Katsaus tieteessä Juhani Partanen dosentti, ylilääkäri HUS-kuvantaminen, kliininen neurofysiologia Jorvin sairaala, kliinisen neurofysiologian osasto juhani.v.partanen@hus.fi ENMG-tutkimuksen kliininen käyttö ENMG (elektroneuromyografia) on sähköinen tutkimus, jolla selvitetään neuromuskulaarijärjestelmän oireiden, kuten raajan puutumisen, lihasheikkouden, kramppien ja lihasjäykkyyden, syitä ja astetta. ENMG:ssa käytetään useita menetelmiä, kuten liike- ja tuntohermojen johtumis- sekä heijastemittauksia (neurografia) ja lihastoiminnan sähköistä mittaamista (myografia). Kliininen neurofysiologi kuvaa poikkeavat havainnot ja antaa kannanoton kliiniseen kysymyksenasetteluun, mutta potilasta hoitava lääkäri tekee lopullisen diagnoosin. ENMG-lausunnossa kuvataan löydökset, ja yhteenvedossa arvioidaan löydösten kliininen korrelaatio. Lausuntoon liitetään myös taulukko mittauksista sekä tarvittaessa löydöksiä selkeyttäviä dokumentteja. Vertaisarvioitu VV Elektroneuromyografiassa (ENMG) tutkitaan ääreishermoja ja lihaksia sähköisillä menetelmillä (1). Neurografialla tarkoitetaan ääreishermojen mittauksia. Näihin kuuluvat motoriset (liikehermojen) ja sensoriset (tuntohermojen) johtonopeudet, viiveaikojen ja vasteiden amplitudien mittaukset sekä heijastemit taukset. Neurografialla tutkitaan paksuja hermosäikeitä (sensoriset A-alfa- ja A-beeta-hermosäikeet sekä motoriset hermosäikeet) (2). Elektromyografia (EMG) tarkoittaa lihasten sähköisen toiminnan tutkimusta levossa ja lihassupistuksessa. Yleensä EMG tehdään lihakseen työnnetyllä neulaelektrodilla (neula-emg) (3). Lihaskalvo- ENMG on erikoistutkimus, jota käytetään lihaskalvon ionikanavahäiriöiden diagnostiikassa (4). Yksisyy-EMG on menetelmä hermo-lihasliitoksen toiminnan tutkimiseen (5). Oireita, joiden perusteella ENMG-tutkimusta pyydetään, ovat puutuminen, tuntopuutos, kiputilat, lihasheikkous, lihasatrofia, faskikulaatio, krampit ja lihasjäykkyys. ENMG-lähetteessä tulee olla esitiedot, kysymyksenasettelu ja työdiagnoosi. Lopullisen diagnoosin tekee potilasta hoitava kliinikko, koska hänellä on käytettävissään kaikki potilaan sairautta koskevat tutkimustulokset. Diagnooseja, joissa ENMG yleensä on hyödyksi on lueteltu taulukossa 1. Liikehermojen tutkimus Liikehermoja tutkitaan antamalla lyhyt sähköinen ärsyke (stimulus) liikehermoon ja rekisteröimällä vaste lihaksesta pintaelektrodeilla (6). Tällöin aktiivinen elektrodi on lihaksen päällä ja vertailuelektrodi (referenssi) lihaksen ulkopuolella, esimerkiksi luun tai nivelen päällä. Motorisia hermosäikeitä käynnistävä ärsyke annetaan sekahermoon ihon pinnalta (kuva 1). Ärsyke säädetään siten, että saadaan mahdollisimman iso (supramaksimaalinen) lihasvaste, M-aalto. Viiveaika stimulaatiohetkestä vasteen alkuun kuvastaa aktiopotentiaalien johtumista hermossa, hermo-lihasliitoksessa ja lihassyissä. Lihasvasteen amplitudi on lihassyiden aktiopotentiaalien summa. Motorisen hermojohtonopeuden mittauksessa stimuloidaan hermoa kahdesta kohdasta, ja johtonopeuden laskemiseksi näiden kohtien väli matka jaetaan viiveaikojen erotuksella. Johtonopeusmittauksen yhteydessä voidaan mitata myös heijaste, F-aalto. Distaalisessa stimulaatiopisteessä käynnistyvät motorisen hermon aktiopotentiaalit menevät paitsi suoraan lihakseen myös päinvastaiseen suuntaan, kohti selkäydintä. Selkäytimen liikehermosolut palauttavat osan väärään suuntaan tulevista aktiopotentiaaleista, ja ne voidaan rekisteröidä lihaksesta F-aaltoina (kuva 2). Kyseessä ei siis ole refleksi, vaan liikehermosäikeiden heijastevaste. Näin selvitetään hermojohtuminen koko alemman motoneuronin alueelta. F-aallon normatiivisuuden arvioinnissa otetaan huomioon tutkittavan pituus. F-aaltoja täytyy rekisteröidä useista vasteista (joko seitsemän F-aaltoa tai 20 stimulusta), koska ne jonkin verran vaihtelevat viiveajan ja muodon suhteen. Aktiopotentiaalia palauttava liikehermosolu tai soluryhmä vaihtelee. F-aallosta arvioidaan yleensä minimilatenssi, mutta huomiota kiinnitetään myös vasteen toistumiseen (persistenssi) sekä viiveajan vaihteluun (kronodispersio) (7). 2113
Katsaus Taulukko 1. Diagnooseja, joissa ENMG-tutkimus on usein aiheellinen. Diagnoosi tai tila Hermopinteet ja -kompressiot (ääreishermo) Juurivauriot (cauda-oireet: heti) Polyneuropatia (aksonaalinen/demyelinoiva) Hermovammat Lihassairaudet (mm. dystrofiat, myosiitit) Motoneuronitaudit (ALS, periytyvät) Akuutti polyradikuliitti (AIDP, AMAN, AMSAN) Hankitut ääreishermovauriot (immuunitaudit, CIPD, MADSAM, paraneoplastiset) Myasteniat (myastenia gravis, myasteeninen oireyhtymä) Ei-dystrofinen myotonia (ionikanavahäiriöt) AIDP: akuutti immuunivälitteinen demyelinoiva polyradikuloneuriitti (Guillain-Barré) AMAN: akuutti motorinen aksonaalinen neuropatia AMSAN: akuutti motorinen ja sensorinen aksonaalinen neuropatia CIDP: krooninen immuunivälitteinen demyelinoiva polyradikuloneuriitti MADSAM: Lewis-Sumner oireyhtymä, krooninen hermovasteen salpautuminen kuva 1. ENMG:n suositeltava ajankohta (oireiden alusta) 3 vk 3 kk 3 vk 3 kk 1 vk 3 kk 1 vk 3 kk 3 vk 3 kk 1 kk 6 kk Heti 1 vk 3 kk 1 kk 3 kk 1 kk 1 v Tuntohermojen tutkimus Tuntohermojen mittauksessa stimulaatio annetaan hermorunkoon ja tuntohermovaste rekisteröidään hermorungon päältä toisesta kohdasta (6). Joissakin tapauksissa käytetään ohuita N. medianuksen M-aallon mittaaminen ranteesta kämmenlihakseen. Yllä: Stimulaatio tapahtuu valkoisella huopatappielektrodilla ja rekisteröinti pintaelektrodeilla. Alla: Mitattu M-aalto, josta saadaan vasteen viiveaika 3,2 ms ja koko 9,4 mv. hermon viereen asetettuja sensorisia neulaelektrodeja. Tuntohermon johtonopeutta voidaan mitata aktiopotentiaalien normaalia kulkusuuntaa vasten (antidroominen mittaus) tai normaalin kulku suunnan mukaisesti (ortodroominen mittaus). Molemmilla mittaustavoilla on omat etunsa, mutta antidroomisella mittauksella saadaan isokokoisemmat vasteet. Raajojen ääriosissa johtonopeusarvot vaihtelevat lämpötilan mukaan, joten mittausalueen iholämpö mitataan, ja usein viileitä raajoja lämmitetään tarvittaessa. Lämpötilan vaikutus on 1,2 2,0 m/s/aste, joten on suositeltavaa mitata johtonopeudet iholämmön ollessa yli 30 C. Lisäksi otetaan huomioon ikä- ja pituusvaikutus (2,8). Iäkkäillä henkilöillä johtonopeusarvot ovat hieman hitaampia kuin nuorilla, ja pitkillä ihmisillä etenkin alaraajojen johtonopeusarvot ovat hitaampia kuin lyhyillä. Sensorisen hermovasteen amplitudissa on voimakas ikävaikutus (9). Tavalliset sensoriset johtonopeusmittaukset kohdistuvat A-beeta-säikeisiin. Sekahermojohtonopeuden mittauksella, jolla mitataan koko hermorungon vaste, voidaan mitata sensorisia A-alfa-säikeitä. Nämä erittäin nopeat hermosäikeet tulevat lihassukkuloista (Ia-afferentit). Koska ne ovat hermorungon nopeimpia säikeitä, määräytyy sekahermojohtonopeus niiden tuottaman vasteosan perusteella, vaikka summavasteessa ovat mukana myös A-beeta-säikeet sekä motoriset säikeet (2). Refleksimittaus Myotaattista refleksiä (H-refleksi) mitattaessa ärsyke annetaan sähköisenä sekahermorunkoon, yleensä polvi- tai kyynärtaipeessa (6). Submaksimaalisella stimulaatiolla pyritään aktivoimaan ensisijaisesti tuntohermosäikeet. Sekahermon afferentit aktiopotentiaalit laukaisevat refleksivasteen selkäytimestä, ja refleksivaste voidaan rekisteröidä lihaksen pinnalta. Samalla nähdään suora lihasvaste eli M-aalto. Kun stimulusta suurennetaan supramaksimaaliseksi ja M-aalto on suurimmillaan, todetaan refleksivasteen salpautuminen (kuva 3). Refleksikaaren afferentti eli tunto-osa muodostuu A-alfa-säikeistä ja efferentti osa motorisista säikeistä (10). H-refleksiä mitataan joko stimuloimalla nervus tibialista polvitaipeesta ja rekisteröimällä (S1 2 refleksikaari) soleus-lihaksesta tai sti- 2114
tieteessä kuva 2. N. medianuksen normaali F-vaste. Minimilatenssi on 24,8 ms ja maksimilatenssi 27,4 ms, kronodispersio on 2,6 ms. Pystyviiva on normaalikeskiarvo, jossa potilaan pituus on otettu huomioon. kuva 3. muloimalla nervus medianusta kyynärtaipeesta ja rekisteröimällä (C6 7 refleksikaari) flexor carpi radialis -lihaksesta (11). H-refleksin arvioinnissa tulee ottaa huomioon tutkittavan pituus ja ikä. Lisäksi arvioidaan H-refleksin ja M-vasteen amplitudisuhdetta, jolla havaitaan refleksin mahdollinen vaimeneminen. H-refleksin etuna on, että päästään tutkimaan myös sensorista takajuurta. Muuten juurioireyhtymätutkimuksissa selvitetään lähinnä motoristen etujuurten vaurioita. Lisäksi pitkän refleksikaaren tutkiminen on hyödyksi polyneuropatioiden diagnostiikassa ja erityisesti paksujen A-alfasäikeiden vaurioitumisen arvioinnissa. N. tibialiksen H-refleksin mittaus. Stimulaatio 1 j/s suoritetaan polvitaipeessa. Heijastevaste on maksimissaan submaksimaalisella stimulaatiolla (9,6 ma) mutta salpautuu supramaksimaalisella stimulaatiolla 16,6 ma. H-viiveaika on 31,3 ms. Z-arvo +1,4 (normaali), M/H amplitudisuhde 1,2 (normaali). Neula-EMG Normaali lepotoiminta Neula-EMG:ssa lihasta tutkitaan neulaelektrodilla (12). Tavallisimmin käytetään konsentrista neulaelektrodia, jossa neulan sisällä olevan langan kärki toimii rekisteröivänä elektrodina ja neulan kanyyli vertailuelektrodina. Neulan ollessa lihaskudoksessa se rekisteröi lihassyiden toimintaa. Lihaksessa olevat hermosäikeet ovat liian ohuita näkyäkseen tutkimuksessa (13). Lihaksesta tutkitaan sekä lepotoiminta että tahdonalainen toiminta. Lepotoiminnan tutkimisessa neulalla tehdään pieniä liikkeitä lihaskudoksessa, jolloin havaitaan insertiotoimintaa, kun liikkuva neula vaikuttaa lihassyiden kalvopotentiaaleihin (14). Insertiotoiminta koostuu etenevistä lihassyiden aktiopotentiaaleista, eikä sitä tavata lihaskudoksen ulkopuolella rasva- tai sidekudoksessa. Yleensä insertiotoiminta loppuu heti neulan liikkeen loppuessa, mutta joskus neulan liikkeen pysähtyessä ilmaantuu kuitenkin vielä jokunen ylimääräinen aktiopoten tiaali. Tällöin puhutaan vilkastuneesta insertiotoiminnasta. Tämä on yleensä epäspesifinen ilmiö. EMG-neula voi osua rentoutuneessa lihaksessa aktiiviseen pisteeseen, jossa nähdään ja kuullaan pieniä, kohisevia miniatyyripäätelevypotentiaaleja (MEPP). Nämä ilmaisevat, että neula on hermo-lihasliitoksen kohdalla. MEPP:t ovat paikallisia pieniä lihassyyn depolarisaatioita, jotka aiheutuvat hermopäätteestä spontaanisti tihkuvista välittäjäainekvanteista. Ne eivät kuitenkaan aikaansaa etenevää aktiopotentiaalia lihassyyssä ilman hermoimpulssia (15). Aktiivisessa pisteessä voidaan tavata myös päätelevypiikkejä, jotka puolestaan ovat tunnistettavissa sekä aaltomuotonsa että hyvin epärytmisen toistumistapansa perusteella (16). Päätelevypiikkien uskotaan syntyvän EMG-neulan ärsyttäessä lihaksen sisäisiä pieniä liikehermohaaroja. Näin syntyvät aktiopotentiaalit siirtyvät hermo-lihasliitoksen yli lihassyyhyn, josta sama neula ne rekisteröi (13). Kokeellisissa tutkimuksissa tätä ilmiötä ei ole havaittu (17,18,19). Päätelevypiikit saattavatkin olla lihassukkulan lihassyiden aktiopotentiaaleja: niitä on sekä paikallisia hermo-lihasliitoksessa että lihassyyssä eteneviä. Vastaava havainto on tehty kokeellisessa tutkimuksessa. Lihassukkuloiden tumapussisyissä on paikallinen ja tumaketjusyissä on etenevä potentiaali (20,21,22,23). Yleensä 2115
Poikkeava lepotoiminta Rentoutuneessa lihaksessa tärkein poikkeava löydös on fibrillaatiotoiminta, joka syntyy hermotuksensa menettäneessä lihassyyssä tai sen osassa yhdeksän päivän kolmen viikon kuluttua vauriosta (24). Hermovauriokohdan etäisyys lihaksesta vaikuttaa: kaukana vauriokohdasta fibrillaatiot kehittyvät vasta kolmen viikon kuluttua. Fibrillaatio voi esiintyä kahtena eri aaltomuotona: fibrillaatiopotentiaaleina ja positiivisina terävinä aaltoina (12) (kuva 4). Neuropatioissa fibrillaatio on luotettava aksonivaurion merkki, mutta fibrillaatioita syntyy myös primaarisissa lihassairauksissa. Jos sairaus katkoo lihassyitä, rupeavat hermotuksensa menettäneet lihassyyn osat muodostamaan fibrillaatioita. Fibrillaatio on lihassyyn spontaania supistelua. Helpoimmin tunnistettava fibrillaatiotyyppi on rytminen fibrillaatio. Hermosäievaurion jälkeen lihassyykalvon fysiologia muuttuu: kalvojännite pienenee, muuttuu labiiliksi ja oskilloi helposti. Samalla lihaskalvon refraktaariaika pitenee (ad n. 100 ms), joten aktiopotentiaalit eivät voi toistua kovin nopeasti (25). EMG-neulan osuessa lihaskalvoon kalvojännite rupeaa heilahtelemaan rytmisesti. Aina kun jänniteheilahdus saavuttaa aktiopotentiaalin ärsytyskynnyksen, syntyy lihassyyssä etenevä fibrillaatiopotentiaali. Fibrillaatiot toistuvat jänniteheilahdusten tahdissa niin kauan kuin jänniteheilahdukset yltävät ärsytyskynnykseen. Neula-EMG:ssä fibrillaatiosarja nähdään potentiaaleina, joiden taajuus on varsin säännöllinen (26). Positiiviset terävät aallot toimivat samalla tavalla, mutta niissä EMG-neula estää aktiopotentiaalin etenemisen neulan ohitse ja aaltomuoto muuttuu. Fibrillaatioita voi esiintyä myös epärytmisinä, yleensä 1 3 kuukautta hermo- tai lihasvaurion jälkeen. Epärytmisten fibrillaatioiden patofysiologia on aivan erilainen: ne syntyvät T-tubulusten tyvessä aktivoituvista paikallisista potentiaaleista, jotka ärsytyskynnyksen saavutettuaan voivat laukaista fibrillaatiopotentiaalin lihassyyhyn (26). Lihassyyn pidentynyt refraktaariaika kuitenkin estää uuden fibrillaatiopotentiaalin nokuva 4. Lihaksen poikkeava lepotoiminta ja fibrillaatio. A. Päätelevykohinaa, miniatyyripäätelevypotentiaaleja. B. Päätelevypiikkien käynnistyminen lihaksen (gastrocnemius) passiivisessa venytyksessä. C. Rytminen fibrillaatio. D. Epärytminen fibrillaatio, kaksi aaltosarjaa samanaikaisesti (iso ja pieni). Huomaa, että potentiaalien väliaika on yli 100 ms. A B C D kipu tuntemus neula-emg:n yhteydessä on lievä, mutta aktiivisissa pisteissä voi yllättäen tuntua voimakas pistotuntemus, eli niissä on myös kipureseptoreja (20). 2116
tieteessä Kirjallisuutta 1 Falck B. ENMG-tutkimuksen käyttö, tutkimuksen suunnittelu ja lausunto. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006:451 63. 2 Metso AJ, Palmu K, Partanen JV. Compound nerve conduction velocity a reflection of proprioceptive afferents? Clin Neurophysiol 2008;119:29 32. 3 Preston DC, Shapiro BE. Basic electromyography. Kirjassa: Preston DC, Shapiro BE, toim. Electromyography and neuromuscular disorders, 3. painos. Philadelphia: Elsevier 2013;220 34. 4 Fournier E, Viala K, Gervais H ym. Cold extends electromyography distinction between ion channel mutations causing myotonia. Ann Neurol 2006;60:356 65. 5 Stålberg E, Trontelj JV, Sanders DB. The motor unit and motor unit action potential. Kirjassa: Single fiber EMG, 3. painos. Endshagen: Fiskebäckskil 2010;1 6. 6 Falck B. Neurografia. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006:395 417. 7 Mesrati F, Vecchierini MF. F-waves: neurophysiology and clinical value. Neurophysiologie Clinique 2004;34:217 43. 8 Lang AH, Forsström J, Björkqvist SE, Kuusela V. Statistical variation of nerve conduction velocity. An analysis in normal subjects and uraemic patients. J Neurol Sci 1977;33:229 41. 9 Benatar M, Wuu J, Peng L. Reference data for commonly used sensory and motor nerve studies. Muscle Nerve 2009;40:772 94. 10 Bear MF, Connors BW, Paradiso MA, toim. Neuroscience, exploring the brain, 3. painos. Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins 2007;392 4. 11 Jabre JF. Surface recording of the H-reflex of the flexor carpi radialis. Muscle Nerve 1981;4:435 8. 12 Falck B. Elektromyografia. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006;420 41. 13 Brown WF, Varkey GP. The origin of spontaneous electrical activity at the end-plate zone. Ann Neurol 1981;10:557 60. 14 Dumitru D, Zwarts MJ. Needle electromyography. Kirjassa: Dumitru D, Amato AA, Zwarts MJ, toim. Electrodiagnostic medicine, 2. painos. Philadelphia: Hanley & Belfus Inc 2002;257 91. 15 Wiederholt WC. End-plate noise in electromyography. Neurology 1970;20:214 24. 16 Partanen J. End plate spikes in the human electromyogram. Revision of the fusimotor theory. J Physiol (Paris) 1999;93:155 66. pean käynnistymisen, joten myös epärytmisissä fibrillaatioissa potentiaalien minimitoistumisaika on pitkä. Tällä perusteella ne voidaan erottaa päätelevypiikeistä, joiden minimitoistumisaika on lyhyt (alle 20 ms), ja joilla lisäksi on erilainen aaltomuoto (27) (Kuva 4). Muita spontaanitoiminnan muotoja ovat mm. faskikulaatio, myotoniset sarjat, kompleksiset toistuvat sarjat (CRD) ja myokymia. Faskikulaatiot ovat tavanomainen löydös motoneuronitautia sairastavilla ja yleisiä neuropatiapotilailla. Myös hyvänlaatuisia faskikulaatioita esiintyy usein. Myotoniset sarjat ovat tyypillinen löydös myotonista dystrofiaa sairastavilla. Ei-dystrofista myotoniaa tavataan potilailla, joilla on lihaskalvon ionikanavahäiriö. Oireina ovat lihasjäykkyys ja krampit. Myotonisia sarjoja voi esiintyä myös neuropatiapotilailla, ja yksittäiset sarjat ovat tavallisia mm. selkälihaksen juurivaurion yhteydessä. CRD ilmaantuu usein kroonista neuro- tai myopatiaa sairastaville (28). Kuitenkin pienellä osalla myofaskiaalista lihaskipua sairastavista potilaista tavataan CRD ilman mitään muita EMG-muutoksia (29,30), ja CRD on kuvattu jopa normaalissa lihaksessa (31). Myokymia ja neuromyotonia ovat ilmiöitä, joissa esiintyy suurella taajuudella spontaanisti toistuvia motorisia yksikköpotentiaaleja (12). Normaali ja poikkeava tahdonalainen toiminta Tahdonalaista toimintaa tutkitaan pyytämällä potilasta supistamaan lihasta voimakkaasti. Liikettä vastustamalla pyritään isometriseen supistukseen, jolloin EMG-neulan pisto yleensä tuntuu melko vähän. Lihasupistuksessa aktivoituu motorisia yksiköitä. Motorinen yksikkö tarkoittaa yhtä liikehermosolua ja kaikkia niitä lihassyitä, joita tämä solu hermottaa tutkittavassa lihaksessa. Motorinen yksikköpotentiaali (MUP) on näiden lihassyiden aktiopotentiaalien summa. Maksimisupistuksessa motorisia yksikköpotentiaaleja käynnistyy hyvin runsaasti ja EMGrekisteröinnissä tämä näkyy interferenssikuviona: yksittäisiä motorisia yksikköpotentiaaleja ei juurikaan voi erottaa toisistaan, vaan kuvaruutu täyttyy lihasaktiviteetista (12). Jos motoristen hermosäikeiden määrä on vähentynyt, ei päästä interferenssikuvioon, vaan todetaan yksikkökatoa, ja aktivaatiokuvio harvenee (kuva 5 a, b). Kevyellä lihassupistuksella tarkastellaan motoristen yksikköpotentiaalien ominaisuuksia. Normaali MUP on kolmivaiheinen aalto, josta arvioidaan sen kesto ja koko. Päätelevyvyöhykkeellä aallon ensimmäinen positiivinen vaihe voi puuttua, jolloin nähdään suoraan negatiiviseen suuntaan alkava motorinen yksikköpotentiaali. Ensimmäisen positiivisen heilahduksen kesto kuvastaa MUP:n rekisteröintipaikan välikuva 5. EMG-rekisteröinnissä näkyvä lihaksen normaali ja poikkeava toiminta. A. Normaali interferenssikuvio EMG:ssa tervettä lihasta voimakkaasti supistettaessa. B. ALS-potilaalla ilmenevä yksikkökato. A B 2117
Katsaus 17 Adrian ED. The effects of injury on mammalian nerve fibres. Proc Roy Soc Ser B 1930;106:596 618. 18 Wall PD, Waxman S, Basbaum AI. Ongoing activity in peripheral nerve: injury discharge. Exp Neurol 1974;45:576 89. 19 Macefield VG. Spontaneous and evoked ectopic discharges recorded from single human axons. Muscle Nerve 1998;21:461 8. 20 Partanen JV, Nousiainen U. End plate spikes in electromyography are fusimotor unit potentials. Neurology 1983;33:1039 43. 21 Partanen J. Electromyography in myofascial syndrome. Kirjassa: Schwartz M, toim. EMG methods for evaluating muscle and nerve function. Rijeca: Intech Open, www.intechopen.com. 2011;55 64. 22 Partanen J, Palmu K. Different ways of propagation of human end plate spikes. Muscle Nerve 2009;40:720 1. 23 Barker D, Bessou P, Jankowska E, Pagés B, Stacey MJ. Identification of intrafusal muscle fibres activated by single fusimotor axons and injected with fluorescent dye in cat tenuissimus spindles. J Physiol 1978;275:149 65. 24 Partanen JV, Danner R. Fibrillation potentials after muscle injury in humans. Muscle Nerve 1982;5:S70 3. 25 Thesleff S. Fibrillation in denervated mammalian muscle. Kirjassa: Culp WJ, Ochoa J, toim. Abnormal nerves and muscles as impulse generators. New York: Oxford University Press 1982;678 94. 26 Purves D, Sakmann B. Membrane properties underlying spontaneous activity in denervated muscle fibres. J Physiol 1976;239:125 53. 27 Partanen J. Different types of fibrillation potentials in human needle EMG. Kirjassa: Turker H, toim. Electrodiagnosis in new frontiers of clinical research. Rijeca: Intech Open, www.intechopen. com. 2013:43 56. 28 Emeryk B, Hausmanova- Petrusewicz I, Novak T. Spontaneous volleys of bizarre high-frequency potentials (b.h.f.p.) in neuro-muscular diseases. I. Occurrence of spontaneous volleys of b.h.f.p. in neuro- muscular diseases. Electromyogr Clin Neurophysiol 1974;14:303 12. 29 Ojala TA, Arokoski JPA, Partanen JV. Needle-electromyography findings of trigger points in neck-shoulder area before and after injection treatment. J Musculoskel Pain 2006;14:5 14. 30 Partanen J, Ojala T, Arokoski JPA. Myofaskiaalinen oireyhtymä lihasjuostekipu. Duodecim 2010;126:1921 9. 31 Daube JR, Rubin DI. Needle electromyography. Muscle Nerve 2009;39:244 70. 32 Koivu M. Ääreishermojen ja lihasten anatomia ja fysiologia. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006;383 91. matkaa päätelevyvyöhykkeelle, jossa lihaksen hermo-lihasliitokset sijaitsevat. Hermoversominen aiheuttaa motorisen yksikköpotentiaalin keston pitenemistä, amplitudin kasvamista ja vaiheiden lisääntymistä. Hermovaurion jälkeen lihakseen jäljelle jääneet hermosäikeet muodostavat versoja, jotka hermottavat uudelleen niitä lähellä olevia lihassyitä (12). Näin ollen lihakseen jäljelle jääneiden motoristen yksiköiden koko kasvaa, kun niihin liittyy aikaisempaa enemmän lihassyitä. Hermoversomisen alkuvaiheessa nähdään pitkäkestoisia ja monivaiheisia yksikköpotentiaaleja. Hermoversojen myelinisoituessa niiden johtumisaika lyhenee. Tällöin niiden hermottamien lihassyiden potentiaalit pyrkivät yhdistymään motorisen yksikköpotentiaalin pääkomponenttiin, jonka amplitudi vastaavasti kasvaa. Lihasbiopsiassa tätä vaihetta kuvastaa syytyyppiryvästyminen: hermoverso on hermottanut useita vierekkäisiä hermotuksensa menettäneitä tai uudistuvia lihassyitä (32). Tuoreeseen hermoversomiseen liittyy myös uusien hermo-lihasliitosten muodostuminen. Alkuvaiheessa ne ovat vielä kypsymättömiä ja aktiopotentiaalin siirtyminen synapsin yli on epästabiilia. Tämä nähdään tavallisessa neula- EMG:ssa lisääntyneenä syyvärinänä ja salpautumisena. Myös voidaan todeta motorisen yksikköpotentiaalin amplitudin hytkymistä (5). Tarkastelemalla EMG:ssä hermovaurioon liittyvää fibrillaatiotoimintaa sekä subakuuttiin vaurioon liittyviä motoristen yksikköpotentiaalien hermoversomisilmiöitä ja lopulta krooniseen tai vanhaan vaurioon liittyvää suuriamplitudisuutta sekä yksikkökatoa, voidaan arvioida karkeasti hermovaurion voimakkuus ja ikä. Spontaanin toiminnan ilmenemismuodot ja määrä sekä yksikkökadon ja motorisen yksikköpotentiaalin muutosten voimakkuus arvioidaan jokaisen lihaksen kohdalla erikseen ENMG-tutkimuksen taulukkoon. Primaarisessa lihassairaudessa eli myopatiassa motoriset yksiköt menettävät lihassyitä, minkä seurauksena motorinen yksikköpotentiaali pienenee ja muuttuu polyfaasiseksi. Lihassupistuksessa nähdään varhainen käynnistyminen, mikä tarkoittaa hyvin runsasta pienten motoristen yksikköpotentiaalien aktivaatiota näennäisesti kevyellä lihassupistuksella. Interferenssikuvio jää matala-amplitudikseksi (3). Todettakoon, että on myös sentraalisia syitä lihaksen niukkaan aktivaatioon: motorisen järjestelmän sairauksissa lihasta ei aina voi aktivoida kunnolla. Joskus tervettäkin lihasta on vaikea aktivoida tai sen supistus on vaillinaista psyykkisistä syistä tai kivun takia. Hermo-lihasliitosten sairaudet Myastenioiden tutkimisessa käytetään dekrement-testiä eli toistostimulaatiota. Annettaessa motoriseen hermoon toistuvaa ärsykettä 3 j/s taajuudella lihaksen pinnalta mitattu M-aalto säilyy yleensä vakiokokoisena. Myasteniassa vaste pienenee yli 10 % verrattaessa ensimmäistä ja neljättä M-aaltoa keskenään. Maksimaalisen lihasjännityksen jälkeen tämä dekrementilmiö vielä voimistuu yhden minuutin kuluttua jännityksestä. Myasteenisessa oireyhtymässä 3 j/s:n stimulaatiolla nähdään usein dekrement-ilmiö, mutta diagnostinen löydös on M- aallon kasvu eli inkrement-ilmiö nopeataajuisella 30 j/s:n stimulaatiolla. Tällöin vaste saattaa kasvaa kooltaan jopa 400 % (33). Herkempi menetelmä hermo-lihasliitoksen sairauden diagnostiikassa on yksisyy-emg. Siinä motorisen yksikön lihassyiden aktiopotentiaalien huippujen välistä värinää tarkastellaan rekisteröimällä potentiaalia hyvin pienellä rekisteröintipinnalla (yksisyy-emg-neula). Nykyisillä ohjelmilla voidaan mitata hyvin tarkasti aktiopotentiaalihuippujen väliaikojen vaihtelut ja katsoa, kuinka monta korostunutta syyvärinäarvoa saadaan mittaamalla 20 potentiaaliparia. Myasteniassa esiintyy myös salpautumista, toinen aktiopotentiaalihuippu häviää välillä kokonaan (34). Yksisyy-EMG tehdään usein kasvojen alueella otsalihakseen tai yläraajassa sormien ojentajaan. Yksisyy-EMG on kuitenkin epäspesifinen: samantyyppisiä värinän ja salpautumisen korostumisia voi ilmaantua tuoreessa hermoversomisessa. Näin ollen myastenioiden diagnostiikassa tulisi perifeeriset neuropatiat sulkea pois käytettäessä yksisyy-emg-tutkimusta. Neuropatiat Neuropatiassa voidaan erottaa hermotuppia vaurioittavat eli demyelinoivat neuropatiat hermosäikeitä tuhoavista eli aksonaalisista neuropatioista (6). Demyelinoivassa neuropatiassa hermojohtonopeudet tai viipymäajat pitenevät. Yleinen esimerkki on rannekanavan pinne, joka lievässä muodossaan aiheuttaa keskihermossa vain hermotupen paikallisen ohenemisen ja vastaavat 2118
tieteessä 33 Salmi T. Neuromuskulaariset transmissiohäiriöt. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006;557 63. 34 Stålberg E, Falck B. Yksisyy-EMG. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006:442 9. 35 Falck B, Puusa A. Ääreishermojen paikalliset vauriot. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006;467 93. 36 Amato AA, Dumitru D. Acquired neuropathies. Kirjassa: Dumitru D, Amato AA, Zwarts MJ, toim. Electrodiagnostic medicine, 2. painos. Philadelphia: Hanley & Belfus Inc 2002;937 1041. 37 Fisher MA. Electrophysiology of radiculopathies. Clin Neurophysiol 2002;113:317 35. 38 Puusa A, Falck B. Hermojuurivauriot. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006:495 502. 39 Falck B, Kalimo H, Udd B. Lihastaudit. Kirjassa: Partanen J, Falck B, Hasan J, Jäntti V, Salmi T, Tolonen U, toim. Kliininen neurofysiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2006;528 55. 40 Partanen J. Hermovaurioiden kliinis-neurofysiologinen erotusdiagnostiikka. Suom Lääkäril 1976a;31:1194 6. 41 Partanen J. Elektroneuromyografiatutkimus. Suom Lääkäril 1976b;31:1375 8. 42 Partanen J. F-vaste ja H-refleksi. Kirjassa: Lang H, Häkkinen V, Larsen TA, Partanen J, toim. Sähköiset hermomme. Turku: Suomen kliinisen neurofysiologian yhdistys r.y. 1991;143 50. 43 Siddiqi ZA, Nasir A, Ahmed SN. The fourth dorsal interosseus pedis muscle: a useful muscle in routine electromyography. J Clin Neurophysiol 2007;24:444 9. sidonnaisuudet Kirjoittaja on ilmoittanut sidonnaisuutensa seuraavasti (ICMJE:n lomake): Juhani Partanen: luentopalkkio ( Suomen Neurologinen Yhdistys). johtumismuutokset (35). Demyelinoivassa polyneuropatiassa todetaan hermojohtumisen yleinen hidastuminen. Aksonaalisessa neuropatiassa tunto- ja liikehermovasteet pienenevät, mutta johtonopeusarvot saattavat hidastua vain niukasti tai olla jopa normaaleja. Monissa neuropatioissa on sekä johtonopeushidastumaa että vasteiden pienenemistä, mutta voidaan kuitenkin arvioida, kumpi vauriotyyppi on dominoiva. Usein katsotaan, että neuropatia on demyelinoiva, jos mitattu johtonopeusarvo on noin 30 % hitaampi kuin normaali (6). Poly radikuliitti aiheuttaa selvät muutokset heijasteisiin. F-aallot ja H-refleksit hidastuvat tai häviävät (36). EMG:ssä nähdään fibrillaatiota, yksikkökatoa ja MUP-muutoksia (ks. yllä). Fibrillaation kehittyminen edellyttää lihaskalvoilta aktiivista proteiinisynteesiä, joten se ei ilmaannu välittömästi hermovaurion jälkeen. Kortisoni- tai solunsalpaajalääkitys hidastavat fibrillaatioiden syntyä. Fibrillaatio häviää vähitellen hermoversomisen myötä, mutta voi säilyä jopa vuosikymmeniä jos versomista ei tapahdu. Reinnervaation tapahtuessa hermotuksensa menettäneessä lihaksessa nähdään aluksi pieniä MUP:peja (orastavat, nascent MUP:t), jotka versomisen edetessä vähitellen suurenevat. Hermosäikeet eivät kuitenkaan voi kasvaa takaisin kovin pitkiä matkoja, joten kaukana vauriokohdasta hermotuksensa menettäneet lihakset eivät koskaan saa uutta hermotusta. Neuropatioiden diagnostiikassa tutkimus painotetaan siten, että kysymyksenasettelu tulee selvitettyä ääreishermovaurion tai juurivaurion epäilyssä (1,37,38). Keskeistä on pyrkiä rajaamaan vaurio tutkimalla myös intakteja hermoja tai lihaksia. Polyneuropatiadiagnostiikassa käytän mittauskaavaa, jolla selvitetään erikseen motoristen sekä sensoristen A-alfa- ja A- beeta-hermosäikeiden toimintaa ylä- ja alaraajoissa (taulukko 2). Noin 20 %:lla potilaista poikkeavuus rajoittuu tai painottuu alkuvaiheessa A- alfasäikeisiin (Partanen, julkaisematon havainto). Myopatiat Primaarisissa lihassairauksissa neula-emg:ssa on usein poikkeavaa spontaanista toimintaa (fibrillaatiot, myotoniset sarjat, CRD:t), ja tahdonalaisessa aktivaatiossa todetaan pieniä MUP:eja (ks. yllä). Kuitenkin kroonisissa myopatioissa, kuten inkluusiokappalemyosiitissa, Taulukko 2. Polyneuropatian hermosäieryhmäkohtainen ENMG-tutkimus. Sensorinen johtonopeus (A-beeta-säikeet) N. radialis, johtonopeus ja vasteen amplitudi ikäkohorteittain (9) N. suralis, johtonopeus ja vasteen amplitudi ikäkohorteittain (9) Sekahermojohtonopeus (A-alfa-säikeet) N. medianus, kyynärvarsi, johtonopeus ikäkohorteittain (2) Motorinen johtonopeus ja F-aalto (motoriset säikeet) N. medianus (9) (F-aallossa pituuskorjattu Z-arvo) (42) N. peroneus profundus (9) (F-aallossa pituuskorjattu Z-arvo) (42) H-refleksi (A-alfa ja motoriset säikeet) N. tibialis, polvitaive m. soleus (H-latenssissa pituuskorjattu Z-arvo: ikäkohortit < 60 v < 2,5 SD; > 60 v < 3,0 SD; > 70 v < 4,0 SD (42) Neula-EMG (motoristen säikeiden aktiivinen aksonivaurio) M. interosseus dorsalis pedis IV l.a. (43) jos on poikkeava löydös, tutkitaan myös proksimaalisempia lihaksia tapahtuu jatkuvaa kollateraalista uudelleenhermottumista lihassyiden uusiutuessa. Niissä ilmaantuu siten myös isoja, polyfaasisia motorisia yksikköpotentiaaleja. Joissakin lihassyyn sisä rakennetta vaurioittavissa (ultrastrukturaalisissa) myopatioissa neula-emg voi olla lähes normaali. Neurografiassa löydös on muuten normaali, mutta motoriset vasteet voivat pienentyä. Myopatioissa ja mitokondriosairauksissa lihasbiopsia on usein tarpeellinen diagnostinen toimenpide, ja sopivasti vaurioitunut lihas voidaan etsiä neula-emg:lla biopsiaa varten. Lopullisen diagnoosin asettamisessa molekyyligeneettiset sekä histo- ja biokemialliset menetelmät ovat avainasemassa (39). Uusia kehityslinjoja Verrattuna vuonna 1976 tehtyihin katsauksiin (40,41) mittausten perusperiaatteet ovat säilyneet samanlaisina, mutta mittauskokonaisuus on laajentunut ja normatiivisuuden arviointi on tarkentunut. Hermojohtumismittaukset voidaan tehdä säieryhmäkohtaisina, etenkin polyneuropatioissa, ja verrata potilaasta mitattuja arvoja ikäkohorttikohtaisiin normaaliarvoihin. Nykyisin vasteiden amplitudeja voidaan arvioi- 2119
Katsaus Taulukko 3. ENMG-tutkimuksen vahvuuksia ja rajoituksia. VAHVUUDET ENMG on asiantuntijan konsultaatio, neuropatiadiagnostiikan kultainen standardi vaurioiden ennuste, jatkotoimenpiteiden tarve Hermovaurioiden paikannusdiagnostiikka (mm. lyhtytsegmenttimittaukset tarvittaessa) esim. n. ulnaris -vaurion paikantaminen epikondyluksen ylä- tai alapuolelle Juurivaurioiden paikantaminen ja löydösten vertaaminen kuvantamistutkimuksiin motorinen etujuuri/ sensorinen takajuuri/vaurio sensorisen paraspinaaliganglion ylä- tai alapuolella/posteriorisen juurihaaran vaurio/ failed back -oireyhtymä Aksonaalisen ja demyelinoivan vaurion erottaminen, vaurion voimakkuuden arviointi Neuropaattisen kivun varhaisdiagnostiikka paksujen hermosäikeiden osalta Neuromuskulaaristen yleissairauksien erotusdiagnostiikka polyneuropatiat/motoneuronitaudit/lihassairaudet/myasteniat Akuuteissa tilanteissa neurografialla saadaan tärkeää diagnostista tietoa jo ennen fibrillaatiotoiminnan kehittymistä lihaksiin (esim. AIDP) Ohjaa lihasbiopsiaa diagnostiikan kannalta sopivasti vaurioituneeseen lihakseen Spesifiset hermovauriot mm. Meralgia paresthetica, Mortonin neuropatia, N. suprascapulariksen vaurio RAJOITUKSIA Voidaan tutkia vain paksuja hermosäikeitä (ohutsäietutkimuksiin eri tekniikka) Vaatii hyvän lähetteen ja kysymyksenasettelun, jotta tutkimus voidaan kohdentaa oikein Lievän ja keskivahvan hermovaurion myöhäisdiagnostiikka hankalaa Lihassairauksien erotusdiagnostiikka vaatii yleensä myös lihasbiopsian Paikoitellen pitkät jonot tutkimukseen ENMG:n kohdentamisen standardisointi eri kysymyksenasetteluissa on vasta kehitteillä da eri ikäkohorteissa ja todeta aksonaaliseen vaurioon viittaava pienentynyt vaste, vaikka johto nopeusarvo olisikin normaali (9). Myös heijastemittauksissa on normaaliaineistot, joten niitä voidaan soveltaa systemaattisesti esim. polyneuropatia- ja juurivauriodiagnostiikassa (42). Yleinen käytäntö on käyttää Z- arvoa, jossa otetaan fysiologiset muuttujat huomioon (etenkin pituus) ja tämän jälkeen katsoa, kuinka monta standardideviaatiota mitattu arvo poikkeaa verrokkiarvosta. Neula-EMG:ssä on käytettävissä kvantitatiivisia menetelmiä, kuten MUP-analyysi, interferenssikuvion analyysi, ja myös tuoreeseen hermoversomiseen liittyvää motoristen yksikköpotentiaalien epästabiiliutta voidaan tarkastella (12,34). Neula-EMG-löydöksiä voidaan myös taltioida ja dokumentoida aikaisempaa helpommin. Mitään yleisiä standardisointeja ENMG-tutkimuksiin ei ole tehty, joskin akkrediointeja on suoritettu yksittäisiin hermomittauksiin. Vertaisarvioinneilla pyritään yhtenäistämään metodiikkaa. n English summary www.laakarilehti.fi > in english Use of ENMG (electroneuromyography) in clinical diagnostics 2120
tieteessä english summary Juhani V. Partanen Docent, Head of Department Helsinki University Central Hospital, Jorvi Hospital, Department of Clinical Neurology juhani.v.partanen@hus.fi Use of ENMG (electroneuromyography) in clinical diagnostics ENMG is applied for diagnostics of the peripheral neuromuscular system. Neurography comprises motor and sensory nerve conduction studies, and late responses and reflexes (F-response, H-reflex). Thus the integrity of sensory A alpha and A beta fibres as well as motor nerve fibres can be defined. Needle EMG is used for the analysis of spontaneous and voluntary motor activity of muscle. Normal spontaneous activity is observed as insertion activity when the needle is moved in the muscle. When the needle hits an active spot, miniature end plate potentials and end plate spikes (EPSs) are seen. The latter should be distinguished from fibrillation activity, which is a sign of denervated muscle fibres. Other types of abnormal spontaneous activity are myotonic and complex repetitive discharges (CRD). Apart of myotonic dystrophy, myotonic discharges may be observed in ion channel diseases of the muscle fibre membrane. CRD:s are a sign of chronic neuro- or myopathies but CRD:s without any other alterations in EMG may rarely be seen in myofascial pain and even in some normal muscles. Fasciculations are common in motor neuron disease and other neuropathies, but may be found in normal muscles, too. Motor unit comprise a motor neurone, its nerve twigs and all muscle fibres which are innervated by the given neurone. Motor unit potential (MUP) is a sum potential of all muscle fibre potentials of a motor unit. Voluntary activity is studied both in full effort and in slight contraction. Full effort reveals interference pattern, where a great number of motor unit potentials fulfils the EMG screen. Decreased pattern is seen in neuropathies, where a part of motor nerve fibres are vanished or blocked. Single MUP analysis may show increased phases (polyphasic MUP:s) or amplitude which reflects sprouting or reinnervation in motor neuropathy. In myopathy there is decrease of MUP amplitude and early recruitment, activation of numerous small MUPs with an obviously slight contraction. Quantitative analysis and documentation of these phenomena is possible with a modern ENMG equipment. Decrement test and single fibre EMG are used for the diagnostics of myasthenias. The latter is very sensitive but may be non-specific. Immature end plates of nerve sprouts may also show increased jitter and blocking in neuropathies. Thus neuropathy should be closed out when single fibre EMG is targeted for the diagnosis of myasthenias. Modern ENMG uses large normal materials for the assessment of normativity in neurography. Z-score defines the deviation of the measured value from controls. Usually Z-score 2,5 is the limit for normativity. The age and height of the patient should be considered, as well as the surface temperature in sensory conduction velocity measurements. The ENMG report takes the anamnesis and working diagnosis into account and clinical neurophysiologist estimates the clinical correlations. 2120a