Analyse der Muskelableitungen der unteren Extremitäten von Patienten mit Rückenmarksverletzungen

Abstract

In der vorliegenden Diplomarbeit werden Daten von Patienten mit Rückenmarksverletzungen analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchung sollen dazu beitragen, die Situation von Patienten mit derartigen Verletzungen zu verbessern. Als Basis dient die Muskelableitung (Elektromyografie) von Patienten mit einer Rückenmarksverletzung. Diese Daten wurden über die letzten zehn Jahre von insgesamt 85 Patienten erhoben und nach dem BMCA-Protokoll (Brain Motor Control Assessment) aufgezeichnet. Dieser Datensatz enthält des Weiteren die wichtigsten klinischen Daten (wie Höhe der Verletzung, Alter bei Unfall, etc.) sowie demografische Angaben. Für die Auswahl der Analysemethode wurde der aktuelle Forschungsstand recherchiert. Zwei Methoden werden im Detail vorgestellt: Wavelet-Transformation und Empirical-Mode-Decomposition mit anschließender Hilbert-Transformation. In dieser Arbeit wurde für die Analyse der Muskelmessungen die Methode der Wavelet-Transformation ausgewählt. Die Analyseergebnisse wurden mit den klinischen Daten der Patienten in Beziehung gesetzt. Das Hauptergebnis der vorliegenden Arbeit ist das Folgende: Es besteht ein signifikanter Unterschied bei der gemessenen Muskelkontraktion in Zusammenhang mit der Verletzungshöhe. Auffallend ist, dass die Kombination aus oberstem und unterstem verletzten Wirbel stark mit den Ergebnissen der EMG-Messungen korreliert (P-Wert < 0,001). Bei der Analyse dieses Ergebnisses wurde ersichtlich, dass sich Brust- und Halswirbelsäulenverletzungen während der Dorsalflexion bezüglich der Muskelmessung des Musculus tibialis anterior unterscheiden.<br />

The following thesis analyzes the data of patients with spinal cord injuries. The results of the study should contribute to the improvement of the situation for patients with such injuries. The electromyography (EMG) of patients with spinal cord injuries serves as the basis of the study. The data was collected from 85 patients over the past ten years and recorded using the Brain Motor Control Assessment (BMCA). The data set includes the most important clinical data (i. e., the level of the injury, the age at the time of the accident, etc.) as well as demographic information. In order to choose proper analysis methods, the current state of research was investigated. Two methods, wavelet transform and empirical mode decomposition with subsequent Hilbert transform, are presented in detail, of which the first was chosen to analyze the muscle measurements in this study. The results of the analysis were related to the patients' data. The main result of the study is that there is a significant difference in the measured muscle contractions in relation to the extent of the injury. It is notable that the combination of injury of the topmost and of the bottommost vertebra strongly correlates with the results of the EMG measurements (p-value < 0.001). The analysis of the results makes it apparent that the measurements of the tibialis anterior muscle taken during dorsiflexion demonstrate differences between injuries of the thoracic spine and those of the cervical spine.