Рейтинг: 4.9/5.0 (1875 проголосовавших)Категория: Руководства
Электронейромиография (часть I - поверхностная электромиография )
Электронейромиография (ЭНМГ) – метод исследования спонтанной и вызванной биоэлектрической активности мышечных и нервных волокон, предложенной в 1969 г. H. Cohen и J.Brumlik. Истоки ЭНМГ следует отнести к классическим экспериментам Л. Гальвани, который не только доказал существование «животного электричества», но и продемонстрировал возможность его распространения по нервному стволу. ЭНМГ включает три условно самостоятельные методики: поверхностную электромиографию (ЭМГ), игольчатую ЭМГ и стимуляционную ЭМГ.
Поверхностная (глобальная, суммарная, накожная) электромиография
Поверхностная ЭМГ – неинвазиваный метод исследования, позволяющий оценить суммарную биоэлектрическую активность мышц в покое и при различных режимах напряжения.
Отводящие электроды при этой методике располагаются на поверхности кожи над двигательными точками мышц, что обеспечивает регистрацию суммарной активности функционирующих двигательных единиц (ДЕ), позволяет судить о взаимодействии двигательных единиц одной или различных мышц (синергистов и антагонистов).
Параметры и разновидности поверхностной электромиограммы
Регистрация поверхностной электромиограммы проводится на скорости развертки экрана 50 мм в 1 секунду. Получаемые кривые (паттерны), в зависимости от состояния нейромоторного аппарата, регуляторных супрасегментарных структур и режима регистрации, имеют несколько клинически значимых разновидностей:
1.биоэлектрическое молчание – изоэлектрическая линия, свидетельствующая об отсутствии биоэлекрической активности мышцы при исследовании нейромоторного аппарата в режиме покоя и при попытке максимального произвольного напряжения на максимальной чувствительности электромиографа (5 – 10 мкВ/дел.) ; биоэлектрическое молчание возникает только в условиях органической неврологической патологии (денервационный синдром мышцы) ;
2.тоническая активность покоя – низкоамплитудная (5 – 10 мкВ) неустойчивая активность, регистрируемая в покое как в норме, так и при патологии (кроме полной денервации мышц) на высокой чувствительности усилителя (5 – 10 мкВ/дел.) и отражающая активность концевых пластинок мышц;
3.рефлекторная тоническая активность – биоэлектрическая активность, регистрируемая как в норме, так и при патологии (кроме полной денервации мышц) на высокой чувствительности усилителя (5 – 10 мкВ/дел.) в покоящихся мышцах при напряжении других мышц тела и при глубоком вдохе; может быть низкоамплитудной – 10 – 20 мкВ и высокоамплитудной – более 20 мкВ;
4.потенциалы фасцикуляций (ПФ) – спонтанные разряды двигательных единиц, регистрируемые в условиях покоя со средней частотой 2 – 6 колебаний в 1 секунду, обусловленные непроизвольной активацией одного или 2 – 3 мотонейронов; функциональные ПФ связаны со снижением тормозных межнейронных влияний (при болевом, неврастеническом синдроме и др.) ; органические ПФ, как правило, высокоамплитудные (более 100 мкВ), ритмичные и постоянные, либо связаны с ирритацией мотонейронов при сирингомиелии, миелопатии, радикулопатии, либо обусловлены дегенеративно-дистрофическими изменениями мотонейронов (боковой амиотрофический склероз, спинальная амиотрофия и др.) ;
5.насыщенная электромиограмма – вид интерференционной ЭМГ при произвольной активности мышц в норме с высокой частотой основных осцилляций (100 – 200 колебаний в секунду) без свободных участков нулевой линии; формируется за счет асинхронной активации различных двигательных единиц;
6.гиперсинхронная электромиограмма - вид интерференционной поверхностной ЭМГ при произвольной и гиперкинетической активации мышц с наличием дополнительных гиперсинхронных осцилляций, наслаивающихся на насыщенную электромиограмму и превышающих ее по амплитуде;
7.частично уреженная электромиограмма - вид интерференционной ЭМГ, в которй периоды насыщенной электромиограммы прерываются участками нулевой линии с одиночными осцилляциями;
8.частокольная электромиограмма - вид интерференционной ЭМГ, в которой представлены только одиночные осцилляции с частотой менее 50 колебаний в секунду, отграниченные друг от друга участками нулевой линии; редкие осцилляции обусловлены гибелью значительной части периферических мотонейронов (до 70 – 90%) ;
9.треморовидная электромиограмма – волнообразгная форма интерференционной поверхностной ЭМГ при произвольной активации мышц, причем на спаде волны осцилляции не прерываются изолинией, а только уменьшается их амплитуда; обусловлена экстрапирамидными нарушениями или ослаблением супрасегментарных пирамидных влияний на периферические мотонейроны;
10.залповидная электромиограмма - вид интерференционной поверхностной ЭМГ при произвольной и непроизвольной активации мышц, в которой «залпы» биоэлекрической активности частотой 4 – 9 колебаний в секунду чередуются с участками м изолинии; возникает при выраженных супрасегментарных экстрапирамидных расстройствах – экстрапирамидном треморе.
Методика проведения поверхностной ЭМГ Методика регистрации поверхностной ЭМГ включает установку на электромиографе параметров регистрации, выбор специальных электродов, мышц и режима регистрации. Регистрацию поверхностной электромиограммы проводят биполярными электродами с фиксированным межэлектродным расстоянием 20 мм и постоянной площадью 10 х 5 мм. Биполярный электрод устанавливается в двигательной точке таким образом, чтобы продольная ось располагалась вдоль мышцы.Поверхностная ЭМГ проводится в пяти режимах :1. покоя;2. рефлекторной активации мышц;3. пассивного растяжения мышц;4. максимального напряжения;5. дозированной нагрузки или специальных действий и движений.Параметры электромиограммы в норме и патологии 1.Режим покоя. Клинически значимым патологическим проявлением биоэлектрической активности мышц в покое являются потенциалы фасцикуляций с амплитудой свыше 100 мкВ, ритмичной частотой разрядов (в среднем 2 – 6 в 1 секунду), данные потенциалы характерны для поражения мотонейронов, однако регистрируются также при повреждении спинномозговых корешков и периферических нервов. Кроме этого, в покое может регистрироваться непроизвольная биоэлектрическая активность мышц в виде хаотически возникающей интерференционной ЭМГ или регулярной залповидной активности (при гиперкинезах), что собственно важно при субклинических проявлениях экстрапирамидных расстройств, когда визуально выявить гиперкинез не представляется возможным. 2.Режим рефлекторной активации мышц. В норме регистрируется низкоамплитудная (10 -20 мкВ) и высокоамплитудная (свыше 20 мкВ) рефлекторная тоническая активность. В условиях патологии амплитудные значения как низкоамплитудной, так и высокоамплитудной тонической рефлекторной активности повышаются. Высокоамплитудная рефлекторная тоническая активность представлена глобальной ЭМГ с разной степенью интерференции (от насыщенной до частокольной), что отражает ослабление надсегментарных регуляторных влияний. 3.Режим пассивного растяжения мышц. В норме при пассивном растяжении мышц регистрируется минимальная биоэлектрическая активность (30 – 80 мкВ). При поражении периферического мотонейрона биоэлектрическая активность мышц, как правило, не регистрируется. При надсегментарных поражениях регистрируются залпы интерференционной электромиограммы различной амплитуды до 500 мкВ. 4.Режим максимального произвольного напряжения. Амплитуда ЭМГ определяется по модальным осцилляциям, то есть таким, число которых максимально. При стандартной скорости регистрации 50 мм/с модальные колебания потенциалов формируют полностью заштрихованную область элекромиограммы, над которой можно видеть только максимальные по амплитуде редкие разряды. В норме регистрируется насыщенная ЭМГ с амплитудой выше 300 мкВ. Активность менее 300 мкВ свидетельствует о патологии нейромоторного аппарата. 5.Режим дозированной нагрузки. При дозированной нагрузке амплитуда электромиограммы меньше, чем при максимальном усилии, и определяется степенью выраженности пареза. Абсолютное значение амплитуды ЭМГ при дозированной нагрузке сравнивается с аналогичным показателем симметричной непораженной мышцы или с относительным показателем, который определяется отношением модальной величины амплитуды ЭМГ при дозированной нагрузке к средней (модальной) амплитуде ЭМГ максимального произвольного усилия и выражается в процентах. Экспозиция дозированной нагрузки до 60 секунд позволяет выявить начальные или скрытые изменения паттерна электромиограммы (гиперсинхронный, уреженный, частокольный, треморовидный и залповидный). Эти изменения появляются в конце 60-секундной экспозиции, в то время как у здоровых людей 60-секндная кспозиция дозированной нагрузки не изменяет паттерн ЭМГ.Классификация поверхностной электромиограммы По классификации Ю.С. Юсевича (1972), на основании трех признаков (наличие активности, частота осцилляции и форма рисунка) выделяют четыре типа электромиограмм.
Тип ЭМГ по Юсевичу
К 1-му типу ЭМГ относят высокочастотную асинхронную активность, которая регистрируется как в норме, так и при патологии (надсегментаный тип поражения) при активации мышц и в покое (при патологии). Формирование электромиограммы данного типа обусловлено наличием достаточного количества двигательных единиц, что связано с отсутствием поражения периферического мотонейрона.2-й тип ЭМГ возникает при активации небольшого числа двигательных единиц, что связано, как правило, с их поражением. В ряде случаев при синергической активации покоящихся мышц данный тип электромиограммы наблюдается в норме. Поэтому использование термина «переднероговой тип поражения» правомочно при наличии частокольной формы ЭМГ в режиме максимального произвольного напряжения мышцы.3-й тип ЭМГ характеризуется наличием залповой активности и связан с надсегментарным экстрапирамидным поражением.4-й тип ЭМГ проявляется отсутствием биоэлекрической активности мышц как в покое, так и при синегической, произвольной и непроизвольной, активации. Этот тип отражает мышечную дегенерацию. Патология спинномозговых корешков, сплетений и периферических нервов проявляется изменениями ЭМГ, аналогичными паттерну поражения передних рогов спинного мозга (низкоамплитудная насыщенная, уреженная, частокольная кривая). При первично-мышечных поражениях возникает снижение амплитуды глобальной электромиограммы без нарушения ее структуры, так как количество двигательных единиц остается неизменным, а размер их уменьшается. Истерический парез не сопровождается качественными изменениями электромиограммы. Для дифференциации истерического пареза от органического сравнивают амплитуду ЭМГ при произвольном напряжении и непроизвольно активации мышцы в период выполнения сложных двигательных актов (переворачивание на кушетке, ходьба и др.) ; при движениях, осознанно не контролируемых, амплитуда в несколько раз выше, чем при произвольном напряжении мышцы у больных с истерическими парезами.Источник. руководство для врачей "Заболевания и травмы периферической нервной системы (обобщение клинического и экспериментального опыта)" М.М. Одинак, С.А. Живолупов; Санкт-Петербург, изд. "СпецЛит", 2009.
17.03.2016 20.11 Mб 0 Электротехническая безопасность и электроснабжение предприятий.pdf
17.03.2016 10.83 Mб 0 Электротехническая безопасность.pdf
13.05.2015 33.15 Mб 0 Электрофокусирование, электрофорез и РИА.pdf.pdf
13.05.2015 27.82 Mб 3 Электрофорез и ультрацентрифугирование.pdf
Вообще, безусловно, хорошо, если невролог может сам работать с электронейромиографом и знает не только биофизические аспекты процедуры, но и умеет оценивать полученные результаты. Однако, тема электронейромиографии достаточно обширна, по ней имеется ряд руководств, как отечественных, так и зарубежных, поэтому данная тема не претендует на полноту раскрытия материала. При рассмотрении отдельных заболеваний, где это необходимо, будут указываться наиболее типичные изменения по ЭНМГ.
В основе электронейромиографии (ЭНМГ) лежит применение электрической стимуляции нерва с последующим анализом параметров, регистрируемых с иннервируемой мышцы или с самого нерва. Это комплекс исследований для оценки работы мышц и качества передачи нервных импульсов по периферическим нервам и проводящим путям головного и спинного мозга. Метод применим для исследования любого доступного периферического нерва, но в практике чаще исследуют срединный, локтевой, большеберцовый, малоберцовый, седалищный, лицевой, межреберные нервы, поскольку топография других нервов затрудняет стимуляцию их в двух точках, что является неизменным условием для проведения процедуры. Достаточно эффективный и безопасный метод для установки места повреждения (сдавления, травмы и др.) периферического нерва.
Различают две разновидности электронейромиографии:
Для регистрации используются различные электроды, которые могут быть накожными и инвазивными (игольчатыми). Для понимания сути процесса можно сравнить метод с работой электрика при выявления обрыва в электрической цепи - между парой электродов должен идти ток определённых характеристик. Если ток не идёт - цепь (нерв в нашем случае) оборвана. если сигнал искажен или замедлен - по оценке характеристик можно понять, что не так с цепью и даже получить ответ на вопрос "почему?". Оцениваются следующие показатели:
Исследование спонтанной активности мышц помогает нам оценить состояние самих мышц и состояние двигательных нервных клеток спинного мозга (миопатия, полимиозит, болезнь мотонейрона, миелопатия и др).
Исследование нервно-мышечной передачи с помощью электромиографии дает информацию о проблемах перехода нервного импульса с периферического нерва непосредственно к мышце-исполнителю (помогает в диагностике миастении и миастенических синдромов).
Исследование двигательных и чувствительных нервов выполняется с использованием электрической или магнитной стимуляции. Оценивается множество параметров, в том числе скорость проведения импульсов по нервам, наличие и местоположение блоков проведения и др. Исследование ценно для диагностики и оценки эффективности лечения полинейропатии, полиневрита, других болезней и травм нервов.
Вызванные зрительные, слуховые и соматосенсорные потенциалы – способ исследования проводящий путей, соединяющих органы чувств с нервной системой. Используются для диагностики рассеянного склероза, патологии слуховых, зрительных нервов и ряда других заболеваний с помощью электромиографии.
М-ответ — вызванный потенциал мышцы, являющийся суммарным синхронным разрядом двигательных единиц мышцы в ответ на электрическое раздражение нерва. Обычно М-ответ регистрируется с помощью накожных отводящих электродов, которые более объективно, чем игольчатые, отражают суммарную активность мышцы. Пластины электродов помещают поперечно расположению волокон. При изучении М-ответа обращают внимание на интенсивность порогового раздражения, форму вызванного потенциала, его амплитуду и длительность. Форма М-ответа зависит от ряда факторов. При биполярном отведении М-ответ имеет негативную и позитивную фазы соответственно прохождению волны возбуждения над обеими электродными пластинками.
Потенциал действия (ПД) нерва обусловлен электрической активностью волокон периферических нервов в ответ на электрическое раздражение нервного ствола. ПД нерва является суммарным потенциалом действия, складывающимся из потенциалов отдельных нервных волокон разного диаметра и степени миелинизации. ПД афферентных волокон регистрируется кольцевыми пальцевыми электродами при стимуляции ствола нерва или, наоборот, со ствола нерва при стимуляции концевых его ответвлений. ПД эфферентных волокон можно регистрировать при избирательной стимуляции двигательных волокон нерва, изолированно от чувствительных волокон. В клинической практике исследование ПД двигательных волокон обычно не проводится в связи с его малой амплитудой, поэтому, говоря о ПД нерва, имеют в виду ПД чувствительных волокон. При изучении ПД нерва обращают внимание на интенсивность порогового раздражения, форму и амплитуду вызванного потенциала.
Двигательная единица (ДЕ) является элементарной частицей нервно-мышечного аппарата. Термин «двигательная единица» введен Шеррингтоном для обозначения комплекса, состоящего из двигательной нервной клетки, ее аксона и группы мышечных волокон, иннервируемых этим аксоном. Метод определения числа функционирующих ДЕ в мышце основан на феномене дискретного ступенчатого нарастания амплитуды М-ответа при плавном постепенном увеличении силы раздражающего тока. Дискретность увеличения амплитуды объясняется включением в двигательный акт все новых ДЕ. Количество ДЕ определяется по формуле: n=A/a, где n - количество, А - максимальная амплитуда М-ответа; а — амплитуда отдельной ДЕ.
Уменьшение числа функционирующих ДЕ наблюдается при поражении центрального и периферического двигательных нейронов. При миодистрофии уменьшение количества ДЕ менее значительно.
Изучение вызванных потенциалов мышц, полученных повторной стимуляцией нерва, направлено прежде всего на выявление нарушенийнервно-мышечной синаптической передачи и патологической нервно-мышечной утомляемости. О наличии нервно-мышечного утомления судят по снижению амплитуды М-ответа при повторной электрической стимуляции нерва.
Методика определения СПИ (скорости проведения импульса) по периферическим нервам основана на сопоставлении латентных периодов ВП при электрическом раздражении двух точек нерва, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.
Поражение периферического нервного ствола сопровождается наиболее четкими ЭНМГ-изменениями:
При сегментарном поражении спинного мозга, в основном его передних рогов наблюдаются:
Дифференциально-диагностическим отличием поражения передних рогов спинного мозга от поражения нерва являются диссоциированное снижение амплитуды максимальных мышечных ответов и падение числа функционирующих двигательных единиц при нормальных или повышенных величинах скорости проведения импульсов и амплитуд вызванных биопотенциалов нерва.
Электронейромиография находит все более широкое применение в клинике нервных болезней. Метод наиболее информативен в диагностике заболеваний, сопровождающихся поражением периферических нервов (мононевриты, полиневриты, невральная амиотрофия, полиневропатии при эндокринных и коллагеновых заболеваниях, при которых наблюдается снижение СПИ по двигательным и чувствительным волокнам периферических нервов, снижение амплитуд вызванных потенциалов мышцы и нерва). Электронейромиография нашла применение при изучении супрасегментарных пирамидных и экстрапирамидных поражений. Портативные электромиографы позволяют проводить лечебно-диагностические манипуляции в любом месте и в любое время, существенно облегчают поиск глубоких мышц, например - для топического введения ботулинического токсина с целью коррекции дистонии (в лечении писчего спазма, например).
Электронейромиография (ЭНМГ) — это комплексное электрофизиологическое исследование, необходимое для определения функционального состояния периферической нервной системы и мышц. Методика позволяет выявлять патологические изменения на самых ранних стадиях.
Электромиография – исследование электрической активности мышц в состоянии покоя и при их сокращении, а электронейрография – метод оценки скорости проведения электрического сигнала по нервам. Современный алгоритм исследования, как правило, включает оба метода.
Электронейромиография является наиболее информативным методом в диагностике полиневритов, мононевритов, полиневропатии и других заболеваний, для которых характерно поражение периферических нервов. Кроме того, метод применяется при исследовании супрасегментарных пирамидных и экстрапирамидных поражений. ЭНМГ проводится и с целью контроля эффективности проводимого лечения. В «МедикСити» электронейромиографию (а также ЭЭГ, РЭГ. БОС-терапию ) проводит опытный врач невролог-нейрофизиолог.
Как известно, нервный импульс зарождается в головном мозге и по дороге к мышце проходит огромное число нервных путей, нейронов спинного мозга, нервных сплетений. Полноценное движение организма обеспечивается только при правильном взаимодействии нервного импульса и мышц. При поражении нервов это взаимодействие нарушается, и возникают различные заболевания с такими симптомами, как непроизвольное сокращение мышц, слабость, онемение в нижних и верхних конечностях, повышенная мышечная утомляемость, сокращение мышечной массы и др. При наличии подобных симптомов ЭНМГ является незаменимым исследованием, позволяющим установить причину и точную локализацию повреждения того или иного периферического нерва.
В основе ЭНМГ лежит применение электрической стимуляции нерва с последующим анализом параметров вызванных потенциалов, регистрируемых с иннервируемой мышцы или нервного ствола. Стимуляция нерва в двух находящихся на определенном расстоянии друг от друга точках позволяет определить время, в течение которого волна возбуждения проходит между точками стимуляции. Таким образом вычисляется скорость проведения импульса по нервным волокнам.
Чаще всего данным методом исследуются срединный, локтевой, большеберцовый, малоберцовый, реже локтевой и седалищный нервы. В случаях, когда стимуляция нервов в двух точках затруднена (напр. мышечно-костный нерв руки, плечевое сплетение, бедренный нерв, лицевой, межреберный нервы), косвенное представление о СПИ можно получить с помощью измерения латентного периода М-ответа при однократном раздражении с одной точки.
По снижению амплитуды М-ответа при повторной электрической стимуляции нерва можно судить о наличии нервно-мышечной утомляемости. Диагностическим критерием миастенического синдрома является наличие прогрессирующего снижения амплитуды М-ответа (феномена декремента) при частоте стимуляции от 30 до 50 имп/с. Также в исследовании нервно-мышечного утомления применяются фармакологические тесты.
Скорость проведения импульса (СПИ) зависит от многих параметров, в первую очередь от диаметра и степени миелинизации нервного волокна, возраста пациента, времени суток, воздействия лекарственных препаратов. СПИ также различна на разных участках нерва.
СПИ прямо пропорциональна диаметру волокна: выраженная в метрах в секунду, она в 6 раз превышает диаметр волокна, выраженный в микрометрах. Однако, учитывая, что ствол нерва составляют волокна с разным диаметром и разной степенью миелинизации, данное соотношение не является абсолютным.
Виды ЭНМГ Существует 3 вида электронейромиографии:
Электронейромиография – абсолютно безопасный метод диагностики. Единственное, что в месте введения иглы может остаться небольшой синячок. Но, поскольку процедура проводится в стерильных условиях, риск инфекционных осложнений исключен. На функции мышц или нервов процедура также не оказывает негативного воздействия, т.к. сила электрического сигнала очень маленькая.
Процедура ЭМГ проводится в положении - лежа или сидя. На кожу устанавливается электрод аппарата, затем в мышцу погружается игла электрода. Электрод при этом подключен к электромиографу, с помощью которого регистрирует электрическая активность мышцы (сначала в покое, затем при ее сокращении). Запись мышечной активности напоминает электрокардиограмму.
Процедура длится 30-60 минут, в зависимости от количества обследуемых мышц.
Во время проведения ЭНГ на кожу в области прохождения того или иного нерва прикрепляется металлический диск-электрод. Другой электрод прикрепляется в области мышцы, где иннервируется нерв. К первому электроду подаются электрические сигналы, которые переходят на нерв и вызывают сокращение мышцы. Время передачи сигнала по нерву к мышце регистрируется аппаратом – это т.н. скорость передачи импульса.
Процедура может длиться от 15 минут до часа.
Перед проведением процедуры необходимо сообщить врачу, не имплантирован ли Вам искусственный водитель ритма сердца, не принимаете ли Вы какие-либо препараты, влияющие на нервную систему (например, мышечные релаксанты) и антикоагулянты, поскольку это может отразиться на результатах исследования. Возможно, врач попросит Вас приостановить прием некоторых препаратов на несколько дней перед исследованием.
В течение 3 часов перед исследованием рекомендуется не курить, а также не употреблять в пищу продукты, содержащие кофеин (кофе, чай, кола, шоколад).
Если у Вас возникли вопросы, звоните нам по телефону: +7 (495) 604-12-12 Операторы контакт-центра предоставят Вам необходимую информацию по всем интересующим Вас вопросам.Также Вы можете воспользоваться представленными ниже формами для того, чтобы задать вопрос нашему специалисту, записаться на прием в клинику или заказать обратный звонок. Задайте вопрос или укажите проблему, с которой Вы хотели бы к нам обратиться, и в самое ближайшее время мы свяжемся с Вами для уточнения информации.
СПОРТИВНАЯ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЯ
Кандидат биологических наук О.А. Прянишникова
Заслуженный работник физической культуры РФ,
доктор биологических наук, профессор Р.М. Городничев
Аспиранты Л.Р. Городничева. А.В. Ткаченко
Ключевые слова: скелетные мышцы, электронейромиография, самбо, рефлекторная возбудимость, технические приемы.
Введение. Разработка новых и совершенствование традиционных спортивных и оздоровительных технологий неразрывно связаны с уровнем знаний о структуре и физиологических процессах нервно-мышечного аппарата, а также о механизмах управления движениями различной координационной сложности. На наш взгляд, эти знания могут быть существенно углублены и расширены с помощью использования метода спортивной электронейромиографии - регистрации электрической активности скелетных мышц и периферических нервов у спортсменов в состоянии покоя и при выполнении произвольных двигательных действий.
В 60-70-е гг. прошлого столетия электромиографические исследования в области спорта проводились во многих лабораториях [6, 7, 10, 11, 14]. Несовершенство электромиографов тех лет, большие затраты времени на ручную обработку параметров зарегистрированных электромиограмм затрудняли проведение электромиографических исследований в спорте. Это привело к смещению интересов исследователей на использование других методик и решение иных научных проблем.
Появление современных электромиографов, предусматривающих компьютерную обработку результатов, обеспечивает принципиально новые возможности исследования закономерностей функционирования скелетных мышц и управления их сегментарными и супраспинальными структурами, а также решения прикладных спортивных задач. Эти возможности будут раскрыты в других статьях, публикуемых в этом номере журнала. В нашей работе основное внимание уделяется классификации поверхностной электромиограммы (ЭМГ), выявлению особенностей электроактивности скелетных мышц при выполнении сложных по координации движений и использованию полученных при этом данных для оптимизации технической и силовой подготовки борцов.
Методы и организация исследования. В экспериментах приняли участие 78 спортсменов, специализирующихся в борьбе самбо, беге на короткие и длинные дистанции, лыжных гонках. Испытуемые имели спортивную квалификацию от III разряда до мастера спорта, возраст обследуемых - 18-25 лет. Основным методом нашего исследования являлась стимуляционная и поверхностная электромиография. Отведение и регистрация биопотенциалов скелетных мышц осуществлялись по общепринятой методике [5, 9] с помощью современного "Мини-электромиографа", а обработку полученных данных проводили по специальной компьютерной программе "Муо" (АНО "Возвращение", СПб. 2003). Для регистрации ЭМГ использовались биполярные неполяризуемые дисковые электроды (диаметром 0,9 см). Активный электрод располагался на двигательной точке исследуемой мышцы, а референтный фиксировался по ходу ее волокон. Межэлектродное расстояние составляло 2 см. Электростимуляция большеберцового нерва проводилась через униполярный электрод. Регистрация электроактивности мышц осуществлялась в состоянии покоя, при выполнении статических усилий, базовых технических приемов и специальноподготовительных упражнений, используемых в борьбе самбо.
Зарегистрированные электромиограммы подвергались традиционному и турн-амплитудному анализу [9, 15, 16]. Исследованы порядок активации мышц, длительность электроактивности, амплитуда и количество турнов ("поворотов") ЭМГ, характеристики Н-рефлекса и М-ответа. Под турном понимают колебание потенциала ЭМГ амплитудой более 100 мкВ.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследования показали, что рефлекторная возбудимость спинальных a-мотонейронов, оцениваемая по амплитуде максимального Н-рефлекса, зависит от спортивной специализации обследуемых. Наиболее высокий уровень рефлекторной возбудимости характерен для лыжников-гонщиков и самбистов, низкий - для бегунов на короткие дистанции. Амплитуда Н-рефлекса составила в среднем по группам 9,89; 9,31; 6,44 мВ соответственно. У спринтеров отмечена и наименьшая доля рефлекторно возбудимых a-мотонейронов. Эти факты свидетельствуют, что специфика тренировки оказывает существенное влияние на функциональные свойства a-мотонейронов спинного мозга.
Потребность в создании классификаций электромиограмм возникла в связи с необходимостью проведения качественной обработки зарегистрированной электроактивности мышц при изучении локализации и степени поражения периферической и центральной нервной систем. Впервые классификация электромиограмм, полученных при локальном отведении мышечных потенциалов, была предложена F. Buchthal (1957). Эта классификация предусматривала три типа электромиограмм: 1) отдельных осцилляций; 2) переходный тип; 3) интерференционный.
Впоследствии Ю.С. Юсевич (1972) была создана классификация глобально отведенных электромиограмм, в которой выделялось четыре типа электроактивности. При этом выделение типов базировалось на трех признаках: наличии активности, частоте потенциалов, форме рисунка (паттерна). Классификация, предложенная Ю.С. Юсевич, нашла довольно широкое применение в клинической электромиографии. В.Н. Команцев и В.А. Заболотных (2001) предложили классификацию, предусматривающую десять видов ЭМГ.
Рассмотренные выше классификации поверхностной ЭМГ разработаны для клинических исследований, успешно используются в теоретической и практической медицине. Эти классификации базируются на проявлениях и симптомах той или иной патологии, поэтому они малоприемлемы для электромиографического анализа при оценке состояний здорового человека, возникающих при спортивной деятельности (предстартовые реакции, врабатывание, утомление, восстановление и т.д.), а также анализа самих спортивных движений. Для решения задач, стоящих перед спортивной электронейромиографией, необходима другая классификация, построенная на отличительных признаках, характерных именно для спортивной деятельности. Анализ литературы по электромиографии [1, 7, 11, 13, 14] и опыт собственной научной и практической работы в спорте дают основание использовать в качестве основных классификационных признаков: 1) наличие и характер двигательной активности; 2) возможность идентификации потенциалов отдельных двигательных единиц (ДЕ) исследуемой мышцы. В связи с этим нами предлагается следующая классификация рисунка (паттерна) ЭМГ:
А - суммарная ЭМГ при полном расслаблении мышц;
Б - биоэлектрическая активность для обеспечения поз (стояние);
В - рефлекторная суммарная активность (при вибрационном рефлексе);
Г - при статическом усилии;
Д - залповидная ЭМГ;
Е - гиперсинхронизированная ЭМГ;
Ж - селективная (избирательная) ЭМГ
Рассмотрим более подробно типы ЭМГ в предлагаемой нами классификации.
1. Суммарная ЭМГ при полном расслаблении мышц - регистрируется обычно в положении лежа при выполнении обследуемым инструкции "максимально расслабить определенную мышцу". Амплитуда такой ЭМГ не превышает 4 - 8 мкВ и в основном отражает активность концевых пластинок мышц.
2. Биоэлектрическая активность для обеспечения поддержания поз (лежание, сидение,стояние) - характеризуется относительно небольшими по амплитуде потенциалами действия и умеренной частотой их импульсации. Величина амплитуды и частоты разрядов зависит от степени напряжения мышцы, участвующей в поддержании той или иной позы. Наибольшая амплитуда обычно наблюдается в мышцах нижних конечностей, несущих основную нагрузку при сохранении вертикальной позы. В этом случае амплитуда в среднем составляет 20 - 110 мкВ.
3. Рефлекторная суммарная активность - электроактивность, регистрируемая в мышцах при сухожильном и вибрационном рефлексах, а также при рефлексах "нагрузки" и "разгрузки". Амплитуда основных колебаний при этом варьируется в диапазоне 15 - 140 мкВ, а их частота равна 30 - 85 колебаниям в секунду. Конкретные величины определяются параметрами внешнего воздействия.
4. Интерференционная ЭМГ при статических усилиях - вид суммарной поверхностной ЭМГ, регистрируемой при развитии изометрического мышечного напряжения и поддержании его на достигнутом уровне. Значения амплитуды и частоты ЭМГ зависят от величины статического усилия. Наиболее высокие значения отмечаются при максимальном мышечном напряжении. Амплитуда может достигать 1,5 мВ, а частота - 160 колебаний в секунду.
5.высокоамплитудными и высокочастотными потенциалами, генерируемыми в момент активных фаз многократно повторяемых двигательных действий. Залповидные вспышки активности особенно отчетливо проявляются при выполнении локомоторных движений (бег, спортивная ходьба). Амплитуда и частота потенциалов действия определяются величиной мышечного напряжения, развиваемого в активных фазах движения. Так, у бегунов-спринтеров в момент фазы отталкивания амплитуда потенциалов достигает 1-2 мВ, а частота - 140-190 колебаний в секунду. В неактивные фазы движения отмечается незначительная фоновая биоэлектрическая активность.
6. Гиперсинхронизированная ЭМГ - вид поверхностной ЭМГ, регистрируемой в стадии явного утомления, а также при отчетливо выраженном треморе, наступающем в период резкого снижения работоспособности скелетных мышц. Этот тип ЭМГ характеризуется наличием высокоамплитудных гиперсинхронных потенциалов, наслаивающихся на фоновую насыщенную ЭМГ и превышающих ее по амплитуде. Амплитуда таких потенциалов колеблется в диапазоне 1 - 3 мВ, а частота составляет 6 - 18 колебаний в секунду.
7. Селективная (избирательная) ЭМГ - отражает электроактивность нескольких (1-3) различающихся по амплитуде и форме отдельных ДЕ мышц. Такая ЭМГ регистрируется с помощью электродов, имеющих малую отводящую поверхность, а также при введении искусственно созданной биологической обратной связи об активности ДЕ в виде звуковых или зрительных сигналов. В этом случае амплитуда потенциалов отдельных ДЕ составляет 130 - 600 мкВ, а частота - 6 - 50 импульсов в секунду. Величины амплитуды и частоты потенциалов зависят от степени мышечного напряжения.
Отнесение зарегистрированной ЭМГ к определенному типу предлагаемой классификации позволяет провести качественный визуальный анализ биоэлектрической активности исследуемой скелетной мышцы.
Во второй части исследования был проведен электромиографический анализ активности скелетных мышц при выполнении технических приемов и специальноподготовительных упражнений, используемых в борьбе самбо. В качестве модельных движений были выбраны сложные по координации технические приемы - удержания, болевые, броски, являющиеся базовыми в общей системе технической подготовки в борьбе самбо. Выполнение этих технических приемов в реальных условиях противоборства соперников всегда связано с развитием значительных усилий мышцами, обеспечивающими реализацию данных двигательных действий [3]. Для выявления особенностей параметров ЭМГ мышц, обеспечивающих выполнение сложнокоординированных движений, были проведены 3 серии экспериментов, в которых приняли участие 52 самбиста разного уровня спортивного мастерства (III разряд - мастера спорта). Возраст исследуемых - 18-25 лет.
Параметры ЭМГ скелетных мышц при выполнении различных видов удержаний в борьбе самбо.
В данной серии экспериментов изучалось 4 вида удержаний: сбоку, со стороны головы, верхом и поперек слева. Обследуемые были разделены на пары с учетом весовой категории и спортивной квалификации. Один из самбистов выполнял удержание без права смены захвата, другой - уход от удержания. Накожные электроды для отведения ЭМГ накладывались на мышцы атакующего спортсмена. Результаты электромиографических исследований показали, что выполнение всех видов удержаний обеспечивается активностью следующих мышц: передних пучков дельтовидной правой руки, задних пучков дельтовидной левой руки, двуглавой плеча, трехглавой плеча правой руки, поверхностного сгибателя пальцев левой руки, трапециевидной спины (правой стороны), широчайшей спины (левой стороны), длиннейшей спины, большой грудной (правой стороны).
Турн-амплитудный анализ зарегистрированных ЭМГ выявил, что при выполнении разных видов удержаний электромиографический рисунок имеет специфические особенности. Своеобразие рисунка ЭМГ проявляется в различных величинах средней амплитуды и количестве турнов, а также в порядке активации исследуемых мышц при выполнении того или иного вида удержания. Так, при выполнении удержания поперек слева первой в 50% случаев вовлекается в работу двуглавая мышца левой руки, в 28% - двуглавая мышца правой руки. Самой последней в большинстве случаев (73%) активируются задние пучки дельтовидной левой. При других видах удержаний порядок активации мышц меняется.
Как можно видеть на рис. 2, паттерны интерференционной ЭМГ содержат эпизодически появляющиеся высокоамплитудные вспышки активности. Этот факт косвенно указывает на коррекционный механизм регуляции активности мышц в данном двигательном действии [2, 8].
Наиболее значительные величины средней амплитуды ЭМГ в большинстве исследуемых нами мышц регистрировались в процессе осуществления технического приема удержания поперек слева. Самая высокая амплитуда в этом случае отмечалась в двуглавой мышце плеча правой руки и составила в среднем по группе 677,5 мкВ. Довольно значительные величины амплитуды ЭМГ наблюдались в двуглавой мышце плеча левой руки и в трапециевидной мышце (правой стороны). Наиболее низкая амплитуда электроактивности при выполнении удержания поперек зарегистрирована в большой грудной мышце (правой стороны) - 197 мкВ.
Анализ количества турнов ЭМГ, зарегистрированных при реализации исследуемых четырех видов удержаний, выявил, что мышцы с высокой амплитудой электроактивности характеризуются и большим количеством турнов ЭМГ. Максимальное количество турнов наблюдалось в мышце, амплитуда электрической активности которой была самой высокой. Так, например, при выполнении удержания поперек наибольшее число турнов регистрировалось в двуглавой мышце плеча правой руки - 167,9 в секунду, амплитуда ЭМГ которой была достоверно больше по сравнению с другими исследуемыми мышцами. Аналогичные результаты по взаимосвязи средней амплитуды и числа турнов ЭМГ скелетных мышц получены и при исследовании других видов удержаний.
В специальной серии исследований изучались электромиографические характеристики мышц, обеспечивающих выполнение сложного технического приема "удержание сбоку" при использовании противодействующим соперником различных видов уходов. Оказалось, что параметры биоэлектрической активности мышц при реализации того или иного вида ухода существенно отличаются (рис. 3).
Так, передние пучки дельтовидной мышцы правой руки атакующего наиболее активны при выполнении соперником ухода способом "отжимание головы ногой". Средняя амплитуда ЭМГ этой мышцы при использовании данного вида ухода на 21,2% больше, чем при уходе через "мост", и на 18,4% больше по сравнению с уходом сбоку внутрь. Различия статистически значимы (р<0,05). Аналогичные в качественном отношении изменения амплитуды ЭМГ при выполнении трех вариантов уходов наблюдаются также в поверхностном сгибателе пальцев левой руки и трехглавой мышце плеча правой руки.
Задние пучки дельтовидной мышцы левой руки атакующего самбиста более всего активны при выполнении атакуемым ухода через "мост". В этом случае средняя амплитуда ЭМГ задних пучков дельтовидной мышцы левой руки на 65% больше, чем при использовании ухода отжиманием головы ногой и на 36,5% больше, чем при выполнении ухода сбоку внутрь. В двуглавой мышца плеча правой руки наибольшая активность также регистрировалась при реализации соперником ухода через "мост".
Таким образом, характеристики биоэлектрической активности мышц, обеспечивающих выполнение сложных по координации технических приемов, зависят, с одной стороны, от вида применяемого технического приема, а с другой - от защитных и контратакующих действий соперника.
Параметры биоэлектрической активности скелетных мышц при выполнении болевых приемов.
В этой части исследований, проведенных на 16 самбистах, выяснено, что выполнение болевого приё а способом "рычаг локтя с захватом руки между ног" обеспечивается активностью следующих мышц: дельтовидной и двуглавой (правой руки), трапециевидной и широчайшей спины (правой стороны), длиннейшей спины (правой стороны), двуглавой бедра (правой ноги), прямой бедра (правой ноги) и большой приводящей бедра (правой ноги). Обобщенные данные о характеристиках, зарегистрированных ЭМГ, обеспечивающих выполнение изучаемого вида болевого приема, представлены в табл. 1.
Таблица 1.Характеристики биоэлектрической активности мышц при выполнении болевого прие ма, М±т
Наиболее высокая средняя амплитуда ЭМГ при осуществлении болевого приема наблюдается в двуглавой мышце плеча правой руки - 404 мкВ. Такая величина амплитуды электроактивности существенно превышает ее значения, зарегистрированные в других исследуемых нами мышцах (р<0,001). Названная мышца активировалась первой в 70% случаев.
Электромиографические характеристики мышц при выполнении броска через плечо с колен.
В данной серии экспериментов показано, что осуществление броска через плечо с колен обеспечивается активностью следующих мышц: дельтовидной и двуглавой правой руки, наружной косой живота, длиннейшей спины, большой грудной (правой), прямой живота (правой стороны), большой ягодичной, прямой головкой четырехглавой бедра. В перечисленных мышцах электроактивность при выполнении броска резко возрастает по сравнению с уровнем ЭМГ в покое. Типичный образец ЭМГ, зарегистрированной при проведении атакующим самбистом броска через плечо с колен, приведен на рис. 4.
Обращает на себя внимание наличие в первой трети рабочей фазы изучаемого вида броска высокоамплитудной биоэлектрической активности с отчетливо выраженной концентрацией максимумов в дельтовидной мышце и двуглавой мышце плеча правой руки. Такой характер электроактивности косвенно указывает на то, что управление этими мышцами при осуществлении броска содержит черты программности [2, 12].
Усредненные данные о параметрах биоэлектрической активности мышц, задействованных при выполнении изучаемого вида броска, представлены в табл. 2. Как следует из анализа данных, приведенных в табл. 2, наиболее высокая средняя амплитуда ЭМГ при осуществлении броска наблюдается в дельтовидной мышце правой руки - 566,6 мкВ. Эта величина амплитуды электроактивности намного превышает ее значения, характерные для других исследуемых нами мышц (р<0,001).
Таблица 2.Параметры биоэлектрической активности мышц, обеспечивающих выполнение броскачерез плечо с колен, М±т
Изучение порядка активации мышц при выполнении броска выявило значительную вариативность в последовательности вовлечения в работу всех мышц, обеспечивающих реализацию данного технического приема. В 40% случаев первой из всех активировалась дельтовидная правой руки, в 29% - двуглавая мышца правой руки, в 22% - длиннейшая мышца спины. Второй по порядку чаще всего активировалась двуглавая мышца плеча (в 49% случаев). Наименее стереотипным было 3-е включение мышц. Позднее всех активировалась прямая мышца живота (правой стороны, 33% случаев) или ягодичная мышца правой ноги (27% случаев). Таким образом, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что порядок активации мышц, обеспечивающих реализацию того или иного двигательного действия, наиболее вариативен при выполнении сложного по координации технического приема.
Интересно было сравнить параметры ЭМГ, наблюдаемые в мышцах при выполнении сложнокоординированных технических приемов, с характеристиками электроактивности при максимальном статическом и динамическом сокращении тех же скелетных мышц. Для решения этой задачи была проведена серия экспериментов с участием 12 испытуемых. На динамометрической установке у испытуемых регистрировались ЭМГ дельтовидной мышцы и двуглавой мышцы плеча в процессе выполнения максимального статического усилия и максимального изотонического сокращения. Оказалось, что амплитуда и количество турнов биоэлектрической активности в исследованных мышцах при максимальном статическом и динамическом сокращении значительно больше, чем в процессе выполнения технических приемов. Этот факт позволяет заключить, что мышцы, обеспечивающие выполнение изучаемых технических приемов, не развивают максимальной силы в процессе их реализации.
Влияние уровня спортивной квалификации самбистов на характеристики биоэлектрической активности скелетных мышц.
Представляло интерес сопоставить динамику рассмотренных выше электромиографических показателей у лиц, различающихся по уровню спортивной квалификации при выполнении стандартного статического усилия и броска способом через плечо с колен. С этой целью зарегистрированы ЭМГ-параметры в двух группах испытуемых, одну из которых составили 12 самбистов III-II спортивных разрядов, а другую - 12 самбистов, имеющих спортивную квалификацию мастера спорта (5 человек) и кандидата в мастера спорта (7 человек).
Анализ более 180 зарегистрированных участков ЭМГ со стандартной продолжительностью в 30 с показал, что при поддержании одинакового для всех обследуемых груза в течение стандартизированного времени характер электроактивности зависит от уровня спортивного мастерства: уже в первой попытке удержания груза средняя амплитуда турнов ЭМГ камбаловидной мышцы высококвалифицированных самбистов существенно меньше по сравнению с таковыми у лиц, имеющих низкий уровень спортивного мастерства. Такая закономерность сохраняется на протяжении всех 10 выполняемых попыток.
При анализе биоэлектрической активности мышц, задействованных при выполнении броска через плечо с колен, выяснено, что у высококвалифицированных борцов отмечались более короткие периоды импульсации мышц с ярко выраженным пиком активности в основной фазе движения по сравнению с самбистами низкой спортивной квалификации. Величина амплитуды турнов ЭМГ ведущих мышц высококвалифицированных самбистов была меньше, чем у спортсменов низкой квалификации. Наиболее существенно такое различие выражено в активности двуглавой мышцы плеча правой руки, различия достоверны при р<0,05.
Изложенные выше факты о меньшей длительно сти периодов активности и амплитуды ее турнов в исследуемых мышцах высококвалифицированных самбистов дают основание думать о повышении экономичности и эффективности выполняемых спортсменами двигательных действий в процессе адаптации к сложнокоординированной мышечной деятельности.
В рамках данной статьи невозможно дать полное описание особенностей биоэлектрической активности скелетных мышц при выполнении изучаемых нами специальноподготовительных упражнений, применяемых в тренировке самбистов. Заметим только, что каждое из исследуемых упражнений, по данным ЭМГ-анализа, в той или иной степени соответствует параметрам электроактивности мышц в ходе реализации базовых технических приемов. Сопоставительный анализ характеристик биоэлектрической активности скелетных мышц, зарегистрированной при выполнении базовых технических приемов и специальноподготовительных упражнений, позволил разработать тренировочные программы по технической и силовой подготовке самбистов. В настоящее время эффективность использования этих программ проверяется в педагогическом эксперименте.
Заключение. Спортивная электронейромиография является эффективным методом в изучении физиологических процессов, протекающих в скелетных мышцах, и механизмов их регуляции. Полученные при этом знания могут быть использованы при создании и совершенствовании спортивно-оздоровительных технологий.
