DE2649505C3

DE2649505C3 - Verfahren zur Messung bioelektrischer Aktivitäten

Info

Publication number: DE2649505C3
Application number: DE2649505A
Authority: DE
Inventors: Herwig Frhr. Von Dipl.-Ing. 1000 Berlin Nettelhorst; Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-28
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2649505B2; DE2649505A1

Description

Die Erfindung bezieh! sich auf ein Verfahren zur Messung der bioelektrischen Aktivität von Nerven, insbesondere zur Bestimmung der Leitgeschwindigkeit peripherer Nerven beim Menschen, bei welchem zwischen einer Reizelektrode und einer Abnahmeelektrode für das Reizantwortsignal eine proximaJe und eine distale Reizung über ein Reizstromgerät vorgenommen werden kann und das Reizantwortäignal nach elektrischer Verstärkung einer Auswerteeinheit zugeführt wird.

Die Messung bioelekt.rischer Aktivitäten von Nerven, also von Elektro-Neurogrammen, ist ein wesentliches Hilfsmittel der Diagnostik, vor allem bei peripheren neurologischen Funktionsstörungen, wie der nuklearen Atrophie, den radikulärsigmentalen Syndrom, Paresen, Myopathien, der Myoihonie und dergleichen mehr. Neben elektromyographischen Untersuchungen sind auch allgemeine Reflexuntersuchungen und die Analysen zentraler Bewegungsstörungen und anderer biologischer Aktivitäten denkbar und mit dem Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung meß- und analysierbar.

Zur Bestimmung der Nervenleitgeschwindigkeit muß zunächst die proximale und distale Latenzzeit zwischen einem Reizimpuls und einer Reizantwort gemessen werden. Zur Reizung des zu untersuchenden Nervs wird ein Reizstromgerät benötigt, welches Reizimpulse von 0,1 bis 1 Millisekunde Dauer und Amplituden bis 500 V abgeben kann. Als Reizelektrode wird in der Regel eine Oberflächenelektrode mit Filzeinsätzen, welche zur Reizung angefeuchtet werden, benutzt. Die Abnehmeelektrode wird bei der Aufnahme von Elektromyogrammen über einen Muskel, der vom erregten Nerv innerviert wird, appliziert. Entsprechend dazu wird die Abnahmeelektrode bei Elektroneurogrammen über dem erregten Nerv appliziert.

Die bisher üblichen Geräte benötigen eine Darstellung des EMG-Signals als Funktion der Zeit, aus der manuell eine besonders geschulte Person die Latenzzeiten ermittelt.

Die Darstellung des EMG-Signals wird bisher mit relativ aufwendigen Geräten, wie Speicheroszillograph oder Schnellschreiber (UV-Schreiber), vorgenommen oder es werden zeit- und kostenaufwendige Fotoverfahren (z. B. Polaroidfilm) angewendet Nach Ermittlung der Latenzzeiten aus der Zeitdarstellung wird die Differenzzeit gebildet, aus welcher dann unter Berücksichtigung des Reizpunktabstands die Nervenleitgeschwindigkeit durch Division bestimmt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bezüglich des dafür erforderlichen Aufwands zu vereinfachen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Interpretationsmöglichkeit der erhaltenen Elektroneurogramme (ENG), die ohne komplizierte Auswerteverfahren durch besonders geschultes Personal bei sofortiger Anzeige der tatsächlich gemessenen Leitgtschwindigkeit und unter Ausschaltung möglichst aller bei der Messung denkbaren Fehlermöglichkeiten erfolgen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens läßt sich in einem verhältnismäßig kleinen Gehäuse unterbringen, wobei die Bedienung des Geräts durch Reduzierung der Bedienungsknöpfe und Schalter auf ein Minimum besonders einfach und optisch übersichtlich ist. Aufwendige Spcichcroszillographen, Schnellschrci-

ber, Polaroidkameras oder dergleichen sind überflüssig, bei gleichzeitig verbesserter elektronischer Interpretationsmögiichkeit der Auswertung der gemessenen myoelektrischen Potentiale. Die Nervenleitgeschwindigkeit wird direkt angezeigt, die Bildung der Differenzzeit nach Messung der Latenzzeiten erfolgt automatisch. Für einige pathologische Fälle, bei denen die automatische elektronische Interpretation des Meßergebnisses nicht möglich ist, läßt sich über eine besonders preiswerte elektronische Speicherung bzw. optische Darstellung wahlweise auch die übliche manuelle Auswertung durchführen.

Die Zeichnungen sollen der näheren Erläuterung der Erfindung dienen, wobei es sich nur um Ausführungsbeispiele handelt.

Der prinzipielle Aufbau des Gerätes läßt sich aus F i g. I ersehen. Die einzelnen Blöcke sind:

a) Netzgerät

b) Reizstromgerät

c) Digitale Auswerteinheit

d) EMG-Verstärker

Die prinzipielle Wirkungsweise des Gerätes ist in F i g. 2 dargestellt.

Durch die Betätigung der Starttaste für den proximalen Reiz in der externen Steuerung werden folgende Vorgänge ausgelöst:

1) Rücksetzen aller Anzeigen auf »Null«.

2) Auslösung eines Reizimpulses über das Reizstromgerät und die Reizelektrode sowie öffnung der Toreinheit und starten der elektronischen Zeitmeßeinrichtung zur Messung der proximalen Latenzzeit.

3) Unterdrückung von ca. 1 Millisekunde zur Vermeidung von Reizimpulsartefakten.

4) Freigabe der elektronischen Interpretation.

5) Aufnahme und Verstärkung des EMG-Antwoi tsignals über die aktive Elektrode und den EMG-Verstärker. In der Signalaufbereitung wird der Betrag des verstärkten Myosignals mit einem Präzisionsgleichrichter gebildet.

6) Die elektronische Interpretation, die später anhand von Fig.3 erläutert wird, schließt die Toreinheit und stoppt somit die Zeitmessung, deren Ergebnis numerisch angezeigt wird. Gleichzeitig wird das Ergebnis der elektronischen Interpretation über Leuchtdioden bzw. durch Blinken der Anzeige mitgeteilt.

7) Hat die elektronische Interpretation das EMG-Antwortsignal als fehlerfrei erkannt, so wird dies durch eine Anzeige signalisiert und die proximale Latenzzeit angezeigt.

Nachdem die proximale Messung mit Erfolg durchgeführt wurde, wird (tie distale Messung durch Betätigung der Starttaste für den distalen Reiz in der externen Steuerung eingeleitet. Der Vorgang läuft dann nach dem gleichen Verfahren wie in den Punkten 2—7 beschrieben ab.

Mit der erfolgreichen Messung der distalen Latenzzeit wird automatisch die Differcnzzek

gebildet.

Über Kodierschalter wird der Rcizpunktabstand (Δχ) in das Gerät eingegeben. Durcn Betätigung der Starttaste für die Bildung der Nervenleitgeschwindigkeit (v) wird der Quotient

Lv

'dill

als Ergebnis angezeigt.

Wurde der Reizpunktabstand vor der distalen Messung eingegeben, so erscheint automatisch nach erfolgreicher distaler Messung die Anzeige der Nervenleitgeschwindigkeit.

Im folgenden wird die elektronische Interpretation sowie das Iterationsverfahren zur erfolgreichen Durchführung der Messung beschrieben.

Fig. 3 zeigt die Funktion der elektronischen Interpretation anhand eines Flußdiagrammes.

Durch die Betätigung der Staritar.te zum Zeitpunkt t = 0 wird ein Reiz über das Reizstromgerät ausgelöst sowie die Verstärkung des Myoverstärkers für die Austastzeit t_A = I ms auf Null getast?;.

Nach der Austastung wird das EMU -Signa! verstärkt und auf dem Betragsbilder durchgeschaltet, der eine elektronische Triggereinrichtung ansteuert.

Wird innerhalb von 100 ms die Triggerspannung Ut₁ oder Ut2 nicht erreicht, so wird der Meßvorgang abgebrochen und es erscheint die blinkende Anzeige Null. Blinkt nur die Latenzzeitanzeige, so deutet dieses auf eine ungenügende Reizung bzw. falschen Reizpunk! oder auf eine falsche Applikation der Myosignalabnahme-Elektrode hin. Die Messung muß dann nach entsprechender Änderung wiederholt werden.

1. Wird die Triggerschwelle das erste Mal in positiver Richtung überschritten, so wird untersucht, ob das Signal vorher für eine bestimmte Zeit i/vt » 0,7 ms unterhalb der Triggerschwelle lag. Dieser Vorgang wird als Prüfung auf Nullkriterien bezeichnet Ist das Nullkriterium erfüllt, so wird das EMG-Signal für die Zeit f., = 2,5 ms zur weiteren Untersuchung durchgeschaltet.

Fällt in diese Antwortzeit f., ein Nulldurchgang, so wird nur für diese Zeit f.,₂ < t., geprüft, ob das Signal bis dahin das Amplitudenkriterium 2 (Ampl. 2) erfüllt hat. Wenn ja, so war die EMG-3ignalantwort korrekt und es erfolgt die Latenzzeitanzeige in Millisekunden.

3. War Ampl. 2 nicht erfüllt, dann wird das Signal für f., ι « 50 ms weiter durchgeschaltet und auf die Amplitudenkriterien 1 und 2 untersucht. Wird Amplitudenkriterium 1 nicht erfüllt, so blinkt lediglich die Lalenzzeitanzeige. Ist Amplitudenkriterium 1 erfüllt, jedoch nicht Amplitudenkriteriuiu 2, so blinkt die Latenzzeitanzeige und die leuchtende Anzeige Signal deutet auf eine nicht exakte Applikation der Myosignalabnahme-E'.ektrodc hin. Sind Amplitudenkriterium 1 und Amplitudenkriterium 2 erfüllt, so blinkt wiederum die Latenzzeitanzeige und eine Leuchtdiode im EMG-Versträher zeigt an, daß die VerstärKung zu hoch ist.

4. War das Nullkriterium, wie unter 1. beschrieben, nicht erfüllt, so wird die Untersuchung der EMG-Signalantwort, wie unter 3. beschrieben, fortgesetzt.

5. Ist der nächs.c Nulldurchgang, wie unter 2. beschrieben, nicht innerhalb von /., aufgetreten, so wird abgefragt, ob während der Auswertzeit (t.) die Amplitudenkriterien erfüllt wurden. War Amplitu·

denkriterium t nicht erfüllt, so blinkt lediglich die Amplitiidenkriteriiim 2 erfüllt, so war die Messung

Latenzzeitanzeige. War Amplitiidenkriteriiim I korrekt und es erfolgt die Latcn/./eiian/cige in

erfüllt aber Amplitudenkriterium 2 nicht, so Millisekunden.

signalisiert eine Leuchtdiode im EMG-Verstärker.

daß die Verstärkung erhöht werden muB. In diesem Die I ι g. 4a — 4f verdeutlichen die hier beschriebenen

Fall kann die Latenzzeitanzeige einen Fehler von Vorgänge.

0.3 ms beinhalten. Sind Amplitudenkriterium 1 und

I her/u '· likitt

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der bioelektrischen Aktivität von Nerven, insbesondere zur Bestimmung der Leitgeschwindigkeit peripherer Nerven beim Menschen, bei dem zwischen einer Reizelektrode und einer Abnahmeelektrode für das Reizantwortsignal eine proximale und eine distale Reizung über ein Reizstromgerät vorgenommen wird und das Reizantwortsignal nach elektrischer Verstärkung einer Auswerteeinheit in Form einer Logikschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zwischen der Auslösung jedes Reizimpulses-und dem Empfang des Reizantwortsignals mittels einer elektronischen Zeitmeßeinrichtung gemessen wird, wobei beim Auslösen des Reizimpulses die Zeitmeßeinrichtung gestartet und beim Empfang des Reizantwortsignals gestoppt wird, derart, daß eine Auswertung des Antwortsignals nach dem Start der Zeitmeßeinrichtung für eine vorgegebene erste Zeitdauer (t_m) unterdrückt wird, daß vor Durchgang des Antwortsignals durch ein festlegbares Nullspannungspotential (Ut) als sogenanntes Nullkriterium eine zweite Mindestzeit (tNk) verstrichen sein muß und daß bei Erfüllung dieses Nullkriteriums während einer dritten Zeitdauer (t_a) das Antwortsignal auf Überschreiten eines oder zweier Amplitudenwerte untersucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortsignal nach Ablauf der ersten Zeitouuer (t_m) verstärkt wird, und daß für das Nullkriteriiim nach Betragsbi'-iung der erste Durchgang des Antwortsignal durch das festlegbare Nullspannungspotential (U_T) i positiver Richtung genommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitdauer ft,,,,) ca. 1 ms beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Mindestzeit (tNk) bei ca. 0,7 ms liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zeitdauer (t_:) etwa 2,5 ms lang ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn in die dritte Zeitdauer (t„) ein Nulldurchgang des Antwortsignals fällt, für eine Zeit, die kleiner als die genannte Zeitdauer ist, geprüft wird, ob der zweite der Amplitudenwerte überschritten wird, wobei eine Latenzzeitanzeige nur dann erfolgt, wenn dieses der Fall ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorgabe des Reizpunktabstandes zwischen proximaler und distaler Reizung nach erfolgter Messung die Nervenleitgeschwindigkeit unmittelbar digital angezeigt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der elektronischen Interpretation bei nicht erfolgreicher Messung Hinweise für die weitere Bedienung des Geräts gegeben werden.