Het meten van spieren

By Eric Bland

Een team artsen, fysici, en elektro-ingenieurs van Boston ontwikkelt een handbediende sonde die de staat van het spierweefsel van een patiënt meet en dit zou goedkopere, sneller, nauwkeuriger, en minder pijnlijk dan zijn voorgangers moeten zijn. De sonde zal neurologen helpen de vooruitgang van neuromusculaire ziekten diagnostiseren en volgen, en het kon de ontwikkeling van drugs voor ziekten zoals ALS en spierdystrofie ook versnellen. De sonde voor klinisch gebruik, die elektrische eigenschappen van de spier meet, zou beschikbaar begin volgend jaar moeten zijn.

Momenteel evalueren de artsen de spieren van patiënten gebruikmakend van sterktetests, waar de patiënten tegen iets duwen of trekken, of een techniek genoemd elektromyografie. De tests van de sterkte, terwijl efficiënt, zijn onnauwkeurig, en de resultaten variëren afhankelijk van hoe de gemotiveerde patiënten zijn. In elektromyografie, neemt een opgeleide arts of een fysische therapeut naaldelektroden in de spier op verscheidene plaatsen dat ongeveer 3 minuten bij elk duurt en neemt daaruit lezingen. Het proces is ongemakkelijk en neemt ongeveer 20 tot 30 minuten in beslag, waarin de patiënten stil moeten blijven liggen.

Aangezien de nieuwe sonde een elektrosignaal gebruikt, is het zowel nauwkeuriger en preciezer dan sterktetests. „Dit maakt dat het een kwantitatieve maatregel is en volledig objectief,“ zegt Noordoostelijke Universitaire fysicaprofessor emeritus Carl Shiffman, wiens werk aangaande elektro-impedantie met Ronald Aaron één van de inspiraties voor het nieuwe apparaat was. “De patiënt moet zelfs niet samenwerken om een goede lezing te krijgen.“ En in tegenstelling tot elektromyografie is de nieuwe sonde niet invasief en gebruikt zeer lage voltages. Het vereist ook weinig training om te gebruiken en neemt lezingen in seconden, niet in minuten.

Seward Rutkove, een neuroloog op “Beth Israel Deaconess Medisch Centrum” in Boston, MA, die de ontwikkeling van de sonde leidde, zegt dat de elektromyografie „is slecht in het beoordelen van hoe zwak een spier is. U kunt het niet als maatregel gebruiken van werkelijk hoe erg een probleem is of het beter wordt.“ De nieuwe sonde, gelooft hij, zal dat probleem oplossen. Aanvankelijk, zegt hij, zal het waarschijnlijk gebruikt worden om elektromyografie aan te vullen, maar in sommige gevallen – bijvoorbeeld bij kinderen – kan het het volledig vervangen.

De sonde is ook vrij goedkoop: het gehele systeem, zegt Rutkove, zal geschat $2.000 tot $5.000 kosten , waar de kosten van een elektromyografiemachine tussen $16.000 en $40.000 liggen.

Het apparaat gebruikt een techniek genoemd elektroimpedantiemyography, of EIM. Het zendt een zwakke wisselstroom uit die verandert aangezien het zich door een spier beweegt, leidt de gezonde spier gemakkelijker elektrolasten dan minder-gebruikte spier, en vette handelingen als isolatie. De sonde meet dan de stroom bij verschillende plaatsen parallel en loodrecht aan de korrel van de spier. Samen, verstrekken deze lezingen een gedetailleerd beeld van de conditie van de spier.

In de laatste zeven jaar, heeft Rutkove EIM gebruikt om meer dan 350 patiënten te diagnostiseren en te evalueren, baserend op kleverige elektroden die aan de huid van de patiënten vastgemaakt worden en voor elke meting moeten worden bewogen.

Nu werkt hij met elektroingenieurs van MIT om het systeem draagbaarder, efficiënter, en nauwkeuriger te maken. Het bedrijfseind van het prototype van de onderzoekers, waar de wisselstroom wordt vrijgegeven en ontdekt, is een groene kringsraad met metaalkringen die vanuit het centrum uitstralen. Een witte plastic huisvesting pakt helder gekleurde draden in die met batterijen worden verbonden, en een draad die leidt tot een oscilloscoop en een golfvormgenerator opnieuw. De onderzoekers werken om de draad en de oscilloscoop te vervangen met een standaard USBverbinding aan een laptop of, uiteindelijk, een PDA.

Zodra de sonde EIM volledig functioneel is, zou het slechts een paar seconden moeten vergen om gegevens voor elke spier te verzamelen, en het volledige proces zou maar een minuut of twee vergen, zegt Roshni Kuiper, een gediplomeerde student MIT in elektrotechniek die de laatste zeven maanden heeft gewerkt aan de sonde.

Één ziekte waar EIM bijzonder nuttig is om te controleren is Amyotrofische Laterale Sclerose (ALS). ALS is een progressieve neurondegeneratieve ziekte waarin de hersenencellen die spierbeweging controleren verslechteren en uiteindelijk sterven.

Een patiënt die ALS typisch ontwikkelt leeft drie tot vijf jaar. De drugs voor het behandelen van ALS zijn in ontwikkeling, maar de beste kwantitatieve test van hun doeltreffendheid is ongecompliceerd: de levensduur. Als, gemiddeld, de patiënten die de ALS drug nemen langer leven dan patiënten in een controlegroep, dan wordt overwogen dat de drug werkt. Deze benadering heeft nadelen: de controlepatiënten kunnen worden ontkend van levensuitbreidende behandelingen, en aangezien de ALS patiënten gewoonlijk jarenlang na diagnose leven, zijn de resultaten van de drugstudies langzaam binnen met het komen.

De onderzoekers hopen dat EIM de tijd kan verminderen die wordt vereist om de gevolgen van een drug te zien. De snellere druggoedkeuring zou het langere, actievere leven voor patiënten met ALS betekenen. Met EIM, zegt Shiffman, zouden de artsen „veranderingen in de spier van patiënten binnen verscheidene maanden, in plaats van verscheidene jaren moeten kunnen zien.“

“To repeat what others have said, requires education; to challenge it, requires brains.”

Mary Pettibone Poole

Vertaling: Berdien Geys

Bron: ALS Independence