SİNİR İLETİ İNCELEMELERİ VE ELEKTROMİYOGRAFİ

M. Barış BASLO

Son güncelleme tarihi: 14.12.2009

Sinir ve kas hücreleri, elektrik üretebilen, dışarıdan elektrik ile uyarılabilen ve elektriği iletebilen dokulardır. Gerek sinir, gerekse kas membranı istirahatte hücre içerisine bakan tarafı elektronegatif olacak şekilde bir transmembran potansiyel farkına sahiptir. Bu potansiyel farkı, yüklü iyonların hücre içi ve hücre dışı kompartmanlarda, aralarında bir yalıtkan olacak şekilde (hücre membranı) farklı konsantrasyonlarda konuşlandırılmış olmasından kaynaklanır. Bu fark, istirahat membran potansiyelini tesis eder. Membrandaki voltaja duyarlı sodyum kanallarının açılıp hücre içerisine sodyum kimliğinde pozitif yük göçü ise membranı depolarize eder; artık hücre içi, hücre dışına göre daha pozitiftir ve bu durum aksiyon potansiyelini tetikler. Aksiyon potansiyeli oluştuktan sonra sinir ya da kas membranı üzerinde iletilir. Aksiyon potansiyeli şeklindeki biyoelektriksel faaliyet sinir hücresi ve akson üzerinde iletilip, periferik ve merkezi sinir sisteminde iletişim – haberleşme için kullanılırken; kas lifi üzerinde eksitasyon – kontraksiyon eşlemesi ile kas kasılması ve kuvvet üretimi için kullanılır. Bu nedenle sinir lifleri aksiyon potansiyeli oluşum ve iletimini hızlandıracak yapısal şekillenmelere (miyelin kılıf, Ranvier düğümleri), kas lifleri ise kontraktil elemanlara (sarkomer) sahiptirler.

Sinir ve kas lifleri üzerinde oluşmuş aksiyon potansiyeli uygun ekipman kullanılarak kaydedilebilir. Bu biyoelektriksel faaliyetin normal değerlerden gösterdiği sapma; klinik elektrofizyoloji alanında hastalık teşhisi için kullanılmaktadır. Bu bölümde önce sinir ve kasın biyoelektriksel faaliyetinin kayıtlanmasına dair yöntemler sunulacak; ardından sık karşılaşılan patofizyolojik modellerin elektrofizyolojik bulguları tartışılacaktır.

I – SİNİR İLETİ İNCELEMELERİ

Günlük pratikte duysal ve motor ileti incelemeleri yapılmaktadır.

A) Duysal İleti İncelemeleri

Duysal ileti incelemelerinde ölçümü yapılacak sinir doğru akım ile uyarılır ve oluşturulan aksiyon potansiyelleri yine sinir üzerinden kaydedilir. Uyarı ve kayıt için yüzeyel elektrodlar kullanılır. Uyarının şiddeti “supramaksimal” olmalıdır. Yani, ölçümü yapılacak sinirin bütün aksonlarını uyartacak şiddetin de biraz üzerinde (supramaksimal) ayarlanmalıdır.

Duysal sinirler bilgiyi çevreden merkeze taşımaktadırlar, bu nedenle; periferden uyarım ve proksimalden kayıt “ortodromik” (fizyolojik ileti yönünde) iletim, proksimalden uyarım ve distalden kayıt ise “antidromik” (fizyolojik ileti yönünün aksine) iletim olarak adlandırılır.

Siniri uyartmakla tetiklenen aksiyon potansiyellerinden kayıt elektroduna ulaşanların toplamı “duysal sinir aksiyon potansiyeli” olarak bilinir ve ölçülebilir bir takım parametreleri tanımlanmıştır (Şekil 1). Başlangıç latansı (distal latans), uyarı artefaktından potansiyelin ilk pozitif pikine kadar geçen sürenin milisaniye cinsinden ifadesidir. Tepe latansı (pik latansı), uyarı artefaktından potansiyelin elektronegatif pikine kadar geçen sürenin milisaniye cinsinden ifadesidir. Potansiyelin amplitüdü, elektronegatif pik ile ikinci elektropozitif pik arasında ölçülen salınımın genliğidir ve mikrovolt olarak birimlendirilir. Duysal ileti hızı, uyarı ve kayıt elektrotları arasındaki mesafenin, başlangıç latansına bölünmesi ile hesaplanır (metre/saniye).

Şekil 1. Duysal aksiyon potansiyeli – ölçülebilir parametreler.

Ölçümü yapılan sinir aksonal dejenerasyona uğramakta ise, kaydedilen duysal aksiyon potansiyelinin amplitüdü düşecek (cevaba katılan akson sayısı azaldığı için), fakat duysal ileti hızı pek değişmeyecektir (Şekil 2). Ancak, sinir demiyelinizasyon – remiyelinizasyon sürecinden geçiyor ise, duysal ileti hızı yavaşlayacak; ileti hızları birbirinden farklı aksonlar üzerinde oluşmuş aksiyon potansiyelleri kayıt elektroduna farklı zamanlarda saçaklanarak geldiklerinden duysal aksiyon potansiyeli yayvanlaşıp amplitüdü düşecektir.

Şekil 2. Duysal aksiyon potansiyeli – aksonal dejenerasyon. Düşük amplitüt, duysal ileti hızı normal.

B) Motor İleti İncelemeleri

İletisi ölçülecek sinir yüzeyel elektrodlar ile supramaksimal şiddette uyarılır ve cevap kas üzerinden kaydedilir. Bu özelliği ile motor ileti incelemeleri duysallardan farklıdır. Motor sinir aksonları üzerinde oluşturulan aksiyon potansiyelleri değil, sinir–kas kavşağını aşıp, kas lifleri üzerinde tetikletilen aksiyon potansiyellerinin toplamı kaydedilmektedir. Kayıt elektrodu hedef kas üzerinde aktif kaydedici kutup (katot) motor son plak kuşağı hizasına, referans görevi gören anot ise tendona gelecek şekilde yerleştirilmelidir (kasın göbeği – kasın tendonu kayıtlaması / belly – tendon). Bu şekilde kaydedilen cevap, “bileşik kas aksiyon potansiyeli” olarak bilinir (motor cevap, kas yanıtı, M yanıtı). Bileşik kas aksiyon potansiyeli; motor aksonlar, sinir – kas kavşağı ve kas lifleri hakkında ortak bilgi taşımaktadır.

Motor ileti incelemesinde ölçülen sinir en az iki farklı noktadan uyarılır. Bu noktalardan birisi distal, diğeri daha proksimal yerleşimlidir. Bu şekilde kaydedilen bileşik kas aksiyon potansiyellerinin ölçülebilir bir takım parametreleri tanımlanmıştır. Başlangıç latansı (distal latans) uyarı artefaktı ile potansiyelin temel çizgiyi elektronegatif yöne terk ettiği nokta arasında geçen sürenin milisaniye cinsinden ifadesidir. Amplitüt, temel çizgi ile elektronegatif pik arasındaki salınımın genliğidir (milivolt biriminden). Motor ileti hızı, iki uyarı noktası arasında hesaplanır: proksimal uyarıma cevaben kaydedilen bileşik kas aksiyon potansiyelinin distal latansından, distal uyarıma cevaben kaydedilen bileşik kas aksiyon potansiyelinin distal latansı çıkartılarak fark latansı bulunur. İki uyarı noktası arasındaki mesafe bu fark latansına bölünerek distal – proksimal uyarı noktaları arasındaki motor ileti hızı hesaplanır. Bu şekilde bir hesaplama; sinir–kas kavşağındaki gecikmeyi ve kas lifi üzerindeki iletim süresini değerlendirme dışı bırakmak için gereklidir (Şekil 3).

Şekil 3. Motor ileti incelemesi – ölçülebilir parametreler.

Ölçümü yapılan sinir aksonal dejenerasyona uğramakta ise bileşik kas aksiyon potansiyelinin amplitüdü düşecek, motor ileti hızı çok yavaşlamayacaktır (Şekil 4). Bileşik kas aksiyon potansiyelinin amplitüdü, kas lifi harabiyeti ile seyreden süreçlerde ve sinir – kas kavşağında iletimin bloğa uğradığı durumlarda da (botulizm, LEMS gibi) düşük bulunabilir. Ancak sürece hakim patoloji miyelin kılıf kusuru ise motor ileti hızları belirgin derecede yavaşlayacak, distal gecikmeler uzayacak ve bileşik kas aksiyon potansiyeli yayvanlaşıp genliğinden kaybedecektir (Şekil 5). Periferik sinirlerde akut demiyelinizasyon, bazı sinir lifleri üzerinde aksiyon potansiyeli iletimini engelleyerek iletim bloklarına da yol açabilir (Şekil 6). 

Şekil 4. Motor ileti incelemesi – aksonal dejenerasyon.

Şekil 5. Motor ileti incelemesi – demiyelinizasyon.

Şekil 6. Motor ileti incelemesi – iletim bloğu.

C) Geç Yanıtlar

F yanıtları ve H refleksi, günlük pratikte başvurulan geç yanıtlardandır.

F yanıtları, el yada ayak kaslarından kayıtlı olmak üzere bir periferik sinirin supramaksimal şiddette uyarılması sonucu, EMG cihazının ekranında beliren bileşik kas aksiyon potansiyelinden daha geç çıkan, şekil ve latansı uyarıdan uyarıya değişen yanıtlardır (Şekil 7). Sinir üzerinde uyarım ile tetiklenen aksiyon potansiyellerinden proksimale, sinir köküne gidip, ön boynuz hücresinin dendritlerini eksite ettikten sonra geriye ateşleyen ve tekrar aynı yolu kat ederek hedef kasa ulaşan birkaç aksiyon potansiyelinin toplamından oluşurlar. Sinir köklerinde yaygın demiyelinizasyon ile seyreden akut demiyelinizan inflamatuar polinöropati (Guillain-Barré Sendromu) tanısında, özellikle hastalığın erken döneminde hayli bilgi vericidir. Bu hastalıktaki radiküler demiyelinizasyon nedeni ile F yanıtları alınmaz olur, demiyelinize sinir lifleri arasındaki efaptik geçiş A dalgaları şeklinde belirir (Şekil 8).

Şekil 7. F Yanıtları – Normal.

Şekil 8. A Dalgaları.

H refleksi, önkoldaki fleksör karpi radyalis kasından medyan sinir uyarımına cevaben ve baldırdaki soleus kası üzerinden tibyal sinir uyarımına cevaben kaydedilen bir reflekstir. Refleksin aferent bacağı, söz konusu sinirler içerisindeki, intrafuzal kas liflerinden kalkan derin duyu lifleri; eferent bacağı, arka kökten arka boynuza giren duysal aksiyon potansiyellerinin sinaps yaptığı alt motor nöronların aksonları;ve efektör organları da kayıtlamanın yapıldığı adı geçen kaslardır. Medyan sinir uyarımı ile fleksör karpi radyalis kasından kaydedilen H refleksi C7 kökünün; tibyal sinir uyarımı ile soleus kasından kaydedilen H refleksi de S1 kökünün işlevselliğini test eden yöntemlerdir.

II – İĞNE ELEKTROMİYOGRAFİSİ

İskelet kaslarının istirahat ve kası sırasındaki biyoelektriksel faaliyetinin iğne elektrodlar ile kaydedilmesi işlemidir.

İstirahat halindeki sağlıklı kaslarda sadece iki çeşit fizyolojik aktivite kaydedilir. Bunlardan ilki “giriş aktivitesi” olup; iğne elektrodun elektriksel anlamda uyarılabilir bir doku içerisinde seyahat ettiğini gösterir. İğnenin kas içerisinde hareketi ile başlar, hareket sonlandıktan sonra kısa bir süre (100 ms) daha devam edip sonlanır. Giriş aktivitesinin alınmaması inceleme altındaki kasın yağ yada bağ dokusuna değiştiğinin işaretidir. İstirahat halindeki diğer bir fizyolojik aktivite motor son plak faaliyetidir. İki çeşittir: birincisi;  iğnenin ucu motor son plak bölgesine denk geldiğinde izlenen, temel çizgide düşük amplitütlü elektronegatif salınımlar şeklinde olan “son plak gürültüsü” ve ikincisi; bifazik, rasgele ateşlenen “son plak dikenleri” dir. Son plak gürültüsü ve son plak dikenlerinin kaydedildiği iğne pozisyonunda hasta şiddetli ağrı duyar.

İstirahat halinde kaydedilen patolojik spontan faaliyet kas lifi veya sinir kökenli olabilir. Kas lifi kökenli olanlar arasında pozitif diken ve fibrilasyon potansiyelleri (Şekil 9); miyotonik boşalım ve kompleks repetitif boşalım yer alır. Sinir kökenli olanlar ise fasikülasyon, miyokimi ve nöromiyotonik boşalımlardır.

Şekil 9. Pozitif diken ve fibrilasyon (denervasyon) potansiyelleri.

İstemli kası sırasında kaslardan motor ünite potansiyelleri kaydedilir. Motor ünite; bir ön boynuz hücresi (alt motor nöron), aksonu ve hareket emri götürdüğü kas liflerinin bütününden oluşan fonksiyonel bir ünitedir. İstemli kası sırasında ateşlenen motor üniteye ait kas liflerinden, iğne elektrodun görüş alanı içerisinde kalanlar üzerinde oluşmuş aksiyon potansiyellerinin toplamı “motor ünite potansiyeli” dir (Şekil 10). Motor ünite potansiyellerinin ölçülebilir parametreleri tanımlanmıştır (Şekil 11). Potansiyelin temel çizgiyi terk ettiği nokta ile yeniden temel çizgiye döndüğü nokta arasında geçen zaman motor ünite potansiyelinin süresi, en yüksek elektronegatif tepe ile en derin elektropozitif çukur arasındaki salınımın genliği motor ünite potansiyelinin amplitüdü, temel çizginin iki tarafında kalan kısımlarının sayısı faz sayısı olarak bilinir. Alt motor nöron ve aksonuna ait hastalıklar (nörojen tutulum) ile kas lifi harabiyeti ile seyreden hastalıklar (miyojen tutulum), motor ünite potansiyellerinin ölçülebilir parametrelerini değiştirirler.

Şekil 10. Motor ünite ve motor ünite potansiyeli.

Şekil 11. Motor ünite potansiyelinin ölçülebilir parametreleri (EMG Simulator version 3.6).

Motor üniteler, ihtiyaç duyulan kadar kuvveti üretmek için bir sıra ile kasıya katılırlar. Hafif kası şiddetinden yüksek şiddetlere çıkıldıkça ateşlenen motor ünitelerin sayısı ve ateşlenme frekansları artar, ekran kalabalıklaşır; tam kasıda ise ekran motor ünite potansiyelleri ile dolar ve temel çizgi seçilmez olur (interferens – girişim). Nörojen ve miyojen tutulum, motor ünitelerin kasıya katılım ve interferens paternini değiştirmektedir.

Nörojen tutulum modelinde, istirahatte denervasyon potansiyeli olarak da bilinen pozitif diken, fibrilasyon potansiyelleri kaydedilir. Alt motor nöron ve/veya aksonu dejenere olduğu için hareket emri götürdükleri kas lifleri denerve kalmışlardır. Bu patolojik süreç, işlevsel motor ünite sayısını azaltarak motor ünitelerin kasıya katılımında boşluklar yaratacak; interferens paternini seyreltecektir. Sağ kalan motor ünitelere ait kas içi yerleşimli terminal aksonlar filizlenerek, denerve kalmış kas liflerini yeniden innerve edecek (kollateral filizlenme ile reinnervasyon), reinnervasyon yapan bu motor ünite alanında kas lifleri yoğunlaştığı için bu motor ünitenin potansiyeli daha yüksek amplitütlü, uzun süreli ve polifazik (Şekil 12) olacaktır.

Şekil 12. Nörojenik motor ünite potansiyeli (EMG Simulator version 3.6).

Miyojen tutulum modelinde, kas içi terminal aksonların haraplanması veya motor son plak bölgesinde fokal kas lifi harabiyeti gelişmesi yüzünden denervasyon potansiyelleri kaydedilebilir. Kas lifi membranında eksitabilite artışı ile seyreden kas hastalıklarında miyotonik boşalımların kaydedilmesi tipiktir. Kas hastalıklarında motor üniteler rasgele kas lifi kaybetmekte; bu nedenle tek bir motor ünitenin hareket emri götürdüğü kas lifi sayısı azalmaktadır ve bu motor üniteden kaydedilen motor ünite potansiyeli de kısa süreli ve düşük amplitütlü olmaktadır (Şekil 13). Süreç çok kronikleşmedikçe motor ünite sayısı değişmemekte ancak; motor ünite başına düşen kas lifi sayısı azalmakta ve bu nedenle motor ünitelerin tek tek ürettiği kuvvet azalmaktadır. Bu özellik kendisini, motor ünitelerin ihtiyaç duyulan kuvveti üretmek amacıyla kasıya hep beraber, hızlıca katılması şeklinde; yani “erken ve tam interferens” olarak gösterir.

Şekil 13. Miyojenik motor ünite potansiyeli (EMG Simulator version 3.6).

III – SİNİR – KAS KAVŞAĞININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Sinir – kas kavşağındaki iletim “ardışık sinir uyarımı” ve “tek lif elektromiyografi” ile test edilir.

Ardışık sinir uyarımı, değişik frekanslarda arka arkaya verilen supramaksimal uyarıma cevaben kaydedilen kas cevaplarının genliklerindeki değişimi dikkate alan bir yöntemdir. Presinaptik patolojilerin (botulizm, LEMS) tanısı için; periferik sinirler yüksek frekanslı (20 Hz ve üzeri) ardışık uyarım ile uyarılır ve kaydedilen motor cevap amplitüdünde %100’ün üzerinde bir artış (“inkrement”) olması istenir (Şekil 14). Yüksek frekanslı ardışık uyarım ağrılı olduğundan, istirahatte kaydedilen motor cevap amplitüdüne göre 10 saniye maksimal kasılmayı takiben kaydedilen motor cevap amplitüdündeki artışın %100’ün üzerinde olması da dikkate alınabilir (Şekil 15). Postsinaptik patolojilerin (miyastenia gravis) tanısı için; fasyal sinir, aksesuar sinir ya da periferik sinirler 2 – 5 Hz frekanslarında ardışık uyarılır ve kaydedilen motor cevap amplitütlerinde %10 ve daha fazla düşme (“dekrement”) olması istenir (Şekil 16). Ardışık sinir uyarımında izlenen patern (dekrement veya inkrement) sinir – kas kavşağındaki iletimin kusurlu olup olmadığını ve hatta tutulumun presinaptik veya postsinaptik tipte olduğunu göstermektedir. Ancak, yöntem yüksek özgünlükte olsa da duyarlığı düşüktür.

Şekil 14. Lambert Eaton miyastenik sendromu – yüksek frekanslı ardışık uyarımda İnkrement (A. Baslo).

Şekil 15. Lambert Eaton Miyastenik Sendromu – maksimal kası  sonrası inkrement.

Şekil 16. Miyastenia Gravis – dekrement.

Sinir kas kavşağındaki iletim kusurunu gösteren en duyarlı elektrofizyolojik yöntem “tek lif elektromiyografi” dir. İstemli kası sırasında yapılan tek lif elektromiyografi; aynı motor üniteye ait farklı kas lifleri üzerinde oluşan aksiyon potansiyelleri arasındaki sürenin; motor ünitenin bir ateşlenmesinden diğerine olan değişkenliğini dikkate alır. Bu değişkenlik “jitter” olarak tanımlanmıştır ve nöromüsküler iletimin aksadığı durumda değişkenlik artar, jitter yükselir (Şekil 17). Çok duyarlı olan bu yöntem, iletim kusurunun presinaptik veya postsinaptik olduğunu göstermede yetersiz kalmakta; bu ayırım için “uyartılmış tek lif elektromiyografi” uygulanmaktadır.

Şekil 17. İstemli kası sırasında yapılan tek lif EMG – yüksek jitter (miyasteni).

KAYNAKLAR

1. Baslo MB. Transmembran Potansiyelleri. Klinik Nörofizyoloji, EEG – EMG Derneği Yayınları, İstanbul, 2002.
2. Brown WF. The Physiological and Technical Basis of Electromyography. Butterwoth, 1984.
3. Dumitru D, Amato AA, Zwarts MJ. Electrodiagnostic Medicine. Hanley & Belfus, Second Edition, 2002.
4. Stalberg E, Trontelj JV. Single Fiber Electromyography. Studies in Healthy and Diseased Muscle. Raven Pres, New York, Second Edition, 1994.
5. Karlsson L, Stalberg E. EMG Simulator Software, Version 3.6, Keypoint club, 2000 – 2003.
6. Aydın B. Kas Hastalarında Tek Lif Elektromiyografi ile Motor Son Plak İşlevlerinin Değerlendirilmesi. Uzmanlık Tezi, İstanbul, 2009.