Técnicas

Hospital Militar "Dr. Carlos J. Finlay"

Métodos para el análisis cuantitativo del electromiograma

Dra. Rebeca Hernández Toranzo

RESUMEN

Los métodos cuantitativos automáticos o semiautomáticos aplicados a la electromiografía constituyen sin lugar a dudas un paso de avance en el desarrollo científico de esta especialidad y en general, en sus aplicaciones al diagnóstico clínico. En el presente trabajo hacemos una revisión al respecto, señalando sus principales ventajas y desventajas, así como sus aplicaciones clínicas.

Palabras clave: ELECTROMIOGRAFIA/métodos; AUTOMATIZACION. INTRODUCCION

La electromiografía o electromiograma (EMG) propiamente dicho consiste en el registro de las variaciones de voltaje que se producen en las fibras musculares como expresión de la despolarización de sus membranas durante la contracción espontánea o voluntaria.

Para el registro del EMG convencional se pueden utilizar electrodos de aguja que se insertan en los músculos que se van explorar o electrodos de superficie que se colocan sobre la piel que los recubre. En sentido general, los registros obtenidos con estos últimos no se han utilizado con propósitos clínicos, debido a la dificultad que presentan ellos en la identificación de los potenciales individuales. Además de los electrodos se necesita un osciloscopio y la observación de un especialista , quien realizará un análisis de la actividad registrada, basado fundamentalmente en sus conocimientos y experiencia.

El examen electromiográfico con agujas de cada músculo consta de 3 pasos básicos:

1. La observación de la actividad posinsercional y espontánea durante el reposo.
2. El análisis de los potenciales de unidad motora individuales durante la contracción muscular ligera.
3. El análisis del registro de la actividad contráctil durante el máximo esfuerzo voluntario.¹

La contracción de cada fibra muscular individual genera un potencial de acción. La suma de los potenciales de todas las fibras que componen una unidad motora (UM) constituye el potencial de unidad motora (PUM).¹ Las técnicas de EMG convencional con agujas concéntricas no registran potenciales de acción de una sola fibra muscular, sino aquellos generados por la despolarización simultánea de muchas fibras musculares cercanas al electrodo en una o varias unidades motoras (UMs).¹ Existen agujas especiales (fibra simple) para el registro del potencial de acción de una sola fibra muscular.

Desde el inicio, en la utilización del EMG², los PUMs registrados con agujas fueron descritos cualitativamente, teniendo en cuenta para ello ciertas características como son: la amplitud, la duración y el número de fases. Con la ayuda de la computación es posible medir éstos y otros parámetros que son de utilidad para la evaluación del estado funcional del aparato neuromuscular. Entre ellas se pueden incluir el área bajo la curva rectificada, el número de turns y la frecuencia de descarga.³

El uso de métodos cuantitativos automáticos o semiautomáticos aplicados al EMG ahorra tiempo de trabajo, hace el procedimiento menos engorroso para la persona que lo ejecuta y de cierta forma posibilita el aporte de información adicional imposible de obtener con los estudios de rutina.⁴

No obstante las ventajas que a primera vista ofrece este tipo de análisis, existen algunas limitaciones en cuanto a su uso. Entre ellas podemos mencionar la variabilidad de la señal electromiográfica a diferentes niveles de contracción, la dependencia de la señal obtenida de la posición de la aguja respecto a la placa motora, la sensibilidad de las diferentes características de los PUMs para los diferentes tipos de enfermedades neuromusculares y aun en los diferentes estadios de una misma enfermedad, así como la variabilidad del patrón de contracción de sujeto a sujeto, por edad y por sexo.^4-6

Se han desarrollado en diversas partes del mundo diferentes métodos cuantitativos tanto para el análisis de los PUMs individuales como del patrón de interferencia.

ANALISIS DE LOS PUMS INDIVIDUALES

Durante el desarrollo de esta rama se han empleado métodos manuales, semiautomáticos o automáticos, de acuerdo con las tecnologías existentes en cada momento. El método de Buchtal⁷ es un método manual donde los PUMs se graban en un papel o fotografía sobre el cual se realizan las mediciones, lo que consume mucho tiempo de trabajo. Se basa en la apreciación del especialista sobre la replicabilidad de las formas de los PUMs que rebasen cierto umbral de amplitud. Este método fue perfeccionado por otros investigadores como Czekajewski ⁸ y Nissen-Petersen.⁹ Se debe señalar que este método y la metodología empleada para la medición de los PUMs han sido la base de otros muchos métodos más avanzados y cercanos a nuestros días tales como los de Bergmans,^10,11 Lee y White,¹² Tanzi,¹³ Stalberg y Antoni,¹⁴ Andreassen,¹⁵ Coatrieux.^16,17 y otros.

La mayoría de estos métodos han sido aplicados en sujetos sanos, en enfermos con miositis, polirradiculopatías y con enfermedad de la motoneurona.⁴

Se han desarrollado otros métodos que miden automáticamente las propiedades de todos los potenciales que exceden un cierto nivel de umbral. Estos tienden a ser rápidos y eficientes, ya que eliminan las complejidades que se requieren en el procesamiento de la señal para la identificación y clasificación de los PUMs. Debido a que estos métodos no tratan de identificar los PUMs individuales, también incluyen en las mediciones las superposiciones entre potenciales y el ruido.

Por otra parte, cada PUm es medido más de una vez, de manera que sus propiedades están influenciadas por su frecuencia de descarga. Todo esto hace que los valores calculados mediante estos métodos no reflejen precisamente las propiedades de los PUMs contenidos en la señal electromiográfica.^4,18-20 El más conocido de estos métodos es el implementado en la microcomputadora ANOPS que ha sido desarrollada por Kopec et al.¹⁹

METODOS DE DESCOMPOSICION DEL PATRON DE INTERFERENCIA (PI)

Para este propósito es de utilidad distinguir 2 niveles de la señal obtenida a partir de la máxima contracción: patrón de interferencia parcial y patrón de interferencia total o lleno. El primero es aquél que contiene un alto grado de superposición de PUMs y muy poca línea de base libre de ruido. En un músculo normal esto podría corresponder a una contracción supraumbral en un rango hasta de 5 % de la fuerza de contracción muscular voluntaria máxima, en la cual no se distinguen los PUMs individuales.⁴

Según estos 2 niveles de la señal, existen métodos de descomposición parcial del PI, cuyos seguidores son Guiheneu et al.^4,21 y Moschytz y De Figuereido et al.,^4,22 y métodos de descomposición total del PI, desarrollados fundamentalmente por McGill et al.,⁵ quienes le llaman descomposición automática del EMG o ADEMG. Estos métodos, a diferencia de los mencionados anteriormente permiten el estudio de PUMs con umbrales de reclutamiento más altos, así como el estudio del reclutamiento y las descargas de los PUMs dentro de un rango amplio de fuerzas de contracción.⁴

Los primeros estudios sobre la descomposición del patrón de interferencia fueron hechos por De Luca et al.^23,24 con el objetivo de estudiar el control motor. Estas investigaciones fueron capaces de describir el comportamiento de las descargas de grupos de 4 a 7 PUMs activos simultáneamente durante contracciones musculares dinámicas y estáticas hasta de un 100 % de la contracción máxima en individuos normales y atletas entrenados. Este método utiliza electrodos especiales con superficie de contacto múltiple, de manera que la configuración de un PUM no se corresponde con aquellas consideradas tradicionalmente en el EMG con aguja concéntrica. Además de esto, el método requiere registros multicanales y un análisis fuera de línea muy trabajoso con gran interacción por parte del operador. Estas razones lo hacen poco adecuado para su aplicación clínica.

En contraposición a los métodos que utilizan umbrales y contracción ligera, los resultados obtenidos de la descomposición del patrón de interferencia no generan resultados que puedan ser comparados directamente con los datos normativos de la escuela de Buchtal de EMG cuantitativo, aun usando idénticos electrodos, filtros y niveles de ganancia. Esto se debe a que las propiedades de los PUMs reclutados más tardíamente difieren de las de los potenciales de umbral más bajo.

ANALISIS DEL PATRON DE INTERFERENCIA

Las mediciones automáticas sobre el patrón de interferencia tienen la ventaja de ser rápidas y de incorporar señales de potenciales de mayor umbral de contracción que las que estudian los métodos de análisis de PUMs individuales. La principal desventaja del análisis del patrón de interferencia es que los parámetros que se miden, generalmente no pueden relacionarse de forma simple y directa con las propiedades de los PUMs constituyentes.

Dentro de las propiedades del PI que pueden cuantificarse tenemos los extremos relativos (picos), los cruces de la línea de base, los puntos de inflexión, la amplitud, el área y la densidad del espectro de potencia. Dentro de este grupo de métodos tenemos los que a continuación se describen brevemente.

ANALISIS DE TURNS

Se denomina turns a los cambios en la dirección de la señal electromiográfica (máximo o mínimo local) que superen cierto umbral de amplitud respecto al turn anterior y al subsiguiente. Este concepto fue introducido por Willison^25,26 utilizando 100 mV como umbral de amplitud.

Un turn en el PI puede corresponder a un pico dentro de un PUM, a una interacción entre PUMs superpuestos, a ruido y a fluctuaciones de la línea de base. Su conteo, por tanto, reflejará de manera general el número de PUMs activos, su polifasismo o complejidad y su frecuencia de descarga.

El criterio original de Willison ha sido extendido y modificado por otros investigadores.^4,27,28 Existen al respecto fuertes evidencias sobre la validez de los parámetros mayormente utilizados en estudios aplicados a sujetos²⁸ y en simulaciones computadorizadas del PI.^29,30

ANALISIS ESPECTRAL

El PI, al igual que cualquier otra señal, puede ser matemáticamente descrito como una suma de senos y cosenos de diferentes frecuencias usando la transformada de Fourier, la cual proporciona un método para la caracterización del PI acorde al espectro de potencia. De forma general, el espectro del PI se asemeja a una "U" invertida con un pico alrededor de los 100-200 Hz y un rango aproximado entre 10 y 2 000 Hz.

Existen algunas evidencias de que los componentes de baja frecuencia del espectro (10-50 Hz) tienden a reflejar la frecuencia de descarga de los PUMs, mientras que los de mayores frecuencia están más relacionados con la forma de los PUMs. En estudios realizados con sujetos normales, enfermos con miopatías y con enfermedades neurógenas no se han encontrado grandes diferencias; sin embargo, este método se ha usado ampliamente en el estudio de la fatiga muscular.^4,31

ANALISIS DE INTEGRACION

La medición del área del PI mediante su rectificación e integración es uno de los métodos más antiguos para el análisis cuantitativo del EMG.⁴ La magnitud del PI integrado es una función de la amplitud y duración de los PUMs individuales, así como de su frecuencia de descarga.⁶ Su uso actual está limitado fundamentalmente a los estudios de kinesiología que registran EMG de superficie.⁴

Hasta aquí hemos revisado algunos de los métodos más utilizados en los diferentes laboratorios a nivel mundial para el análisis automático cuantitativo de la señal electromiográfica. Muchos de ellos enfrentan el problema de su aplicabilidad clínica, por lo que unos son más usados que otros.

CONCLUSION

La utilización de métodos cuantitativos en el análisis del EMG le confiere a este procedimiento mayor confiabilidad, objetividad y rapidez y a su vez se hace posible la comparación de los resultados entre diferentes laboratorios, en el tiempo y entre distintos expertos.

SUMMARY

The automated or semiautomated cuantitative methods applied to electromyography are undoubtedly a step of advance in the scientific development of this speciality and, in general, in its applications to clinical diagnosis. In the present paper we make a review on this regard, expressing their advantages and disadvantages, as well as their clinical applications.

Key words: ELECTROMYOGRAPHY/methods; AUTOMATION.

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Recibido: 12 de octubre de 1995. Aprobado: 23 de noviembre de 1995.

Dra. Rebeca Hernández Toranzo. Hospital Militar "Dr. Carlos J Finlay", Avenida 31, esquina a 114, municipio Marianao, Ciudad de La Habana, Cuba.