A NEW METHODOLOGY THAT PRESENTS BLOCKS AND THEIR BEHAVIOR WHICH ARE OBSERVED IN JITTER MEASUREMENT OF MYASTHENIA GRAVIS PATIENT RECORDS

Abstract

In this study, an algorithm that demonstrates the behavior of blocks which can be seen with increasing jitter in myasthenia gravis patient recordings was developed. The transmission in neuromuscular junction occurs from nerve axon towards muscle fiber. Myasthenia is a post-synaptic disease that disturbs transmission. It damages the acetylcholine receptors at muscle fiber side. It may cause weakness in several body parts. Jitter measurement is done by using “single fiber or concentric electrode” for diagnosis of disease. Recordings are done under voluntarily contraction or with stimulated method. From 5 myasthenia patients 100 signals were recorded under voluntarily contraction. Recordings are subjected to some operations at first for making them processable. In jitter measurement, the first peak is hold and the amount of variability of the second peak from its previous location is observed. The blocked signals can be shown to electrophysiology expert with developed algorithm. The algorithm has abilities like detecting consecutive blocks, calculating jitter value and the range of the variance between potentials. In patient recordings, it is detected that second peak usually becomes distant from first peak after block. It is foreseen that this new algorithm will reveal a behavior model in jitter measurement of different neuromuscular diseases.

Keywords

• Electromyography
• Biomedical
• Signal processing
• Jitter
• Blocks

MİYASTENİ GRAVİS HASTA KAYITLARINDA JİTTER ÖLÇÜMÜNDE KARŞILAŞILAN BLOKLARI VE DAVRANIŞINI ORTAYA KOYAN YENİ BİR METODOLOJİ

Abstract

Bu çalışmada miyasteni gravis hastalarından alınan kayıtlarda artan jitter ile karşılaşılan blokların davranışını gösteren bir algoritma geliştirilmiştir. Nöromüsküler kavşakta iletim sinir hücresinin aksonundan kas lifine doğru olur. Miyasteni hastalığı, iletimi aksatan post-sinaptik bir hastalıktır. Kas lifi tarafında bulunan asetilkolin alıcılarına zarar verir. Vücudun çeşitli yerlerinde güçsüzlüğe sebep olabilir. Hastalığın tanısında “tek lif elektrodu veya konsantrik elektrot” kullanılarak jitter ölçümü yapılır. Bu ölçüm için kayıtlar istemli kası altında veya uyartım metoduyla yapılır. Beş miyasteni hastasından istemli kası altında her seferinde 100’er adet kayıt alınmıştır. EMG cihazından alınan kayıtlar öncelikle işlenebilir hale getirilebilmek için bazı işlemlere tabi tutulmuştur. Jitter ölçümünde hesap için kullanılan iki pikten birincisi sabit tutulurken, değişinti gösteren ikinci pikin bir önceki konumuna göre değişiklik miktarı gözlemlenir. Bloğa uğrayan sinyaller geliştirilen algoritma ile elektrofizyoloji uzmanına sunulabilmektedir. Algoritma aynı zamanda ardışık blokları da tespit etmek, jitter değerini ve potansiyeller arası değişimin menzilini hesaplamak gibi hünerlere sahiptir. Hastalardan alınan kayıtlarda genellikle blok sonrası ikinci pikin birinci pikten uzaklaştığı tespit edilmiştir. Bu yeni algoritmanın farklı nöromüsküler hastalıkların jitter ölçümlerinde bir davranış modeli ortaya koyacağı öngörülmüştür.

Keywords

• Elektromiyografi
• Biyomedikal
• İşaret işleme
• Jitter
• Bloklar

References

1. Artuğ, N. T., 2015. Taramalı EMG ile Nöromüsküler Parametrelerin Belirlenmesi. Yayınlanmamış Doktora Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Türkiye.
2. Benatar, M., Hammad, M., Doss-Riney, H., 2006. Concentric-needle single-fiber electromyography for the diagnosis of myasthenia gravis. Muscle Nerve, 34, 163–168.
3. Brown, R. H., Cannon, S. C., Rowland, L. P., 2012. Diseases of the Nerve and Motor Unit. E. R. Kandel, J. H. Schwatz, T. M. Jessell, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth (Edt.), Principles of Neural Science, 5. Basım, içinde (s. 314-318). New York: McGraw-Hill
4. Ciafaloni, E., 2019. Myasthenia Gravis and Congenital Myasthenic Syndromes. Continuum (Minneap Minn), 25, 1767-1784.
5. Engel, A. G., Shen, X. M., Selcen, D., Sine, S. M., 2015. Congenital myasthenic syndromes: pathogenesis, diagnosis, and treatment. The Lancet Neurology, 14, 420-434.
6. Engel, A. G., 2018. Congenital Myasthenic Syndromes in 2018. Current Neurology and Neuroscience Reports, 18(8):46, 1-11.
7. Ertaş, M., Baslo, M. B., Yildiz, N., Yazici, J., Oge, A. E., 2000. Concentric Needle Electrode for Neuromuscular Jitter Analysis. Muscle Nerve, 23, 715-719.
8. Gilchrist, J. M., 1992. Single Fiber EMG Reference Values: A Collaborative Effort. Muscle Nerve, 15, 151-161.

9. Gilhus, N. E., Tzartos, S., Evoli, A., Palace, J., Burns, T. M., Verschuuren, J. J. G. M., 2019. Myasthenia gravis. Nature Reviews Disease Primers, 5, 1-30.
10. Kandel, E. R., Siegelbaum, S. A., 2012. Signaling at the Nerve-Muscle Synapse: Directly Gated Transmission. E. R. Kandel, J. H. Schwatz, T. M. Jessell, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth (Edt.), Principles of Neural Science, 5. Basım, içinde (s. 189-209). New York: McGraw-Hill
11. Kouyoumdjian, J. A., Fanini, A. C., Stålberg, E., 2011. Concentric Needle Jitter on Stimulated Frontalis and Extensor Digitorum in 20 Myasthenia Gravis Patients. Muscle Nerve, 44, 912-918.
12. Kouyoumdjian, J. A., Stålberg, E., 2008. Reference Jitter Values for Concentric Needle Electrodes in Voluntarily Activated Extensor Digitorum Communis and Orbicularis Oculi Muscles. Muscle Nerve, 37, 694-699.
13. Kouyoumdjian, J. A., Stålberg, E., 2012. Concentric Needle Jitter in Stimulated Frontalis in 20 Healthy Subjects. Muscle Nerve, 45, 276-278.
14. Machado, F. C. N., Kouyoumdjian, J. A. Marchiori, P. E., 2017. Diagnostic accuracy of concentric needle jitter in myasthenia: Prospective study. Muscle Nerve, 55, 190-194.
15. Sanders, D. B., 2013. Measuring Jitter with Concentric Needle Electrodes. Muscle Nerve, 47, 317-318.
16. Sanders, D. B., Howard, J. F., 1986. AAEE Minimonograph #25: Single-Fiber Electromyography in Myasthenia Gravis. Muscle Nerve, 9, 809-819.
17. Sanders, D. B., Stålberg, E., 1996. AAEM Minimonograph #25: Single-Fiber Electromyography. Muscle Nerve, 19, 1069-1083.
18. Sarrigiannis, P. G., Kennett, R. P., Read, S., Farrugia, M. E., 2006. Single-Fiber EMG with a Concentric Needle Electrode: Validation in Myasthenia Gravis. Muscle Nerve, 33, 61-65.
19. Shieh, P. B., Oh, S. J., 2018. Congenital Myasthenic Syndromes. Neurologic Clinics, 36, 367-378.
20. Stålberg, E., Trontelj, J. V., 1979. Single Fibre Electromyography. Old Woking, UK: Mirvalle Press.