterkeren. Hvis en MUP har en dominerende positiv fase, blir det balansert av den negative etterbølgen29. Den negative etterbølgen har vanligvis en amplitude på mindre enn 10 µV. Den fasen øker hvis lavfrekvensfilteret settes over 2 Hz. Det anbefales derfor et lavfrekvensfilter på 2 Hz. Selv med denne filtersettingen unngår en ikke fullstendig den negative etterbølgen.

Det ses av og til en liten positiv bølge, vanligvis påklistret den positive etterbølgen. Dette potensialet er mer uttalt i registreringer med monopolar elektrode. Vanligvis ses det ikke ved bruk av konsentrisk elektrode. En satellitt er et potensial, vanligvis et enkelt fiber potensial, med et fast tidsintervall til spisspotensialet, og oppstår etter terminaldelen av spisspotensialet30,31. Satelitter ses i 1–3 % av normale muskler32. En økning av satelitter ses i enkelte nevropatier og myopatier33.

Elektrodeposisjon
For å få en representativ oppsamling av MUPer fra ulike motoriske enheter, er det nødvendig å samle opp MUPer fra ulike steder i muskelen. Det er større sjanse for å finne abnormiteter ved å undersøke ulike deler av muskelen. I følge Buchtal, bør MUPene oppsamles ved svak voluntær kontraksjon fra minst 20 ulike punkter med minst 3 mm avstand1,34. I moderne EMG-apparatur brukes multi-MUP programvare utviklet bl.a. av Stålberg og medarbeidere for raskere å kunne analysere ca 20 MUP fra hver muskel. For hvert innstikk kan en bruke fire retninger med registrering fra flere dybder per retning. En kan også registrere to eller flere MUPer fra samme posisjon.

I små muskler er det nok å analysere i ti punkter, og i disse musklene bør en gjøre en til to innstikk. I større proksimale muskler bør en gjøre to til tre innstikk. Spesielt ved spørsmål om myopati og myositt vil dette øke den diagnostiske sikkerhet. Hvis det er nødvendig å undersøke mange muskler, for eksempel ved radikulopati utredning, må en vurdere nytten av mange innstikk mot ubehaget til pasienten. I andre tilfeller der det foreligger uspesifikke aktiveringsproblemer, samarbeidsproblemer på grunn av sykdom, smerter, alder og lignende må en også redusere på de ideelle kravene vedrørende mange innstikk per muskel og undersøkelse av mange muskler. (Dette må da nevnes i svaret da man i mindre grad kan trekke sikre konklusjoner ved begrenset EMG undersøkelse).

MUPens utseende avhenger av posisjonen til elektroden innenfor territoriet til den motoriske enheten. Elektroden kan plasseres tilfeldig i muskelen og alle potensialer med amplitude over 50 µV tas med i vurderingen. Det er viktig at elektroden plasseres slik at en får gode potensialer. Ved kvantitering av MUPene bør elektroden ikke beveges innenfor territoriet for å få med maksimal amplitude.  Det har vært foreslått at bare MUPer med en stigningstid på mindre enn 0.5 ms skulle aksepteres (International Federation of Societies for Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 1983). Imidlertid er det ingen sikker vitenskapelig basis for denne uttalelsen, og noe lenger stigningstid er derfor også akseptabel.

Isolasjon, identifikasjon, og utvelgelse av MUPer
Analyse av MUPene gjøres automatisk av computeren i EMG-apparatet. MUPene blir isolert med en nivåtrigger og forsinket. Operatøren eller computeren velger ut en eller flere prøve-MUPer. Når det blir funnet et visst antall MUPer som er like prøve-MUPen, blir det antatt at denne blir laget av en enkelt motorisk enhet og kan analyseres. Hvis det ikke blir funnet MUPer som kan identifiseres med prøve MUPen, blir denne forkastet og erstattet med en annen MUP.

Det er viktig å utføre en visuell kvalitetskontroll av computer-genererte sammensatte MUPer som er generert som et gjennomsnitt fra templat-identifiserte enkelt-MUPer. Hvis EMG-maskinen for eksempel identifiserer 6 MUPer fra en nåleposisjon, så kan det være lurt å forkaste de 2–3 med dårligst identifiseringsgrad. Før en gjennomsnitts-MUP aksepteres må enkelt-MUPer som inngår i gjennomsnittet undersøkes visuelt. Enkelt MUP som er feilaktig identifisert kan fjernes fra gjennomsnittet. Posisjonen på start-markøren og slutt-markøren må også kontrolleres og endres hvis computeren har satt disse på feil sted. Sensitiviteten skal da være 200 uV.

Problemer knyttet til MUP kvantitering og analyse
MUP kvantitering er beheftet med noen metodeproblemer som dels er knyttet til apparaturen (ulike algoritmer), undersøkeren (bias knyttet til utvelgelse av MUPer eller eventuell korreksjon av computer foreslåtte verdier), undersøkelses prosedyren (undersøkelsessteder og innstikk pr. muskel) og pasienten (grad av samarbeide, eventuelt smerteplager). Det kreves derfor en betydelig erfaring i EMG generelt, og kvantitering spesielt for å utføre og tolke kvantitativt EMG. En kan slett ikke stole «blindt» på tallverdiene fra den automatiske analysen. Resultatene må alltid vurderes av en erfaren klinisk nevrofysiolog og resultatene må tolkes med forsiktighet i lys av forholdene under undersøkelsen.

Analyse av mup variablene
Varighet, amplitude og antall faser har empirisk vist seg å være viktige i diagnosen av nevromuskulære lidelser. Computerbaserte metoder letter måling av disse og andre EMG-variabler:

Varighet av MUP
Varigheten av en MUP inkluderer hovedspissen og mesteparten av de initiale og terminale delene. Begynnelsen starter vanligvis der potensialet skarpt avviker fra grunnlinjen når muskelfiberen depolariseres ved endeplatene. Hvis MUPen blir registrert et stykke fra endeplaten, er begynnelsen mer gradvis og starten kommer senere enn der potensialet avviker fra grunnlinjen. Sluttpunktet er et noe usikkert mål på opphør av muskel aksjonspotensialet. Det er vanskeligere å bestemme, fordi terminalparten nærmer seg gradvis til grunnlinjen. Ved computerbaserte metoder blir det brukt amplitude eller kurvens helning for å bestemme sluttpunktet. Hvis kriteriene er for sensitive vil den negative etterbølgen og fluktuasjoner på grunn av støy gi for lang varighet av potensialet. Den negative etterbølgen er et artefakt og skal ikke inkluderes i potensialet. Hvis kriteriene imidlertid er for grove vil varigheten nærme seg varigheten av hovedspissen. Satelitter skal heller ikke inkluderes i varigheten.

Amplituden
Amplituden måles fra største negative til største positive spiss. Den bestemmes av diameteren til muskelfibrene, antallet muskelfibre og tidsspredningen til aksjonspotensialene som ligger nærmest elektroden. Computersimulering av MUPer indikerer at amplituden blir bestemt av mindre enn åtte muskelfibre, av og til bare av en eller to muskelfibre innenfor 500 µm fra elektroden36. Amplituden vil derfor variere betydelig innenfor territoriet til en motorisk enhet.

Areal
Arealet blir kalkulert ved integrasjon av den korrigerte MUPen i varighetsperioden. Arealet avspeiler antallet og diameteren til muskelfibrene, og tidsspredningen til enkeltfibrenes aksjonspotensial. Arealet reflekterer aktiviteten til litt flere muskelfibre enn amplituden, sansynligvis 15–20 muskelfibre innenfor 1,5 mm fra kjernen til en konsentrisk elektrode.

Fasetallet
Antallet faser blir definert etter hvor mange ganger basislinjen blir krysset pluss en. I en del tilfeller vil deler av MUPen fluktuere rundt basislinjen, og det kan være vanskelig å telle disse manuelt. I automatiske analyser må potensialet krysse basislinjen med en viss amplitude, f.eks. 10 µV, før den regnes som en fase. Normale MUPer er vanligvis to eller trefaset med glatt utseende. En ujevn fordeling av enkeltfiber potensialer i separate grupper og øket tidsspredning i enkeltfiber potensialene kan gi økt antall faser. MUPer med fem eller flere faser kalles for polyfasiske.

Antall svingninger (”turns”)
Antallet svingninger er antallet av positive og negative spisser som er skilt fra den foregående spissen med motsatt polaritet og en viss amplitude, f. eks. 20 til 50 µV.
Antallet svinger reflekterer egenskaper i den motoriske enheten som er lik faseantallet. Antallet svingninger i m. tibialis anterior øker med alderen, men ikke faseantallet. Dette indikerer at antall svingninger er en mer sensitiv variabel enn faseantallet32.

Satellitter
Satelitter er små potensialer, sansynligvis fra enkeltfibre, som er tidsbundet til hovedspissen, men som opptrer før eller etter startfasen eller terminalfasen til MUPen. Det finnes ennå ikke noen tilfredstillende automatisk måte for analyse av satelitter. Imidlertid er det viktig å vurdere om det finnes satelitter, fordi dette reflekterer reinnervasjon.

Variabiliteten til MUPene
I normale muskler er MUPene fra en motorisk enhet stabil. Problemer med neuromuskulær transmisjon forårsaker jitter eller blokkering mellom individuelle enkeltfiber potensialer, og dette øker variabiliteten i MUPens form. Variabiliteten i form kan ses på et trigget potensial på skjermen, men det er vanskelig å kvantifisere.

Forhold mellom MUP variablene
Varigheten og amplituden er bare moderat korrelert til hverandre, og brukes som to uavhengige variable. Arealvariabelen er så godt korrelert til varigheten og amplituden i normale muskler at denne trolig ikke gir noen ekstra informasjon. Antallet faser og svingninger er korrelert til hverandre. Antall svingninger er korrelert til amplituden. Det er ingen korrelasjon mellom antall faser og amplituden.

Ved myopatier er varigheten av MUPen (redusert varighet) den viktigste variablen. Ved nevropati er amplituden (økt etter reinnervasjon) og varigheten (økt etter reinnervasjon)  viktigst. Lavamplitudig MUPer kan ses ved nevropati i tidlig reinnervasjonsfase. Et spesialt fenomen kan ses ved tilbakevekst av skadete nervefibre etter en skade, i form av såkalte ”nascent potentials” som er små ustabile polyfasiske MUPer som indikerer ekte reinnervasjon, i motsetning til kollateral reinnervasjon som skjer tidligere og ved subtotal nerveskader/polynevropatier.

Biologiske faktorers påvirkning av MUP variablene

Temperatur
Varigheten av MUPene øker med 5–10 % per grad ved fall i temperatur37. Buchtal et al37 fant at amplituden minker med fall i temperatur, mens andre har funnet det motsatte (Falck og Lang, meddelelse, Tromsø, 1984). Det er også funnet øket mengde polyfasi ved lav temperatur. Huden over musklene som skal undersøkes bør derfor være over 30 grader, helst 34 grader.

Forskjellige muskler
MUPene varierer fra muskel til muskel. Fibertype og fiberdiameter avgjør MUPenes utseende. MUPer som blir registrert fra ansiktsmuskulatur har kort varighet og lav amplitude i forhold til annen ekstremitetsmuskulatur. MUPer fra muskler i underekstremitetene har lengre varighet enn i overektremitetene. Paraspinal EMG, med pasienten i mageleie1, kan være nyttig, f. eks. ved diagnostikk av polymyositt. Det anbefales å gjøre seg kjent med et begrenset antall representative muskler slik at en lettere kan bedømme MUP morfologien.

Alder
I distale muskler i bena vil MUP varigheten, amplituden og antallet svingninger øke med alderen. Dette blir assosiert med aldersrelatert aksonal nevropati. I proksimal muskulatur og distalt i overekstremitetene skjer ikke signifikante endringer med alderen.

Kjønn
MUP amplitude og areal er større hos menn enn hos kvinner32. Dette skyldes mest sannsynlig at menn har større fiberdiameter i musklene enn kvinner.

Kroppsutseende
Vekt og høyde har ingen signifikant innflytelse på MUP variablene i en normal populasjon. Hos vektløftere er det imidlertid funnet økning i både amplituden og varigheten av MUPene.