SigViewer, General Data Format a EMG u myofasciálních trigger pointů

Heřman P., Čech Z. , Kraus J.
34. Dny lékařské biofyziky 1.– 3. června 2011, Plzeň
http://cs.wikiversity.org /wiki/SigViewer,_General_Data_Format_a_EMG_u_myofasciálních_trigger_pointů

Vzhled:

chick (úprava skinu pro přednášku – viz ~/chick.css)
monobook běžný vzhled

Obsah

myofasciální trigger point (TrP) – příklad konkrétního biosignálu
metodika – příklad komplikované spolupráce mezi klinikou (+ výrobcem zařízení) a výzkumem
EMG vyšetření EPN (Endplate Noise)
aparatura, technické problémy
formáty datových souborů
protokol, popis metadat
proprietární → otevřený datový formát
možné datové formáty
otevřený formát GDF (General DataFormat for biosignals)
univerzální prohlížeč SigViewer
komunita = programátoři + uživatelé (STV, bugtracking)
závěr

Myofasciální trigger point

Myofacsiální trigger point (MTrP, TrP – Dr. Janet Travell 1942):

Bolest pociťovaná ve vztahu s diskrétním, dráždivým bodem kosterního svalu a/nebo přidružené fascie, nezpůsobená akutním lokálním traumatem, zánětem, degenerací, novotvarem anebo infekcí
Bolestivý bod může být pociťován jako uzlík anebo svalový snopec a v důsledku podráždění TrP (přebrnknutí snopce) lze vyvolat svalový záškub
Palpaci TrP označuje pacient za bolestivou a tato bolest se šíří specificky pro daný sval
Bolest nelze vysvětlit z běžného neurologického vyšetření

David Simons, Siegfried Mense, Karel Lewit, Pavel Kolář
aktivní (bolestivý) vs. latentní TrP (bolestivý jen při palpaci)
lokalizace TrP: průsečík napnutého svalového snopce (taut band) & oblast nervosvalových plotének
EMG aktivita – ploténkový šum (typická amplituda v jednotkách μV – 10 μV)
terapie: FT (bolesti zad, epicondylitis atd. atd.) – často málo účinná nebo jen dočasná úleva
- efekt suché jehly

Řetězení TrP

na úrovni CNS – nikoli fyzikální propojení (jakoby akupunkturní dráhy)
souvisí např. s Vojtovými schematy vývoje lokomoce
klinická empirie: působení na odlehlé body ⇒ mění aktivitu TrP

Úkol: Pokus o objektivizaci tohoto působení: Mění stimulace zřetězených TrP elektrickou aktivitu ve sledovaném TrP?

Metodika vyšetření

pac. předem vyšetřen FT
- diagnostikovány paravertebrální TrP (zpravidla Th oblast)
- algometrem změřena citlivost TrP a zřetězených (odlehlých) TrP
pacient relaxuje v leže na břiše
poloha TrP upřesněna bodovým měřením kožního odporu
zavedeny 2 koaxiální EMG elektrody (do místa TrP a symetricky kontralaterálně)
nalepeny 2 páry povrchových elektrod (po obou stranách jehlových)
po startu EMG záznamu měřen čas stopkami, eventy zapisovány do protokolu
jehla posunuta do blízkosti TrP (zvýšený ploténkový šum, ojedinělé AP)
- problém: efekt suché jehly
kontralaterální jehla srovnána do stejné hloubky
záznam v klidu
kontinuální záznam při postupné stimulaci 6 zřetězených TrP (po obou stranách)
vliv řízeného dýchání

Vlastnosti EMG záznamu

EMG přístroj KEYPOINT® 4 (90. léta – předtím Medtronic, předtím Dantec)
pacientská data – soubory *.INV (proprietární nedokumentovaný formát ⇒ RI)
pův. SW umožňuje pouze 5s EMG záznamy *.EM5 (proprietární formát)
dokoupeno SW rozšíření OSC – umožňuje kontinuální záznam
datové soubory:
- mnohakanálové záznamy (4 – 8 kanálů)
- délka ~30 min @ 20 kHz
- objem dat ~500 MB
- proprietární nedokumentovaný formát binárního souboru *.OSC
- možnost ukládání do dokumentovaného binárního exportního formátu *.EXP
  - v hlavičce pouze:
    - počet kanálů
    - vzorkovací frekvence
    - citlivost na začátku záznamu
- možnost exportu souboru *.EXP do textového ASCII (mnoho GB dat)

Vlastnosti protokolovacího záznamu

ručně psaný
čas měřený stopkami
kontrola synchronisace – počet uložených MB (nepřesné)
řada eventů:
- v rámci vyšetřovcího protokolu
- náhodné jevy, události, rušení, poznámky atd.
cíl – bezpapírový protokol; redukce:
- chyb operátora
- nepřesnosti měření
- chyb z přepisu

Zpracování metadat

Návrh a vytvoření databáze (MySQL):

emgdb_stru.sql – (70 ř.), 3 tabulky:
- `invor` = INVestigation ORiginal data ← file *.INV
- `bin` = metadata souboru s EMG křivkami ← file *.EXP
- `comm` = komentář ← zpráva od fyzioterapeuta
emgdb_event_stru.sql (80 ř.) (tabulka `event`)
- v.027 (150 ř.)

Zpracování ručně psaných protokolů

emgdb-proto.pl (150 ř.)

investigation:	2E
date:		2008-11-26
person:		****

letter:		E
expfile:	2EA04425.EXP
;%4chLRcs
~	     #1 electrode: coaxial sin
~	     #2 electrode: surface sin
~	     #3 electrode: coaxial dx
~	     #4 electrode: surface dx
;%simons
~	     #all amplifier: filter,low =100 [Hz]
~	     #all amplifier: filter,high =1 [kHz]
~	     #all amplifier: gain =10 [uV/DIV]
~               needle: sin depth =17 [mm]
~               needle: dx depth =20 [mm]
~		calib:  =1.7518 [s]
00:00           record: start,localtime =12:29 [CET]
54.4-129.533 #1 signal: AP =10 [Hz]
01:00	     #all amplifier: gain =5 [uV/DIV]
;4		%stim1
04:00+00:10	press: sole sin ~38.9 [MB]
05:00+00:10	press: sole dx
06:00+00:10	press: calf sin
07:00+00:10	press: calf dx
08:00+00:10	press: HMS sin
09:00+00:10	press: HMS dx ~86.5 [MB]
10:00+00:10	press: paracocc sin
11:00+00:10	press: paracocc dx ~105.7 [MB]
12:00+00:10	press: paracocc dx ;opakovaná stimulace
13:00+00:10	press: ang_costae5 sin
14:00+00:26	press: ang_costae5 dx ;zapomněl jsem hlásit konec
15:00+00:10	press: ang_costae5 dx
16:00+00:10	press: m_trapesius sin
17:00+00:10	press: m_trapesius dx ~163 [MB]
17:00		signal: activity,high ;zvýšená aktivita
18:00+00:10	press:	paracocc sin
18:30		disturbance: touch ;předčasná príprava na press
19:00+00:10	press:	paracocc dx ~182 [MB]
20:00+00:10	press:	paracocc sin
21:00+00:10	press:	paracocc dx
;22		%breath1 18
22:00+00:05	breath: inspir
22:05+00:05	breath: expir
22:10+00:05	breath: inspir
22:15+00:05	breath: expir
22:20+00:05	breath: inspir
22:25+00:05	breath: expir
22:30+00:05	breath: inspir
22:35+00:05	breath: expir
1375-1510    #4 signal:	surface dx	;výrazná závislost – na konci nádechů roste aktivita
25:36		motion: head
26:15		other:	touch,shoulder sin	;dotyk levé lopatky
27:00+00:10	press: infraspinatus sin
28:00+00:10	press: infraspinatus dx	~268.9 [MB]
29:00	   #all amplifier: gain =2 [uV/DIV]	~268.6 [MB] 
30:00		record: stop ~288.0 [MB]	;přesně (odchylka +0.03s)

letter:		F
expfile:	2EF04425.EXP
~	     #all amplifier: filter,low =20 [Hz]
~            #all amplifier: filter,high =10 [kHz]
~	     #all amplifier: gain =10 [uV/DIV]
~		calib:	=1.6818 [s]
00:00           record: start
01:00	   #all amplifier: gain  =5 [uV/DIV]
02:00	   #all amplifier: gain  =2 [uV/DIV]	~19.6 [MB]
03:00	   #all amplifier: gain  =1 [uV/DIV]	~29.0 [MB]
04:00	   #all amplifier: gain =10 [uV/DIV]	~35.6 [MB]
04:33	     #1	needle: left pull	;pomalu nahoru
04:53	     #1	needle: left pull,roof
05:00	     #1	needle: ;podkoží
05:32	     #1	needle: roof ;kůže
06:19		record: stop,unnoticed ~55.5 [MB] ;samo se zastavilo,čas nejistý

Import metadat do databáze

emg.pm (200 ř.)
emgdb.pl (1250 ř.)

*** 2E/E ***
  1   1    1     0.0   0.0     0.0  00:00    --    --     --    --  -- record: start            --    --    --   --
  2   2    3    60.0   0.0    60.0  01:00    --    --     --    -- all amplifier: gain             --    =5    uV/DIV --
  3   3   11   240.0  10.0   250.0  04:00 00:10    --   38.9    --  -- press : sole             sin   --    --   --
  4   4   21   300.0  10.0   310.0  05:00 00:10    --     --    --  -- press : sole             dx    --    --   --
  5   5   12   360.0  10.0   370.0  06:00 00:10    --     --    --  -- press : calf             sin   --    --   --
  6   6   22   420.0  10.0   430.0  07:00 00:10    --     --    --  -- press : calf             dx    --    --   --
  7   7   13   480.0  10.0   490.0  08:00 00:10    --     --    --  -- press : HMS              sin   --    --   --
  8   8   23   540.0  10.0   550.0  09:00 00:10    --   86.5    --  -- press : HMS              dx    --    --   --
  9   9   14   600.0  10.0   610.0  10:00 00:10    --     --    --  -- press : paracocc         sin   --    --   --
 10  10   24   660.0  10.0   670.0  11:00 00:10    --  105.7    --  -- press : paracocc         dx    --    --   --
 11  11   24   720.0  10.0   730.0  12:00 00:10    --     --    --  -- press : paracocc         dx    --    --   opakovaná stimulace
 12  12   15   780.0  10.0   790.0  13:00 00:10    --     --    --  -- press : ang_costae5      sin   --    --   --
 13  13   25   840.0  26.0   866.0  14:00 00:26    --     --    --  -- press : ang_costae5      dx    --    --   zapomněl jsem hlásit konec
 14  14   25   900.0  10.0   910.0  15:00 00:10    --     --    --  -- press : ang_costae5      dx    --    --   --
 15  15   16   960.0  10.0   970.0  16:00 00:10    --     --    --  -- press : m_trapesius      sin   --    --   --
 16  16   26  1020.0  10.0  1030.0  17:00 00:10    --  163.0    --  -- press : m_trapesius      dx    --    --   --
 17  17    4  1020.0   0.0  1020.0  17:00    --    --     --    --  -- signal: activity,high    --    --    --   zvýšená aktivita
 18  18   14  1080.0  10.0  1090.0  18:00 00:10    --     --    --  -- press : paracocc         sin   --    --   --
 19  19    7  1110.0   0.0  1110.0  18:30    --    --     --    --  -- disturbance: touch            --    --    --   předčasná príprava na press
 20  20   24  1140.0  10.0  1150.0  19:00 00:10    --  182.0    --  -- press : paracocc         dx    --    --   --
 21  21   14  1200.0  10.0  1210.0  20:00 00:10    --     --    --  -- press : paracocc         sin   --    --   --
 22  22   24  1260.0  10.0  1270.0  21:00 00:10    --     --    --  -- press : paracocc         dx    --    --   --
 23  23    6  1320.0   5.0  1325.0  22:00 00:05    --     --    --  -- breath: inspir           --    --    --   --
 24  --   --  1325.0   5.0  1330.0  22:05 00:05    --     --    --  -- breath: expir            --    --    --   --
 25  24    6  1330.0   5.0  1335.0  22:10 00:05    --     --    --  -- breath: inspir           --    --    --   --
 62  44    7  1575.0   0.0  1575.0  26:15    --    --     --    --  -- other : touch,shoulder   sin   --    --   dotyk levé lopatky
 63  45   17  1620.0  10.0  1630.0  27:00 00:10    --     --    --  -- press : infraspinatus    sin   --    --   --
 64  46   27  1680.0  10.0  1690.0  28:00 00:10    --  268.9    --  -- press : infraspinatus    dx    --    --   --
 65  --   --  1740.0   0.0  1740.0  29:00    --    --  268.6    -- all amplifier: gain             --    =2    uV/DIV --
 66  47    1  1800.0   0.0  1800.0  30:00    --    --  288.0    --  -- record: stop             --    --    --   přesně (odchylka +0.03s)

Zpracování EMG záznamu

emg_osc.m (Octave, 500 ř.): *.EXP → *.fig → *.PDF
pův. představa mechanického výpočtu – nerealizovatelná
nutnost individuálního interaktivního prohlížení záznamu
možnost sdílení dat ⇒ konverze do otevřeného formátu

Projekt BioSig

Laboratoř Brain-Computer interface (Tech. univerzita Štýrský Hradec)
http://biosig.sourceforge.net/
knihovny pro zpracování biosignálů
- biosig4c++ = BioSig for C++
- biosig4octmat = BioSig for Octave and Matlab
- python-biosig = BioSig for Python
konverze mezi cca 40 různými datovými formáty

GDF – General Data Format for Biomedical Signals

http://en.wikipedia.org/wiki/General_Data_Format_for_Biomedical_Signals
integrace ostatních datových formátů do jednoho
binární hlavičky fixní délky
nová knihovna pro C++ libgdf (http://sourceforge.net/projects/libgdf/

SigViewer

http://sigviewer.sourceforge.net
C++, Qt4
licence GPL
knihovna: biosig4c++ → libgdf

konverze *.exp → gdf

exp2gdf.c (500 ř.)

Voilà!? Ne – problémy!

...
...
...
řešení: trpělivý bugtracking

ilustrace

zobrazení biosignálů

zoom

nastavení barviček a průsvitnosti pro eventy

The Cathedral and the Bazaar

Běžný model (politika atp.): my (normální lidi) vs. oni (politici, parlament, vláda atd.)
OpenSource model: 1 materiál (kód), nahlížený ze dvou stran (programátoři, uživatelé) = 1 komunita

Katedrála a tržiště (Eric S. Raymond 1997):

1. Každý dobrý program začíná tím, že řeší potíže samotného programátora.
2. Dobří programátoři vědí co psát. Velcí vědí, co přepsat (a znovu použít = recyklace).
6. Pokud jednáte s uživateli jako se spolupracovníky, je to ta nejsnazší cesta k rychlému vylepšení kódu a efektivnímu odstraňování chyb
10. Pokud zacházíte s Vašimi testery, jako by byli vaším nejcennějším kapitálem, oni se vaším nejcennějším kapitálem skutečně stanou.
11. Skoro stejně důležité, jako mít dobré nápady, je schopnost rozeznat dobré nápady vašich uživatelů. Občas je to druhé dokonce lepší.
14. Jakýkoliv nástroj by měl být užitečný očekávaným způsobem, ale opravdu velké nástroje se hodí na použití, které jste nikdy neočekával.

Uživatel:Kychot/MFTP/SigViewer, General Data Format a EMG u myofasciálních trigger pointů

SigViewer, General Data Format a EMG u myofasciálních trigger pointů

Obsah

Myofasciální trigger point

Řetězení TrP

Metodika vyšetření

Vlastnosti EMG záznamu

Vlastnosti protokolovacího záznamu

Zpracování metadat

Zpracování ručně psaných protokolů

Import metadat do databáze

Zpracování EMG záznamu

Projekt BioSig

GDF – General Data Format for Biomedical Signals

SigViewer

konverze *.exp → gdf

Voilà!? Ne – problémy!

ilustrace

zobrazení biosignálů

zoom

nastavení barviček a průsvitnosti pro eventy

The Cathedral and the Bazaar