Sinir iletim hızı dağılımı tahmin tekniklerinin karşılaştırmalı analizi

Abstract

Sinir iletim hızı nörolojik hastalıkların teşhisi ve takibi için klinikte kullanılan en önemli parametrelerden birisidir. İletim hızı dağılımı (İHD) bu hastalıkların teşhisi ve takibi için daha fazla bilgi sağlayabilme potansiyeline sahiptir. İHD tahmini için literatürde birçok teknik bulunmaktadır. Ancak, bu tekniklerin bazıları deri yüzeyinden alınan sinyaller için hatasız modeller ortaya koyamamaktadırlar. Hatta bu tekniklerden bazılarının İHD tahmini için kullanılacak uyarılmış sinir lifi potansiyelinin oluşturulmasında karşılaştığı zorluklar bulunmaktadır. Bu çalışmada sinir demetleri için üç farklı İHD tahmini tekniği ele alınmıştır. Bu tahmin teknikleri hacim iletkeni teorisini temel alarak oluşturulmuştur. İHD tahmin teknikleri için farklı hızlara sahip sinirlerin ortak aktivitesi ile oluşturulan bileşik aksiyon potansiyelleri (BAP) kullanılmaktadır. Tekniklerden ikisinin (Cummins ve Barker) zaman alanında ve iteratif çözümü vardır. Cummins tekniğinde çözüm yapmak için matematiksel olarak oluşturulmuş tek lif aksiyon potansiyeli (TLAP) dalga formuna ihtiyaç vardır. Ancak, Barker tekniğinde TLAP dalga formu olarak yakın mesafeden ölçülen BAP dalga formu kullanılmaktadır. Üçüncü İDH tekniği (Hirose) frekans alanında dekonvolüsyon çözümü yapmaktadır. Ayrıca Hirose çözümü İHD tahmini için önceden bilinen bir TLAP dalga formu gerektirmemektedir. Bu çalışmanın amacı farklı İHD tahmini tekniklerinin performanslarını değerlendirmektir. Bu teknikleri karşılaştırmak için sıçan kuyruğunda sonucu bilinen fizyolojik değişim modelleri oluşturulmuştur. Yavaş ileten miyelinli sinirleri etkilemek için iskemi uygulaması, hızlı ileten miyelinli sinir liflerini etkilemek için ise soğuk uygulaması yapılmıştır. Cummins çözümü iletim hızı dağılımındaki yavaş ve hızlı ileten miyelinli sinir liflerine duyarlı, ancak TLAP için kararlı ve doğru bir matematiksel formüle ihtiyaç duymaktadır. Barker çözümünün sadece hızlı ileten miyelinli sinirlere duyarlı olduğu, ama yavaş ileten miyelinli sinirlere duyarlı olmadığı sonucuna varılmıştır. Bunun sebebi, İHD çözümü yapılırken yakından alınan BAP dalga formunun TLAP dalga formu olarak kullanılması ve farklı hız grupları için dalga süresinin değişmemesinden kaynaklandığı düşünülebilir. Hirose çözümünün hem hızlı hem de yavaş ileten miyelinli sinir liflerindeki sayısal değişmelere duyarlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, bu teknikle TLAP tahmini yapılabilmektedir. Azalan sıcaklıkla elde edilen TLAP dalga formlarının genliklerinde ve sürelerinde artma gözlenmektedir. Artan iskemi süresiyle TLAP genliğinde artma gözlenirken süresi değişmemektedir. Hirose tekniği üzerine yapılacak çalışmalarla sinir aksiyon potansiyeli dinamikleri hakkında daha ayrıntılı bilgi elde edile bilinir.