Електроміографія

Електроміографія - це метод вивчення біоелектричних процесів, що розвиваються в м'язах людей і тварин під час різних рухових реакцій. Метод заснований на запису біопотенціалів скелетних м'язів. Запис коливань м'язових потенціалів (рис.) здійснюється спеціальними приладами - электромиографами різних типів.
Хоча електроміограми відображають лише коливання потенціалів, які розвиваються безпосередньо у м'язі, все ж за їх якісним і кількісним особливостей можна судити також про нормальний або патологічний стан ЦНС, яка регулює всі види рухової активності людини. При різних захворюваннях виникають різноманітні порушення нормальної картини електроміограми (рис.).
електроміограму

Електроміограму при скороченні загальних розгиначів пальців: А - в нормі; Б - при важкому парезі м'язів після поліомієліту; В - при паркинсоническом тремтінні і ригидном підвищенні тонусу.


При миогенных порушення (міозити, міопатії) відзначаються асинхронні коливання з високою частотою, вкорочення тривалості коливань. У випадках, що далеко зайшли миогенных атрофії є зниження амплітуди коливань.
При денервації м'язи з'являються патологічні види коливань:
низьковольтні (частіше двох - і трифазні) потенціали фибрилляций.
При сегментарних ядерних парезах і аміотрофія (ураження рухових клітин стовбура головного і спинного мозку) спостерігається зниження електричної активності, іноді до «біоелектричного мовчання», поява рідкісних коливань потенціалів фибрилляций.
При надсегментарних розладах (центральні паралічі, гіперкінези) виявляється зниження амплітуди коливань ЕМГ уражених м'язів, асинхронність збудження рухових клітин і м'язових волокон.
Зіставлення электромиографических і клінічних даних дозволяє уточнити місце (локалізацію) і тяжкість ушкодження нервової системи і м'язів. Порівняння повторно записаних в одній і тій же м'язі электромиограмм допомагає виявити поліпшення (при одужанні) її функціонального стану або погіршення (при прогресуючому захворюванні), а також служить однією з підстав для об'єктивної оцінки результатів проведеного лікування.
Электромиографические дані можуть надати істотну допомогу при діагностиці ранніх стадій захворювання і при легких ушкодженнях нейромоторной системи: виникають в таких випадках рухові розлади іноді бувають настільки незначні, що клінічне обстеження їх ще не виявляє, тоді як електроміограми, зареєстровані високочутливим апаратом, вже відображають патологічно змінену електричну активність м'язів.
Електроміографію широко використовують не тільки в неврологічній клініці, але і при інших захворюваннях людини (серцево-судинних, онкологічних, інфекційних та інших).

Електроміографія (від грец. mys, myos - м'яз, grapho - записую) - реєстрація електричних потенціалів; скелетних м'язів. Електроміографію використовують як метод дослідження нормальної та порушеної функції рухового апарату людини і тварин. Електроміографія включає методики з вивчення електричної активності м'язів у стані спокою, при довільних, мимовільних і викликаних штучними подразненнями скорочення.
За допомогою електроміографії вивчають функціональний стан і функціональні особливості м'язових волокон, рухових одиниць, нервово-м'язової передачі, нервових стовбурів, сегментарного апарату спинного мозку, а також надсегментарних структур; вивчають координацію рухів, вироблення рухового навику при різних видах роботи та спортивних вправах, перебудову роботи пересаджених м'язів, стомлення. На підставі електроміографії створено метод управління биотоками м'язів, який знайшов практичне застосування при управлінні так званими биоэлектрическими протезами (див. Протезування).
Електроміограму - крива, отримана на фотопапері, фотоплівці або на папері при реєстрації електричних потенціалів скелетних м'язів. Вона може бути записана за допомогою спеціального приладу, який отримав назву электромиограф, або інших приладів, що використовуються для реєстрації біопотенціалів. Прилад, як правило, має не менше двох каналів запису. Кожен канал включає в себе відвідні електроди, підсилювач біопотенціалів і реєструючий пристрій. У більшість электромиографов передбачається пристрій для зорового і слухового контролю (рис. 1).

Рис. 1. Схема пристрою приладу для електроміографії.

Основним джерелом коливань електричного потенціалу м'язів є поширюється по м'язовим волокнам процес збудження. Однак, оскільки електроміограму реєструється в області рухових точок (див. Електродіагностика), частина електричного потенціалу становить потенціал, що виникає при порушенні кінцевих пластин. Електричні потенціали скелетних м'язів можна відводити внутрішньоклітинно або внеклеточно.
Внутрішньоклітинне відведення електричних потенціалів окремих м'язових волокон у людини дозволяє визначати ті характеристики, які раніше вивчалися при микроэлектродных дослідженнях на тварин або препаратах: величини мембранних потенціалів м'язових волокон, деполяризацію і гиперполяризацию мембран тощо (див. Біоелектричні явища). Реєстрацію внутрішньоклітинних потенціалів скелетних м'язів ряд авторів називає внутрішньоклітинної електроміографією.
Позаклітинний відведення електричних потенціалів проводять двома методами:
1) за допомогою електродів з відносно малою відводить поверхнею (соті частки квадратного міліметра), що занурюються в м'яз допомогою голок (рис. 2, 1-3); при цьому у всіх випадках, крім уніполярного відведення, обидва відвідних електрода знаходяться на невеликій відстані один від одного (як правило, менше 0,5 мм); 2) за допомогою електродів з відносно великою відводить поверхнею (30 - 100 мм2), зазвичай розміщені на шкіру над м'язом на порівняно великій відстані один від одного (1-2 см) (рис. 2, 4-6). У першому випадку прийнято говорити про «локальному», у другому - про «глобальне» відведенні. «Локальне» відведення дозволяє вивчати електричні потенціали, що виникають у невеликому обсязі м'язової тканини: потенціали окремих рухових одиниць, сумарні потенціали невеликої кількості рухових одиниць, в умовах патології - потенціали окремих м'язових волокон. Основним об'єктом вивчення є рухова одиниця. Це поняття спочатку означало сукупність м'язових волокон, іннервованих одним мотоневроном.

Рис. 2. Голчасті та нашкірні електроди для реєстрації электромиограмм: 1 - коліно; 2 - біполярний; 3 - мультиэлектрод (за Бухталу); 4 - 6 - нашкірні електроди різних типів.
Рис. 3. Коливання потенціалу м'язи при «локальному» відведення:1 - потенціал рухової одиниці; 2 - потенціал м'язового волокна (потенціал фібриляції); 3 - позитивний денервационный потенціал; 4 і 5 - полифазные потенціали (за Бухталу); в - ритмічні розряди двох рухових одиниць.


В даний час багато авторів під руховою одиницею розуміють сукупність функціонально об'єднаних м'язових волокон, що працюють як єдине ціле. Майже одночасне виникнення збудження в м'язових волокнах рухової одиниці призводить до того, що виникають коливання потенціалу, що відображають порушення рухової одиниці в цілому (потенціали рухової одиниці). Для дослідження потенціалів рухових одиниць зазвичай використовують концентричний електрод (рис. 2, 1). Біполярні електроди (рис. 2, 2) значно спотворюють початкову та кінцеву частину потенціалу рухової одиниці.
При «локальному» відведенні враховують форму, тривалість та амплітуду потенціалу окремої рухової одиниці і тип електроміограми (рис. 3). Форма потенціалу рухової одиниці двофазна або трифазна з переважно вираженою негативною фазою; приблизно в 3% випадків зустрічаються полифазные потенціали. Тривалість потенціалу рухових одиниць залежить від їх структури. Вона, як правило, більше в м'язах з великими руховими одиницями і менший в м'язах з дрібними руховими одиницями. Наприклад, в чотириголового м'яза стегна і передньої великогомілкової м'язі, де є великі рухові одиниці, що включають до 1500-2000, а іноді і більше м'язових волокон, середня тривалість потенціалу рухової одиниці у дорослих становить 10-15 мсек, а в м'язах очі, рухові одиниці яких мають 5-10 м'язових волокон,- всього 1 - 3 мсек. Тривалість потенціалу рухової одиниці збільшується з віком, наприклад у віці 10 років для передньої великогомілкової м'язи вона дорівнює 9,7 мсек, 30 років - 12,3 мсек, 60 років - 15,2 мсек. Амплітуда коливань потенціалу рухової одиниці залежить від більшої або меншої видалення електрода від активних м'язових волокон і може досягати 3-5 мВ, однак середні величини значно менше - близько 200 мкв. У розслабленому м'язі біопотенціали не реєструються. При слабкому скороченні м'яза потенціали рухової одиниці слідують один за одним у вигляді не строго ритмічного ряду приблизно однакових по амплітуді коливань. Для м'язів кінцівок кількість розрядів рухових одиниць в одну секунду приймається рівним 5-10 при слабкому скорочення, 20-30 при середньому по силі скорочення і 50-60 при сильному скороченні. Частота розрядів рухових одиниць у дрібних м'язах зазвичай вище, ніж у великих (в м'язах ока досягає 150-200 в 1 сек).
Збільшення сили скорочення м'язів відбувається як за рахунок збільшення частоти повторних збуджень окремих рухових одиниць, так і за рахунок залучення в роботу нових рухових одиниць. Відповідно змінюється тип «локально» відведеної електроміограми. Розрізняють три основні її типи: потенціали окремої рухової одиниці, змішаний і інтерференційний. При слабкому скорочення реєструються або потенціали окремої рухової одиниці (1-й тип), або потенціали багатьох рухових одиниць, серед яких можна виділити потенціали окремої рухової одиниці (2-й тип). При середньому по силі і сильному скорочення реєструється інтерференційна електроміограму, в якій практично неможливо виділити потенціали окремих рухових одиниць (3-й тип). Про синхронності розрядів рухових одиниць найбільш точно отримують відомості, використовуючи мультиэлектроды. За даними «локального» відведення, ступінь синхронізації розрядів рухових одиниць при слабких скорочення м'язів у здорових незначна; вона стійко підвищується при деяких ураженнях спинного мозку (див. нижче електроміографія в клініці). Дані «глобального» відведення, що дозволяє вивчати электромиограмму при тривалих і максимальних за силою скорочення м'язів, кажуть про значне підвищення у здорових синхронізації розрядів рухових одиниць при стомленні і деяких режимах роботи м'язів.
Потенціали окремих м'язових волокон можна зареєструвати лише при денервації м'язи, коли рухові одиниці перестають існувати як функціональне ціле і окремі м'язові волокна починають «спонтанно» збуджуватися. Це так звані потенціали фибрилляций, які мають тривалість 0,5 - 3 мсек та амплітуду 50-200 мкв.
«Глобальне» відведення дозволяє вивчати коливання електричних потенціалів, що виникають у великому обсязі м'язової тканини, що містить зазвичай сотні рухових одиниць. Як правило, ці потенціали відображають суму потенціалів багатьох рухових одиниць; тому электромиограмму при «глобальному» відведенні часто називають сумарною, хоча при деяких обставинах при «глобальному» відведенні можуть реєструватися і потенціали окремих рухових одиниць. Для «глобального» відведення, крім нашкірних електродів, можна застосовувати звичайні голки; в умовах експерименту використовують вживлені електроди у вигляді срібних пластинок, підшитих до м'язі. У більшості випадків застосовують біполярний або уніполярних відведення нашкірними електродами. Уніполярний спосіб відведення виправдовує себе у фізіології спорту. У клініці в даний час використовують майже виключно біполярні відведення. При ньому відвідні електроди розташовуються на відстані 1 - 2 см один від одного так, щоб один знаходився над рухової точкою, а інший - дистальніше або обидва над рухової крапкою. Зазвичай відвідні електроди постійно фіксовані на ізолюючої платівці. У відповідності з запитами клінічної електроміографії розроблена спеціальна схема обстеження здорових добровольців і хворих (Ю. С. Юсевич). Ця схема передбачає обов'язкову реєстрацію біопотенціалів симетричних м'язів у спокої, т. е. під час максимального довільного розслаблення м'язів, при різних пробах, що ведуть до мимовільного зміни напруги м'язів, і при довільних їх скорочення. У здорових випробовуваних добре розслаблених м'язах або не виявляється ніяких коливань потенціалу, або виявляються низькоамплітудні коливання, які поруч авторів вважаються проявом тонусу м'язів. При пізно-тонічних і довільних скороченнях м'язів електроміограму представлена нерегулярними коливаннями різної амплітуди, форми і тривалості. При слабкому скорочення реєструються більш рідкісні і нерівномірні по амплітуді коливання потенціалу, при сильному скороченні зростають частота прямування і амплітуда коливань. Збільшення амплітуди коливань при збільшенні статичної напруги показано на рис. 4. Частота проходження коливань може бути різною в різних м'язах, а також в одних і тих же м'язових групах у різних випробуваних. В середньому частота проходження коливань при максимальному по силі скорочення становить 100-150 в 1 сек. Амплітуда коливань залежить від багатьох умов: розвитку м'язів, їх стану, вираженості підшкірного жирового шару (особливо при виражених випадках ожиріння) і у великій мірі від вибору електродів. Амплітуда коливань при максимальному по силі скорочення може досягати 4-6 мВ. Проте зазвичай реєструються менші величини (рис. 5). Частота проходження коливань потенціалу і амплітуда коливань змінюються при зміні синхронізації розрядів рухових одиниць. Збільшення синхронізації при стомленні і деяких режимах роботи м'язів веде до зменшення частоти слідування коливань і збільшення амплітуди.

Рис. 4. Електроміограму двоголового м'яза плеча при статичному напрузі різної сили (різне навантаження).
Рис. 5. Електроміограми, записані при максимальному по силі скорочення правого (верхня крива) і лівого (нижня крива) поверхневого згинача пальців (біполярні відведення нашкірними електродами площею 0,5 см2 з відстанню між центрами електродів 20 мм).

Велика кількість цінних відомостей про стан різних ланок рухового апарату дозволяє отримати реєстрація біопотенціалів м'язів при електричному подразненні нервових стовбурів і м'язових волокон. Реєстрація електроміограми при подразненні м'язових волокон електричним струмом дозволила визначити в нормі і патології швидкість поширення збудження по м'язовим волокнам, а при подразненні нервових стовбурів - стан нервово-м'язової передачі, швидкість поширення збудження по рухових нервових волокнах, а також вивчити моно - і полісинаптичні рефлекси.
Крім загальної візуальної оцінки, застосовується і математична обробка электромиограмм. Більш широке поширення одержала оцінка загальної площі електроміограми за одиницю часу за допомогою інтеграторів і машинна обробка для проведення аутокорреляционного і особливо кросскорреляционного аналізу.