laboratorio de electromiografia

8/10/2019 Laboratorio de Electromiografia

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LABORATORIO DE ELECTROMIOGRAFIA

INTRODUCCIN

El movimiento muscular es uno de los signos primordiales de vida en cualquieranimal, por esta razn, el ser humano ha sentido una gran curiosidad por entendery estudiar los rganos que nos permiten la locomocin corporal, los msculos.

Gracias al inters de grandes personajes de la ciencia, como Galvani y Duchenne,por caracterizar el msculo y su funcionamiento, correlacionndola con losfenmenos elctricos asociados a la misma, hoy en da contamos con herramientasbastante efectivos que nos permiten reconocer las anomalas que pueda presentar,de esta forma, tomar las medidas correctivas necesarias para mejorar la calidad devida de aquellos que pueden ver disminuida su capacidad de uso en cualquiermsculo esqueltico.

Estos desarrollos en el campo de electrofisiologa nos ha suministrado hardwareque permite la adquisicin y el acondicionamiento de las seales fisiolgicas, y elsoftware capaz de interpretar y graficar las mismas, por ejemplo, PowerLab yLabTutor, hardware y software respectivamente, son un par de herramientas degran ayuda en la compresin y anlisis de las seales fisiolgicas, adems nos guaen cada paso de los experimentos, facilitando nuestro proceso de aprendizaje, dela misma forma en que refuerza nuestra curiosidad cientfica.

Instrumentos como estos han permitido la realizacin de numerosos estudios delas dinmicas de contraccin y relajacin de msculos esquelticos, analizados pormedio de las seales elctricas que este proceso genera y que son detectables enla superficie de la piel o dentro del msculo mismo, estableciendo mrgenes denormalidad, caracterizados teniendo en cuenta diferentes variables.

Las mediciones que realizamos en una de nuestras compaeras, con lasherramientas anteriormente mencionadas, en una primera parte, nos permitiobtener seales fisiolgicas producto de la actividad muscular voluntaria en elbceps braquial y el trceps braquial; en la segunda parte, observamos la respuesta

ante una descarga elctrica sobre el nervio mediano, que inerva el msculoabductor corto de pulgar.


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OBJETIVOS

GENERALES

Registrar correctamente el EMG durante las contracciones voluntarias.

Investigar la relacin que existe entre el cambio de fuerza y el aumentode la demanda al msculo.

Analizar el fenmeno de la coactivacin.

Registrar el EMG en respuestas provocadas.

Calcular la velocidad de conduccin nerviosa.

ESPECFICOS

Conocer las herramientas necesarias para esta prctica.

Reconocer los artificios que pueden afectar el correcto anlisis de losresultados.

Identificar las variaciones en el registro del EMG.

Conocer herramientas adicionales (gel abrasivo, toallitas con alcohol)que facilitar la adquisicin de las seales en la piel.


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Marco Terico

Instrumentacin

PowerLab 26T (LTS): Este dispositivo, es un sistema de adquisicin dedatos y unidad de registro, que amplifica y filtra una seal anloga de

voltaje (acondicionamiento de seal). Luego le realiza un muestreo para

convertirla a seal digital y finalmente mandarla a la CPU donde es

correctamente interpretada por un software.

Tiene 4 canales de entrada, que le permiten

recibir informacin de diferentes dispositivos

como los transductores. Tambin posee dos

canales de salida que permiten realizar

estimulacin elctrica nerviosa y muscular. (1) 5 Lead ShieldedBioAmp Cable: este

instrumento, nos permite amplificar seales devoltaje obtenidas con los Shielded Lead Wires ytransmitirlas al PowerLab para su posterior anlisis.Tiene 5 entradas, que permiten tomar dos medidasdiferentes pues una de las entradas est destinadaa tomar el potencial que ser el punto dereferencia, dos ms para realizar una medicin yotras dos para realizar otra. (2)

Shielded Lead Wires (5 pk):estos cables, nospermiten transmitir la seal desde los electrodos

puestos en el lugar de medicin, hacia el 5 LeadShieldedBioAmp Cable. Son 5 cables que encajan ala perfeccin en este aparato. El verde se usa paratomar el punto de referencia, luego se emparejanel rojo con el caf y el negro con el blanco parapoder realizar dos mediciones y tener la posibilidadde ahorrar trabajo y de comparar medicionesrealizadas al mismo tiempo. (3)

DryEarthStrap:esta correa, nos permite tomarpotenciales base usando cables como los deShielded Lead Wires, conectados a electrodos.

Tiene la ventaja de no requerir soluciones queaumenten la conductividad. Se usa para medirbiopotenciales y para medir la conduccin en unnervio perifrico. Se puede usar en extremidadesque no sobrepasen los 10 cm de dimetro.(4)


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Recording Bar Electrode:este dispositivo permitetransmitir potenciales producidos por el PowerLab alcuerpo humano. Es un instrumento que se debeusar con cuidado. Posee discos cncavos de 0,9 cmespaciados por 3 cm. Permite la estimulacin

nerviosa perifrica. (5)

Electrodos Medi-Trace TM serie 200: estoselectrodos, son un medio de poco costo para usar enmonitoreo de actividades elctrica. Son pequeos y conesto hacen fcil su localizacin en el cuerpo humano.

Conceptos

En este laboratorio, se mide el potencial elctrico de un musculo determinado y secompara con otro; adems se pretende observar la velocidad de conduccin en un

nervio. Antes de entrar a analizar los datos y de explicar el procedimiento, esnecesario explicar los conceptos de msculo esqueltico, fibra muscularesqueltica, tejido muscular esqueltico, contraccin del msculo esqueltico,potencial de accin, potencial de membrana y velocidad de conduccin en elnervio.

Msculo esqueltico: es un rgano compuesto por tejido muscular esqueltico

que permite el movimiento y en el que se incluye la inervacin por el sistema

nervioso somtico (6).

Tejido Muscular estriado esqueltico: tejido compuesto por fascculos declulas musculares esquelticas, se distingue adems un epimisio que rodea

todo el msculo, un perimisio que rodea cada fascculo y un endomisio

localizado entre fibras musculares. Estos tejidos permiten la proteccin y la

nutricin de las clulas musculares esquelticas (6).

Fibra (clula) muscular esqueltica: este tipo de fibra se caracteriza por que al

observarla en el microscopio ptico en un corte longitudinal se observan

estriaciones transversales. En cortes transversales se puede observar que

estas fibras son multinucleadas y que a su vez los ncleos solo se encuentranbajo la membrana celular que en este caso se conoce como sarcolema. La

caracterstica principal de estas clulas es su capacidad contrctil; esto se debe

a la presencia de protenas como actina y miosina en el sarcoplasma

(citoplasma), y a la organizacin de estas molculas. Cada fibra contiene en su

interior miofibrillas que a su vez forman sarcmeras, estas son las unidades

Ilustracin 1 (10)


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bsicas del mecanismo de

contraccin.Bajo el microscopio

electrnico, se puede observar la

composicin del sarcmero: tiene

miofilamentos de actina y miofilamentos

de miosina, estos se agrupan de forma

especial. Los de actina salen de una zona

llamada Lnea Z y los de miosina de una

zona llamada Lnea M. La zona donde solamente se encuentran miofilamentos

de actina se conoce como banda I y la zona donde se encuentra la miosina se

conoce como banda A. Dentro de la banda hay una parte donde hay actina y

miosina y otra parte donde solo hay miosina, esta zona se conoce como banda

H. El sarcmero por definicin corresponde a la zona que hay entre Lnea Z y

lnea Z.Otros componentes importantes de la fibra muscular esqueltica, son

los tbulos T y el retculo endoplasmtico liso que en este tejido se conoce

como retculo sarcoplsmico. Los tbulos T son invaginaciones del sarcolema

que rodean las miofibrillas y tienen la funcin de transmitir la despolarizacin.

El retculo, tambin se agrupa alrededor de las miofibrillas junto al tbulo T, y

tiene como funcin principal almacenar iones calcio (6).

Potencial de membrana: este trmino se refiere a la diferencia de potencial

elctrico que existe entre el espacio extracelular y el citoplasma a travs de

una membrana. Esto se debe a que la concentracin de iones en el exterior einterior es diferente. El potencial de membrana en un nervio es de 90

milivoltios con polaridad negativa en el citoplasma. En las clulas musculares

es entre 50 y 60 milivoltios (7).

Potencial de accin: esta es la forma en la que se transmiten seales nerviosas

y en la que se transmite una despolarizacin en una fibra muscular. Se refiere

a cambios en el potencial de membrana generalmente creados a partir de la

entrada de sodio a la clula. Consta de 3 fases. En la fase de reposo, la

membrana se encuentra polarizada y se encuentra as justo antes de comenzarel potencial de accin. En la fase de despolarizacin, la polaridad negativa del

citoplasma desciende y posteriormente se hace positiva, esto se debe a la

entrada de iones sodio. En la fase de re polarizacin, el potencial se vuelve a

hacer negativo debido a la salida de iones potasio. Tanto en las clulas

musculares como en las nerviosas el potencial de accin funciona al todo o al


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nada, es decir que si llega a despolarizarse lo hace completamente y viaja por

toda la fibra o no lo hace (7).

Co-activacin muscular: este trmino se refiere a la contraccin que en una

accin pueden tener los msculos antagonistas. El antagonismo muscular serefiere a que hay msculos que ejercen acciones contrarias a otros, por

ejemplo el bceps realiza flexin de la articulacin del codo mientras que el

trceps hace extensin, por esta razn son antagonistas. En el fenmeno de

co-activacin, al realizar una accin se activan ambos msculos para tener una

mayor efectividad y estabilidad (8).

Contraccin del msculo esqueltico: la contraccin del msculo esqueltico

tiene como base la concentracin de iones calcio en el sarcoplasma y la

presencia de las molculas actina y miosina formando un arreglo especial.

Adosadas a la actina, se encuentran dos protenas: la tropomiosina que rodea

a la actina y la troponina que se encuentra cada 40 nm. A su vez, la troponina

esta dividida en 3 partes, la troponina C que es receptora de los iones calcio, la

troponina I que se une a la actina y la troponina T que se une a la

tropomiosina (7).

El primer paso para lograr la contraccin es la llegada de un impulso nervioso

a la fibra muscular, cuando al terminal axnico llega el potencial de accin, seactiva un mecanismo que libera las vesculas sinpticas en el lugar de unin

neuromuscular. Estas vesculas contienen acetilcolina. En el sarcolema, se

encuentran receptores colinrgicos del tipo nicotnico asociados a canales de

sodio, que al recibir la acetilcolina, permiten el paso de sodio hacia el

sarcoplasma produciendo una despolarizacin en toda la membrana. Como los

tbulos T son invaginaciones del sarcolema, tambin se despolarizan; all se

encuentran unos receptores de voltaje (receptores de dihidroxipiridina), que a

su vez activan receptores de rianodina en el retculo sarcoplasmtico

circundante, pasando el potencial de accin hacia alli. Esto genera una

liberacin de iones calcio desde el retculo (7).

Paralelo a esto, cuando el msculo se encuentra en reposo, las cabezas demiosina han escindido una molcula de ATP por lo que han acumulado tensin.Los restos del ATP, ADP y P, no se han separado de la cabeza de miosina. Enel momento de la llegada de calcio proveniente del retculo, la troponina C lo


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capta, realiza un cambio conformacional en la molcula de tropomiosina y dejalibre el espacio para que la miosina se pueda unir a la actina. La miosinapuede unirse y a continuacin libera la tensin acumulada por la escisin de

ATP y arrastra la molcula de actina acortando la sarcmera. Por ltimo liberael ADP y el P y se suelta de la actina (7).

La fibra al recibir la despolarizacin, se contrae totalmente, por lo que lagraduacin en la tensin total generada por un msculo, corresponde a lacantidad de fibras que son activadas al momento de la contraccin. Si seactivan ms fibras mayor ser la contraccin y mayor ser el potencial deaccin que reporte el msculo.

Electromiograma

La electromiografa consiste en medir los potenciales elctricos generadosoriginados en determinado msculo. Su invencin corresponde a Adrian y Bronk(ingleses) y a D.Denny Brown (norteamericano) en la dcada de los 30.Inicialmente se realizaba con objetivos clnicos y diagnsticos. Posteriormente, alacabar la II Guerra Mundial, se comenz a realizar para observar elfuncionamiento del msculo como rgano. Para entender las mediciones realizadaspor esta tcnica se debe aclarar el concepto de unidad motora, esta corresponde alas fibras que inerva una nica terminal nerviosa. Como dijimos anteriormente,todas las fibras no se contraen al tiempo, esto depende de la tensin que elmsculo vaya a ejercer (9).

Al usar la electromiografa, se determin que hay diferentes tipos de fibra, unas decontraccin rpida y otras de contraccin lenta. El tiempo que dura el potencial deaccin en una contraccin de unidad motora, puede durar desde 5 a 12 mseg, y lacantidad de potencial reportado en promedio es de 0,5 milivoltios. Hay que aclararque estos valores dependen de la fuerza o tensin que haga el msculo, parapruebas clnicas, lo que se busca es hacer que el paciente intente hacer la mayorfuerza posible y se valora que tanto potencial de accin se report (9).


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PROCEDIMIENTO

Fase previa.

1. Previamente, durante una corta discusin, se eligi a nuestra compaera

Eleanny del Mar Gutirrez Peralta para realizar sobre ella los experimentos

referidos para esta prctica.

2. Fue informada previamente del procedimiento que sera realizado sobre ella,

al mismo tiempo, recogimos informacin de posibles patologas musculareso neuronales, a lo cual respondi negativamente.

3. Se retiraron las pulseras y el reloj de la compaera,

al igual que el saco que cubra su brazo y antebrazo.

4. Marcamos con una X los 2 sitios en el bceps y el

trceps donde colocaramos los electrodos de

superficie, alineados sobre el eje del brazo y conuna separacin de 5 cm aproximadamente.

5. Procedimos a exfoliar las zonas marcadas con el fin

de reducir la impedancia existente y obtener unaseal elctrica de calidad, para ello usamos toallitascon alcohol entregadas por el ingenieropreviamente.

6. Colocamos los 4 electrodos en los lugares marcados

con X y exfoliados, paso posterior al acoplamiento de

estos con las derivaciones del cable Bio-Amp decinco derivaciones. De igual modo colocamos elcable de tierra acoplado a una correa en la muecade su mano derecha.

7. Encendimos el PowerLab e inicializamos el programa

LabTutor, en el experimento de EMG.

Ejercicio 1 Preparacin

Se le pidi a nuestra compaera, sentarse en una posicin cmoda y relajada.Desde la posicin anatmica, coloc su codo en ngulo recto, con el antebrazopegado a su tronco. En esta posicin realiz contracciones de bceps y trcepsalternadamente, mediante la aplicacin de fuerza desde su propia mano izquierda,


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con el fin de realizar un primer estimulo sobre los msculos que seran objeto deestudio.

Ahora, siguiendo las orientaciones dictadas en el procedimiento, para nuestroprimer ejercicio:

1.

Con el codo en ngulo recto y la palma hacia arriba, pero esta vez con lamano extendida hacia al frente.

2. Colocamos una serie de pesos referencia (patrones), en este casousamos 5, 10, 15 y 20 revistas Nature.

3. Por cada peso de referencia, colocamos comentarios y tomamos lasmediciones por unos 12 segundos en promedio, antes, durante ydespus de la colocacin de las revistas.

Estos fueron los registros para el 1 ejercicio:


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ANLISIS

De acuerdo a los datos obtenidos, vemos como la amplitud dela seal elctrica, medida en mV/s, obtenida del msculo bcepsbraquial, aumenta en la medida que se aumenta el nmero derevistas que colocamos sobre la palma de la mano de nuestracompaera, aclarando que si bien hay un aumento de amplitudmxima, no corresponde proporcionalmente al aumento del

peso.

Es interesante ver que incluso cuando no haba revistas seregistraron seales de EMG, debido a que en la posicin dada,el bceps deba soportar el peso del antebrazo.

Los datos de la tabla 2, de nuestros compaeros de la mesa 9,nos permite corroborar el hecho de que al aumentar el pesoque debe resistir el bceps, aumenta la amplitud del registro,al parecer hubo un error al pasar el dato de amplitud mximaen su ltimo registro.

Es importante sealar que al registrar el dato de amplitud,debe hacerse en la parte sealada con corchetes, pues en lasotras dos (recuadros rojos), si bien se registran contracciones,estas no son producto de la fuerza ejercida para sostener elpeso de las revistas, sino que corresponde a cierta contraccininconsciente, pues sabemos que nos van a colocar peso,motivo por el cual se registra cierta tensin en el EMG. (Las

Amplitud del EMG (1)

Revistas Amplitud

0 0,01

5 0,02

10 0,03

15 0,06

20 0,09

Amplitud del EMG (2)

Revistas Amplitud

0 0,01

5 0,02

10 0,04

15 0,07

20 0,01


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imgenes corresponden a los canales de bceps integrado y datos brutos debceps correspondientes al registro con 20 revistas)

Observaciones

Los datos de amplitud, fueron tomados del canal bceps integrado, el cual nosmuestra la seal proveniente del canal de datos brutos de bceps, pero que hasido sometida a una rectificacin y al clculo de la integral, con la que seobtiene el rea bajo la curva, sin embargo LabTutor solo nos muestra laenvolvente de la misma, es decir, su contorno.

En este ejercicio se da una contraccin isomtrica, es decir, la extensin del

msculo no se modifica.

Ejercicio 2

Preparacin

Se le pidi a nuestra compaera, sentarse en una posicin cmoda y relajada.Desde la posicin anatmica, coloc su codo en ngulo recto, con el antebrazopegado a su tronco. En esta posicin realiz contracciones de bceps y trcepsalternadamente, mediante la aplicacin de fuerza desde su propia mano izquierda,hacia arriba y hacia abajo, el registro obtenido de este ejercicio fue el objeto deanlisis.

Ejercicios 3 y 4

Preparacin

Este ejercicio se realiza para estimular elnervio mediano y para registrar la actividad

muscular del abductor corto del pulgar. Porlo que el ejercicio ya no es en el brazo,deben retirarse los electrodos que secolocaron all. Se deben desconectar lasderivaciones del canal 2 del cable del Bio

Amp y los electrodos correspondientes deltrceps. A continuacin se retiran los


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electrodos del biceps del voluntario pero no las derivaciones del Bio Ampcorrespondientes.

A continuacin, se debe marcar con un bolgrafo dos X sobre la piel del msculoabductor corto del pulgar, en el lugar donde so colocaran los electrodos. Las X

deben estar separadas por 2 a 3 cm. Posteriormente, se debe exfoliar la piel en ellugar de las X con el fin de reducir la resistencia elctrica. Es necesario poner dosnuevos electrodos desechables. Finalmente se colocan los electrodos en loslugares marcados con X y exfoliados previamente.

Despus de preparar los electrodos para medir laactividad muscular en el abductor corto del pulgar,se deben realizar los procedimientos para prepararla estimulacin del nervio mediano. Para esto, sedebe conectar el electrodo estimulador de barra ala salida del estimulador aislado en el PowerLab

(conector rojo a la salida roja y conector negro a lasalida negra). A continuacin se debe poner una pequea cantidad de crema paraelectrodos en los contactos plateados de la barra estimuladora. Se debe colocaresta misma sobre el nervio mediano a la altura de la mueca, este nervio atraviesael tnel del carpo a esta altura. Por ltimo, se debe poner el interruptor delestimulador en la posicin ON.

Para iniciar el procedimiento, se debefijar la corriente del impulso atransmitir al nervio, en el cuadro delEstimulador aislado a 8mA. El registro

se detiene automticamente a los 0,05segundos. Se debe presionar elestimulador con la mano paraasegurarse que el nervio reciba elestmulo. Se debe incrementar laintensidad del impulso a 10, 12, 14,16, 18 y hasta 20 mA. Al acabar sedebe retirar el electrodo estimulador.Este ejercicio de estimulacin tambindebe realizarse con el electrodoestimulador en el codo.


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ANLISIS

EMG provocado (Grupo 3)

Latencia (s) enla mueca

Latencia (s) enel codo

Distancia (mm) Velocidad (m/s)

0,00055 0,00385 200 60,6

Al observar el grfico de nuestros compaeros del grupo 3, podemos observardatos de tiempo, que se vern reflejados en la tabla (del grupo 3 tambin) como lalatencia, que en el Lab Tutor se define como el tiempo transcurrido entre elimpulso de estmulo de cada bloque de datos y el inicio de la respuesta

provocada. Al hacer dos mediciones, tanto en el codo como en la mueca, seobtienen dos valores de latencia. Se muestra en la tabla adems que la distanciaque separa la medida del codo y la de la mueca es de 20 cm.

Podemos ver que la latencia del codo, es mayor que la de la mueca. En el codose reportan 0.0385 segundos y en la mueca 0.00055 segundos. La latencia esmayor en el codo ya que esta separado por ms distancia del abductor corto delpulgar que la mueca, esto hace que el tiempo de respuesta del msculo seamayor. Se espera que si se hace una tercera medicin proximal la latencia seraun mayor pues estar ms lejos del punto de inervacin.

La velocidad de conduccin en la fibra es de 60, 6 metros sobre segundo. Esta seobtiene restando la latencia del codo menos la latencia de la mueca y dividiendosobre la distancia que los separa que en este caso es de 20 cm. Los valoresnormales para la velocidad de conduccin del nervio en las fibras eferentes quetransmiten el impulso para la contraccin musculo esqueltica, es entre 60 m/s y100 m/s (7). Los valores de esta medicin se encuentran en los valores normales.


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EMG provocado (Grupo 4)

Latencia (s) en

la mueca

Latencia (s) en

el codoDistancia (mm) Velocidad (m/s)

0,0008 0,0054 230 50,0

En la tabla proporcionada por nuestros compaeros del grupo 4, observamos comoestos datos conservan la misma relacin, ac la latencia en el codo es mayor queen la mueca por la misma razn. Hay una diferencia en la distancia, pero puestoque mientras aumenta la distancia y aumenta el tiempo, se espera que lavelocidad no cambie. Sin embargo al observar los datos de velocidad de ve comogira entorno a los 50 metros sobre segundo. Esta diferencia con los valoresnormales y con los valores de la mesa 3, pueden deberse a una mala medicin dela distancia que separa al codo y la mueca, a un error al momento de excitar el

nervio mediano o a que cada persona reporta valores diferentes bajo condicionesdiferentes.

Observaciones

En estos dos pasos, el software del Lab Tutor en nuestro computador fall,

por lo que debimos realizar las mediciones con los compaeros de la mesas3, 4 y 5. Por esta misma razn en el anlisis de estos pasos, no utilizamosgrficos propios

Al observar tanta diferencia entre los valores normales de la velocidad de

conduccin en el nervio y los datos registrados en las mesas 3 y 4 podemosdecir que es necesario ser rigurosos a la hora de realizar los procedimientoscon el fin de obtener los mejores resultados.


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Bibliografa

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