Hoffmannin refleksin ja transkraniaalisen magneettistimulaation toistettavuus dynaamisen tasapainohäiriön aikana

Abstract

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää sähköstimulaatiomenetelmän (Hoffmann-refleksi; H-refleksi) ja transkraniaalisen magneettistimulaatio (TMS) -menetelmän toistettavuus kahden eri mittauskerran välillä ulkoisesti tuotetun dynaamisen eteen-taaksepäin suuntautuneen tasapainohäiriön aikana. Lisäksi haluttiin selvittää selkäydinrefleksien ja tahdonalaisten motoristen ohjausten käyttäytymistä tasapainokontrollissa. Tutkimukseen rekrytoitiin yhteensä 9 koehenkilöä (6 naista ja 3 miestä) joiden ikähaarukka oli 20–40 vuotta. Tutkimus koostui kahdesta mittauskerrasta. Mittauskertojen aikana tehtiin staattinen ja dynaaminen tasapainotesti voimalevyllä, joista kerättiin EMG-raakadataa. Lisäksi tutkittiin erikseen dynaamisen tasapainotestin aikaista EMG-aktiivisuutta, MEP-vasteita TMS:n sekä H-refleksiä sähköstimulaation avulla. TMS kelan kiinnityksessä käytettiin apuna uimalakkia millä saatiin kela kiinnitettyä ja stabiloitua päälaelle. Dynaamisissa tasapainotesteissä tuotettiin 16–22 eteen- ja taaksepäin suuntautunutta häiriötä satunnaisessa järjestyksessä 3:lla eri stimulointiviiveellä. Stimulointiviiveinä käytettiin yksilöityjä laskennallisia viiveitä 0 ms, MLR (~55ms) ja MLR+120ms (~175ms) viiveitä. Stimulaatiot annettiin näillä viiveillä tasapainohäiriön alusta. Kahden mittauskerran välinen toistettavuus (ICC) osoitti eteen suuntaan H-refleksin osalta olevan (ICC) erinomainen 0-viiveellä (ICC>0,81), hyvä (ICC=0,61–0,81) MLR-viiveellä ja keskinkertainen (ICC=0,41–0,60) MLR+120-viiveellä. Taakse suuntaan H-refleksin korrelaatiot osoittivat erinomaista (ICC>0,81) 0- ja MLR+120-viiveillä sekä hyvää (ICC=0,61– 0,81) MLR-viiveellä. MEP-vasteiden toistettavuus eteen suuntaan oli erinomainen (ICC>0,81) 0-viivellä ja hyvä (ICC=0,61–0,81) MLR+120-viiveellä. Taakse suuntaan MEP-vasteiden toistettavuus osoitti hyvää (ICC=0,61–0,8) 0- ja MLR+120-viiveellä ja erinomaista (ICC>0,81) MLR-viiveellä. H-refleksien osalta viiveiden välisissä vertailuissa häiriöissä eteen 0- ja MLRviiveiden sekä 0- ja MLR+120ms -viiveiden välillä havaittiin tilastollisesti merkitsevä ero (p<0.001). H-refleksimittauksissa häiriössä taakse 0 ja MLR-viiveiden välillä havaittiin tilastollisesti merkitsevä ero (p=0.004). MEP häiriössä taakse 0 ja MLR-viiveiden (p=0,001) ja 0- ja MLR+120ms -viiveiden (p<0,001) välillä havaittiin tilastollisesti merkitsevä ero. Tulokset osoittavat mittausten hyvää tai erinomaista luotettavuutta H-reflekseillä ja MEP:lla taakse suuntaan. Mittausten luotettavuus eteen suuntaan osoittaa H-reflekseillä 0-viiveellä erinomaista, MLR-viiveellä hyvää ja MLR+120-viiveellä keskinkertaista. MEP:n osalta eteen suuntaan havaittiin erinomaista luotettavuutta 0-viiveellä ja hyvää MLR+120-viiveellä. Näiden tulosten perusteella H-refleksi- ja TMS-mittaustapoja voidaan hyödyntää tutkimuskäytössä spinaalisen ja supraspinaalisen aktiivisuuden mittaamisessa dynaamisessa tasapainohäiriössä.

The main aim of this thesis was to examine the repeatability of Hoffmann reflex (H-reflex) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) methods during fast postural perturbations. Spinal reflex and voluntary supraspinal activations were measured and analyzed in three different latencies at both methods. Total of 9 participants (6 women, 3 men) between the ages of 20 and 40 were recruited to the study. The study consisted of two separate measurements. In addition, EMG raw data was measured during dynamic balance test. The dynamic balance test consisted of at least 16-22 randomized anterior-posterior direction perturbations induced by motorized balance platform. Same protocol of platform movement was used at dynamic balance tests and measurements with both H-reflex and TMS stimulations. Swim cap was used to place and stabilize the TMS coil on the head. Stimulation latencies were measured and calculated by individual H-reflex latency. Same latencies were used in both H-reflex and TMS methods: 0-, MLR- (~80ms) and MLR+120ms (~200ms) from the start of the platform movement. Repeatability of two separate individual measurements in H-reflex to anterior direction showed excellent (ICC>0,81) at 0-, good (ICC=0,61 – 0,81) at MLR and moderate (ICC=0,41–0,60) at MLR+120 latency. In H-reflex measurements to posterior direction showed good (ICC=0,61 – 0,81) to excellent correlation (ICC>0,81). Repeatability of MEP latencies to anterior direction showed good (ICC=0,61–0,81) correlation at MLR+120 latency and excellent correlation (ICC>0,81) at 0- latency. MEP measurements to posterior direction at 0- and MLR+120 showed good (ICC=0,61–0,81) correlations and latency of MLR excellent (ICC>0,81) correlation. There was significant difference between H-reflex latencies of 0 and MLR (p<0,001) and MLRMLR+120ms (p<0,001) to anterior direction. H-reflex to posterior direction showed significant difference between 0 and MLR latencies (p<0,01). A significant difference to posterior direction was observed between 0 and MLR (p<0,01) and between MLR and MLR+120ms (p<0,001). The results of this study addressed the reliability and repeatability of both H-reflex and TMS methods during dynamic weight-bearing conditions. Further, these results demonstrated the potential usability of forementioned methods to depict both spinal and supraspinal regulated activity during fast anterior posterior directioned dynamic balance perturbation measurements.