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5° Klinischer Fall: Spontane elektromyographische Aktivität (view source)

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=== Einführung ===  
=== Einführung ===
 
ChatGPT


In diesem Kapitel werden wir ein weiteres Thema behandeln, das viel diskutiert, aber auch viel verfolgt und als diagnostischer Test insbesondere bei Patienten mit Orofazialschmerzen (OP) und temporomandibulären Störungen (TMDs) vorgeschlagen wird: die Elektromyographie eines Muskels in Ruhezustand. Dies wirft sofort die bekannte hamletische Frage auf:{{q2|Ist ein Muskel im Ruhezustand in einem Zustand der motorischen Einheitenaktivität oder befindet er sich in einem stillen Zustand?|... vielleicht!!}}
In diesem Kapitel werden wir ein weiteres Thema behandeln, das viel diskutiert, aber auch viel verfolgt und als diagnostischer Test insbesondere bei Patienten mit Orofazialschmerzen (OP) und temporomandibulären Störungen (TMDs) vorgeschlagen wird: die Elektromyographie eines Muskels in Ruhezustand. Dies wirft sofort die bekannte hamletische Frage auf:{{q2|Ist ein Muskel im Ruhezustand in einem Zustand der motorischen Einheitenaktivität oder befindet er sich in einem stillen Zustand?|... vielleicht!!}}
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  }}</ref> vermuteten, dass diese Potenziale aus den intrafusalen Muskelzellen stammen könnten. Die Diskussion und die elektrophysiologische Bedeutung der in Abbildung 1B beobachtbaren elektrischen Aktivität sollten näher erläutert werden.
  }}</ref> vermuteten, dass diese Potenziale aus den intrafusalen Muskelzellen stammen könnten. Die Diskussion und die elektrophysiologische Bedeutung der in Abbildung 1B beobachtbaren elektrischen Aktivität sollten näher erläutert werden.


===== Spontaneous activity =====
===== '''Spontane Aktivität''' =====
[[File:EMG a punta+.jpeg|thumb|'''Figur 2:''' Attività spontanea con scariche a punta positive in un muscolo denervato]]
[[File:EMG a punta+.jpeg|thumb|'''Figur 2:''' Attività spontanea con scariche a punta positive in un muscolo denervato]]
In den ersten 2 Wochen nach der Denervierung erhöht sich die Sensitivität einer Muskelfaser gegenüber Acetylcholin (ACh) um das bis zu 100-fache. Dieses Phänomen, bekannt als "Denervierungshypersensitivität", könnte die spontane Aktivität denervierter Muskelfasern als Reaktion auf minimale ACh-Quanten erklären.<ref>{{cita libro  
In den ersten 2 Wochen nach der Denervierung erhöht sich die Sensitivität einer Muskelfaser gegenüber Acetylcholin (ACh) um das bis zu 100-fache. Dieses Phänomen, bekannt als "Denervierungshypersensitivität", könnte die spontane Aktivität denervierter Muskelfasern als Reaktion auf minimale ACh-Quanten erklären.<ref>{{cita libro  
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Diese Studien haben eine alternative Hypothese vorgeschlagen, nämlich langsame Veränderungen der Membranpotenziale, die metabolischen Ursprungs sind und periodisch ein kritisches Niveau erreichen können und propagierte Spikes auslösen können. Typische Phänomene spontaner Aktivität umfassen jedoch Fibrillationspotenziale, positive Spikewellen, Faszikulationspotenziale, myochemische Entladungen und komplexe repetitive Entladungen. Ohne zu sehr auf spezialisierte Themen einzugehen und die elektrophysiologischen Aufzeichnungen des klinischen Falls zu berücksichtigen, genügt es, sich mit positiven Spikewellen, Fibrillationen und Faszikulationen zu befassen. Positive Spitzenwellen sind Sägezahnentladungen, die spontan und kontinuierlich entladen werden.


These studies have suggested an alternative hypothesis that of slow changes in membrane potentials of metabolic origin which can periodically reach a critical level and evoke propagated spikes. Typical spontaneous activity phenomena, however, include fibrillation potentials, positive spike waves, fasciculation potentials, myochemical discharges, and complex repetitive discharges. Without going into overly specialized topics and considering the electrophysiological recordings of the clinical case, it is sufficient to deal with positive spike waves, fibrillation and fasciculation. Positive peak waves are sawtooth discharges that discharge spontaneously and continuously.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         
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This type of activity is found in denervated muscles but also in a variety of myogenic conditions. In figure 2 it is possible to observe a typical tracing of spontaneous activity of positive peak waves which, compared with the clinical case under examination (fig.1B), are clearly different. By fibrillation, on the other hand, we mean potentials with a duration of <math>1-5</math> <math>msec</math> and amplitude of <math>\approxeq 20-200\mu V</math> with biphasic or triphasic waveforms and initial positivity. Fibrillation potentials triggered by spontaneous oscillations in the membrane potential typically fire at frequencies of <math>1-30 Hz</math> with an average of <math>13Hz</math>. This phenomenon represents the spontaneous activity of one or more muscle fibers and is pathognomonic of denervation although it can appear in healthy muscles. The presence of reproducible discharges in at least two different areas of muscle usually suggests a secondary motor neuron disorder that includes anterior horn cell pathology, radiculopathies, plexopathies, axonal mono- and polyneuropathies as well as certain myopathies.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
Diese Art von Aktivität findet sich in denervierten Muskeln, aber auch in einer Vielzahl von myogenen Zuständen. In Abbildung 2 ist es möglich, eine typische Aufzeichnung der spontanen Aktivität von positiven Spitzenwellen zu beobachten, die im Vergleich zum klinischen Fall unter Untersuchung (Abbildung 1B) deutlich unterschiedlich sind. Unter Fibrillation verstehen wir hingegen Potenziale mit einer Dauer von <math>1-5</math> <math>msec</math> und einer Amplitude von etwa <math>\approxeq 20-200\mu V</math> mit biphasischen oder triphasischen Wellenformen und anfänglicher Positivität. Fibrillationspotenziale, die durch spontane Schwingungen im Membranpotenzial ausgelöst werden, feuern typischerweise mit Frequenzen von <math>1-30 Hz</math> und einem Durchschnitt von <math>13Hz</math>. Dieses Phänomen stellt die spontane Aktivität eines oder mehrerer Muskelgewebe dar und ist pathognomonisch für eine Denervation, obwohl es auch in gesunden Muskeln auftreten kann. Das Vorhandensein reproduzierbarer Entladungen in mindestens zwei verschiedenen Bereichen des Muskels deutet in der Regel auf eine sekundäre motorische Neuronenstörung hin, die Pathologien der vorderen Hornzellen, Radikulopathien, Plexopathien, axonale Mono- und Polyneuropathien sowie bestimmte Myopathien umfasst.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
[[File:EMG fibrillazione.jpeg|left|thumb|'''Figura 3:''' Tracciato di attività spontanea di fibrillazione in muscolo denervato.]]
[[File:EMG fibrillazione.jpeg|left|thumb|'''Figura 3:''' Tracciato di attività spontanea di fibrillazione in muscolo denervato.]]
In figure 3 we can observe a typical trace of spontaneous activity from denervation and compare it with the trace in figure 1C in which electrophysiological differences can be noted. The spontaneous fibrillation activity has an amplitude of <math>\approxeq 200\mu V</math> , the frequency <math>13Hz</math> appears to be random while in the reported clinical case (fig.1C) the amplitude was <math>\approxeq 400\mu V</math> and the highest frequency but particularly stable almost signifying a central pacemaker.                                                                                                                                                                                                     
In Abbildung 3 können wir eine typische Spur spontaner Aktivität aus Denervation beobachten und sie mit der Spur in Abbildung 1C vergleichen, in der elektrophysiologische Unterschiede festgestellt werden können. Die spontane Fibrillationsaktivität hat eine Amplitude von etwa <math>\approxeq 200\mu V</math>, die Frequenz von <math>13Hz</math> erscheint zufällig, während im berichteten klinischen Fall (Abbildung 1C) die Amplitude etwa <math>\approxeq 400\mu V</math>betrug und die höchste Frequenz, aber besonders stabil war und fast einen zentralen Schrittmacher signalisierte.                                                                                                                                                                                                     


To avoid terminological and clinical confusion between fibrillation and fasciculation Danny-Brown and Pennybacker<ref>Danny-Brown D, Pennybacker JB.: Fibrillation and fasciculation in voluntary muscle. Brain 1938; 61: 311-332</ref> proposed the term fasciculation to describe the spontaneous twitch of motor units. Fasciculations, therefore, represent the spontaneous discharge of a group of muscle fibers referable to the entire or partial part of the motor unit. Isolated firing of a motor unit with complex bursts of repetitive firing causes vermicular movements of the skin called myokymia.<ref>Sindermann F,Conrad B, Jacobi HM, Prochazka VJ.: Unusual properties of repetitive fasciculation Elctroencephalogr Clin Neurophysiol 1973; 35: 173-179</ref>[[File:Fascicolazioni .jpeg|thumb|'''Figura 4:''' Fascicolazioni del muscolo orbicolaris oculi sinistro.]]
Um terminologische und klinische Verwirrung zwischen Fibrillation und Faszikulation zu vermeiden, schlugen Danny-Brown und Pennybacker vor,<ref>Danny-Brown D, Pennybacker JB.: Fibrillation and fasciculation in voluntary muscle. Brain 1938; 61: 311-332</ref> den Begriff Faszikulation zu verwenden, um den spontanen Zucken von motorischen Einheiten zu beschreiben. Faszikulationen stellen daher die spontane Entladung einer Gruppe von Muskelfasern dar, die auf den gesamten oder teilweisen Teil der motorischen Einheit zurückzuführen ist. Das isolierte Feuern einer motorischen Einheit mit komplexen Salven wiederholter Entladungen verursacht wurmförmige Bewegungen der Haut, die als Myokymie bezeichnet werden.<ref>Sindermann F,Conrad B, Jacobi HM, Prochazka VJ.: Unusual properties of repetitive fasciculation Elctroencephalogr Clin Neurophysiol 1973; 35: 173-179</ref>                                                                                                                                                                                                   [[File:Fascicolazioni .jpeg|thumb|'''Figura 4:''' Fascicolazioni del muscolo orbicolaris oculi sinistro.]]
Repetitive firings of the same motor unit occur in bursts at regular intervals of <math>0.1-10sec</math> with <math>2-10</math> spikes firing at in each burst <math>30-40 Hz</math>. Fasciculation potentials are typically associated with anterior horn cell pathologies but are also seen in radiculopathies, entrapment neuropathies, and muscle pain fasciculation syndrome. Figure 4 shows a clear example of fasciculations of the orbicularis oculi muscle which, compared with the traces of the clinical case (fig. 1B and C), shows a total morphological diversity and temporal representation. This diversity would strengthen the exclusion of a denervation pathology.                                                                                                                                                                                                  
Wiederholte Entladungen derselben motorischen Einheit treten in Salven in regelmäßigen Abständen von <math>0.1-10sec</math> bis 10 Sekunden auf, wobei in jeder Salve <math>2-10</math>Spike-Entladungen mit einer Frequenz von <math>30-40 Hz</math> auftreten. Faszikulationspotenziale sind typischerweise mit Pathologien der vorderen Hornzellen verbunden, werden jedoch auch bei Radikulopathien, Nerveneinklemmungen und dem Muskelschmerz-Faszikulationssyndrom beobachtet. Abbildung 4 zeigt ein deutliches Beispiel für Faszikulationen des Musculus orbicularis oculi, das im Vergleich zu den Aufzeichnungen des klinischen Falls (Abbildung 1B und C) eine vollständige morphologische Vielfalt und zeitliche Darstellung aufweist. Diese Vielfalt würde die Ausschlussdiagnose einer Denervationspathologie stärken.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      


===== Motor Unit Potentials =====
===== '''Motorische Einheit Potenziale''' =====
A motor unit can be defined by amplitude, rise time, duration and phases as will be further described in the chapter 'Electromyography'. The recorded amplitude varies widely with the position of the electrode tip relative to the discharged ion current source, so a skilled operator selects a motor unit potential with a rise time of <math>\approxeq 500\mu sec</math> to be certain of proximity to the source. The amplitude in the normal range goes from hundreds to <math>\mu V</math> a few <math>m V</math> and the duration from <math>5-10 msec</math>. For the facial muscles, in particular, we refer to the values reported by Buchthal<ref>Buchtal F: An introduction to electromyography Scandinavian University Books. Copenhagen 1957</ref> whose range is <math>4,2-7,5 msec</math> for a maximum <math>75</math> age of years. Biphasic or triphasic motor unit potentials are also present in normal muscles with an average of motor units <math>5-15%</math>with <math>4</math> or more phases         
Eine motorische Einheit kann anhand der Amplitude, Anstiegszeit, Dauer und Phasen definiert werden, wie später im Kapitel 'Elektromyographie' näher beschrieben wird. Die aufgezeichnete Amplitude variiert stark mit der Position der Elektrodenspitze relativ zur entladenen Ionenstromquelle, daher wählt ein erfahrener Bediener ein Motorischeinheitspotential mit einer Anstiegszeit von etwa <math>\approxeq 500\mu sec</math> aus, um sicher nahe an der Quelle zu sein. Die Amplitude im normalen Bereich reicht von Hunderten von <math>\mu V</math>bis zu einigen <math>m V</math>und die Dauer beträgt <math>5-10 msec</math>. Für die Gesichtsmuskeln beziehen wir uns insbesondere auf die von Buchthal<ref>Buchtal F: An introduction to electromyography Scandinavian University Books. Copenhagen 1957</ref>angegebenen Werte, deren Bereich bei maximal <math>75</math> Jahren zwischen <math>4,2-7,5 msec</math> liegt. Biphasische oder triphasische motorische Einheitspotenziale sind auch in normalen Muskeln vorhanden, und zwar durchschnittlich bei <math>5-15%</math> der motorischen Einheiten mit <math>4</math> oder mehr Phasen.                   
            
            
[[File:EMG polifasico.jpeg|left|thumb|'''Figura 5:''' Tracciato MUAP polifasico]]
[[File:EMG polifasico.jpeg|left|thumb|'''Figura 5:''' Tracciato MUAP polifasico]]
Die Anzahl der polyphasischen Einheiten nimmt sowohl bei Myopathien, Neuropathien als auch bei Pathologien der Motoneurone zu. Polyphasie zeigt daher eine zeitliche Streuung der Muskelzellpotenziale innerhalb einer motorischen Einheit an. Bei einigen Abnormalitäten, sogenannten Doppel- oder Dreifachentladungen, feuert eine motorische Einheit zwei- oder dreimal in sehr kurzen Zeitintervallen und repräsentiert einen metabolischen Störungszustand, der mit einer Hypererregbarkeit des motoneuralen Pools verbunden ist. In Abbildung 5 können wir eine typische Aufzeichnung minimaler willkürlicher Aktivität polyphasischer MUAP und eine Doppelentladung beobachten, die einen Zustand der motorischen Neuronenpathologie darstellt. Vergleicht man diese Aufzeichnung der pathologischen motorischen Einheit mit einigen der Abbildungen 1C, insbesondere den 5,7,13 und 23, mit den Werten der jeweiligen Amplitude von 678 μV; 419 μV3; 686 μV und 530 μV, sowie der Dauer von 8,2, 4,2, 6,2 ms und 8,4 ms, können wir feststellen, dass die aufgezeichnete Aktivität am linken Massetermuskel des fraglichen klinischen Falls keine elektrophysiologischen Merkmale aufweist, die mit einem Schädigungsbild des II. Motoneurons übereinstimmen können.       
The number of polyphasic units increases both in myopathies, neuropathies or motor neuron pathologies. Polyphasia therefore indicates a temporal dispersion of muscle fiber potentials within a motor unit. In some abnormalities called doublets or triplets a motor unit fires two or three times at a very short time interval and are representative of a metabolic disorder associated with hyperexcitability of the motoneural pool. In figure 5 we can observe a typical tracing of minimal voluntary activity of polyphasic MUAP and a double that represents a motor neuron pathology state. Comparing this recording of pathological motor unit with some of the fig.1C, and in particular the 5,7,13 and 23 with the values of respective amplitude <math>678\mu V;419\mu V3;686\mu V e 530\mu V</math>duration <math>8.2, 4.2,6.2 msec </math> and <math>8.4 msec </math> we can state that the activity recorded on the left masseter, of the clinical case in question, it has no electrophysiological characteristics that can be superimposed on a picture of damage to the II motor neuron.         
The number of polyphasic units increases both in myopathies, neuropathies or motor neuron pathologies. Polyphasia therefore indicates a temporal dispersion of muscle fiber potentials within a motor unit. In some abnormalities called doublets or triplets a motor unit fires two or three times at a very short time interval and are representative of a metabolic disorder associated with hyperexcitability of the motoneural pool. In figure 5 we can observe a typical tracing of minimal voluntary activity of polyphasic MUAP and a double that represents a motor neuron pathology state. Comparing this recording of pathological motor unit with some of the fig.1C, and in particular the 5,7,13 and 23 with the values of respective amplitude <math>678\mu V;419\mu V3;686\mu V e 530\mu V</math>duration <math>8.2, 4.2,6.2 msec </math> and <math>8.4 msec </math> we can state that the activity recorded on the left masseter, of the clinical case in question, it has no electrophysiological characteristics that can be superimposed on a picture of damage to the II motor neuron.         
          
          


Gianni
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