Nachweisgrenzen der Elektromyographie-basierten Diagnostik spontaner Muskelaktivität

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Klotz; Privatdozent Dr. Justus Marquetand
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Biophysik ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Mathematik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548605919

Pathologische Spontanaktivität der Muskulatur ist ein klinisch relevantes Merkmal einer Vielzahl neuromuskulärer Erkrankungen und lässt sich elektromyographisch bis auf wenige Ausnahmen ausschließlich mittels invasiver Elektromyographie (iEMG) detektieren, was konventionell mittels Nadelelektroden geschieht. Bis heute gibt es keine validierten Methoden für die Erkennung der meisten Arten spontaner Muskelaktivität, z.B. Fibrillationen oder myotone Entladungen, unter Verwendung von nicht-invasivem Oberflächen-EMG (sEMG), und die Nachweisgrenzen von spontaner Muskelaktivität sind nicht systematisch untersucht. Diese fundamentale Frage werden wir mittels des hier vorgestellten Forschungsvorhaben beantworten, indem wir eine noch nie dagewesene Kombination von Untersuchungen durchführen, die zum ersten Mal modernste EMG-Technologie auf diese klinische Frage anwenden und die Ergebnisse mit Computersimulationen und Analysemethoden erweitern. Durch einen iterativen Austausch von Erkenntnissen von in-vivo und in-silico Experimenten werden hierbei nicht nur die Grenzen des sEMG definiert werden, sondern auch grundlegende Fragen hinsichtlich der Genese von pathologischer Spontanaktivität beantwortet werden können. Als letzten Schritt werden wir die Summe der gewonnen Erkenntnisse in die Quantensensorik translatieren und die technischen Voraussetzungen für die Messung pathologischer Spontanaktivität mit Hilfe der berührungslosen Magnetomyographie (MMG) definieren, wodurch sich die Nachweisgrenze für spontane Muskelaktivität weiter verschieben lässt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2311: Robuste Kopplung kontinuumsbiomechanischer in silico Modelle für aktive biologische Systeme als Vorstufe klinischer Applikationen - Co-Design von Modellierung, Numerik und Nutzbarkeit