6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Физиотерапия, лазерная терапия / Многоканальная_электростимуляция_Давиденко_В_Ю_

в определенной последовательности выполнять дозированную работу, что является своеобразным аналогом физической тренировки.

В настоящее время сформировалось два вида методики проведения МЭСМ: пассивная и активная. При пассивной МЭС напряжения и расслабления мышц происходят без волевых усилий пациента, т.е. пассивно. Пассивная ЭС используется в основном в терапевтических целях (для улучшения кровообращения, лимфотока, предотвращения атрофии, для релаксации мускулатуры и др.). Активная или функциональная МЭС применяется с реабилитационными целями, для укрепления мышц или повышения силы, восстановления навыков движения, а также для повышения функциональных возможностей двигательного аппарата здоровых людей.

Рис. 3.3. 6-и канальный электростимулятор фирмы Biometer с комплектом электродов

Подавляющее большинство методик пассивной и активной МЭС проводится с использованием поверхностных электродов.

Длительное время проблеме электродного обеспечения не уделялось должного внимания и сейчас это является самым слабым технологическим звеном метода МЭС.

Аппараты для МЭС и ФЭС различных фирм снабжаются одноразовыми или длительного пользования электродами различной конфигурации, размеров, изготовленных из различных композитов.

60

В зависимости от назначения электростимуляторов все они комплектуются соответствующим набором электродов (рис. 3.3.)

Для воздействия непосредственно на мелкие мышцы или на двигательные точки используют электроды малых размеров.

При биактивной технике ЭС оба электрода одинаковой площади накладывают на стимулируемую мышцу или группу мышц поперек мышечных волокон.

Перед наложением электродов на тело их гидрофильные прокладки или чехлы смачивают в обычной воде. Или в иных (других) случаях используется токопроводящий гель и электроды плотно фиксируются застежками.

При наложении электродов на поверхность стимулируемой зоны придерживаются требований:

–электроды не должны касаться друг друга, расстояние между ними должно быть не менее 1 см;

–межэлетродный промежуток не должен заполняться токопроводящим

гелем;

–электроды должны плотно фиксироваться;

–при наличии в местах наложения электродов царапин, потертостей, родинок во избежание неприятных ощущений эти места изолируются пластырем.

Чрезвычайно удобными являются самоклеющиеся электроды однократного применения санкт-петербургской фирмы ИНИСС. Они обеспечивают прочный электрический контакт с кожей пациента по всей поверхности соприкосновения, сохраняют нормальное кровобращение и лимфоток. И немаловажное – медицинский персонал избавляется от необходимости трудоемкого использования систем крепления, экономится время при подготовке к проведению процедуры, сама подготовка проводится эстетично и расширяются возможнотси косметологических процедур.

Основные типоразмеры таких электродов показаны на рисунке 3.4.

а б в

Рис.3.4. Типоразмеры электродов однократного применения фирмы ИННИС. а – точечный электрод 25 х 35 мм; б - точечный электрод 15 х 15 мм; в – полосковый электрод 15 х 200 мм и 30 х 200 мм.

При воздействии на поперечно-полосатую мускулатуру мышцы в продольном направлении заключается между электродами.

Общая схема аппликации электродов и подключения выходов стимулирующих импульсов показано на рисунке 3.5

61

Рис.3.5. Схема аппликации электродов и составления программы электростимуляции

а

62

б

в

Рис. 3.6. Продольная (а) поперечная (б) и перекрестная (в) аппликация электродов.

Втех случаях, когда вызывать движения нежелательно, расположенные мышцы (например, при гипсовой иммобилизации или воздействии на сустав) применяется поперечная или перекрестная аппликация электродов (рис. 3.6.)

Вотдельных случаях для воздействия на кожу, мелкие мышцы. околосутавные структуры и др. используют технику подвижной стимуляции или электромассажа с применением одного подвижного электрода специальной конструкции и второго неподвижного (индиферентного) больших размеров. Техника и методика электромассажа подробно описаны в пособии «Электромассаж и самомассаж».

3.7Оценка и контроль функционального состояния нервномышечной системы и длительность сеанса электростиму ляции.

3.7.1Введение. Краткий литературный обзор. Обоснование целей и задач исследования.

Электростимуляция нервно-мышечных структур получила чрезвычайно широкое распространение при лечении и коррекции двигательных нарушений различного генеза, а также в области профилактики последствий гипокинезии и в спортивной медицине. В последние годы электростимуляция довольно активно внедряется в косметологию, коррекцию и реконструкцию фигуры.

Анализ многочисленных публикаций о применении электростимуляции мышц в клинической и спортивной практике показывает, что подавляющее большинство их посвящено обоснованию параметров и режимов стимулирую-

63

щих сигналов и режимов стимуляции [1...15 и др.]. В то же время весьма важный вопрос об оптимальной длительности сеанса электростимуляции, наиболее адекватной для процессов восстановления или улучшения функции нервномышечных структур, еще требует своего решения. Так, продолжительность сеанса электростимуляции определяется умозрительно и, по современным методикам, колеблется от 10 до 30 минут, не отличаясь от длительности большинства физиотерапевтических процедур.

Основные фундаментальные положения метода электростимуляции разработаны еще не до конца, электростимуляция у различных субъектов проводится по общим стандартным рекомендациям. Между тем, у каждого из пациентов имеются существенные различия в функциональном состоянии нервномышечных структур. При этом процедура электростимуляции, незначительно влияющая на нервный аппарат и мышцы в одних случаях может иметь чрезмерную длительность в других , тем более больного человека (приводя к истощению нервных приборов, изменениям биохимизма мышц и нежелательным последствиям) и недостаточную продолжительность в третьих.

Втаких условиях электростимуляция даже оптимальными по форме и режиму подачи импульсов не только не способна улучшить состояние пациента, но и может оказать повреждающее, угнетающее воздействие на нервномышечные структуры.

Отсутствие обоснованных критериев выбора времени сеанса электростимуляции на практике приводит к получению отрицательных результатов и дискредитации метода в глазах как больных так и специалистов.

Вто же время недостаточное по времени воздействие на нервномышечный аппарат сопровождается малым лечебным или стимулирующим эффектом.

Впроцессе элекростимуляционного воздействия функциональное состояние нервно-мышечного аппарата меняется. Мышца утомляется и ее сократительная способность падает. Это физиологическое явление и должно быть положено в основу разработки электростимуляторов с биологической обратной связью (БОС).

БОС представляет собой комплекс процедур, при проведении которых осуществляется непрерывный, тщательный мониторинг физиологических показателей с помощью компьютерной (или иной) техники в реальном масштабе времени.

Результаты, полученные экспериментаторами и врачами [16,17] свидетельствуют о существенном росте интереса к методам биоуправления, разнообразным возможностям его применения в клинике.

Система БОС – одна из форм биотехнического управления (в русскоязычной литературе часто используется термин "адаптивное биоуправление"[18,19]). Теоретической основой адаптивного биоуправления является теория автоматического регулирования (рис. 3.7) и формальных противоречий не имеет. Однако на пути практического решения мы сталкиваемся с рядом трудностей. Основная из них состоит в том, что "средняя физиологическая норма"

64

здорового человека, полученная на основе обследования большого числа лиц, оказывается весьма приближенной и не может быть использована при аппаратном контроле состояния конкретного индивидуума. Как показали многочисленные исследования [20,21 и др.] физиологическая норма является сугубо индивидуальной и зависит от: возраста, пола, генетических и фенотипических особенностей, привычной среды обитания и др.

Общепринятые в медицине средние показатели физиологической нормы и вариации параметров функциональных систем могут быть использованы в качестве обобщенной оценки здоровья популяции. Для осуществления строгого контроля за динамикой функционального состояния человека требуется точное измерение индивидуальных вариаций параметров основных функций организма

Обычный контур обратной связи

Входной

Возмущение

Сигнал

Регулятор

Управляющее

Объект

сигнал

управле-

ошибки

действие

Выходная

ния

величина

Контур

"адаптивно-

го" управле-

ния

Вычисление критерия

Оптимальная настрой-

качества как функции

Идентификация пара-

ка параметров

регулируемых парамет-

метров объектов

ров

Рис. 3.7. Функциональная схема системы одаптивного управления (по Дж.Милсуму, 1972).

Следующей трудностью является отсутствие портативных электронных устройств, позволяющих осуществлять контроль за динамикой нескольких физиологических параметров одновременно в сопоставлении с их исходными индивидуальными значениями. Поддержание определенного функционального состояния обеспечивается взаимодействием ряда систем организма, следовательно, системы контроля должны позволять оценивать это взаимодействие и сравнивать его с "паттерном состояния". Отдельные физиологические переменные могут быть стабильными, а потому мало информативными для контроля за изменением состояния отдельного органа, системы и организма в целом.

Основными показателями функционального состояния мышц являются: сила сокращения; скорость сокращения;

65

работоспособность.

Из классической физиологии известно, что в эксперименте на отпрепарированной мышце мы можем отследить изменение функционального состояния при различных условиях эксперимента. Так при электростимуляции нервномышечного препарата, мы можем первые признаки утомления наблюдать по увеличению продолжительности фазы расслабления. По мере утомления уменьшается и амплитуда сокращения, а еще больше увеличивается фаза расслабления (рис. 3.8).

Эта закономерность была взята на вооружение изобретателями в надежде разработать программируемый самонастраивающийся электростимулятор с обратной связью.

1 2 3

4 5 6

Рис.3.8. Схема последовательности изменения параметров одиночного сокращения нервно-мышечного препарата при утомлении.

Однако, несмотря на, то что было получено авторское свидетельство на изобретение [22], практически замысел реализовать не удалось. Не увенчались успехом попытки реализовать идею использования для БОС биоэлектрическую активность мышц (ЭМГ) из-за сложности технического решения [23].

Более успешно БОС применяется при функциональной электростимуляции для восстановления лекомоций у больных с параплегией.

После инсультов и спинно-мозговых травм часто утрачивается способность к управлению нижними конечностями. Это резко ограничивает самостоятельность больных в повседневной жизни. Во многих странах ведутся работы в направлении восстановления утраченных функций путем использования нейропротезов - устройств, создающих электрическую стимуляцию мышц в обход поврежденных звеньев нервной системы. В работах [24,25] применение систем функциональной нервно-мышечной стимуляции (ФНС) для восстановления функций парализованных нижних конечностей рассматривается с точки зрения управления такими системами. В отличие от способов, основанных на возбуждении рефлекторных реакций, их подход предусматривает непосредственное электростимуляционное управление парализованных мышц. При помощи ЭВМ разработанные авторами образцы ФНС дают парализованным пациентам возможность ходить до 8 км в день, преодолевать препятствия, подниматься и спускаться по лестнице (рис. 3.9).

66

В этой связи весьма актуальным является поиск объективных, научно обоснованных критериев, которые позволили бы определить, в какой момент времени целесообразно прекращать миостимуляцию для получения максимального положительного результата у данного субъекта. Так, Н.И. Путилин [26] указывал, что необходим надежный контроль за эффектом электростимуляции, который давал бы возможность прекратить воздействие на нервномышечный аппарат и не допустить перехода утомления в переутомление, особенно опасное при патологических состояниях. Трудности решения проблемы усугубляются тем, что электромиографические данные не могут быть использованы для этой цели, а также необходимостью достигать при электростимуляции определенную степень утомления для повышения работоспособности путем тренировки.

управление
сенсоры	элементы питания
элементы питания

сенсоры

Рис. 3.9. Система многоканальной электростимуляции с обратной свя-

зью [25].

Перед нами стояла задача изучить изменения температуры кожи в области сокращающихся мышц в процессе их произвольной работы и электростимуляциии и сопоставить их с данными объективного контроля с помощью гло-

67

бальной и интегральной электромиографии и динамометрии и субъективными ощущениями исследуемых в динамике определенного режима мышечных сокращений при электростимуляции и активной мышечной деятельности .

При этом мы исходили из имеющихся в литературе сведений о том, что локальное повышение температуры является следствием усиления термогенеза работающей мышцы и увеличения регионального кровотока.

3.7.2Материал и методика исследования

Спомощью интегральной и глобальной электромиографии (ЭМГ), термографии, динамометрии и стимуляционной электронейромиографии (ЭНМГ) обследовано 25 здоровых испытуемых в возрасте то 19 до 29 лет. Проведено 3 серии опытов.

В 1-ой серии опытов испытуемые активно сокращали мышцы-сгибатели правого предплечья, сжимая пальцами резиновое кольцо с максимальным усилием. Режим работы: сокращение мышц в течении 2-2.5 секунд.

Во 2-ой серии опытов испытуемые подвергались стимуляции мышцсгибателей правого предплечья, в результате которого происходило сжатие пальцев кисти. При этом испытуемые должны были активно сокращать раздражаемые током мышцы, усиливая движения, вызываемые миостимуляцией.

В3-ей серии опытов проводили миостимуляцию по схеме, аналогичной режиму 2-ой серии, но испытуемые получали указание не производить произвольных движений стимулируемыми мышцами. Проведение опытов 3-ей серии имело целью смоделировать состояние, близкое состоянию, возникающему при денервации.

Регистрация физиологических параметров проводилась в динамике мышечной работы или ЭС, продолжавшейся до отказа от работы вследствие значительного ослабления сокращений при появлении признаков выраженного утомления. Термография осуществлялась с помощью многоканального термографа автоматически, в заданном режиме осуществляющего графическую регистрацию кожной температуры испытуемого использовались поверхностные электроды, укреплявшиеся над сокращающимися мышцами, а также в симметричных точках интактных конечностей.

ЭМГ и ЭНМГ проводились с помощью миографической системы MG-42 "Medicor"; точность регистрации параметров составляла до 0,03 мс и 0,5 мкв. При глобальной электромиографии оценивали амплитуду суммарной биоэлектрической активности максимального мышечного сокращения, при интегральной – записывали в условных единицах площадь электромиограммы. Стимуляционное электронейромиографическое исследование заключалось в регистрации амплитуды вызванного стимуляцией серединных нервов максимального мышечного ответа (М-ответа), а также в определении числа функционирующих двигательных единиц в мышцах предплечья и кисти.

При динамометрии с помощью пальцевого динанометра определяли величину максимального усилия стимулируемых и работающих в режиме активных сокращений мышц.

68

Одновременно с регистрацией параклинических параметров фиксировали ощущения испытуемых, сведения о времени появления и нарастания субъективных признаков утомления заинтересованных мышц и общей реакции организма.

Всего проведено 72 опыта, в процессе которых постоянно регистрировали параметры функционального состояния нервно-мышечных структур испытуемых.

3.7.3Результаты исследования

Проведено 38 опытов, в которых у испытуемых предварительно определяли фоновые параметры, затем испытуемые начинали производить мышечные сокращения в заданном режиме при многократном определении параметров функционального состояния нервно-мышечной системы и температуры.

При анализе полученных данных выявлены следующие закономерности. У всех испытуемых обнаруживалась определенная зависимость в изменениях температурных кривых, показателей динамометрии и электромиографии, а также субъективных проявлений утомления.

Так, в начальном периоде работы температура над работающими мышцами повышалась весьма интенсивно, примерно на 0,2-0,4 и более градусов за каждые 3 минуты (температурные параметры в одной и той же точке регистрировалась через каждые 1,5 минуты). В первой фазе этого периода максимальная мышечная сила, развиваемая работающими мышцами, обычно повышалась по сравнению с исходной. Затем по мере нарастания ощущения утомления и падения работоспособности, выражавшемся в снижении показателей динамометрии и амплитуды максимального мышечного сокращения, прирост температуры в единицу времени становился все менее выраженным, и подъем кривой, становясь все менее крутым, переходил в плато. Характеризуемый период работы мышц отражен на рис.3.10., к нему относятся участки графиков между точками А и Б. В конце периода А-Б обычно уже недостаточно силы, развиваемой при сокращении мышцами предплечья, для поддержания величины максимального усилия на постоянном уровне; поэтому в мышечное сокращение начинают включаться новые, не работавшие первоначально мышцы предплечья и плеча, происходит как бы генерализация площади, захватываемой мышечным сокращением. Это проявляется повышением температуры над не работавшими ранее мышцами, появлением и возрастанием их биоэлектрической активности.

Включение дополнительной мускулатуры в движение, осуществляется первоначально меньшим числом мышц, свидетельствует о появлении и прогрессировании утомления в первоначально работающих мышцах и контролирующих их центрах нервной системы, а также о снижении дифференцированности этого движения. Кроме того, при этом возрастают затраты энергии на движение, которое в начальной фазе опыта выполнялось более экономно. В конце периода А-Б возрастает утомление, несмотря на подключение дополни-

69