Анализ разнообразия ЭМГ-паттернов у больных с укорочениями и аномалиями развития нижних конечностей в условиях дистракционного остеосинтеза
Автор: Сайфутдинов М.С., Попков Д.А., Коркин А.Я.
Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii
Рубрика: Оригинальные статьи
Статья в выпуске: 1, 2007 года.
Бесплатный доступ
По результатам электромиографических обследований (тест максимальное произвольное напряжение) 122 больных (60 мужского и 62 женского пола) в возрасте 4-17 (11±0,2) лет с аномалиями развития, а также укорочениями и деформациями нижних конечностей разного генеза до, в процессе и в разные сроки после лечения методом дистракционного остеосинтеза было проанализировано многообразие ЭМГ-паттернов и связь их с процессами перестройки двигательных единиц удлиняемых мышц и состоянием соответствующих спинальных моторных центров.
Электромиография, дистракционный остеосинтез, двигательные единицы, адаптация
Короткий адрес: https://sciup.org/142120974
IDR: 142120974
Текст научной статьи Анализ разнообразия ЭМГ-паттернов у больных с укорочениями и аномалиями развития нижних конечностей в условиях дистракционного остеосинтеза
В проведённых ранее в клинике нашего Центра исследованиях [1, 2] давалось обобщённое описание динамики параметров электромиограммы (ЭМГ) при максимальном произвольном напряжении мышц удлиняемого сегмента конечности. При этом за рамками анализа оставалось разнообразие конфигурации наблюдае- мых в условиях дистракции ЭМГ-паттернов. В связи с вышесказанным целью настоящего исследования был анализ разнообразия вариантов биоэлектрической активности, регистрируемой при максимальном произвольном напряжении мышц удлиняемого сегмента.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Электромиографические исследования проводили у 122 больных (60 мужского и 62 женского пола) в возрасте 4-17 (11±0,2) лет с укорочениями и деформациями конечностей врождённого генеза (85 человек), последствиями остеомиелита (31 человек) и другой этиологии (6 человек) перед началом лечения, в процессе дистракционного остеосинтеза и до двух лет после снятия аппарата.
Биоэлектрическую активность четырёх мышц нижних конечностей: m. tibialis anterior, m. gastrocnemius lateralis, m. rectus femoris, m. biceps femoris справа и слева получали при их максимальном произвольном напряжении [3] с использованием цифровой ЭМГ-системы «DISA-1500» (Dantec, Дания). Отведение ЭМГ осуществляли с помощью биполярного поверхностного электрода с площадью отводящих поверхностей 8 мм и межэлектродным расстоянием 10 мм. Тестовое движение выполнялось после предварительной инструкции плавно и с максимальным усилием, преодолевая сопротивление, оказываемое лаборантом. Длительность максимального напряжения мышцы не превышала 3 секунды [4]. Измеряли амплитуду и частоту ЭМГ.
Качественный анализ ЭМГ-паттернов проводили в соответствии с разработанной нами классификацией (табл. 1). Определяли частоту встречаемости каждого типа ЭМГ-паттерна как выраженное в процентах отношения числа случаев, в которых он встречается, к общему количеству наблюдений на данный период лечения.
Таблица 1
Распределение паттернов ЭМГ при максимальном произвольном напряжении в зависимости от их конфигурации и амплитудно-частотных характеристик
|
Амплитудные (А) диапазоны ЭМГ |
Атипичная ЭМГ |
Редуцированная ЭМГ |
Интерференционная ЭМГ |
|||
|
частотные диапазоны |
||||||
|
f < 100 к/с |
100 к/c < f < 300 к/с |
f > 300 к/с |
||||
|
a |
b |
c |
||||
|
A > 100 мкВ |
1 |
ПД-1 |
Ред-1 |
Инт-1a |
Инт-1b |
Инт-1c |
|
20 мкВ < A < 100 мкВ |
2 |
ПД-2 |
Ред-2 |
Инт-2a |
Инт-2b |
Инт-2c |
|
A=20 мкВ |
И-min |
|||||
|
A < 20 мкВ |
Min-3 |
|||||
Примечание: «Инт» – интерференционная ЭМГ; «Ред» – редуцированная ЭМГ, ПД - потенциалы действия отдельных двигательных единиц (ДЕ).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Отсутствует выраженная связь параметров ЭМГ больных с возрастом, наблюдаемая другими авторами [5, 6] и очевидная с точки зрения законов возрастной физиологии. На поражённой конечности этот феномен объясняется гипотрофией мышц, а на контралатеральной компенсаторной перестройкой их активности в зависимости от степени нарушения анатомофункциональных характеристик поражённой конечности, что порождает высокий уровень вариативности ЭМГ-характеристик.
Частота встречаемости типов ЭМГ в анализируемой выборке больных представлена в таблице 2. Из таблицы видно, что ЭМГ-паттерн «Инт-1b», соответствующий интерференционному типу ЭМГ, преобладает во всех мышцах больных и здоровых конечностей в предоперационном периоде. При этом частота встречаемости данного типа для мышц контралатеральной конечности незначительно выше, чем на стороне патологии. Из других видов паттернов ЭМГ можно отметить наличие типа «Инт-1с», отличающегося более высокой частотой колебаний. Случаев наблюдения данного паттерна было значительно меньше. Низкоамплитудная («Инт-2b») и редуцированная («Ред-1» и «Ред-2») ЭМГ встречались в единичных случаях при обследовании больных с аномалиями развития конечностей.
В период аппаратного лечения на оперированной конечности частота встречаемости типа «Инт-1b» резко падает, вплоть до полного исчезновения, например, для двуглавой мышцы бедра. В это время значительно повышается частота встречаемости низкоамплитудной («Инт-2b»), низкоамплитудной уреженной («Инт-2а») и редуцированной («Ред-1» и «Ред-2») ЭМГ. Отмечены также единичные случаи достижения критического уровня биоэлектрической активности. Причём в период дистракции такие наблюдения, наряду со случаями редуцированной ЭМГ, встречаются чаще, чем во время фиксации, когда начинает превалировать уреженная низкоамплитудная ЭМГ.
Для мышц контралатеральной конечности остаётся высокой частота встречаемости основного интерференционного типа («Инт-1b») ЭМГ. Среди других паттернов чаще встречается тип «Инт-1с». Уреженная и редуцированная ЭМГ отмечена в единичных случаях у больных с врождённой аномалией развития конечностей.
После снятия аппарата частота встречаемости основного интерференционного типа ЭМГ восстанавливается достаточно быстро до уровня, близкого к дооперационным значениям. Для мышц голени восстановление интерференционного паттерна ЭМГ происходит в течение месяца после снятия аппарата, а для мышц бедра в течение первых двух-трёх месяцев. Кроме основного типа отмечено наличие высокоамплитудной уреженной ЭМГ («Инт-1a»). Остальные варианты ЭМГ встречаются значительно реже в единичных наблюдениях. На контралатеральной конечности наряду с основным паттерном ЭМГ встречается тип «Инт-1c».
Для оценки степени восстановления функционального состояния ДЕ мышц нижних конечностей у больных, ранее подвергавшихся воздействию дистракционного остеосинтеза, перед очередным этапом удлинения сравнивали профили их ЭМГ-паттернов на оперированной и контралатеральной конечностях с данными, полученными перед первым этапом лечения (рис. 1). Выделенные нами паттерны ЭМГ объединены в большие функциональные группы. Для удобства сравнения больших (до 100 %) и маленьких (доли процента) значений частоты встречаемости признаков использована логарифмическая шкала оси ординат. На рисунке видно, что ЭМГ-профили мышц оперированной и контралатеральной конечностей перед первым и последующими этапами лечения близки по конфигурации, особенно в области высокоамплитудной ЭМГ, что говорит о том, что двигательная система в основном успела восстановить своё функциональное состояние за период между предыдущим снятием аппарата и последующей операцией. Это соответствует данным, полученным в ранее проведённых исследованиях [7]. Различия заключаются в том, что для мышц оперированной стороны перед очередным этапом удлинения сохраняется невысокий процент низкоамплитудной и даже редуцированной ЭМГ. Это свидетельствует о том, что перестроечные процессы в двигательных единицах и управляющих центрах до конца не завершены, что также соответствует ранее полученным результатам [8]. Можно полагать, что это обстоятельство облегчает дедифференцировку нейромоторных структур и их переход в пластическое состояние в процессе очередного этапа удлинения.
Таким образом, выделенные нами ЭМГ-паттерны отражают динамику функционального состояния двигательных единиц мышц нижних конечностей у больных с врожденными и приобретенными пороками опорно-двигательной системы.
Таблица 2
Частота встречаемости (%) паттернов ЭМГ при максимальном произвольном напряжении у больных с врожденными и приобретенными пороками опорно-двигательной системы на разных стадиях лечебно-реабилитационного процесса
|
а |
До |
В |
После лечения |
До |
В |
После лечения |
|||||||
|
а |
лечения |
аппарате |
до 1 мес. до 6 мес. |
до 12 мес. до 2 лет |
лечения |
аппарате |
до 1 мес. |
до 6 мес. |
до 12 мес. |
до 2 лет |
|||
|
Оперированная конечность |
Контралатеральная конечность |
||||||||||||
|
Инт-1a |
0,0 |
2,8 |
0,0 |
0,0 |
12,5 |
0,0 |
0,0 |
0,7 |
0,0 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1b |
89,3 |
19,7 |
81,8 |
80,0 |
87,5 |
92,3 |
90,5 |
96,4 |
90,9 |
90,0 |
87,5 |
92,3 |
|
|
Инт-1c |
9,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
7,1 |
3,6 |
9,1 |
0,0 |
12,5 |
7,7 |
|
|
о |
Инт-2a |
1,2 |
4,2 |
9,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Инт-2b |
0,0 |
16,2 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
2,4 |
0,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-2c |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
"с5 |
Ред-1 |
0,0 |
18,3 |
9,1 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
1,4 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Ред-2 |
0,0 |
17,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
8 |
ПД-1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
ПД-2 |
0,0 |
7,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
И-min |
0,0 |
10,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Min-3 |
0,0 |
2,8 |
0,0 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1a |
2,4 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1b |
79,5 |
10,5 |
72,7 |
80,0 |
100,0 |
92,3 |
84,1 |
76,4 |
90,9 |
90,0 |
100,0 |
83,3 |
|
|
Инт-1c |
10,8 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
15,9 |
15,3 |
9,1 |
10,0 |
0,0 |
16,7 |
|
|
Инт-2a |
0,0 |
0,8 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
1,4 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-2b |
4,8 |
11,3 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
4,9 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
'8 |
Инт-2c |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Й |
Ред-1 |
2,4 |
12,0 |
9,1 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
о |
Ред-2 |
0,0 |
27,1 |
9,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
2,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
ПД-1 |
0,8 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
7,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
ПД-2 |
0,0 |
13,5 |
9,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Й |
И-min |
0,0 |
17,3 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Min-3 |
0,0 |
6,8 |
0,0 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1a |
0,0 |
1,4 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1b |
95,7 |
7,0 |
60,0 |
83,3 |
100,0 |
90,0 |
98,6 |
89,9 |
100,0 |
83,3 |
100,0 |
90,0 |
|
|
Инт-1c |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-2a |
0,0 |
5,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
о 8 |
Инт-2b |
2,9 |
4,2 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
1,4 |
7,6 |
0,0 |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
|
Инт-2c |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Ред-1 |
1,4 |
7,0 |
10,0 |
16,7 |
0,0 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
10,0 |
|
|
Ред-2 |
0,0 |
15,5 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
2,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
8 |
ПД-1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
ПД-2 |
0,0 |
16,9 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
И-min |
0,0 |
33,8 |
20,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Min-3 |
0,0 |
8,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
|
Инт-1a |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
5,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
Инт-1b |
97,0 |
33,3 |
83,3 |
100,0 |
70,0 |
88,9 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
|||
|
Инт-1c |
1,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
10,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
Инт-2a |
1,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
5,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
о 8 |
Инт-2b |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
||
|
Инт-2c |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
Ред-1 |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
0,0 |
20,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
о |
Ред-2 |
0,0 |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
||
|
Е |
ПД-1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
||
|
ПД-2 |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
И-min |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
|
Min-3 |
0,0 |
16,7 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|||
Рис. 1. Сравнение ЭМГ-профилей мышц оперированной и контралатеральной конечностей перед первым и последующими этапами лечения методом дистракционного остеосинтеза. A – оперированная сторона до операции, 1-й этап, B – оперированная сторона до операции, последующие этапы, C – контралатеральная сторона до операции, 1-й этап, D– контралатеральная сторона до операции, последующие этапы. Ось абсцисс – ЭМГ - паттерны: 1 – основной тип, 2 – интерференционная высокоамплитудная ЭМГ с крайними значениями частоты, 3 – интерференционная низкоамплитудная ЭМГ, 4 – редуцированная ЭМГ, 5 - атипичная ЭМГ, 6 - сверхнизкая биоэлектрическая активность. Ось ординат имеет логарифмическую шкалу
