Развитие нервной, мышечной и сердечнососудистой систем у пациентов со сколиотической деформацией I-II степени в онтогенезе. Сообщение III. Динамика параметров ЭМГ мышц спины у пациентов со сколиотической деформацией I-II степени в возрасте от 6 до 18 лет

Исследование двигательного анализатора, который в ходе развития организма претерпевает значительные изменения, продолжает оставаться актуальным. Оценивая развитие двигательной деятельности в процессе онтогенеза, целесообразно остановиться на функциональных и структурных изменениях в мышцах.

В настоящее время наиболее признанной методологической основой изучения и количественной оценки функциональных сдвигов двигательной системы является электромиография (ЭМГ), которая позволяет оценить не только силу, выносливость, координацию, параметры двигательных единиц, но и морфофункциональную организацию мышечной системы в онтогенезе [6].

Следует заметить, что в рассматриваемых работах не проводился анализ особенностей функционального состояния мышечной системы в онтогенезе у больных сколиозом.

Целью данного исследования явилось изучение возрастных особенностей параметров ЭМГ мышц спины у пациентов в возрасте от 6 до 18 лет со сколиотической деформацией I-II степени.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ пы: 20 больных – от 6 до 10 лет (7,7±0,9) – группа I;

37 больных – от 10 до 14 лет (12,5±0,7) – группа II;

29 больных – от 14 до 18 лет (16,2±0,9) – группа III.

Исследования были проведены у больных сколиозом I-II степени в возрасте от 6 до 18 лет. Все больные по возрасту были разделены на три груп-

Функциональное состояние мышц поясничного отдела позвоночника оценивалось по показателям ЭМГ m. Erector spinae. По ЭМГ определялась мощность при максимальном изотоническом сокращении мышц в течение 10 секунд (оценка мышечного усилия) [5]. Определялось отношение высоких частот к низким (оценка миодистрофических изменений в мышцах). ЭМГ-методы наиболее эффективны не только в диагностике нервно-мышечных заболеваний, но и в изучении морфофункциональной реорганизации ДЕ [6]. Определялось отношение максимальной мощности при максимальном изотоническом сокращении мышц в течение 10 секунд к средней частоте (дифференциальная диагностика первично мышечных заболеваний и дисфункции мотонейронов или их аксонов) [3]. Опре- делялось вариационное распределение частот в диапазонах от 15,0 до 25,0 Гц и от 25,1 до 70,0 Гц. Диапазон 15,0-25 Гц обусловлен разрядом «тонических» ДЕ типа 1 – это медленные, устойчивые к утомлению, обладающие оксидативным типом обмена. Диапазон 25,1-70,0 Гц обусловлен разрядом «фазических» ДЕ типа 2А (обладающие оксидатив-но-гликолитическим обменом) и 2Б (обладающие гликолитическим обменом) [3].

Статистическая обработка включала оценку среднего арифметического, доверительного интервала. Для характеристики межгрупповых различий применялся t-критерий Стьюдента. Достоверным считали уровень значимости р<0,05. Графическое оформление и представление результатов обработки первичных данных выполнены в Excel 2000.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование максимальной мощности, развиваемой m. Erector spinae у больных сколиозом I-II степени в течение 10 секунд, показало, что наблюдается рост максимального мышечного усилия у лиц среднего возраста (пубертатный период, вторая группа), а у лиц старшего возраста (третья группа) оно незначительно снижается, сохраняя достоверность увеличения относительно первой группы. Установлено, что максимальная мощность ЭМГ справа ниже у испытуемых всех групп (таблица, рис. 1, А, Б).

Анализ отношения максимальной мощности к средней частоте при десятисекундном максимальном напряжении спинальной мышцы показал достоверное уменьшение показателя между испытуемыми младшего возраста с испытуемыми среднего и старшего возраста. Причем, отношение максимальной мощности к средней частоте выше с правой стороны во всех изучаемых группах. Достоверное уменьшение величины отношения идет до возрастного периода 10-14 лет, в дальнейшем сохраняется только тенденция к его уменьшению (таблица, рис. 1, В, Г).

Исследование средней частоты, развиваемой m. erector spinae, у больных сколиозом 1-2 степени в течение 10 сек., которая отражает не только рекрутирование новых ДЕ, но и стратегию увеличения усилия [7], показало, что, независимо от возраста пациентов, частота исследуемой мышцы изменяется в очень маленьком диапазоне. Достоверные различия в сторону ее увеличения были зарегистрированы между группами среднего и старшего возраста и группой младшего возраста как с левой, так и с правой стороны позвоночника (таблица). Наибольший скачок в сторону увеличения средней частоты наблюдается к возрастному периоду от 10 до 14 лет. Сохраняется закономерность: средняя частота ЭМГ справа ниже во всех возрастных группах (рис. 2, А, Б).

Анализ средней амплитуды ЭМГ мышцы - разгибателя позвоночника показал значительные различия между группами. Самая высокая средняя амплитуда ЭМГ m. Erector spinae при десятисекундном мышечном напряжении была зарегистрирована в младшей группе и самая низкая - в старшей (таблица). Отмечается существенная разница в амплитуде ЭМГ между правой и левой сторонами спины – более высокие значения наблюдаются с правой стороны (рис. 2, В, Г).

Таблица

Распределение показателей ЭМГ m. Erector spinae при максимальном ее сокращении у больных сколиозом I-II степени в возрасте от 6 до 18 лет

Показатели	Средний возраст
	7,5±0,57 года (n=25)	12,9±0,28 года (n=37)	16,6±0,5 года (n=29)
Максимальная мощность ЭМГ за 10 секунд, мкВ:
Слева	530±44	628±48*	603±49*
Справа	518±45	576±53*	552±35*
Средняя частота ЭМГ за 10 секунд, Гц:
Слева	26,1±1,0	28,4±0,6*	28,9±0,5*
Справа	24,3±1,3	27,7±0,6*	28,3±0,7*
Средняя амплитуда ЭМГ за 10 секунд, мкВ:
Слева	1223±93	1116±105*	1127±65*
Справа	1456±104	1254±111*	1107±62**
Отношение средней мощности к частоте ЭМГ за 10 сек., отн. ед.:
Слева	48,2±7,1	39,4±3,3*	38,3±2,1*
Справа	59,9±8,2	42,0±3,2*	37,7±2,5**
Отношение средних: высокой частоты к низкой ЭМГ за 10 секунд, отн.ед.:
Слева	1,03±0,13	1,45±0,13*	1,56±0,12*
Справа	0,80±0,12	1,29±0,11*	1,39±0,11*

Примечание: * – р< 0,05 между второй и третьей группами с первой группой, ** – р< 0,05 между третьей и второй группами.

При исследовании отношения высокой частоты к медленной частоте ЭМГ отмечено, что самая высокая частота у лиц старшего возраста, но значительный скачок этого показателя наблюдается к среднему возрасту (таблица, рис. 3).

Исследование максимальной мощности сокращения m. Erector spinae у больных сколиозом I-II степени в течение 10-ти сек. показало, что она с возрастом увеличивается, что, вероятно, связано с ростом мышц, увеличением площади поперечного сечения мышечных волокон с перераспределением концевых пластинок. Диаметр мышечных волокон в 7 лет составляет 21-22 мкм, в 12-16 лет – 26-28 мкм и стабилизируется к 18-20 годам [1]. Мощность ЭМГ также зависит как от частоты раз- ряда ДЕ, так и от амплитуды, отражая суммарную площадь, занимаемую ДЕ между электродами, и значительно коррелирует с мышечным усилием, достигая 0,98, и может использоваться для оценки мышечного усилия [4].

Это же подтверждается и при регистрации средней частоты ЭМГ. Нашими исследованиями было установлено, что средние значения частоты импуль-сации ЭМГ увеличиваются и достигают максимального значения в старшем возрасте. Следует полагать, что с возрастом при выполнении двигательного акта вовлекается в активность большее число ДЕ. Некоторые авторы [7] считают, что величину средней частоты можно использовать для изучения стратегии увеличения усилия в различных мышцах.

Рис. 1. Максимальная мощность ЭМГ (А – слева, Б – справа) и отношение максимальной мощности ЭМГ к частоте (В – слева, Г – справа), развиваемой мышцей Erector spinae в течение 10 секунд, у больных сколиозом I-II ст. Ряд 1 – возрастной диапазон от 6 до 10 лет, ряд 2 – от 10 до 14 лет, ряд 3 – от 14 до 18 лет

Рис. 2. Средняя частота (А – слева, Б – справа) и амплитуда (В – слева, Г – справа) ЭМГ m. Erector spinae у больных сколиозом I-II ст., развиваемые мышцей в течение 10 секунд. Ряд 1 – возрастной диапазон от 6 до 10 лет, ряд 2 – от 10 до 14 лет, ряд 3 – от 14 до 18 лет

И Р^ЯД 1 W ряд 2 I3 рядз

Рис. 3. Отношение высокой частоты ЭМГ m. Erector spinae к низкой у больных сколиозом I-II ст., развиваемых мышцей в течение 10-ти сек. (А – слева, Б – справа). Ряд 1 – возрастной диапазон от 6 до 10 лет, ряд 2 – от 10 до 14 лет, 3 ряд – от 14 до 18 лет

Анализ возрастной динамики амплитуды ЭМГ мышц спины показал значительные различия между группами. Самая высокая средняя амплитуда ЭМГ m. Erector spinae была у лиц в возрастном диапазоне от 6 до 10 лет. Амплитуда поверхностной ЭМГ может зависеть от плотности мышечных волокон, их диаметра [6], длительности потенциала ДЕ [3] и синхронизации ДЕ. Синхронизация ДЕ больше отражает процессы утомления при длительном изотоническом сокращении мышц [4]. Так как при максимальном десятисекундном напряжении мышц спины вероятность возникновения утомления мала, поэтому с большей вероятностью можно думать, что увеличение амплитуды ЭМГ мышц связано с увеличением плотности мышечных волокон и длительностью потенциала действия ДЕ. Установлено, что амплитуда ЭМГ у детей 6-10 лет намного выше, чем у подростков 14-18 лет. Возможно, уменьшение активности ЭМГ с возрастом при выполнении статического мышечного напряжения отражает более экономичную и совершенную регуляцию двигательной системы [2].

Динамика отношения высоких и низких частот ЭМГ, относящихся к разрядам фазических и тонических мышечных волокон, позволяет оценить морфофункциональную реорганизацию ДЕ [6]. Исследованиями спектра мощности мышц верхних конечностей установлено, что спектр имеет два максимума на частотах 20 и 90 Гц. Пик на 20 Гц обусловлен разрядом тонических, а пик на частоте

90 Гц – фазических волокон [5]. В наших исследованиях было установлено, что с возрастом значение отношения быстрых волн к медленным достоверно повышается, что можно расценивать как увеличение фазических волокон в исследуемой мышце.

Анализ отношения мощности к частоте показал, что максимальное значение было зарегистрировано у лиц младшего возраста. Отношение максимальной мощности к частоте ЭМГ является косвенным показателем суммарной средней величины длительности потенциала действия ДЕ, входящих в зону регистрации. Увеличение длительности потенциала действия ДЕ связано с уменьшением числа мотонейронов и увеличением числа мышечных волокон в каждой ДЕ. Уменьшение же длительности потенциала действия связано с уменьшением количества мышечных волокон в составе ДЕ [3].

Особо следует обратить внимание на скачок всех исследуемых показателей в возрастном диапазоне 10-14 лет. На основании многочисленных исследований качеств растущего организма установлено, что к периоду 13-14 лет происходит существенное нарастание силы многих мышц, скорости их сокращений, способности к осуществлению позы стояния и прямолинейной ходьбы, точность дифференцирования проприоцептивных раздражителей. Формирование двигательного анализатора находится в соответствии с морфологическими данными, указывающими на созревание к этому возрасту соответствующих структур мозга [4].

ВЫВОДЫ

• 1.    Установлено, что с увеличением возраста как с левой, так и с правой стороны от позвоночника в mm. Erector spinae происходит увеличение максимальной мощности ЭМГ, средней частоты ЭМГ и отношения быстрых волн к медленным, уменьшение средней максимальной амплитуды ЭМГ и отношения средней мощности к средней частоте ЭМГ у больных сколиозом I-II степени детей.

• 2.    Наблюдается скачок изменения вышеперечисленных показателей между возрастным диапазоном

• 3.    Для всех возрастных групп установлено, что максимальная амплитуда ЭМГ, отношение средней мощности к средней частоте ЭМГ выше, а средняя максимальная мощность ЭМГ, средняя частота ЭМГ и отношение быстрых волн к медленным ниже с правой стороны, чем с левой.

от 6 до10 лет и возрастным диапазоном от 10 до 14 лет. В дальнейшем, по мере взросления испытуемых детей, скорость изменения показателей замедляется.