Effect of Surface Electrode Type on Sensory and Motor Nerve Conduction Study Findings: A Controlled Electrophysiological Study

Abstract

Aim: Individual characteristics, such as age, or technical factors, such as recording electrode characteristics, may influence nerve conduction study findings. This study aimed to investigate the effects of different surface electrode types on sensory and motor NCS findings and to evaluate their clinical interchangeability and impact on reference values. Materials and Methods: This prospective study included 30 healthy volunteers. Sensory and motor NCSs of the median and ulnar nerves were performed using four surface electrode types: disposable pre-gelled adhesive electrodes (DPAE), cut-in-half DPAE (CDPAE), silver cup electrodes (SCE), and felt bar electrodes (FBE). Compound muscle action potential (CMAP) and Compound nerve action potential (CNAP) parameters—including latency, amplitude, duration, and negative area—were recorded. Sensory nerve conduction velocities (NCVs) were calculated based on onset and peak latencies. Results: CMAP latency, amplitude, duration, and negative area, as well as CNAP amplitude and sensory NCV, varied significantly. In contrast, motor NCVs and F-wave latencies did not differ. CDPAE and SCE produced comparable results across most parameters. Reference values differed depending on the electrode type. Conclusion: Surface electrode type has a significant impact on both motor and sensory NCS parameters. CDPAE and SCE appear to be clinically interchangeable. Given the variability in reference values, laboratories should generate electrode-specific normative data to ensure accurate interpretation and diagnosis in clinical neurophysiology.

Keywords

• Electrodes
• Electrodiagnostic
• Nerve Conduction Studies

Yüzeyel Elektrot Tipinin Duyusal ve Motor Sinir İletim Çalışması Bulguları Üzerindeki Etkisi: Kontrollü Elektrofizyolojik Bir Çalışma

Abstract

Amaç: Yaş gibi bireysel özellikler veya kayıt elektrodu özellikleri gibi teknik faktörler, sinir iletim çalışması (SİÇ) bulgularını etkileyebilir. Bu çalışmanın amacı, farklı yüzeyel elektrot tiplerinin duyusal ve motor SİÇ bulguları üzerindeki etkilerini araştırmak ve klinik olarak birbirlerinin yerine kullanılabilirliklerini ve referans değerler üzerindeki etkilerini değerlendirmektir. Gereç ve Yöntem: Bu prospektif çalışmaya 30 sağlıklı gönüllü dahil edildi. Median ve ulnar sinirlerin duyusal ve motor SİÇ’leri dört farklı yüzeyel elektrot tipi kullanılarak yapıldı: tek kullanımlık, önceden jelle kaplı yapışkan elektrotlar (TYE), ikiye kesilmiş TYE (KTYE), gümüş kap elektrotlar (KE) ve keçe bar elektrotlar (KBE). Bileşik kas aksiyon potansiyeli (BKAP) ve bileşik sinir aksiyon potansiyeli (BSAP) parametreleri —latans, amplitüd, süre ve negatif alan dahil olmak üzere— kaydedildi. Duyusal sinir iletim hızları (SİH), başlangıç ve pik latanslara göre hesaplandı. Bulgular: BKAP latansı, amplitüdü, süresi ve negatif alanı ile BSAP amplitüdü ve duyusal SİH anlamlı şekilde farklılık gösterdi. Buna karşın, motor SİH’ler ve F-dalga latansları farklılık göstermedi. KTYE ve KE, çoğu parametrede benzer sonuçlar verdi. Elektrot tipine göre referans değerler değişiklik gösterdi. Sonuç: Yüzeyel elektrot tipi hem motor hem de duyusal SİÇ parametreleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. KTYE ve KE klinik olarak birbirlerinin yerine kullanılabilir görünmektedir. Referans değerlerdeki değişkenlik göz önüne alındığında, laboratuvarlar doğru yorum ve tanı için elektrota özgü normatif veriler oluşturmalıdır.

Keywords

• Elektrotlar
• Elektrodiagnostik
• Sinir İletim Çalışmaları

References

1. 1.Stålberg E, van Dijk H, Falck B, et al. Standards for quantification of EMG and neurography. Clin Neurophysiol 2019; 130(9): 1688-1729.
2. 2.Chen S, Andary M, Buschbacher R, et al. Electrodiagnostic reference values for upper and lower limb nerve conduction studies in adult populations. Muscle Nerve 2016; 54 (3): 371-77.
3. 3.Tavee J. Nerve conduction studies: Basic concepts. Handb Clin Neurol 2019;160:217-224.
4. 4.Tankisi H, Burke D, Cui L, et al. Standards of instrumentation of EMG. Clin Neurophysiol 2020; 131(1):243-258.
5. 5.Koo YS, Cho CS, Kim BJ. Pitfalls in Using Electrophysiological Studies to Diagnose Neuromuscular Disorders. J Clin Neurol 2012; 8(1):1-14.
6. 6.Wilbourn AJ. Sensory nerve conduction studies. J Clin Neurophysiol 1994; 11(6): 584-601.
7. 7.Rivner MH, Swift TR, Malik K. Influence of age and height on nerve conduction. Muscle Nerve 2001; 24(9): 1134-1141.
8. 8.Jonas D, Bischoff C, Conrad B. Influence of different types of surface electrodes on amplitude, area and duration of the compound muscle action potential. Clin Neurophysiol 1999; 110(12):2171-2175.

9. 9.Van Dijk JG, Tjon-a-Tsien A, van der Kamp W. CMAP variability as a function of electrode site and size. Muscle Nerve 1995; 18(1): 68-73.
10. 10.Dorfman LJ, Robinson LR. AAEM minimonograph #47: normative data in electrodiagnostic medicine. Muscle Nerve 1997; 20: 4-14.
11. 11.Koo TK, Li MY. A Guideline of Selecting and Reporting Intraclass Correlation Coefficients for Reliability Research. J Chiropr Med 2016; 15(2):155-63.
12. 12.Barkhaus PE, Periquet MI, Nandedkar SD. Influence of the surface EMG electrode on the compound muscle action potential. Electromyogr Clin Neurophysiol 2006; 46(4): 235-239.
13. 13.Ven AA, Van Hees JG, Stappaerts KH. Effect of size and pressure of surface recording electrodes on amplitude of sensory nerve action potentials. Muscle Nerve 2004; 30(2): 234-238.
14. 14.Athar P, Jilani A, Nguyen TT. Comparison of ring versus disposable disk electrodes in recording antidromic sensory median nerve conduction study for diagnosis of carpal tunnel syndrome. J Clin Neurophysiol 2013; 30(4): 428-430.
15. 15.Pandit A, Pattnaik S, Biswas S, Naik BN. Normative Value of F-wave Minimum Latency in a Tertiary Care Center In Eastern India. Neurol India 2025; 73(3):469-473.
16. 16.Dillingham T, Chen S, Andary M, et al. Establishing high-quality reference values for nerve conduction studies: A report from the normative data task force of the American Association Of Neuromuscular & Electrodiagnostic Medicine. Muscle Nerve 2016; 54(3): 366-370.
17. 17.Buschbacher RM. Body mass index effect on common nerve conduction study measurements. Muscle Nerve 1998; 21(11): 1398-1404.