Motor Ünit Sayısı Tahmin Yöntemleri (MUNE)
Motor ünit, bir motor nöron, aksonu, aksonun terminal uçları ve onların innerve ettiği kas liflerinden oluşan fonksiyonel bir birimdir. Santral sinir sisteminin alfa motor nöronlar üzerine olan paralel etkilerinin toplamını effektör organ olan kaslara taşıyan son ortak yol olarak ta tanımlanır. Motor nöronlar beyin sapında kafa çiftleri motor nükleuslarında ve spinal kordda ön boynuz gri maddesinde yerleşiktirler. Motor nöron aksonu myelinize periferik sinirlerde ilerliyerek uçlarda terminallerini verir. Bu terminallerin sayısı motor nöronun innerve ettiği kas lifi sayısını veya “innervasyon oranını” belirler. İnnervasyon oranı ekstraoküler kaslar gibi küçük kitleli ve ince hareketlerden sorumlu kaslarda 50, gastrokinemeus gibi büyük kitleli, ince hareketten çok güçlü olan kaslarda 2000 civarındadır.
Miyopati veya periferik nöropati varlığında motor ünit özelliklerinde değişiklikler oluşur.
Standart EMG yöntemlerinden sinir iletimi çalışmaları periferik motor aksonun fonksiyonundaki değişiklikleri ortaya koyar, fakat bunlar aksonal yıkımın veya alfa motor nöron yıkımının indirekt bulgusudur. Nörojenik veya myojenik bir tutuluşun kesin ayırımı ancak iğne EMG’si ile mümkün olur.
İğne EMG’ sinde Motor Ünit
İğne EMG’de hafif istemli kası ile elde edilen motor ünitler, belli bir amplitüdü, süresi, fazı olan elektriksel aktivitedir. MÜP trifazik bir potansiyeldir. Motor ünitlerin diğer bir karekteristikleri ateşlenme hızı denilen bir saniyedeki yeniden oluşma sayısıdır. Patolojik durumlarda motor ünit özellikleri değişkenlik gösterir.
Aksonal veya alfa motor nöron kaybıyla giden nöropatik bir süreçte özelliklerinden biri belki en önemlisi motor ünit sayısının azalması ve sekonder reinnervasyonun gelişmesi, motor ünit alanının elektriksel anlamda genişlemesidir. Bu nedenle bir nöropatik sürecin izleminin en iyi ölçeği motor ünit sayısının ölçülmesidir. Fakat fizyolojik olarak doğrudan bu işi yapmaya yönelik bir yöntem yoktur. Motor ünit sayısının elektrofizyolojik yöntemlerle indirekt sayımına ilişkin geliştirilmiş yöntemler vardır.
Motor ünit sayımı kayıtlama özelliğine göre 2 temel yöntemle yapılabilir:
a) İğne elektrod kaydı
b) Motor sinir uyarımı ve yüzeyel kas aksiyon potansiyeli kayıtlaması
İĞNE EMG İLE MOTOR ÜNİT SAYISI TAHMİNİ
Standart iğne EMG ile motor ünit sayısı hakkında subjektif bir fikir sahibi olabiliriz. İğne EMG ile volanter maksimal kası sırasında rekruitman veya interferens paterni değerlendirilir. Hafif bir kasıdan maksimal kasıya yükseldikçe mevcut motor ünitlere yenileri katılır. Bilindiği gibi kasılma küçük ünitlerle başlar, kas gücü arttıkça daha büyük ünitler kasılmaya katılır. Buna “Size prensibi” denir. Başlangıçta teker teker seçilebilen ünitler, kasılma belli bir noktaya ulaştığında motor ünitler birbirlerinden ayrılamaz hale gelirler. Buna interferens denir.
İnterferens paterni oluşumunu kasılmaya katılan motor ünit sayısı kadar motor ünitlerin ateşlenme frekansı da belirler. Periferik bir adaptasyonla, az miktarda motor ünit kaybında motor ünit ateşlenme frekansının artışı ile interferens paterni korunabilir ve hatalı normal değerlendirmeye neden olabilir. Motor ünit kaybı orta veya yüksek oranda ise interferns paterni ile motor ünit kaybını anlamak daha kolay hale gelir. Bu yöntem kantitatif ölçekleme sağlamaması ile birlikte hasta uyumunu gerektirmesi gibi olumsuzluklara sahiptir.
Yöntemin Olumsuz Yanları:
İğne EMG ile motor ünit sayısı tahminlemesi 2 yöntemle yapılır:
a)İnterferens paterni değerlendirmesi
b)Rekruitman Analizi
Rekruitman: kasının minimal düzeyinden itibaren artışı ile birlikte mevcut ünitlere yenilerinin eklenmesi anlamında kullanılan bir terimdir.
Rekruitman oranı: Motor ünit ateşlenme hızı/ deşarj yapan motor ünit sayısı
Rekruitman oranı 5 in üzerinde ise motor ünit sayısının düşmesi anlamına gelir.
YÜZEYEL KAYIT-MOTOR SİNİR STİMÜLASYONU YÖNTEMLERİ
a) Sinir iletimleri:
Bileşik kas aksiyon potansiyeli (BKAP) bir kasa ait motor sinirin elektriksel uyarımıyla kas üzerinden elde edilen kasa ait toplam elektriksel aktiviteyi ifade eder. Yüzeyel elektrodla ve monopolar kayıtlama ile elde edilmelidir. BKAP amplitüdü kas liflerinin sayısı ve büyüklüğü ile doğrudan, dolaylı olarakta motor ünit sayısına bağlıdır. Eğer çalışılan kasın nörojenik ve hastalığın akut fazda olduğu biliniyorsa BKAP amplitüdü motor ünit sayısı hakkında kaba bir fikir sahibi olabiliriz. Fakat hastalığın dönemi hakkında bilgimiz yoksa BKAP amplitüdünün düşmesi bize fikir vermeyecektir. Çünkü BKAP amplitüdü myopatik bir süreçte de düşecektir. Ya da hastalık kronik sürece girmişse reinnervasyonun gelişmesi ile BKAP amplitüdü normal kalabilecektir. Ayrıca kişiye ait normal BKAP amplitüdü bilinmediğinden BKAP amplitüdünü motor ünit sayısı yönünden değerlendirmek mümkün olmayacaktır.
Yöntemin Olumsuzlukları:
b)Kantitatif Motor Ünit Sayımı Yöntemleri:
Mc Comas yöntemi
Multipoint stimulasyon
F Dalgası ölçümleri
İstatistiksel tahminleme yöntemi
EMG tetikleme yöntemi
Supramaksimal uyarım ile kastedilen, en yüksek elektriksel uyarım şiddeti ile siniri uyarmak değildir. Uyarımın distalinde o sinirden innerve tüm kas liflerini uyarmış olmayı ifade eder. Stimulus şiddeti gittikçe artırılıyor olmasına rağmen artık BKAP amplitüd ve biçimi değişmiyorsa uyarım supramaksimaldir.
A) EMG spike tetiklemeli motor ünit averajlaması:
Bu yöntemde çift kanallı ve sinyalle tetiklenebilen bir sistem gereklidir. Kayıtlama için 2 elektrod kullanılır. İlk elektrod intramuskuler motor ünit spike tetiklemesi için; konstantrik, bipolar, monooplar veya single fiber elektrodu olabilir. İkinci elektrod yüzeyel elektrodlardır. Bu elektrodların geniş yüzeyli (6x0.8 cm) dikdörtgen gümüş plaka şeklinde olması önerilir. 2 kanaldan ilki motor ünit averajlaması, ikinci kanal spike tetiklemesi için kullanılır.
Bu yöntemde en az 10 tercihan 20 spike tetiklemeli MUP toplanır ve bu ünitlerin amplitüd veya arealarının aritmetik ortalaması alınarak ortalama tek motor ünit büyüklüğü saptanır. Supramaksimal BKAP, kasın motor siniri uyarılarak, aynı yüzeyel elektrodlarla elde edilir. MUNE supramaksimal BKAP’nin ortalama tek motor ünit genliğine bölünmesi ile hesaplanır.
Bu yöntemde bazı nedenlerle hatalı motor ünit sayı sonuçları elde edilir:
a) Tüm motor ünit kayıtları yüzeyden elde edilir. Yüzeyel kaslar için uygun olsa da derin yerleşimli kaslardan elde edilen kayıtlamalarda düşük voltajlı MUP kaydına neden olarak hatalı olarak yüksek MUNE değerlerine neden olabilir.
b) Istemli kası sırasında motor ünitlerin toparlanma gösterdiği varsayılır. Oysa minimal kası sırasında daha küçük ünitler ortaya çıkacağından (size prensibi) hatalı olarak ortalama tek motor ünit amplitüdü düşük hesaplanabilir.
Miller Brown ve Brown sinir terminallerini motor son plak bölgesinde mikrostimulasyon ile uyararak iğne elektrodla motor ünit kaydı almışlardır. Bu yöntem yakın kayıtlama nedeni ile hatayı minimize etmektedir.
B)McComas Yöntemi (HEP veya HİÇ inkrementi)
McComas tarafından1971 de tanımlandı. Uygulaması kolay, güvenilir bir yöntemdir. Periferik bir aksonun elektriksel uyarımı ile motor ünitlerin hep yada hiç kuralına göre uyarıldığı temel mantığından yola çıkarak geliştirilmiştir.
Bu yöntemde stimulus şiddeti çok küçük basamaklarla artırılır( tek bir ünitin uyarılabileceği kadar küçük basamaklar).
Yöntem:
Supramaksimal BKAP’nin Saptanması:
Çalışmada ilk basamak supramaksimal BKAP’nin elde edilmesidir. Bunun için yüzeyel elektrodlardan aktif olanı kasın göbek bölgesine yani motor son plak noktası üzerine referans elektrod elektriksel olarak inaktif bir bölgeye yerleştirilir. Bu şekilde monopolar bir kayıtlama yapılmış olur. Motor sinir stimulasyonu elde edilecek aksiyon potansiyelinin latansı en az 3ms olacak bir noktadan bipolar yüzeyel elektrod ile yapılır. Buradaki amaç stimulus artefakatından korunmaktır. Kayıtlama filtre aralığı 20 Hz- 5Khz olarak ayarlanır. Stimulus süresi 0.05 ms olmalıdır. Supramaksimal BKAP potansiyeli elde edildikten sonra ikinci basamak ortalama tek motor ünit büyüklüğünü hesaplamaktır.
Ortalama tek motor ünit amplitüdünün saptanması:
Stimulus şiddeti sıfıra indirilir. Stimulus çok yavaş olarak artırılarak bazeline' dan ilk sapma noktası ilk motor ünit olarak kabul edilir ve elde edilen trase kaydedilir. İkinci traseye geçilerek kalınan stimulus düzeyinden itibaren akım yavaş artırılarak ilk potansiyelden farklı ilk potansiyel, ilk ve onun üzerine eklenmiş 2. motor ünit olarak kabul edilerek yeniden kaydedilir ve 3. ünitin kaydına geçilir. Bu şekilde toplam 11 basamak ile 10 ünit elde edilmiş olur. Burada önemli nokta kullanılan EMG cihazının store aritmetiği (geometrik çıkarma işlemi) yapabiliyor olmasıdır. Şayet yapmıyorsa amplitüdlerin birbirinden basit aritmetik çıkarma yöntemi de kullanılabilir. Elde edilen bu potansiyeller üzerinde stor aritmetiği uygulanarak; 1, (2-1), (3-2), (4-3), (5-4)….(11-10).. şeklinde 10 ünit elde edilmiş olur. Bunların aritmetik ortalaması hesaplanarak BKAP bölünür ve MUNE elde edilmiş olur.
(MUNE= BKAP/ Ortalama tek motor ünit amplitüdü)
Eğer bir elektriksel uyarım büyük veya küçük motor ünitleri selektif olarak uyarıyorsa ortalama tek motor ünit amplitüdünde hata oluşacaktır. Bu doğrudan MUNE yi etkiliyecektir.
McComas yönteminin daha sonra modifikasyonları tanımlanmıştır. Bunlar:
1) Hatalı ölçümleri gidermek için otomatik bilgisayarlı yöntemler
2) Sinir boyunca değişik noktalardan uyarım (Multipoint stimulasyon)
3) Değişik şekilde ve büyüklükte elektrod kullanımları
4) Artan stimulus şiddetini otomatik olarak belirliyen ve yapan bilgisayar yazılımları
5) Motor son plak bölgesinde sinir terminallerinin mikrostimülasyon ile uyarılması
İnkremental metod, şiddetli myopati veya nöropatilerde “nascent” ünitlerin varlığında yani tek motor ünit amplitüdü düşük olduğunda güvenilir değildir. Basamakları değerlendirmekteki güçlük nedeni ile yanılgı şansı artar.
C) Multiple Point Stimulasyon ile MUNE (MPS)
1993 te Doherty ve Brown tarafından tanımlandı. Yöntem düşük stimulasyon düzeyi ile elde edilen tek MUP değişkenliklerini en aza indirmek için motor aksonu değişik noktalarda uyararak yapılır. Bu yöntemin tanımlanmasından kısa bir süre sonra Stashuk olası MUP belirlemek için otomatik çıkartma işlemi yapan bir program geliştirdi.
MPS median, ulnar ve peroneal sinir gibi uzun bir trase boyunca uyarılabilecek uzun sinirlerde uygulanır. Bir sinir üzerinde değişik noktalardan bazeline da sıfır çizgisinden farklı ilk potansiyellerin kayıtlanması ile yapılır. Bu şekilde 10 potansiyel elde edilerek ortalama tek MUP amplitüdü belirlenir.
Bu yöntem ile ardışık aynı noktada ardışık uyarımdan kaçınılmış olur (bu ALS gibi inmatür son plağın bulunduğu hastalıklarda önemli kabul edilir).
D) F Dalgası ile MUNE (Doherty, Stashuk, Brown)
F dalgasının tek MUP’un büyüklüğünü belirlemede kullanılabileceği idddia edilmiştir. Bir periferik motor aksonun supramaksimal uyarımı ile antidromik olarak bazı ön boynuz hücrelerinin aktive olması F yanıtı üretmektedir. F yanıtı az sayıda alfa motor nöronun aktive edilmesi ile oluşur. Tekrarlayan supramaksimal uyarımlar ile değişik nöron grupları uyarılır ve değişik şekillerde F yanıtları oluşur. Değişik F yanıtlarının kaydedilmesi ile ortalama tek motor ünit amplitüdü belirlenir. Bu değerin BKAP bölünmesi ile MUNE elde edilir.
Maksimal BKAP’nin %10-50 elde edilecek şekilde motor sinir uyarılır. Yaklaşık 300 uyarı ile elde edilen F yanıtlarından identikal olanları seçilir (latan, amplitüd ve şekil olarak). Burada tek üniti bulma olasılığı %1-10 kadar aslında %1 ‘e yakındır. Bu tür ünitler tek bir motor nöronun ürettiği MUAP olarak kabul edilerek ortalamalrı alınır ve ortalam tek motor ünit amplitüdü bulunur.
Bu yöntemin manuel olarak yapılması çok zordur, mutlaka bir bilgisayar programına ihtiyaç duyulur.
E) İstatiksel Tahmin Yöntem ile MUNE (Daube)
İnkremental stimulasyon (McComas) yöntemine benzer fakat ortalama tek motor ünit amplitüd belirlenmesinde temel hesaplama mantığı farklıdır.
İstatistiksel metodta bireysel bir ünitin büyüklüğünü belirleme çabası yoktur. Yöntem çok sayıda ölçülmüş stepslerdeki varyans ile bireysel steplerin (stepler poison dağılımı gösterdiğinde) arasındaki ilişkiye dayanır. Hesaplamada bireysel MUP amplitüdü ölçülmez, yalnızca belli bir aralıkta verilen değişen stimulus şiddeti ile elde edilen BKAP amplitüdlerinin istatistiksel dağılımına bakılır. Burada poison istatistiği kullanıldığından çok küçük amplitüd değişimlerine bile yüksek duyarlılık vardır. Bu nedenle özellikle normal birteylerde ve miyopatlerde rastlanabilecek çok küçük ünitlere bile duyarlılığı yüksektir. Poison istatistiğinde ölçüm serisi tek bir komponente bölünür. Tek komponentin büyüklüğü ölçüm serisinin varyansına eşittir.
Diğer yöntemlerde aynı uyarı ile ünitin hep aynı büyüklükte çıkacağı varsayılır, oysa nöromuskuler blokların olabildiği durumlarda bu doğru değildir. Bu nedenle istatiksel bir değerlendirmeye ihtiyaç vardır. Eğer bri ölçüm serisinde bireysel değerler büyükse dağılım poisondan ziyade normale yani gaussian dağılıma yaklaşır. Bu durumda bile motor ünit sayım hatası %10 civarında kalır.
İstatistiksel yöntemde uyarım, kayıtlamalarda en azından 3 veya 4 stimulasyon aralığından verilir. Önce supramaksimal BKAP saptanarak buna bağlı maksimal stimulus çıkışı saptanır. Buna değer yüzde yüz kabul edilerek, aralıklar maksimal yanıtı ortaya çıkaran stimulus şiddetinin %10’ u birimlerle 4 stimulus penceresi belirlenir. Örneğin maksimal çıktının %10-20, %25-35, %40-50, %70-80 aralıkları gibi. Bu pencerelerin herbirinde stimulus yavaşça artırılarak 30 BKAP’ı elde edilir. İstatistiksel bir yöntem olduğundan örneklem sayısı ne kadar çoksa doğruluk oranı o kadar yükselir, bu nedenle bu test sırasında en az 300 örneklem toplanır.
Yazan: Prof.Dr. Burhanettin Uludağ
Not: Bu yazının her haklı saklıdır. Tamamı veya bir kısmının kaynak gösterilmeden herhangi bir ortamda kullanımı yazarın iznine tabidir.