Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International neurological journal 7 (29) 2009

Back to issue

Повышение эффективности измерения территории двигательных единиц мышц

Authors: Харибегашвили А.С., Телавский государственный университет, г. Телави, Грузия

Categories: Neurology

print version


Summary

В статье рассматривается метод измерения территории двигательных единиц мышц биполярными игольчатыми электродами. В отличие от измерения территории двигательных единиц двумя монополярными игольчатыми электродами и мультиэлектродом предложенный метод является более точным при измерении и значительно менее трaвматичным и болезненным.
Если для измерения территорий двигательных единиц разных по размерам мышц требуются разные мультиэлектроды, отличающиеся друг от друга размерами субэлектродов и расстоянием между ними, то это же самое возможно сделать одним предложенным биполярным игольчатым электродом.
Конструкция биполярного игольчатого электрода проще и дешевле в изготовлении, чем мультиэлектрод.


Keywords

Электромиография, измерение, территории двигательной единицы, синхронизация.

Среди методов исследований нервно­мышечной системы одно из важнейших мест занимает электромиография (ЭМГ) и электронейромиография. Исследования нервно­мышечной системы в электромиографии и электронейромиографии производятся посредством регистрации электрических потенциалов мышц, а в электронейромиографии дополнительно используют стимуляцию мышц и нервов электрическими импульсами.

В электромиографии для отведения электрических потенциалов мышц применяют поверхностные и игольчатые электроды. Поверхностные электроды представляют собой поверхностные пластины или диски. Отведение электронной активности мышц посредством этих электродов атравматично, безболезненно, отсутствует риск инфекции, что делает эту методику особенно предпочтительной для обследования детей. Однако отведение посредством игольчатых электродов значительно более информативно, т.к. позволяет регистрировать потенциалы фасцикуляции, фибрилляции и оценить параметры потенциалов действий отдельных двигательных единиц (ДЕ) мышц, что делает эту методику эффективной в диагностике нервно­мышечных заболеваний в отличие от электромиографического обследования посредством поверхностных электродов [2].

Игольчатые электроды бывают концентрические, биполярные и монополярные, кроме того, применяют мультиэлектрод Бухтала, представляющий собой игольчатый электрод с многоточечным отведением. На этом электроде, начиная от заостренного конца, имеется 14 изолированных друг от друга выводов с контактной поверхностью (субэлектродов) [1, 2].

Из игольчатых электродов самым эффективным является мультиэлектрод, многочисленные отведения которого позволяют одновременно исследовать электрическую активность различных участков мышц. Однако мульти­электроды имеют очень сложную конструкцию, что делает их очень дорогими по сравнению с другими игольчатыми электродами. Кроме того что игольчатые электроды по сравнению с поверхностными позволяют регистрировать потенциалы фасцикуляции, фибрилляции и параметры отдельных двигательных единиц мышц, ими также можно измерять территорию отдельных ДЕ.

Двигательная еQдиница мышцы представляет совокупность отдельных мышечных волокон, иннервируемых конечными ответвлениями аксона одного мотонейрона, и характеризуется определенной площадью, занимаемой им на поперечном сечении мышцы, а также тем, что все мышечные волокна, входящие в состав одной ДЕ, разряжаются одновременно [3, 4].

При нервно­мышечных заболеваниях происходит изменение территории двигательных единиц мышц: она уменьшается у больных нервно­мышечными заболеваниями и увеличивается при денервационных заболеваниях, что делает ее важным диагностическим параметром. Территория ДЕ является также весьма важным информационным параметром при изучении физиологии нервно­мышечной системы. Так, по территории ДЕ можно судить о тренированности или детренированности мышц: ее увеличение свидетельствует о тренированности мышцы и наоборот. Это позволяет оценить тренированность глубоколежащей мышцы по величине территории ДЕ, что визуально определить невозможно.

Кроме того, по величине ДЕ можно судить, к какому типу они относятся — к быстрым или медленным: быстрые ДЕ больше медленных. Соответственно различаются иннервирующие ДЕ ­мотонейроны — быстрые ДЕ иннервируют большие ­мотонейтроны, медленные ДЕ — малые. Следовательно, электрическая активность ДЕ информирует о физиологии мотонейронов передних рогов спинного мозга [3, 7].

Измерение территории ДЕ мышц производят двумя монополярными игольчатыми электродами и мульти­электродом [2, 7].

При измерении территории ДЕ двумя монополярными игольчатыми электродами (рис. 1) их вводят в мышцу и начинают постепенно сближать. Максимальное расстояние между кончиками электродов, на котором будут регистрироваться синхронные потенциалы ДЕ, определит размер ДЕ. При использовании пары монополярных игольчатых электродов не удается достаточно точно измерить территорию ДЕ, т.к. трудно визуально определить расстояние между кончиками электродов, погруженных в мышцу. Кроме того, измерение территории ДЕ монополярными игольчатыми электродами более трудоемко, чем мультиэлектродом.

Мультиэлектрод представляет собой игольчатый электрод (рис. 2), на котором продольно на равном расстоянии друг от друга расположены 14 изолированных друг от друга субэлектродов, соединенных с изолированными друг от друга проводниками, размещенными внутри игольчатого электрода.

Определив количество отведений субэлектродов, отводящих синхронные потенциалы ДЕ, измеряют размеры ДЕ.

Отрицательными сторонами мультиэлектрода являются большой диаметр, что увеличивает травматичность и болезненность исследования, сложность конструкции и вследствие этого значительная дороговизна; многоканальность мультиэлектрода требует более сложной электромиографической установки с большим числом каналов в регистрирующей части или со сложной системой коммутации; точность измерения территории ДЕ мультиэлектродом ограничена расстоянием между субэлектродами.

А.С. Харибегашвили предложен метод измерения территории ДЕ биполярным игольчатым электродом (рис. 3) [5].

Если при отведении электрической активности мышцы биполярным электродом субэлектроды находятся по разные стороны границы между двумя ДЕ, от них отводятся асинхронные потенциалы ДЕ, если же внутри одной ДЕ — синхронные. Биполярный электрод быстро вводят в мышцу до конца, после чего начинают медленно и постепенно выводить его из мышцы (введение игольчатого электрода в мышцу является значительно более болезненным, чем выведение, поэтому лучше измерять территории ДЕ при выведении электрода). При этом определяют точки (места) десинхронизации потенциалов действия ДЕ, отводимых двумя субэлектродами игольчатого электрода, как границы между территориями ДЕ. Определив глубины точек десинхронизации (l1, l2, l3 и т.д.), измеряют территории двигательных единиц мышц l2–l1, l3–l2 и т.д.

Меньший диаметр биполярного игольчатого электрода по сравнению с мультиэлектродом делает исследование менее травматичным и болезненным, т.к. внутри биполярного электрода расположено всего лишь 2 проводника, а в мультиэлектроде — 14. Биполярный электрод не требует сложной электромиографической установки и сам проще и дешевле в изготовлении (по конструкции). Точность измерения территории ДЕ биполярным электродом не ограничена расстоянием между соседними субэлектродами и потому более высокая по сравнению с мультиэлектродом, так как граница между ДЕ определяется сразу же, как только один из субэлектродов биполярного электрода пересекает границу и переходит из одной ДЕ в другую.

Однако недостатком как мультиэлектрода, так и предложенного А.С. Харибегашвили метода измерения территории ДЕ биполярным игольчатым электродом является то, что для измерения разных по размерам мышц требуются разные электроды, отличающиеся друг от друга размерами суб­электродов и расстоянием между ними: крупных мышц — с большими размерами субэлектродов и расстояниями между ними, малых — с меньшими [6, 7] (рис. 4).

Нами предложен биполярный игольчатый электрод, который признан изобретением Национальным центром интеллектуальной собственности Грузии [5].

Цель изобретения — измерение территории ДЕ разных по размерам мышц одним игольчатым электродом, уменьшение травматичности и болезненности исследования.

Цель достигается внесением изменений в конструкцию биполярного игольчатого электрода.

Описание устройства предложенного игольчатого электрода

Данный игольчатый электрод (рис. 5, 6) представляет собой полую иглу (канюлю) 1, в которой выполнен продольный паз (окно) 2, к верхнему концу полой иглы (канюли) прикреплена планка 3, на которую нанесена шкала 4. Внутри полой иглы (канюли) размещен диэлектрический стержень 5, на котором находятся два субэлектрода 6 и 7.

Субэлектрод 6 имеет горизонтальную (кольцевую) форму, субэлектрод 7 — спиралевидную. При этом толщина субэлектродов 6 и 7 постепенно увеличивается: чем ближе расположены субэлектроды, тем они тоньше, чем больше они удалены друг от друга — тем они толще. Субэлектроды 6 и 7 соединены с изолированными друг от друга проводниками 8, размещенными внутри диэлектрического стержня 5; проводники 8 выходят из верхней части диэлектрического стержня 5 и соединены с проводниками 9. На верхнем конце диэлектрического стержня 5 создано зубчатое колесо 10, на краю которого созданы зубья 11. На верхней поверхности края зубчатого колеса нанесена шкала 12. На рис. 7 показан игольчатый электрод (его нижняя часть), когда диэлектрический стержень 5 повернут так, что в продольном пазе 2 канюли 1 выступают близлежащие и тонкие части субэлектродов 6 и 7, на рис. 8 показан игольчатый электрод (его нижняя часть), когда диэлектрический стержень 5 повернут так, что в предельном пазе 2 канюли 1 выступают толстые и удаленные части субэлектродов 6 и 7.

Описание работы (использования) предложенного игольчатого электрода при измерении территории ДЕ мышц

Перед применением диэлектрический стержень 5 вставляют в полую иглу (канюлю) 1. При вращении стержня 5 вокруг своей оси изменяются как размеры выступающих в продольном пазе 2 полой иглы 1 частей субэлектродов 6 и 7, так и расстояние между ними (выступающими в продольном пазе 2 полой иглы (канюли) 1 частями субэлектродов 6 и 7) (рис. 7, 8). Поворотом диэлектрического стержня 5 вокруг своей оси устанавливают нужные размеры выступающих в продольном пазе 2 полой иглы 1 частей субэлектродов 6 и 7 и нужное расстояние между ними соответственно размерам исследуемой мышцы.

Контролировать размеры выступающих в продольном пазе 2 полой иглы 1 частей субэлектродов 6 и 7 можно как непосредственно глядя на выступающие части субэлектродов 6 и 7 в продольном пазе 2 иглы 1, так и по шкале 12 зубчатого колеса 10 относительно планки 4, которая в данном случае представляет метку для шкалы 12. При этом зубья 11 зубчатого колеса 10 фиксируют его относительно планки 4, исключая возможность случайного проворота диэлектрического стержня 5 вокруг своей оси во время исследования при одновременном сохранении возможности осевого перемещения стержня 5 относительно полой иглы 1.

После этого игольчатый электрод (иглу 1) вводят в мышцу и начинают перемещать стержень 5 относительно иглы 1, регистрируя электрическую активность мышцы, отводимую от частей субэлектродов 6 и 7, выступающих в пазе 2 иглы 1. Измерение территории ДЕ мышцы производят аналогично измерениям территории ДЕ предложенным А.С. Харибегашвили биполярным игольчатым электродом. При выведении стержня вверх от субэлектродов 6 и 7 будет отводиться синхронная электрическая активность, пока они находятся в пределах одной ДЕ; когда верхний суб­электрод 7 пересечет границу ДЕ — асинхронная. По прилеганию зубчатого колеса 10 к шкале планки 4 фиксируют глубину залегания l1 границы ДЕ, при этом зубчатое колесо 10 будет служить меткой относительно шкалы 4. Когда же и нижний субэлектрод 6 пересечет границу между ДЕ и оба субэлектрода 6 и 7 опять окажутся внутри одной ДЕ, от них снова будут отводиться синхронные потенциалы действия. Продолжая выводить стержень 5 относительно иглы 1, которая будет находиться неподвижно относительно исследуемой мышцы, определяют глубину залегания точек десинхронизации потенциалов действия ДЕ как границы между ДЕ (l1, l2, l3 и т.д.), после чего измеряют территории ДЕ по всей глубине введения игольчатого электрода: l1–l2, l2–l3, l3 –l4 и т. д.

Обсуждение эффективности предложенного игольчатого электрода

Методика электромиографического исследования существующими игольчатыми электродами требует совершения манипуляций электродом, при чем приходится производить частые движения электродом взад­вперед, что значительно увеличивает травматичность и болезненность исследования.

При ЭМГ­исследовании мышцы предложенным биполярным игольчатым электродом перемещается только диэлектрический стержень 5, находящийся внутри полой иглы 1, тогда как сама игла 1 находится неподвижно относительно мышцы, что существенно снижает болезненность и травматичность исследования.

Возможность измерения размеров выступающих частей субэлектродов 6 и 7 и расстояний между ним в продольном пазе 2 иглы (канюли) 1 позволяет одним предложенным игольчатым электродом измерять территории ДЕ разных по размерам мышц.

Приобретение одного игольчатого электрода предоставит возможность лабораториям производить исследования, для которых до сих пор применяют несколько разных (различающихся) игольчатых электродов (мультиэлектродов), что принесет им выраженный экономический эффект.


Bibliography

 1. Гидиков А.А. Теоретические основы электромиографии. Биофизика и физиология двигательных единиц. — Л.: Наука, 1975. — 181 с.

2. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней. — М.: Медицина, 1982. — С. 356, 367-368.
3. Козаров Д., Шапков Ю.Т. Двигательные единицы скелетных мышц человека. — Л.: Наука, Ленинградское отделение, 1983. — С. 18.
4. Персон Р.С. Двигательные единицы и мотонейронный пул // Физиология движений. — М.: Наука, 1976. — С. 69-101.
5. Харибегашвили А.С. Патентная грамота на изобретение № 152 «Игольчатый электрод». Республика Грузия, приоритет 16.06.93.
6. EMG ELEKTRODES, mA NWAL, Disa, Printed in Denmark, December 1976. — Р. 4. 
7. Stalberg E. Basic EMG and quantitation techniques // http://www.cba.muni.cz/neuromuskularni-sekce/publikace/2004_refresher_emg_neurography_course/EMG_methods.doc

Back to issue