Elettromiografia (EMG)

Elettromiografia, cos’è?

Si definisce elettromiografia (EMG) il grafico tracciato da un apparato scrivente su un rotolo di carta in scorrimento, e che registra le deflessioni che rappresentano i fenomeni elettrici conseguenti all’attività muscolare. L’elettromiografo è uno strumento elettronico che amplifica e registra i fenomeni elettrici del muscolo mediante uno o più elettrodi conduttori. L’elettromiografo è uno strumento elettronico che amplifica e registra i fenomeni elettrici del muscolo mediante uno o più elettrodi conduttori. L’elettromiografo si rivela così molto mportante per la diagnosi di disturbi dell’attività dei muscoli e dei nervi relativi.
Usando questo strumento è possibile diagnosticare diversi tipi di disturbi muscolari, accanto a diversi altri tipi di disturbi nervosi, ad uno stato ancora iniziale.
Nel caso di diminuzione o di insufficienza dell’attività muscolare, quale una paralisi parziale o totale, attraverso l’elettromiografia è possibile scoprire quanto e come funzionino i muscoli e i nervi motori relativi. In caso di paralisi probabilmente la causa risiede in un disturbo a livello del sistema nervoso centrale, al cervello o al midollo spinale.
La contrazione muscolare è accompagnata da fenomeni elettrici, traducibili nei cosiddetti potenziali d’azione muscolari, che possono essere misurati non solo dall’interno del muscolo, ma anche sulla superficie muscolare e quindi sulla pelle. Nel corso della contrazione muscolare si osservano differenze di potenziale elettrico tra due diversi punti della pelle che ricopre il muscolo in questione: queste differenze variano nel tempo. I potenziali elettrici possono essere considerati composti da diversi potenziali d’azione che si sviluppano nelle singole fibre muscolari. La direzione e l’ampiezza delle differenza di potenziale misurate dipendono dalla posizione degli elettrodi rispetto al muscolo, dal numero di fibre muscolari che si contraggono e dalla successione della comparsa dei diversi potenziali d’azione nelle fibre muscolari. La registrazione delle differenze di potenziale ottenuta in questo modo prende il nome di miogramma di superficie. Per una registrazione più in profondità del fenomeno è necessario introdurre un elettrodo aghiforme o microelettrodo nel muscolo stesso.

Elettromiografia normale

Differenze nel potenziale d’azione possono essere misurate inserendo in un muscolo un elettrodo a forma di ago e facendolo contrarre volontariamente. Nessuna differenza di potenziale viene osservata in un muscolo completamente rilassato. La stimolazione provocata dall’inserimento dell’elettrodo aghiforme dura soltanto un breve periodo di circa 1-2 millesimi di secondo, con un voltaggio minimo di 50-100 microvolts, dove un microvolt è uguale a un milionesimo di volt. È questa la differenza di potenziale elettrico che viene ad instaurarsi in una fibra muscolare come conseguenza di uno stimolo meccanico. Durante una contrazione muscolare volontaria si sviluppano differenze di potenziali maggiori che durano dai 3 ai 15 millesimi di secondo e hanno un voltaggio di circa 100-5000 microvolts. Si ritiene che queste differenze di potenziale si manifestino come risultato dell’attività di contrazione simultanea di un gruppo di fibre muscolari che sono in relazione con terminazioni nervose appartenenti tutte a una sola cellula nervosa o assone (singola unità nervosa motoria). Un assone può innervare da poche a un massimo di 2000 fibre muscolari. Nel corso di un leggero riscaldamento muscolare, solo un numero limitato di singole unità motorie è attivo. L’elettrodo aghiforme che conduce la corrente proveniente da un piccola area del muscolo, registra così il potenziale d’azione complessivo di una unità motoria. Queste variazioni di potenziale generalmente si ripetono ad una velocità di cinque, dieci al secondo.
Mentre aumenta la tensione muscolare aumenta anche il numero di modificazione del potenziale elettrico, mentre ad uno stadio ancor più avanzato del fenomeno compaiono sullo schermo dell’elettromiografia le tracce delle differenze di potenziale d’azione di altre unità motorie dello stesso muscolo.
Le differenze nel potenziale d’azione che si alternano sullo schermo dell’elettromiografo vengono schematicamente divise in base al numero di unità motorie considerate. Si può così distinguere uno schema semplice, con una sola unità motoria attiva, uno schema complesso, con diverse unità motorie attive (che possono essere a loro volta divise in base al voltaggio, e alle variazioni della forma d’onda) e uno schema di interferenza, in cui varie unità motorie sono simultaneamente attive non si può riconoscere l’attività delle singole unità, prese una per una.

Elettromiografia e malattie del sistema nervoso

Nel corso di malattie del sistema nervoso o dei muscoli, i cambiamenti della struttura e nell’attività delle unità motorie si traducono in modificazioni caratteristiche della forma, della durata e del voltaggio del potenziale d’azione, o nella mancanza totale di potenziale elettrico, oppure ancora nella manifestazione di differenze di potenziale in un muscolo rilassato.
Un improvviso abbassamento del potenziale d’azione delle unità motorie o il manifestarsi di brevi correnti a basso voltaggio sono, ad esempio, fenomeno caratteristici dell’attività elettrica che consegue a una insufficienza di conduttività del tessuto nervoso. Questo disturbo si può osservare in modo evidente dopo che il nervo è stato seriamente danneggiato, ad esempio dopo essere stato completamente reciso in seguito a un trauma.
Se si verifica uno schiacciamento del nervo, la conduttività nervosa è temporaneamente e localmente disturbata, ma le fibre nervoso possono non essere irreparabilmente danneggiate. Subito dopo il trauma, in seguito a tentativo di movimento volontario, non compare alcun potenziale elettrico, ma dopo qualche tempo riappaiono lentamente le attività delle unità motorie coinvolte. In simili casi non si manifesta il potenziale di denervazione. Se le strutture del nervo vengono riparate dopo il danno, anche lo schema della differenza di potenziale subisce delle modificazioni. Appena prima di poter nuovamente osservare una attività motoria il potenziale di denervazione scompare e vengono registrati potenziali d’azione limitati ma normali. Le differenze di potenziale elettrico hanno inizialmente un basso voltaggio. Con il passare del tempo cresce il numero di queste differenze di potenziale, mentre divengono contemporaneamente apprezzabili leggeri movimenti del muscolo interessato. Le differenze di potenziale assumono quindi forma d’onda differente, la durata si abbrevia e il voltaggio cresce.

Elettromiografia e danni muscolari

Comunemente, un danno alle fibre muscolari provoca disturbi del muscolo interessato. La forza di ogni unità motoria decresce e un gran numero di unità d’azione compare nell’elettromiografia, ma molto prima che in un muscolo normale, il che dà origine ad uno schema di interferenza. Una lieve contrazione, durante la quale si sviluppano solo alcune differenze del potenziale di azione, può essere compiuta con difficoltà.
La riduzione del numero di fibre muscolari può portare a una diminuzione dell’area muscolare occupata da una unità motoria. Gli elettromiogrammi relativi a disturbi muscolari si differenziano notevolmente rispetto a quelli di un muscolo normale, ma non differiscono in modo significativo tra loro.

Velocità di conduzione dei nervi

L’elettromiografia è usata anche per studiare le velocità di conduzione dei nervi. Si è quindi proposto di cambiarne il nome in elettroneuromiografia, che però non viene usato comunemente dai ricercatori.
Per misurare la velocità di conduzione dei nervi del braccio, ad esempio, si introduce nel muscolo scelto della mano un elettrodo a forma di ago, e un elettrodo nel nervo in questione del braccio. L’elettrodo può essere introdotto anche in uno dei muscoli del braccio o dell’avambraccio. Negli studi effettuati sui bambini si usa una piccola lamina d’argento posta sulla pelle esternamente al muscolo e al nervo. La durata della conduzione nelle fibre più spesse del fascio nervoso può venire poi calcolata misurando il tempo che trascorre tra il momento in cui avviene la stimolazione e quello in cui inizia a verificarsi la differenza di potenziale. Misurando la distanza tra il punto di stimolazione e il punto in cui viene fatta la registrazione, si può calcolare la velocità di conduzione. A volte la velocità di conduzione può essere direttamente misurata sul nervo, quando ad esempio, nel corso di un’operazione a un braccio o a una gamba, un tratto di nervo rimane scoperto.
I risultati delle ricerche possono essere piuttosto eterogenei all’interno di un gruppo di soggetto controllati e non si deve dimenticare che la velocità di conduzione dipende da fattori molto diversi, quali per esempio l’età, la temperatura, ecc.
La velocità di conduzione nervosa negli arti, nell’uomo, varia da un valore massimo di 120 metri al secondo per i nervi delle gambe, a 40 metri al secondo per i nervi sensoriali dei muscoli intercostali. Normalmente le variazioni che si possono osservare in uno stesso nervo oscillano tra i due e i sei metri al secondo. Tutti questi valori sono relativi alle fibre a velocità di conduzione più alta, in un individuo adulto e in condizioni normali standard.