Evaluation of pharyngeal muscle activity through nasopharyngeal surface electromyography in a cohort of dysphagic patients with acute ischaemic stroke
Valutazione dell’attività muscolare faringea attraverso elettromiografia di superficie nasofaringea in pazienti disfagici affetti da ictus ischemico acuto
N.M. Giannantoni1, M. Minisci1, V. Brunetti1, E. Scarano2, E. Testani1, C. Vollono1, E. De Corso2, G. Bastanza2, L. D’Alatri2, G. Della Marca1
1 Institute of Neurology, Catholic University, Rome, Italy; 2 Institute of Otolaryngology, Catholic University, Rome, Italy
Summary
Oro-pharyngeal dysphagia is frequently present during the acute phase of stroke. The aim of the present study was to evaluate whether the recording of surface EMG using a nasopharyngeal (NP) electrode could be applied to evaluation of pharyngeal muscle activity in acute stroke patients and if this neurophysiological measure is related with clinical assessment of swallowing. Patients were examined and clinical severity was assessed with the National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) score; dysphagia was evaluated through bedside screening test using the Gugging Swallowing Scale (GUSS). Extension of the ischaemic lesion was measured by quantitative score, based on CT scan [Alberta Stroke Programme Early CT Score (ASPECTS)]. We analysed 70 patients; 50 were classified as dysphagic (Dys+), and 20 as non-dysphagic (Dys–). Each participant underwent a surface NP EMG recording performed with a NP electrode, made of a Teflon isolated steel catheter, with a length of 16 cm and a tip diameter of 1.5 mm. The electrode was inserted through the nasal cavity, rotated and positioned approximately 3 mm anteroinferior to the salpingo-palatine fold. At least four consecutive swallowing-induced EMG bursts were recorded and analysed for each participant. Swallowing always induced a repetitive, polyphasic burst of activation of the EMG, lasting around 0.25 to 1 sec, with an amplitude of around 100-600mV. Two parameters of the EMG potentials recorded with the NP electrode were analyzed: duration and amplitude. The duration of the EMG burst was increased in Dys+ patients with a statistically significant difference compared to Dys- patients (p < 0.001). The amplitude was slightly reduced in the Dys+ group, but statistically significant differences were not observed (p = 0,775). Nevertheless, the burst amplitude showed a significant inverse correlation with NIHSS [r(48) = –0.31; p < 0.05] and ASPECTS scores [r(48) = –0.27; p < 0.05], meaning that the burst amplitude progressively reduced with an increase of clinical severity (NIHSS) and topographic extension of brain lesions in CT (ASPECTS). These results suggest that NP recordings can give a semi-quantitative measure of swallowing difficulties originating from pharyngeal dysfunction, in fact, electromyographic findings suggest reduced pharyngeal motility.
Riassunto
La disfagia orofaringea è spesso presente durante la fase acuta di un ictus. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare se la registrazione elettromiografica di superficie tramite un elettrodo nasofaringeo può essere impiegata per testare l’attività muscolare del faringe nei pazienti con ictus acuto e se queste misurazioni elettrofisiologiche possono essere correlate con la valutazione clinica della deglutizione. Dal punto di vista clinico la severità del quadro è stata valutata mediante l’utilizzo della scala del National Institute of Health Stroke (NIHSS); la disfagia è stata valutata mediante il test di screening Gugging Swallowing Scale (GUSS); l’estensione della lesione ischemica alla TAC è stata misurata attraverso l’Alberta Stroke Programme Early CT Score (ASPECTS). Abbiamo valutato 70 pazienti di cui 50 disfagici (Dys+), e 20 non disfagici (Dys–). Ciascun partecipante è stato sottoposto a un’elettromiografia di superficie registrata mediante un elettrodo NP costituito da un catetere di Teflon isolato in acciaio (lungo 16 cm e con un diametro in punta di 1,5 mm). L’elettrodo è stato inserito attraverso la cavità nasale, ruotato e posizionato approssimativamente 3 mm antero-inferiormente rispetto alla volta salpingo-palatina. Per ogni partecipante sono state registrate ed analizzate le risposte elettromiografiche di almeno quattro deglutizioni volontarie ripetute. La deglutizione induce sempre all’elettromiografia burst ripetitivi e polifasici di durata compresa fra 0,25 e 1 secondo, con un’ampiezza intorno ai 100-600mV. I disfagici hanno mostrano una maggiore durata del burst rilevato all’elettromiografia rispetto ai non disfagici, con una differenza statisticamente significativa (p < 0,001), ma non hanno mostrano differenze in termini di ampiezza del burst stesso (p = 0,775); quest’ultima invece era inversamente correlata con lo NIHSS score [r(48) = –0,31; p < 0,05)] e con lo ASPECTS score [r(48) = –0,27; p < 0,05]. Questi risultati suggeriscono che le registrazioni nasofaringee possono rappresentare un indice semi-quantitativo delle difficoltà deglutitorie secondarie a disfunzione faringea ed in particolare, i risultati dell’elettromiografia sarebbero indicativi di una ridotta motilità faringea durante la fase acuta di un ictus.