Esistono due tipi di fibre muscolari: tipo I (rossa e lenta), tipo II (bianca e rapida): le fibre tipo I sono povere di ATPasi, contengono più mioglobina, hanno striature meno evidenti, rispondono più lentamente e con maggior latenza alla stimolazione rispetto alle fibre tipo II; le fibre I sono adatte per contrazioni lente, di lunga durata, mentre le fibre di tipo II sono specializzate per movimenti rapidi, fini, di breve durata. Nei muscoli umani, le fibre di tipo I e II sono frammiste con un rapporto di 4:6, tuttavia tutte le fibre muscolari costituenti una singola unità motoria sono dello stesso tipo; infatti le fibre muscolari sotto il controllo di una singola unità motoria (tipo I), sono intervallate con quelle di un altra unità motoria (tipo II).

Con una contrazione volontaria molto debole, l'ago-elettrodo registra l'attività di una singola unità motoria: questo potenziale d'az 727d35h ione è chiamato Potenziale di Unità Motoria (PUM). Generalmente diversi PUM scaricano contemporaneamente, tuttavia con l'ottima cooperazione del paziente, un'attenta manipolazione dell'ago-elettrodo e un adeguato setting tecnico è possibile isolare un singolo PUM.

L'unità motoria è il substrato anatomico fondamentale del PUM. E' stato provato che la spike di un PUM è generata da 5 a 12 fibre muscolari.

L'ampiezza, la durata e la fase di un PUM sono importanti nella diagnosi differenziale di differenti malattie neuromuscolari: quando si registra con un ago-elettrodo bipolare concentrico, un PUM normale ha normalmente una durata di 3-15 msec, un'ampiezza picco-picco da 300 micronV a 3 mV ed una configurazione bi-trifasica. PUM brevi e piccoli sono caratteristici in pazienti con miopatia, mentre in pazienti con disordini da denervazione sono tipici PUM ampi e di lunga durata. Nelle miopatie, come nella sofferenza neurogena da denervazione aumenta il numero di fasi del PUM.

Propagazione del Potenziale d'Azione

Il compito del nervo e del muscolo è la propagazione dell'eccitazione (Potenziale d'Azione); il potenziale d'azione, una volta iniziato, si propaga autonomamente e diffonde facilmente sulla membrana dell'intera cellula nervosa (soma e assone).

Il meccanismo di propagazione differisce nelle fibre amieliniche e mieliniche: nelle prime si ha una conduzione a "circuito locale", mentre nelle fibre mieliniche si ha una conduzione di tipo "saltatorio". La velocità di conduzione è determinata dal diametro della fibra: fibre di grande diametro conducono più rapidamente di quelle di piccolo diametro, perchè hanno una resistenza più bassa. Tuttavia a causa della conduzione a "circuito locale" la velocità di conduzione delle fibre amieliniche è relativamente bassa: nell'uomo varia da 0.5 a 2.5 m/sec.

Nelle fibre mieliniche, la mielina funge da isolante: il movimento di corrente si ha solo a livello dei nodi di Ranvier, distanziati ad intervalli di circa 2 mm nelle fibre più grandi: in tale caso il potenziale d'azione salta da un nodo all'altro . La velocità di conduzione delle fibre mieliniche varia da 3 a 70 m/sec.

Il parametro "velocità di conduzione" che misuriamo nell'uomo è determinato prevalentemente dalle fibre mieliniche di grosso diametro di un nervo: quindi la velocità di conduzione riflette la conduzione delle fibre più rapide del nervo.

La diminuzione della velocità di conduzione può essere causata:

1)  Dalla diminuzione della temperatura: circa 2 m/sec per ogni C° in meno.

2)  Dalla perdita di fibre

3)  Dalle demielinizzazione.

Tuttavia, quando è l'assone ad essere colpito dal processo patologico, la velocità di conduzione è solo minimamente ridotta (mentre si ha una importante perdita di ampiezza del potenziale d'azione), mentre se la sofferenza è principalmente mielinica si ha una notevole riduzione della velocità di conduzione a causa della perdita della conduzione saltatoria.

Trasmissione neuromuscolare

A livello della placca neuromuscolare il potenziale d'azione del nervo terminale determina il rilascio di Acetilcolina dalle vescicole sinaptiche ; l'Acetilcolina prende contatto successivamente con il proprio recettore sulla membrana postsinaptica: tale contatto induce una depolarizzazione che genera un potenziale d'azione propagantesi sulla membrana della fibra muscolare.

A livello della placca si ha il passaggio da una trasmissione del potenziale d'azione di tipo fisico (non modulabile) ad una di tipo chimico (modulabile). A questo livello il potenziale generato si chiama potenziale di placca. Nel muscolo normale il potenziale di placca è sempre sopra-soglia, quindi ciascun potenziale di placca scatena una contrazione muscolare. A riposo I terminali presinaptici rilasciano ad intervalli irregolari singoli "quanta" di acetilcolina incapaci di produrre un potenziale di placca e quindi contrazione muscolare, ma sufficienti a generare il potenziale di placca in miniatura. Il potenziale di placca nasce dalla sommazione di multipli potenziali di placca in miniatura: cioè il normale potenziale di placca è generato dal simultaneo rilascio di un grande numero di "quanta" di acetilcolina (nella rana almeno 200).

Vi sono due classiche patologie determinate da un difetto della trasmissione nervo-muscolare:

1)  nella Miastenia Gravis il difetto base è nella membrana post-sinaptica: anticorpi anti-recettore dell'acetilcolina diminuiscono il numero di recettori funzionanti.

2)  Nella Sindrome di Eaton-Lambert (associata spesso a Ca polmonare) il difetto risiede nell'insufficiente rilascio di acetilcolina dalla membrana sinaptica a causa di anticorpi anti pompa del calcio.

Conseguentemente nella miastenia I potenziali di placca in miniatura sono di ampiezza ridotta e frequenza normale; nella sindrome di Eaton-Lambert hanno normale ampiezza, ma la frequenza non aumenta al momento della depolarizzazione.

Quando una fibra muscolare è denervata, la sua sensibilità all'acetilcolina aumenta sino a 100 volte dopo un periodo di 1-2 settimane. Tale fenomeno è chiamato ipersensibilità da denervazione: la fibra muscolare si contrae in risposta a piccoli "quanta" di acetilcolina, normalmente non efficaci. I potenziali di fibrillazione ( piccoli potenziali bifasici positivo-negativi) sono l'espressione elettromiografica del fenomeno menzionato. La presenza di fibrillazione è usualmente indicativa di degenerazione assonale .

La contrazione muscolare.

L'evento iniziale della contrazione muscolare è la depolarizzazione della membrana della fibra muscolare, che inizia a livello della placca neuromuscolare. Il potenziale d'azione è propagato tramite un circuito locale di flussi di corrente lungo la membrana e la velocità di conduzione è solo di 5 m/sec. La depolarizzazione viene condotta nella profondità delle fibre muscolari attraverso il sistema dei tubuli trasversi; ciò produce il rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico . Gli ioni calcio iniziano la formazione di ponti tra I filamenti causando la contrazione. Al diminuire del potenziale d'azione il reticolo sarcoplasmatico rapidamente risequestra il calcio, l'ATP rompe I filamenti accoppiati a ponte e la fibra si rilascia.

La miotonia è un tipico esempio di un disordine della membrana della fibra muscolare. La miotonia clinicamente è caratterizzata dalla difficoltà a rilasciare un muscolo contratto; la risposta miotonica è facilmente rivelata dall'esame elettromiografico per il tipico crescere e decrescere di scariche ad alta frequenza associate al tipico suono da " aereo in picchiata". Il disturbo è causato da una soglia anormalmente bassa della membrana della fibra muscolare, al punto che questa scarica ripetutamente in risposta alla depolarizzazione indotta dal rilascio di acetilcolina.

APPROCCIO PRATICO A STUDI ELETTROMIOGRAFICI E DI CONDUZIONE NERVOSA.

Gli studi di conduzione del nervo e l'elettromiografia ad ago giocano un ruolo cruciale nella valutazione del paziente con un disordine neuromuscolare . In pratica questi studi sono un'estensione dell'esame clinico, ma rispetto a questo possono fornire una valutazione oggettiva e misurabile del problema del paziente; esasperando il concetto si può affermare che se il neurologo clinico valuta e interpreta il neurofisiologo clinico valuta, misura e interpreta. Tuttavia è indispensabile che l'esame clinico indirizzi l'esame elettrofisiologico. Esiste la possibilità di sottoporre ad esame dozzine di nervi e muscoli, ma non è conveniente né per il paziente né per l'elettromiografista studiarli tutti : in ogni singolo caso lo studio elettromiografico deve essere personalizzato, basato sull'esame neurologico clinico e sulle possibilità esistenti di diagnosi differenziale; via via modificato a mano che l'indagine prosegue e vengono acquisite nuove informazioni.

Gli studi di conduzione nervosa ed elettromiografici sono usati per diagnosticare un problema del sistema nervoso periferico (Tabella I). Inoltre questi studi possono fornire un ausilio diagnostico anche in talune patologie del sistema nervoso centrale, per esempio nei tremori e nella sofferenza del I neurone di moto.

Lo scopo principale di ogni esame è quello di localizzare la lesione, fornire ulteriori informazioni circa la sottostante patofisiologia della fibra nervosa, se questa è interessata, e stabilire quantitativamente la gravità ed il decorso della malattia (Tabella II). Talora la diagnosi elettrofisiologica riesce ad essere così specifica da suggerire una precisa eziologia; tuttavia in molti casi l'eziologia non è definibile solamente con tali metodiche.

La localizzazione della lesione è lo scopo principale della valutazione elettrofisiologica

La diagnosi differenziale è brillantemente orientata qualora la lesione venga localizzata. Per esempio, le diagnosi differenziali di un paziente con debolezza della mano e ipoestesia al IV e V dito includono:

a)  lesioni del nervo ulnare

b)  lesioni basse del plesso brachiale

c)  radicolopatia C8-T1

d)  simulazione o "funzionalità" del disturbo

Se lo studio elettrofisiologico evidenzia una sofferenza focale del nervo ulnare al gomito, la diagnosi differenziale è ristretta ad una sola condizione e quindi altri studi per determinarne la causa possono essere programmati in modo più intelligente, rapido e meno costoso.

In un paziente con astenia muscolare, gli studi elettrofisiologici possono essere impiegati per localizzare la lesione a livello del neurone di moto, della giunzione neuromuscolare o del muscolo: il quadro fornito dall'esame della conduzione dei nervi e specialmente le anormalità elettromiografiche possono usualmente differenziare tra queste possibilità e guidare le conseguenti indagini di laboratorio, o addirittura fornire una diagnosi precisa. Per esempio un paziente che presenta una debolezza muscolare prossimale può avere:

a)  una atrofia muscolare spinale

b)  una polimiosite

c)  una sindrome miastenica

d)  una neuropatia motoria da blocchi di conduzione.

Lo studio delle conduzioni e l'elettromiografia saranno generalmente in grado di discriminare tra queste possibilità

Lo studio delle velocità di conduzione fornisce importanti informazioni sulla fisiopatologia della fibra nervosa.

E' possibile determinare il tipo di fibre danneggiate ( fibre motorie, sensitive o la combinazione delle due) e la patologia sottostante. Per esempio le neuropatie sensori-motorie sono comuni e implicano un ampio spettro di diagnosi differenziali; invece neuropatie prevalentemente motorie o prevalentemente sensitive sono rare e orientano verso un più limitato spettro di patologie. Inoltre gli studi elettrofisiologici possono definire se la patologia del nervo è di tipo demielinizzante o assonale; di solito lo studio delle conduzioni può differenziare tra una lesione primariamente demielinizzante e primariamente assonale, sebbene la maggior parte delle neuropatie demielinizzanti abbia una secondaria sofferenza assonale e molte neuropatie assonali presentino anche una secondaria demielinizzazione.

Nel caso delle polineuropatie tale distinzione è di considerevole importanza diagnostica e prognostica. La maggior parte delle polineuropatie è associata con una sofferenza primitivamente assonale, mentre è più ristretto l'ambito delle polineuropatie demielinizzanti, suddivise in acquisite ed ereditarie. Il riscontro di una neuropatia demielinizzante spesso orienta rapidamente verso una diagnosi corretta e, nel caso di una neuropatia demielinizzante acquisita, verso una patologia potenzialmente trattabile.

La quantificazione del grado di perdita assonale versus demielinizzazione, ha implicazioni sulla gravità ed evoluzione della patologia.  

Un nervo sottoposto ad un danno demielinizzante può remielinizzare in un tempo breve, di solito settimane; tuttavia se vi è stata una perdita assonale primaria o secondaria, la prognosi è molto più severa. Il tempo di rigenerazione assonale è limitato dalla velocità di trasporto assonale lento, circa un millimetro al giorno; per esempio un paziente con un danno assonale del nervo sciatico ha una prognosi più grave ed un tempo di recupero più lungo rispetto ad un paziente con una lesione simile, ma di tipo prevalentemente demielinizzante.

In ogni esame, le anormalità elettrofisiologiche devono essere correlate con il deficit clinico. Poiché gli studi elettromiografici sono abbastanza sensibili, non è raro per l'elettromiografista riscontrare deficit subclinici dei quali il paziente può non essersi accorto. Per esempio, un paziente diabetico sintomatico per neuropatia agli arti inferiori, può mostrare un'evidenza elettrofisiologica di una sofferenza sovraimposta del n. ulnare o mediano. Di conseguenza l'elettromiografista dovrebbe riportare ogni anormalità elettrofisiologica nell'ambito della sua rilevanza clinica; nel caso precedente andrebbe segnalata l'asintomaticità della lesione dell'ulnare o del mediano.

APPROCCIO AL PAZIENTE

Ogni studio di conduzione ed elettromiografico inizia con una breve anamnesi e con l'esame neurologico obbiettivo finalizzato del paziente: la durata , il tipo e la distribuzione dei sintomi e dei segni aiuta nel determinare la diagnosi differenziale; a sua volta, lo spettro di diagnosi differenziali da valutare pianificano lo svolgimento dell'esame.

Per esempio la valutazione elettrofisiologica di un paziente con una debolezza prossimale lentamente progressiva è molto differente da quella di un paziente con ipoestesia e parestesie al IV e V dito. Nel primo caso la diagnosi differenziale include disordini delle cellule delle corna anteriori, del nervo motore, della giunzione nervo-muscolare e del muscolo; nel secondo caso la diagnosi differenziale include una neuropatia ulnare ai vari livelli di intrappolamento, una lesione bassa del plesso brachiale o una radicolopatia cervicale.

Il paziente deve essere informato, con una terminologia adatta al suo livello di istruzione sullo scopo e tipo di procedure alle quali sta per essere sottoposto; devono essere assunte precise informazioni sull'eventuale uso di farmaci anticoagulanti o alla presenza di coagulopatia e di pace-maker: tali situazioni possono essere una controindicazione assoluta allo svolgimento dell'esame.

Deve essere infine fatto firmare un consenso informato all'esecuzione dell'esame.

Dopo questa parentesi informativa rivolta al paziente, possono essere studiate le velocità di conduzione seguite dall'esame ad ago.

Deve essere ricercato e mantenuto durante il corso dell'esame ( che è sempre doloroso) un giusto equilibrio tra la raccolta delle informazioni necessarie a formulare la diagnosi e il disagio provocato al paziente. Un esame elettrofisiologico non sempre da tutte le risposte cercate.

Con queste premesse, un'indagine elettrofisiologica accuratamente eseguita, può durare dai trenta ai novanta minuti. Occorre però preventivare in alcuni casi (bambini, persone emotive.) quanto il paziente possa tollerare: in questi casi l'esame va ristretto a poche e fondamentali procedure, segnalando poi nel referto i limiti imposti dalla ridotta collaborazione del paziente.

LINEE GUIDA PER L'ESECUZIONE DI UN ESAME ELETTROMIOGRAFICO.

Durante un esame elettromiografico occorre porre attenzione ai problemi tecnici di esecuzione; contemporaneamente è indispensabile riflettere sul perché l'esame è stato richiesto. A mano a mano che durante l'esame vengono accumulati dati, occorre riesaminare quanto è stato fatto: tale analisi istante per istante di quanto si sta facendo e di quello che si ottiene, aiuta l'elettromiografista a modificare eventualmente la strategia dell'esame. Le seguenti linee guida devono essere continuamente rammentate durante l'esecuzione dell'esame.

1.  Gli studi elettrofisiologici sono un'estensione dell'esame clinico.

Lo studio delle conduzioni e l'esame elettromiografico non devono essere eseguiti, prima di aver effettuato un esame clinico mirato al problema del paziente: se durante l'indagine elettrofisiologica vengono riscontrate marcate anomalie negli stessi distretti nei quali l'indagine clinica era negativa, occorre dubitare sia dell'esame elettromiografico che di quello clinico effettuato. L'esperienza usualmente insegna che più l'indagine clinica è ben effettuata e le diagnosi differenziali accuratamente selezionate, meglio viene eseguito l'esame elettromiografico.

2.  Quando si è in dubbio, riflettere su possibili artefatti tecnici.

Se ad un esame obbiettivo normale corrisponde un 'indagine elettrofisiologica alterata, facilmente abbiamo commesso un errore tecnico.

L'accurata esecuzione di esame elettrofisiologico dipende dal perfetto stato dell'attrezzatura (apparecchio, elettrodi, stimolatori ), dalla collaborazione del paziente e dalle conoscenze tecniche dell'elettromiografista: problemi tecnici facilmente provocano dati alterati o assenti; la chiave per sospettare l'esistenza di un problema tecnico è la mancanza di correlazione tra i dati clinici ed elettrofisiologici. Per esempio: l'assenza del potenziale sensitivo del n. surale, in un paziente senza deficit sensitivi nel suo territorio di innervazione, deve far sospettare un problema tecnico ( posizionamento degli elettrodi, collegamento dei cavetti, intensità dello stimolo, temperatura corporea del paziente, ecc.).

3.  Quando si è in dubbio, riesaminare il paziente.

Questo è un'evidente estensione del punto1. Ripetere più accuratamente l'esame neurologico obbiettivo: se questo è indubbiamente normale, considerare ulteriormente la possibilità di un errore tecnico.

4.  Quando si è in dubbio, non porre diagnosi azzardate.

Poiché i test elettrofisiologici sono molto sensibili, spesso, durante la loro esecuzione, possono essere riscontrate alterazioni subcliniche. Tale fatto può dipendere dall'insieme di problemi tecnici, di mancata collaborazione del paziente, di non buona adeguatezza dei dati normativi impiegati. Se piccole anomalie sono isolate, nel contesto di un'indagine elettrofisiologica normale, senza chiara relazione con la storia clinica e l'esame clinico del paziente, porre diagnosi potrebbe essere un grave errore. L'ego dell'elettromiografista è mediamente ben sviluppato (.ho trovato quello che gli altri non hanno visto o sospettato.), ma occorre saper farlo tacere.

Talora, gli studi di conduzione e l'esame elettromiografico sono chiaramente ed univocamente anormali, tuttavia non può essere fatta una diagnosi precisa. Un caso frequente e paradigmatico può essere quello di una sofferenza del nervo ulnare fondata sull'esame e sulla storia clinica del paziente. I dati elettrofisiologici possono allora confermare chiaramente la sofferenza del nervo, ma senza un chiaro dato localizzatorio come la presenza di un blocco o di un rallentamento della conduzione al gomito.

5.  Riflettere sulle correlazioni cliniche-elettrofisiologiche.

Si può essere ragionevolmente certi della diagnosi quando i dati clinici, gli studi di conduzione e le anormalità elettromiografiche sono in buona correlazione. Riprendiamo l'empio del paziente con debolezza della mano e ipoestesia-parestesia al IV e V dito. Se gli studi di conduzione dimostrano anormali potenziali motori e sensitivi del nervo ulnare, associati a rallentamento della conduzione nel tratto sopra/sotto gomito e l'EMG ad ago evidenzia denervazione con ridotto numero di unità motorie in tutti i muscoli di pertinenza del nervo ulnare, con una elettromiografia normale in muscoli non di spettanza del n. ulnare (ma della stessa radice), allora la diagnosi di sofferenza del n. ulnare da compressione al gomito può essere posta con certezza. Se tutti i tre dati coincidono la diagnosi è sicura, ma se lo studio delle conduzioni ed i rilievi eMG non correlano, e, ancora più importante, non c'è correlazione con i dati clinici, occorre ricercare attentamente il perché di ogni singola anomalia.

Consideriamo il caso di un paziente con dolore alla mano, ma con obbiettività clinica normale. Se le conduzioni sono normali, eccetto che per una modesta riduzione di ampiezza del potenziale sensitivo distale, e l'esame elettromiografico evidenzia solo modesti segni di reinnervazione nel muscolo bicipite, dovremmo essere molto riluttanti a concludere che il paziente ha una combinazione di una neuropatia dell'ulnare con una radicolopatia C5: le modeste anomalie riscontrate, non correlate ad alterazioni cliniche e non confortate da altri dati elettrofisiologici, possono essere aspecifiche e comunque non giustificare assolutamente il dolore del paziente. A questo punto il paziente dovrebbe essere rivisitato e riformulata una nuova strategia d'indagine.

Gli studi di conduzione nervosa e l'esame elettromiografico possono essere di estrema utilità per il paziente e per il medico curante. Tuttavia devono essere ricordati i limiti dell'esame, controllati i possibili artefatti tecnici ed in ultimo, precise ipotesi di diagnosi differenziali devono essere formulate dall'esaminatore prima dello studio.

TABELLA I

DISORDINI DEL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO

NEURONOPATIE MOTORIE

( sclerosi laterale amiotrofica, atrofia muscolare spinale, poliomielite acuta,

amiotrofia monomelica)

NEURONOPATIE SENSITIVE

(paraneoplastiche, tossiche, autoimmuni, infettive)

RADICOLOPATIE

(ernia discale, spondiloartrosi, neoplasie, infarti, infezioni, infiammazioni)

PLESSOPATIE

(neoplastiche, autoimmuni, traumatiche, da raggi, diabetiche, compressive)

NEUROPATIE

(da intrappolamento, polineuropatia assonali e demielinizzanti, multinevriti)

DISORDINI DELLA GIUNZIONE NEURO-MUSCOLARE

(miastenia grave, s. di Lambert-Eaton, botulismo, tossiche, congenite)

MIOPATIE

(distrofie muscolari, infiammatorie, tossiche , congenite, metaboliche, endocrine)

TABELLA II

OBBIETTIVI DEGLI STUDI DI CONDUZIONE NERVOSA ED ELETTROMIOGRAFICI

Localizzazione della lesione

-nervo

-mononeuropatia

-multineuropatia

-polineuropatia

-plessopatia

-radicolopatia

-neuronopatia

-giunzione neuromuscolare

-difetto presinaptico

-difetto postsinaptico

-muscolo

Patofisiologia del nervo

-Tipo di fibre coinvolte

-motorie

-sensitive

-motorie e sensitive

-Patologia

-demielinizzazione primaria

-su base genetica

-acquisita

-assonopatia primaria

Valutazione della gravità

Valutazione della durata della patologia