11 Principes van zenuwgeleidingsonderzoek J.G. van Dijk.1 Inleiding 1. Actiepotentialen 1.3 Stroomsterkte 1.4 Het stimuleren van zenuwen 13.5 Het meten van een potentiaal 14.6 Het stimulusartefact 14.7 Het meten van de geleidingssnelheid 15.8 De meetfout 16.9 Pijn 16.10 Temperatuur 17 Literatuur 18 M. Zwarts et al. (Red.), Leerboek klinische neurofysiologie, DOI 10.1007/978-90-368-0364-9_, 014 Bohn Stafleu van Loghum, onderdeel van Springer Media BV
1 Hoofdstuk Principes van zenuwgeleidingsonderzoek.1 Inleiding Zenuwgeleidingsonderzoek berust vrijwel zonder uitzondering op elektrische stimulatie van een sensibele, motorische of gemengde zenuw. De uitzondering is reflexonderzoek, waarbij een reflexhamer wordt gebruikt. Dit hoofdstuk behandelt kort de principes van zenuwstimulatie en meting van de respons.. Actiepotentialen Voor een grondiger uitleg van membraanspanning en actiepotentialen wordt verwezen naar 7 H. 1. De celmembraan van zenuwcellen is elektrisch geladen, waarbij de buitenzijde van de cel meer positief is dan de binnenzijde; het verschil is de membraanpotentiaal, meestal rond de -60 mv. Een actiepotentiaal bestaat uit een tijdelijke verandering van deze potentiaal, waarbij de binnenkant van de cel tijdelijk meer positief wordt. Dit is een snel en initieel zelfversterkend proces waarbij een lichte verandering leidt tot activatie van natriumkanalen, waarna een stroom ontstaat van positieve natriumionen de cel in, wat de potentiaal nog verder verandert. Voor de zenuwgeleiding is het essentieel dat depolarisatie van een bepaalde plek op de membraan het evenwicht in aangrenzende gedeelten van de membraan verstoort, waardoor ook daar een actiepotentiaal ontstaat, ook weer doordat daar spanningsafhankelijke natriumkanalen opengaan. Op deze wijze verplaatst de actiepotentiaal zich als een lopend vuurtje over de axonmembraan. In principe verplaatst een actiepotentiaal zich passief over het axon. Tijdens dit transport gaat er echter stroom verloren door lekkage van lading door de celmembraan. Hierdoor zou de actiepotentiaal steeds kleiner worden tijdens de verplaatsing, typisch al over afstanden van 0, tot 1 mm. Er zijn echter op regelmatige afstanden versterkers ingebouwd, en wel daar waar zich de spanningsafhankelijke natriumkanalen bevinden. Op deze manier blijft de actiepotentiaal tijdens het transport even groot. Dit proces lijkt op wat er in de techniek gebeurt bij een trans-atlantische stroomkabel waar informatie doorheen wordt gestuurd; ook daar zijn op regelmatige afstanden versterkers ingebouwd. Het zenuwgeleidingsonderzoek is beperkt tot gemyeliniseerde zenuwcellen. De Schwann-cellen omhullen elk een stukje axon met een flink aantal lagen myeline, waardoor de omhulde stukken elektrisch geïsoleerd zijn. Tussen aangrenzende Schwann-cellen resteert echter een klein stukje ongeïsoleerd axon: de knoop van Ranvier. De impulsgeleiding vindt dan plaats van de ene knoop naar de volgende een stukje verderop, wat de impulssnelheid verhoogt. Deze saltatoire geleiding maakt van een lopend vuur een springend vuurtje. Zenuwgeleidingsonderzoek berust op de kunstmatige opwekking van actiepotentialen in axonen met behulp van een elektrisch veld. Bedenk dat er bij elektrische stroom sprake is van een negatieve en een positieve pool. Rond de negatieve pool van de stimulator, de kathode, ontstaat een negatieve lading, terwijl de lading bij de positieve pool, de anode, positief is. Een axon in de buurt van de kathode ondergaat een verandering: de buitenkant van dat axon, in rust uit zichzelf positief, wordt meer negatief. Aangezien dit ook is wat er gebeurt bij het begin van een passerende actiepotentiaal, kan dit proces ter plaatse een actiepotentiaal doen ontstaan. De veldsterkte moet bij het axon boven een lokale kritische grens komen om een actiepotentiaal op te wekken. Eenmaal opgewekt verplaatst de potentiaal zich vervolgens op de normale manier over het axon. Deze kunstmatige opwekking van actiepotentialen werkt vooral goed en vlot bij dikke, gemyeliniseerde zenuwvezels. Voor het motorische systeem komt dat neer op de uitlopers van alfamotorische neuronen; voor het sensibele systeem gaat het om vezels die de propriocepsis en de tast geleiden. Functies van dunne, ongemyeliniseerde vezels blijven helaas buiten beeld: de pijnzin, de temperatuurzin en allerlei autonome impulsen zijn met zenuwgeleidingsonderzoek niet te testen. In motorische axonen, hier dus gedefinieerd als de perifere uitlopers van alfamotorische neuronen in het ruggenmerg, lopen de impulsen normaal gesproken in de richting van het cellichaam af naar de neuromusculaire synaps in de spieren. In sensibele neuronen vindt normaal transmissie plaats vanuit allerlei sensororgaantjes in de huid naar de sensibele neuronen in de spinale ganglia en vandaar naar het ruggenmerg. Deze voorkeursrichting van impulsgeleiding is zuiver het gevolg van de plaats waar de impulsen primair worden opgewekt. De axonen geleiden namelijk even gemakkelijk de ene als de andere kant op. Bij zenuwgeleidingsonderzoek worden de actiepotentialen ergens in het verloop van een axon gegenereerd, vanwaar ze dan ook altijd in twee richtingen bewegen, naar distaal en naar proximaal. Hiervan wordt dankbaar gebruikgemaakt. Een motorisch voorbeeld is de F-golf, waarbij impulsen in een motorisch axon eerst in de verkeerde richting bewegen, namelijk naar het ruggenmerg toe, en vandaar weer in de normale richting, naar de spier. Een sensibel voorbeeld is de zogeheten antidrome techniek, waarbij een zenuw proximaal (zoals in de pols) wordt gestimuleerd, om de respons vervolgens distaal (zoals in een vinger) op te vangen..3 Stroomsterkte Om te begrijpen welke stroomsterkte nodig is, is enig inzicht nodig in het soort respons dat gemeten wordt. Bij zowel motorisch als sensibel onderzoek wordt een samengestelde potentiaal gemeten die berust op de actie van veel neuronen. In volgende hoofdstukken zal blijken dat dit de compound motor action potential (CMAP) is voor motorisch onderzoek; wat daarbij gemeten wordt is de activiteit van geactiveerde spiercellen (. figuur.1). De sensibele tegenhanger is de sensory nerve action potential (SNAP), waarbij de activiteit van zenuwvezels zelf gemeten wordt. In beide gevallen berust de amplitude van de potentiaal op het aantal geactiveerde axonen. Verlies van axonfunctie door ziekte leidt tot een lagere amplitude, en dat is een van de eerste vragen die men met geleidingsonderzoek wil beantwoorden: zijn er te weinig functionerende axonen? Zou men slechts een deel van alle vezels stimuleren, dan zal de amplitude uiteraard laag worden, maar dat zegt niets nuttigs over het potentiële aantal dat men zou kunnen stimuleren. Dit probleem wordt opgelost door de sterkte al stimulerend te verhogen totdat de opgewekte
.4 Het stimuleren van zenuwen 13 +. Figuur.1 Voorbeeld van een CMAP (compound muscle action potential) en een SNAP (sensory nerve action potential), twee potentialen met hoge amplitude bij een jonge, gezonde persoon. In beide gevallen gaat het om een bifasische potentiaal met eerst een negatieve en dan een positieve potentiaal. Let op: het is gebruikelijk om negatieve activiteit met een uitslag omhoog af te beelden! Let op de verschillen: de amplitude van de CMAP is wezenlijk hoger dan die van de SNAP. In dit geval is de CMAP-amplitude 00 maal hoger, te zien aan het verschil in schaal: CMAP s worden in millivolt uitgedrukt, SNAP s in microvolt. De SNAP heeft ook een wezenlijk kortere duur dan de CMAP: de negatieve fase duurt meestal maar ongeveer 1- milliseconden, tegen 5-6 milliseconden voor een CMAP.. Figuur. Wat is supramaximaal? Hier wordt getoond wat er met een potentiaal (CMAP of SNAP) gebeurt als de stroomsterkte, uitgedrukt in milliampère (ma), langzaam wordt opgevoerd. Onder een bepaalde sterkte gebeurt er niets, maar dan worden enkele axonen gestimuleerd en dat resulteert in een CMAP (of SNAP) van lage amplitude. Bij opvoeren van de stroomsterkte worden steeds meer axonen gestimuleerd, tot ze allemaal zijn gestimuleerd. Vanaf die sterkte neemt de amplitude niet verder toe bij verder opvoeren van de stroomsterkte. Een intensiteit boven die sterkte wordt supramaximaal genoemd. amplitude niet meer toeneemt, ook al wordt er harder gestimuleerd: die observatie bewijst dan dat alle vezels gestimuleerd zijn (. figuur.). Er is dus een grenssterkte waarop juist alle vezels gestimuleerd worden. Meestal wordt in de praktijk de werksterkte een stuk boven die grens gelegd, omdat anders elke minieme verandering in houding of geleiding van de huid ertoe zou leiden dat een deel van de axonen niet zou worden gestimuleerd: de zogeheten inframaximale stimulatie. Een sterkte boven de genoemde grens heet supramaximale stimulatie. Beide termen zijn overigens taalkundig wat merkwaardig: het woord maximum slaat op de amplitude van de opgewekte potentiaal, die inderdaad aan een maximum gebonden is. De stroomsterkte. Figuur.3 Stimulator en elektrisch veld. Een elektrische stimulator, bestaande uit een kathode (-) en een anode (+), is op de huid geplaatst boven een zenuw. De stroom verloopt via veldlijnen en de veldsterkte is het hoogst waar de veldlijnen vlak bij elkaar liggen, ofwel in de huid onder de stimulator. De axonen in de zenuw worden gestimuleerd onder de kathode, als de lokale veldsterkte een bepaalde grens overschrijdt. kan echter veel hoger worden opgevoerd dan de sterkte waarop de potentiaal maximaal wordt. Essentieel voor het begrip is dat de effectiviteit van stimulatie dus wordt vastgesteld aan de hand van de verkregen potentiaal (CMAP of SNAP) en niet gedefinieerd wordt met de absolute stroomsterkte. Op elke plek bij elke zenuw bij elke persoon moet die grens dus opnieuw bepaald worden. De stroom tussen kathode en anode resulteert in een elektrisch veld in de weefsels onder de stimulator (. figuur.3). De stimulator bestaat uit twee contactoppervlakken die op de huid worden geplaatst met enige afstand ertussen: de kathode en de anode. De oppervlakten van de stimulator moeten elektrisch goed geleiden; ze worden daarom van metaal gemaakt of van sponsjes of viltjes met een zoutlossing. De onderhuidse weefsels bestaan vooral uit zout water en geleiden stroom dus uitstekend. De huid kan echter een aanzienlijke barrière opwerpen, die geslecht dient te worden door schuren, boenen en poetsen. Huidcrèmes zijn vet en verhogen de weerstand en moeten in deze context dan ook beslist vermeden worden. Bij stimulatie wordt meestal gebruikgemaakt van een blokpuls: dit betekent dat er gedurende een korte tijd een tevoren ingestelde hoeveelheid stroom loopt tussen kathode en anode. Vaak is daarbij sprake van een constante stroomstimulatie. Het apparaat past dan de gebruikte spanning (het voltage) aan, rekening houdend met de weerstand, om zo de ingestelde hoeveelheid stroom te bewerkstelligen. Vaak wordt een pulsduur van 0, ms gebruikt bij een sterkte van 6 tot 100 milliampère (ma). Bij moeilijk prikkelbare zenuwen kan het nodig zijn om ook de pulsduur te verlengen tot 0,5 ms. Dat bereik van de stimulatie is vrijwel zeker behoorlijk pijnlijk, zodat men goed moet weten of de op deze wijze verkregen informatie die hoeveelheid pijn waard is..4 Het stimuleren van zenuwen De veldsterkte is sterk afhankelijk van de plaats van kathode en anode: de sterkte is het grootst tussen kathode en anode, ofwel in
14 Hoofdstuk Principes van zenuwgeleidingsonderzoek de huid net onder de stimulator. Zoals gezegd vergt het opwekken van een actiepotentiaal in een axon een bepaalde minimale veldsterkte bij dat axon; ook is al gezegd dat die opwekking, gezien de negatieve aard van de potentiaal, bij de kathode het gemakkelijkst gaat. Kortom: zenuwstimulatie gaat het gemakkelijkst bij axonen net onder de kathode. Dit simpele feit heeft nogal wat consequenties. De eerste is dat een diep gelegen zenuw een hogere stroomsterkte vergt dan een oppervlakkig gelegen zenuw, om eenzelfde effectieve veldsterkte bij de zenuw te krijgen. Die hogere absolute stroomsterkte maakt dat er meer stroom door de huid loopt, wat meer pijn doet. De plaats waar men de axonen activeert, is preciezer te bepalen voor een oppervlakkige dan voor een diep gelegen zenuw. Zoals later zal blijken, is bepaling van die plaats belangrijk om de geleidingssnelheid uit te rekenen. De plaats van effectieve zenuwstimulatie wordt benaderd door een stip op de huid te zetten op de plaats van de kathode. Als de onderzochte zenuw vlak onder de kathode loopt, zal de plaats van de kathode redelijk overeenkomen met de plaats van effectieve stimulatie; diep in het weefsel is dat veel minder zeker. De nauwkeurigheid van de meting is dan ook minder. Het is niet verstandig om een sterkte te gebruiken die ruim supramaximaal is. Zo n hoge sterkte zal ertoe leiden dat een axon over een flink gebied geactiveerd kan worden. De actiepotentialen beginnen echter niet te lopen op de plaats waar de veldsterkte het grootst is, maar in principe overal waar de veldsterkte boven een bepaald minimum komt. De effectieve stimulatieplaats ligt in een dergelijk geval dan ook niet pal onder de kathode maar een stukje verderop, wat de meting onnauwkeurig maakt. Bovendien levert deze manier van stimuleren meer pijn op. Het resultaat van dit alles is dat zenuwstimulatie maar op een beperkt aantal zenuwen en plaatsen goed toepasbaar is..5 Het meten van een potentiaal De signalen van spier- of zenuwactiviteit worden gemeten als een verschilpotentiaal, wat betekent dat er twee elektroden nodig zijn om één verschilpotentiaal te meten. Bij een motorisch onderzoek wordt de elektrische activiteit gegenereerd door de geactiveerde spiervezels, en bij sensibel onderzoek worden de actiepotentialen van de zenuwvezels zelf gemeten. Hoe die elektrische activiteit leidt tot een potentiaal op het scherm vergt natuurkundige, technische en fysiologische kennis. Wat voor het begrip nuttig is, is het onderscheid tussen bewegende en stilstaande potentialen. Voorbeelden van bewegende potentialen zijn actiepotentialen in spiervezels en in axonen. De potentiaal van een spiervezel begint bij de synaps, vanwaar er twee depolarisatiefronten naar de einden van de spiervezel lopen met een snelheid van 4 tot 4,5 m/s. De potentiaal van een axon loopt over het axon met een snelheid van 40 tot 60 m/s. Dergelijke lopende potentialen zijn het best te meten met een elektrode dicht bij de spiervezel of het axon. Hoe verder van de potentiaal af, hoe minder duidelijk men een bewegende potentiaal ziet. Aangezien de meting registratie van een potentiaalverschil vergt, ligt het voor de hand een tweede elektrode te gebruiken op een plaats waar de spier- of zenuwpotentialen niet aanwezig zijn. De elektrode bij spier of zenuw wordt in de regel de actieve elektrode genoemd en de andere de referentieelektrode. Die namen zijn echter nogal misleidend: geen van beide elektroden is ook maar enigszins actief in de zin dat ze zelf iets doen. Misschien nog belangrijker: het is meestal niet waar dat er op de plaats van de referentie-elektrode géén spierof zenuwactiviteit aanwezig zou zijn; bijna altijd is dergelijke activiteit er wel. Een voorbeeld van een stilstaande potentiaal is het ECG, dat men prima kan meten met elektroden op handen en voeten, ook al zit het hart daar niet. Maar ook bij CMAP s spelen stilstaande potentialen een grote rol: men kan met meetelektroden op de hand nog wel degelijk activiteit van onderarmspieren opvangen. Het feit dat elektrische activiteit op een andere plaats te meten is dan waar zij gegenereerd wordt, heet volumegeleiding. De twee soorten potentialen sluiten elkaar niet uit: vaak wordt een combinatie geregistreerd van bewegende en stilstaande potentialen..6 Het stimulusartefact De elektrische schok waarmee een zenuw wordt gestimuleerd, brengt een zeer kortdurend elektrisch veld teweeg. Dit veld verspreidt zich door de extremiteit. De verdeling over de huid lijkt op die van een magneetveld: er is een negatieve en een positieve pool, respectievelijk bij de kathode en de anode, en men kan het veld beschrijven als isopotentialen die vanaf de polen uitwaaieren. Deze verdeling over de huid maakt het zeer goed mogelijk dat de actieve elektrode bevestigd is op een plaats met een andere potentiaal dan de referentie-elektrode: er is dan kortom een potentiaalverschil. Men zou verwachten dat die potentiaal net zo kort te zien is als de stimulus duurt, ofwel slechts 0, ms. Helaas duurt het vaak veel langer, wat verklaard wordt uit de eigenschappen van de apparatuur. De duur is dan lang genoeg om tegelijk op te treden met de gewenste potentiaal. Als die dan laag van amplitude is, zoals bij een SNAP, kan het stimulusartefact de meting ernstig verstoren (. figuur.4). Een stimulusartefact kan op twee manieren worden bestreden: de eerste is schuren, poetsen en boenen, ofwel verbetering van de geleidingseigenschappen. De tweede methode houdt in dat een resterend artefact goed bestreden kan worden door de stimulator te draaien rond de kathode: op die manier verschuift het veld van het stimulusartefact over de huid. Bij herhaald stimuleren ziet men dan het artefact van teken en sterkte veranderen. Het is dan mogelijk om het veld zo te draaien dat de actieve en de referentie-elektrode op dezelfde isopotentiaal terechtkomen: er is dan geen verschil (. figuur.5). De meeste leerboeken vermelden dat de kathode altijd dichter bij de afleidingsplaats moet worden geplaatst dan de anode. Hierbij speelt de volgende theoretische overweging een rol: als de zenuw gemakkelijk gedepolariseerd raakt bij de kathode, zou de anode juist een remmende werking moeten hebben op de activatie van de zenuw
.7 Het meten van de geleidingssnelheid 15 a b c. Figuur.4 Stimulusartefact. Bij a is er een initieel sterk negatief stimulusartefact (negatief is omhoog afgebeeld); b geeft de ideale situatie weer: er is geen stimulusartefact; c geeft een groot positief artefact weer. In alle gevallen telt de potentiaal bij het stimulusartefact op. De stippellijnen geven de echte amplitude weer, gerekend van de in werkelijkheid onzichtbare basislijn. Het EMG-apparaat meet de amplitude als het verschil tussen de eerste deflectie (afbuiging) van de basislijn en de negatieve top, getekend als de pijlen. Bij een negatief artefact (a) leidt dat tot een onderschatting van de amplitude en bij een positief artefact (c) tot een overschatting.. Figuur.6 Sensibel geleidingsonderzoek. Een sensibele zenuw wordt hier gestimuleerd op de plaats boven de zenuw die met een bliksemschicht is aangegeven. Verderop zijn meetelektroden aangebracht boven dezelfde zenuw. Enige tijd na stimulatie passeren de actiepotentialen in de zenuw onder de meetelektroden, wat een SNAP oplevert. Het begin daarvan wordt gemeten: de latentie (L). Die latentie weerspiegelt dus de tijd waarin de zenuwimpulsen de afstand tussen stimulatie- en meetplaats overbrugden. Door die afstand te meten, kan met een deling de snelheid berekend worden, uitgedrukt in m/s. zenuw geplaatst worden en afstanden moeten altijd worden gemeten vanaf de kathode..7 Het meten van de geleidingssnelheid Bij een sensibel onderzoek meet men direct aan het orgaan waar het om gaat: de zenuw. Dat betekent dat de meting uit drie elementen bestaat (. figuur.6): 1. stimulatie van de zenuw: de plaats van de kathode op de huid geldt als de plaats van zenuwstimulatie;. meting van de zenuwactiviteit (de SNAP): de afleidelektroden worden verderop boven de zenuw geplaatst, waarbij de plaats van de actieve elektrode geldt als de plaats waar de potentiaal passeert; 3. meting van de afstand tussen die twee plaatsen. a +. Figuur.5 Beïnvloeding van het stimulusartefact. Deze figuur geeft de resultaten van een experiment weer. Er is een schok van 15 ma aan de pols gegeven en de grootte van het stimulusartefact is gemeten 1 ms na de schok. Het artefact is gemeten op alle met een stip aangegeven plaatsen. In A is te zien dat er een negatief veld (horizontale lijnen) ontstaat bij de kathode en een positief veld (verticale lijnen) bij de anode. Hoe dikker de lijnen, des te sterker het artefact. Bij B is de stimulator omgedraaid, zodat het artefact meedraait. Daarna is de stimulator wat gedraaid om het artefactveld over de hand mee te draaien. Er is slechts een smal gebied met een neutraal artefact (arcering). Men kan vrijwel altijd de stimulator zo draaien dat de beide meetelektroden in die smalle neutrale zone terechtkomen; dan is het artefact verwaarloosbaar klein. (het zogeheten anodale blok). Dit klinkt aannemelijk, maar is onjuist en speelt in de praktijk geen enkele rol. Om die reden is er geen enkel beletsel om de stimulator rondom de kathode te roteren. Wel moet men beseffen dat zenuwstimulatie bij de kathode plaatsvindt: de kathode moet zo dicht mogelijk bij de b + De tijd tussen de stimulus en het begin van de gemeten potentiaal is de tijd die nodig is voor geleiding in het gemeten segment. Deze tijd wordt gemeten in milliseconden, met een resolutie van 0,1 milliseconde. De afstand tussen stimulatie- en meetplaats wordt gemeten in millimeters. Door afstand door tijd te delen, krijgt men de snelheid in mm/ms, wat hetzelfde is als m/s. Het meten bij een motorisch onderzoek vergt een extra stap (. figuur.7), doordat de potentiaal nu afkomstig is van spiervezels in plaats van zenuwvezels. Dit betekent dat de tijd tussen de stimulus en het begin van de potentiaal niet alleen berust op zenuwgeleiding (waar het om gaat), maar ook op de neuromusculaire transmissie en op het genereren van de spierpotentialen; deze tijd is niet voor iedereen hetzelfde en kan tussen personen variëren van ~ 0,4 tot 1 ms. Om die reden is de bovengenoemde methode met slechts één stimulatieplaats niet toepasbaar. Wat wel kan, is de zenuw op twee plaatsen stimuleren. Het verschil in tijd tussen het optreden van de twee potentialen berust wel op de functie van de zenuw alleen, zodat die tijd bruikbaar is voor een snelheidsmeting. Zowel bij motorisch als bij sensibel onderzoek berust de meting op het begin van de potentiaal. Men moet zich realiseren dat verschillende zenuwvezels in geringe mate verschillende
16 Hoofdstuk Principes van zenuwgeleidingsonderzoek. Figuur.7 Motorisch geleidingsonderzoek. Schematische voorstelling van een meting van de motorische geleiding. De zenuw wordt eerst distaal gestimuleerd en er wordt een potentiaal (de CMAP) geregistreerd met elektroden boven de spieren van die zenuw. De tijd tussen de stimulus en het begin van de potentiaal heet de distale motorische latentie (DML). Die tijd wordt ingenomen door twee processen. Het eerste proces (z) betreft geleiding in het stukje zenuw tussen de stimulatieplaats en de spier, het tweede (s) bestaat uit de tijd nodig voor transmissie in de neuromusculaire synaps en het genereren van een spiervezelpotentiaal. Hoe lang vooral s duurt, is niet precies per individu te bepalen. Vervolgens wordt de zenuw proximaal gestimuleerd. Dat levert een latere potentiaal op, en de duur tussen stimulus en de potentiaal is dan de proximale motorische latentie (PML). Deze bestaat uit dezelfde twee processen, maar nu is z, de tijd voor zenuwgeleiding, langer dan bij distale stimulatie. Het verschil tussen PML en DML is de tijd die de zenuwimpulsen nodig hadden om de afstand tussen proximale en distale stimulatie te overbruggen. Die afstand is te meten op de huid en een deling levert dan de snelheid op in m/s. snelheden hebben. Het begin van de potentiaal wordt altijd gevormd door de snelste vezels. De berekende snelheid geeft daarmee slechts de functie van een kleine minderheid van alle vezels. Verder zijn ook andere parameters van nut dan alleen de snelheid; deze informatie is in de betreffende hoofdstukken te vinden..8 De meetfout Hoe nauwkeurig snelheidsmetingen zijn, hangt af van de nauwkeurigheid waarmee afstanden en tijden (latenties) gemeten kunnen worden. De afstand wordt over de huid gemeten en niet over de zenuw zelf, wat een fout met zich meebrengt. Ook bewegingen van de huid, buiging van gewrichten en het al dan niet recht lopen van zenuw of huid brengen fouten met zich mee. En ten slotte is het meten van de afstand over de huid zelf ook aan een meetfout onderhevig. De grootte van de meetfout is te bepalen door de afstand herhaald te meten. De fout neemt mogelijk enigszins toe met de afstand, maar zeker niet evenredig: veelal wordt aangenomen dat de fout even groot is voor korte en lange afstanden. In veel laboratoria worden afstanden genoteerd met een nauwkeurigheid van een halve centimeter, met het oog op de meetfout die enkele mm beslaat. De auteur geeft er de voorkeur aan metingen in mm te noteren, aangezien het aan te raden is afrondingen altijd pas aan het einde van een berekening uit te voeren, hier op de snelheid. Latenties worden met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1 ms bepaald, en dat geldt in principe voor elke meetplek. De twee foutenbronnen (afstand en tijd) zijn onafhankelijk van elkaar. Het is belangrijk voor het begrip dat de meetfouten van afstanden en latenties in essentie even groot zijn voor een afstand van 10 cm als voor een afstand van 40 cm. In relatieve zin zijn de meetfouten voor lange zenuwsegmenten dan ook kleiner dan die voor korte segmenten. Dat relatieve karakter maakt dat snelheidsmetingen nauwkeuriger zijn voor lange dan voor korte segmenten. Een voorbeeld helpt mogelijk dit duidelijker te maken. Stel dat een zenuw een echte snelheid heeft van m/s, dat de meetfout voor latentiemetingen 0,1 ms is en voor afstandsmetingen mm. Een hier verder niet uitgelegd rekenmodel levert voor een segment van 80 mm lengte dan op dat 96% van de daadwerkelijke metingen zal liggen tussen 7,4 m/s sneller en 7,4 m/s langzamer dan de echte waarde. Voor een segment van 40 mm zijn diezelfde grenzen wezenlijk smaller: de gevonden waarden liggen dan tussen,5 m/s sneller en,5 m/s langzamer dan de echte waarde. Om deze reden moet men heel voorzichtig zijn met snelheden verkregen van segmenten korter dan 80 tot 100 mm. Een tweede effect van de meetfout is minder evident. Zoals gezegd is de meetfout van een lange latentie relatief klein. Een lange latentie wordt gezien bij een lang zenuwsegment, maar ook bij een lage geleidingssnelheid. Kortom: een lage snelheid is nauwkeuriger te meten dan een hoge! Voor het vaststellen van aandoeningen is dat prettig, aangezien de snelheden daarbij lager worden..9 Pijn Pijn bij het EMG wordt vrijwel niet wetenschappelijk onderzocht, maar is de belangrijkste beperking voor een ruimere inzet van het EMG. Het voorkomen en verminderen van pijn vormen dan ook een wezenlijk deel van de basiskennis van het EMG. Pijnsensaties worden geleid door dunne vezels die niet toegankelijk zijn voor geleidingsonderzoek. Een aantal argumenten wijst erop dat het opwekken van pijn met elektrische schokken andere wetten volgt dan de wetten die gelden bij het stimuleren van dikke vezels. Wanneer men een supramaximale SNAP of CMAP verkregen heeft en de stroomintensiteit verder opvoert, neemt de pijn toe. Het supramaximale karakter houdt in dat alle dikke vezels gestimuleerd zijn, maar blijkbaar geldt dat dan nog niet voor alle dunne vezels. Mogelijk worden sommige pijngeleidende axonen pas geactiveerd bij een hoge intensiteit. Pijn neemt toe met de stimulusfrequentie. Dat is vaak al te merken bij een frequentie van 1 Hz, en het effect telt zwaarder bij een hoge intensiteit: schokken die met 1 Hz vervelend zijn, kunnen minder vervelend zijn bij 0,5 Hz. Een reeks schokken die met 5 Hz redelijk te verdragen is, is pijnlijker bij 10 Hz. De pijn bij zenuwstimulatie wordt voor een groter deel veroorzaakt door pijn in de huid bij de stimulator dan door
.10 Temperatuur 17 pijn in het verzorgingsgebied van de zenuw. Dit is eenvoudig te proberen door bijvoorbeeld de eigen nervus ulnaris in de elleboog te stimuleren: wordt de pijn gevoeld in de elleboog of in het gebied van de nervus ulnaris in de hand? Vanaf de plaats van stimulatie neemt de veldsterkte snel af. Als de stimulator relatief ver van een zenuw af geplaatst is, moet de sterkte hoog zijn om de zenuw adequaat te stimuleren, met een forse sterkte in de huid tot gevolg. Hoe sterk dat effect is, kan men snel te weten komen door eens een supramaximale CMAP op te wekken vanaf een aantal plaatsen op de pols rond de plaats waar de nervus medianus het dichtst onder de huid ligt: een verplaatsing van 5 mm kan al 10 ma meer stroom vergen. De bovenstaande observaties zijn van nut om pijn te verminderen. De beste manier om te leren met de pijn van zenuwstimulatie om te gaan is zelf schokken te ondergaan en te experimenteren met de genoemde factoren. Hier volgt een aantal aanbevelingen. Werk liever met losse schokken dan met reeksen met een vaste frequentie. Als men al dergelijke reeksen gebruikt, is een frequentie van 1 Hz of lager aan te bevelen. Spreek af dat er een waarschuwingssterkte gebruikt wordt van bijvoorbeeld 5 of 30 ma. Als bij die sterkte geen goed resultaat verkregen wordt, moet worden overwogen of de hoge intensiteit veroorzaakt wordt doordat de zenuw ziek is, of doordat de stimulatieplaats niet optimaal is. Werk eerst bewust met een inframaximale sterkte en zoek met losse schokken de beste stimulusplaats op: dat is de plaats vanwaar de grootste respons gevonden wordt. Pas als die gevonden is, mag de intensiteit worden opgevoerd om een supramaximale respons te krijgen. Gebruik liever anatomische stimulusplaatsen waar de zenuw het dichtst onder de huid ligt dan op afstand gebaseerde. Met het laatste wordt bedoeld dat men een vaste afstand vanaf de afleidplaats hanteert om daar de zenuw te stimuleren. Dit heeft als voordeel dat de DML gestandaardiseerd wordt, maar als nadeel dat de plaats niet optimaal hoeft te zijn uit oogpunt van pijnvermindering. Men dient te overwegen of de diagnostische waarde van een gestandaardiseerde DML opweegt tegen meer pijn (de auteur kiest voor minder pijn)..10 Temperatuur De temperatuur van de zenuw en van de spier heeft een sterke invloed op vrijwel alle parameters van het geleidingsonderzoek. Hieronder worden enkele factoren besproken. Zieke zenuwen zijn langzaam, gezonde zijn snel, en de snelheid van de vezels neemt af als de temperatuur daalt: kortom, koude zenuwen lijken wat dat betreft op zieke zenuwen. Voor de snelste vezels kan men ervan uitgaan dat de snelheid met elke graad 1,7 tot m/s toeneemt voor motorische beenzenuwen en met tot,4 m/s voor motorische armzenuwen. Aangezien de temperatuur van handen en voeten in ons klimaat gemakkelijk kan variëren tussen 15 en 5 C, kan dat verschil van 10 C tot snelheidsverschillen van meer dan 0 m/s leiden. Dit sterke verband heeft velen ertoe gebracht om een meting bij bijvoorbeeld 8 C te doen en de gevonden snelheid rekenkundig te corrigeren om zo een denkbeeldige snelheid bij bijvoorbeeld 37 C te verkrijgen. Dit lijkt aantrekkelijk omdat opwarmen veel tijd kost. Helaas gelden dergelijke correctiefactoren alleen voor gezonde zenuwen: de snelheid neemt bij zieke zenuwen veel minder sterk toe met de temperatuur dan bij gezonde zenuwen. Bij een lage temperatuur liggen de snelheden van zieke en gezonde zenuwen bij elkaar, maar bij een hoge temperatuur is het verschil in snelheid tussen ziek en gezond veel duidelijker. Dit alles maakt het onaanvaardbaar om snelheden en latenties te meten bij een te lage temperatuur en ook om de snelheid rekenkundig te corrigeren. Wat de ideale temperatuur dan wel is, is discutabel. Het is helaas niet zo dat de snelheid boven een bepaalde temperatuur constant blijft: zeker tot 4 C blijft deze toenemen. Het beste onderscheid tussen ziek en normaal wordt in theorie bij de hoogst haalbare temperatuur verkregen; in de praktijk hanteren veel laboratoria een minimaal aanvaardbare huidtemperatuur van bijvoorbeeld 3 C. De temperatuur die gold voor de normaalwaarden moet overeenkomen met de gebruikte temperatuur. Vorm en amplitude van de CMAP s en SNAP s reageren op complexe wijze op de temperatuur. In de eerste plaats kunnen de potentialen langer duren wegens toegenomen dispersie. Dit houdt in dat het effect van de temperatuur in gelijke mate opgaat voor snelle en langzame vezels. Dit heeft een complex effect op de tijd om een bepaalde afstand te overbruggen: een snelle vezel van 60 mm/ms heeft een reistijd van 4 ms om 40 mm te overbruggen, terwijl een langzame vezel van 40 mm/ms daarvoor 6 ms reistijd vergt. Het verschil in aankomsttijd tussen die twee vezels (de dispersie) is ms. Als de vezels zo sterk afkoelen dat hun snelheden halveren, dan verdubbelen de reistijden tot 8 en 1 ms; de dispersie neemt dus toe tot 4 ms. Dat effect maakt dat potentialen in principe een langere duur krijgen, en bij deze dispersie zou men verwachten dat ze ook lager van amplitude worden (zie 7 H. 3). Er spelen echter andere processen doorheen die met ionkanalen te maken hebben, die er juist voor zorgen dat de amplituden toenemen. Voor CMAP s is dit effect beperkt, maar SNAP s kunnen zeer sterk afnemen bij een hogere temperatuur. Misschien zou er daarom eigenlijk een maximumtemperatuur moeten gelden om een SNAP-amplitude te beoordelen, maar dat is niet het geval. Er zijn meer parameters die bij zieke zenuwen anders op de temperatuur reageren dan bij gezonde zenuwen. Dit geldt bijvoorbeeld voor een geleidingsblok, een fenomeen dat voorkomt bij demyeliniserende polyneuropathieën maar ook bij een compressieneuropathie. Een dergelijk blok (of blokkade) betreft een opvallend grote amplitudeafname van een proximale CMAP ten opzichte van de distale CMAP. Een blok kan bij een hoge temperatuur meer uitgesproken zijn dan bij een lage temperatuur. Verder ziet men bij ziekten van de neuromusculaire synaps dat de synapsen gemakkelijker falen bij een hoge dan bij een lage temperatuur. Bij repetitieve stimulatie wordt een motorische zenuw herhaaldelijk gestimuleerd om te zien of de amplitude daalt, wat dan betekent dat de synapsen falen. Een
18 Hoofdstuk Principes van zenuwgeleidingsonderzoek dergelijke test moet dan ook alleen bij een hoge temperatuur worden uitgevoerd. We kunnen dus stellen dat een hoge temperatuur de opbrengst van motorisch geleidingsonderzoek verhoogt, doordat het verschil tussen ziek en gezond daarmee duidelijker wordt. > > Kernpunten Depolarisatie van zenuwvezels vindt plaats onder de kathode; daarom moet men bij geleidingsonderzoek afstanden meten vanaf de plaats van de kathode. De plaats van de anode doet er voor zenuwstimulatie niet of nauwelijks toe, zodat de stimulator om de kathode gedraaid mag worden om een stimulusartefact kleiner te maken. De meetfout van een latentiemeting is vrijwel onafhankelijk van de latentie, en de meetfout van een afstandsmeting is vrijwel onafhankelijk van de afstand. Dit betekent dat snelheidsmetingen betrouwbaarder zijn naarmate de afstand toeneemt (en ook naarmate de snelheid afneemt). Snelheidsmetingen bij segmenten korter dan ongeveer 8 cm worden onbetrouwbaar. Aangezien pijn de voornaamste reden is om geleidingsonderzoek te beperken, dient iedereen die dergelijke onderzoeken uitvoert te weten hoe men de pijn kan minimaliseren. Het verband tussen temperatuur en geleidingssnelheid is anders voor zieke dan voor gezonde zenuwen, zodat rekenkundige correcties niet gebruikt mogen worden tenzij opwarming fysiek onmogelijk is. Een lage temperatuur maakt het onderscheid tussen zieke en gezonde zenuwen minder duidelijk, zodat een geleidingsonderzoek niet bij een lage temperatuur mag worden verricht. Literatuur Dreyer SJ, Dumitru D, King JC. Anodal block versus anodal stimulation. Fact or fiction. Am J Phys Med Rehabil. 1993;7:10 18. Franssen H, Wieneke GH, Wokke JHJ. The influence of temperature on conduction block. Muscle Nerve.1999;:166 173. Rutkove SB. Effects of temperature on neuromuscular electrophysiology. Muscle nerve. 001;4 867 88. Verhoeven K, Dijk JG van. Decreasing pain in electrical nerve stimulation. Clin Neurophysiol. 006;117:97 978.
http://www.springer.com/978-90-368-0363-