Регистрация ЭМГ в режиме слабого произвольного напряжения

Рутинное исследование потенциалов двигательных единиц (ПДЕ) осуществляется в режиме слабого напряжения мышцы, что позволяет идентифицировать при записи потенциалы отдельных двигательных единиц. При отборе 20 ПДЕ соблюдают условия минимального числа вкалывания в мышцу при одном проколе кожи. Для этого важно ввести игольчатый электрод в проекцию двигательной точки мышцы. Нахождение электрода у концевой пластинки мышцы, необходимое для регистрации неискаженных ПДЕ, подтверждается регистрацией ПДЕ с острым негативным пиком, наличием участка изолинии до и после ПДЕ, временем подъема негативного пика, не превышающим 500 мкс (30 мкВ/0,1 мс), наличием четкого резкого (а не глухого) звука, сопровождающего разряд ПДЕ (E.Stalberg et al., 1995). При этих условиях производят регистрацию ПДЕ. В одной точке мышцы можно зарегистрировать до 4 неискаженных ПДЕ. Желательно зарегистрировать по 3-4 повтора каждой двигательной единицы на беспрерывном участке записи 1-2 с, что позволит в дальнейшем рассчитать частоту разрядов ПДЕ по интервальным диапазонам. Чтобы при перемещении электрода вновь не попасть в уже исследованную область, рекомендуется использовать методику куба со стороной 1-2 см для пространственной ориентации игольчатого электрода. Исследование ПДЕ в каждом углу куба бывает достаточным для набора 20 ПДЕ.

Для накопления и анализа ПДЕ в настоящее время используется несколько методов:

1. Ручная выборка ПДЕ на экране с бегущей разверткой (F.Buchthal et al., 1954),

2. Триггерный метод накопления ПДЕ, основанный на триггерном запуске развертки экрана от спайка ПДЕ и использовании линии задержки между выведением на экран ПДЕ и запуском развертки (J.Czekajewski et al., 1969). Усреднение триггерного сигнала (ПДЕ) позволяет значительно улучшить показатель отношения сигнала к шуму и тем самым облегчить анализ ПДЕ (A.H.Lang et al., 1971),

3. Метод распознавания образа ПДЕ (E.Stalberg and L.Antoni, 1980), основанный на различных алгоритмах, позволяющий выделять ПДЕ по ее форме,

4. Метод декомпозиции ЭМГ сигнала, позволяющий на основе распознавания образа выделять практически все разряды одной ПДЕ из интерференционной ЭМГ и анализировать рекрутирование двигательных единиц (P.Guiheneuc et al., 1983; L.Dorfman et al., 1989),

5. Мульти-ПДЕ анализ, позволяющий на основе метода распознавания одновременно нескольких образов ПДЕ выделять с помощью коаксиального электрода из одной точки отведения от 2 до 6 различных ПДЕ при легком и умеренном напряжении мышцы (C.Bischoff et al., 1994; E.Stalberg et al., 1994).

При использовании ручной методики набора и анализа параметров ПДЕ целесообразно зарегистрировать более 20 ПДЕ (24-25) и после обследования приступить к анализу ПДЕ. При полуавтоматическом триггерном методе накоплении ПДЕ используется пороговый амплитудный принцип отбора ПДЕ. С учетом выбранной чувствительности пороговую горизонтальную линию выставляют выше изолинии на определенную амплитуду, например, 300 мкВ. В этом случае регистрироваться будут только те ПДЕ, амплитуда которых превышает заданный амплитудный порог (300 мкВ). Этот принцип отбора ПДЕ позволяет исключать на трассах уже зарегистрированные низкоамплитудные ПДЕ (ниже 300 мкВ). Некоторые системы используют для набора ПДЕ пороговый амплитудный коридор, например, 280-320 мкВ, что позволяет накапливать ПДЕ, максимальная амплитуда пика которых будет находиться в этом диапазоне. Система триггерного запуска горизонтальной развертки с системой линии задержки позволяет регистрировать ПДЕ фиксированно на определенном расстоянии от левого края экрана. Триггерным сигналом является негативный пик ПДЕ, вывод на экран с помощью компьютерной программы ПДЕ осуществляется с небольшим предтриггерным периодом изолинии, что позволяет оценить начало ПДЕ. Метод распознавания образа ПДЕ и метод декомпозиции позволяет современным компьютерным электромиографам накапливать и проводить анализ ПДЕ в реальном масштабе времени, т.е. одновременно при регистрации ПДЕ анализировать и предъявлять их на экране в обработанном виде. Если для накопления и обработки 20 ПДЕ полуавтоматическим методом с использованием триггерного механизма необходимо 25-30 минут, то накопление и обработка 30 ПДЕ мульти-ПДЕ анализом занимает всего 3-5 минут.

После исследования одной мышцы игольчатый электрод извлекают из мышцы, место прокола обрабатывают спиртовым раствором йода. Одним электродом допускается исследовать у одного больного несколько мышц. При асимметричном процессе исследуют также симметричные здоровые мышцы. Чрезвычайно важно проводить исследование игольчатыми электродами с предварительным согреванием мышц, запланированных для исследования. Температура кожи над мышцей должна быть 30-35°С. Понижение температуры увеличивает длительность и фазность ПДЕ, которые в дальнейшем при анализе могут быть расценены как патологические. Для глубокого прогревания тканей согревание конечностей должно длиться не менее 15 минут, а в период исследования поддерживаться лампой «Соллюкс» или достаточной температурой в помещении +26°С. Согревание можно проводить также в теплой водяной ванне, парафиновыми аппликациями, грелками.

При анализе ПДЕ оцениваются:

· время нарастания негативного пика,

· длительность,

· амплитуда,

· площадь,

· число фаз,

· число турнов,

· дополнительные сигналы (сателлиты),

· частота разрядов двигательных единиц,

· плотность,

· размерный индекс,

· джигл, или показатель стабильности ПДЕ,

· нерегулярность.

ПДЕ представляет собой более чем 2 фазное колебание, которое имеет доспайковую, спайковую и постспайковую части (рис. 53).

Рис. 53. Схема основных параметров потенциала двигательной единицы

(По Б.М. Гехту и соавт., 1997).

АВ – общая длительность ПДЕ,

БГ – длительность спайковой части (основного компонента) ПДЕ,

АБ – длительность предспайковой части ПДЕ,

ГВ – длительность постспайковой части ПДЕ,

ВН – время нарастания первично-негативного пика ПДЕ,

1-2 – амплитуда ПДЕ,

1, 2, 7 – фазы ПДЕ,

3, 4, 5, 6 – турны основного компонента.

Время нарастания негативного пика - время развития негативного пика от его максимальной позитивной точки до максимальной негативной точки (1-2, рис. 53). Этот показатель необходимо измерить в первую очередь перед измерением амплитуды и других показателей, так как превышение времени нарастания негативного пика – более 500 мкс – требует исключения этого ПДЕ из числа анализируемых ПДЕ.

Длительность ПДЕ - время развития потенциала двигательной единицы от начала отклонения до полного восстановления нулевой линии до (т.е. от начала предспайковой части до окончания постспайковой части). При определении длительности ПДЕ надо очень тщательно определять место начала и окончания ПДЕ. В ряде случаев начало предспайковой и окончание послеспайковой части ПДЕ имеет только незначительное отклонение от изолинии, пренебрежение этими периодами формирования потенциала приведет к существенному занижению длительности ПДЕ. Для корректной оценки длительности ПДЕ определение точки начала и окончания потенциала проводят при чувствительности 100 мкВ/дел. На рис. 54 приведен пример автоматической расстановки начала и окончания 20 ПДЕ.

Рис. 54. Расстановка длительности 20-ти ПДЕ.

Маркерами, направленными вверх, отмечена длительность ПДЕ.

Маркерами, направленными вниз, отмечена длительность спайковой части.

Чувствительность – 200 мкВ на деление.

Развертка – 5 мс на деление.

При автоматическом определении длительности ПДЕ используется специальный компьютерный алгоритм: началом отклонения потенциала от нулевой линии считается его негативное смещение на 20 мкВ на участке в 0,6 мс; критерием окончанием ПДЕ является возврат к нулевой линии с позитивным отклонением не более 4 мкВ на участке в 1,6 мс (R.G.Lee and D.E.White, 1973). Имеющаяся нестабильность изолинии из-за наличия шума затрудняет определение начала и окончания ПДЕ. Усреднение 3-5 потенциалов одной ПДЕ с помощью компьютерной программы позволяет нейтрализовать шум и «выровнять» изолинию. Однако при регенерации нерва, миастении для выявления нестабильности формы и длительности ПДЕ усреднение не проводится. Среди параметров ПДЕ длительность является наиболее стабильным показателем, отражая территорию ПДЕ, и поэтому используется как основной критерий характеристики ПДЕ. В связи с тем, что длительность ПДЕ для каждой мышцы имеет свои значения и зависит от возраста, при оценке длительности ПДЕ используют таблицы показателей средней длительности ПДЕ (Приложение 6). Наиболее полные данные по длительности ПДЕ представлены в литературе Лудиным (Ludin, 1980). В норме длительность ПДЕ различных мышц варьирует от 5 до 15 мс. С возрастом длительность ПДЕ возрастает: в юношеском и зрелом возрасте – в связи с увеличением размеров двигательных единиц, а в пожилом возрасте ‑ в связи с замедлением проводимости по терминалям аксонов. Полученные параметры длительности каждой из 20 ПДЕ являются выборочной характеристикой всех двигательных единиц мышцы. Для сопоставления с табличными данными полученные 20 показателей необходимо усреднить. У здоровых испытуемых усредненное значение длительности ПДЕ должно укладываться в диапазон от ‑13% до +13% от табличных средних показателей (Б.М.Гехт и соавт., 1997). Выход за пределы ±13% означает патологическое изменение длительности ПДЕ. Однако оценка только среднего значения длительности ПДЕ не является полной характеристикой для отнесения зарегистрированных ПДЕ к норме или к патологии. Наличие среди 20 ПДЕ равного количества ПДЕ с патологически уменьшенной и патологически увеличенной длительностью (выходом за нижнюю границу нормы 5 мс и 15 мс) при расчете среднего значения даст нормальный показатель длительности. В связи с этим используют оценку длительности каждого ПДЕ. По данным Б.М.Гехта (1990), 95% всех ПДЕ у здоровых испытуемых находятся в диапазоне 70%-130% средней длительности ПДЕ. Таким образом, индивидуальный анализ длительности 20 ПДЕ позволяет выявить те ПДЕ, которые выходят за пределы границ нормы. У здоровых людей из 20 зарегистрированных может быть не более 1 ПДЕ, выходящей за ±30% диапазон. Для более наглядной оценки длительности всех 20 зарегистрированных ПДЕ строится столбиковая гистограмма, где по оси абсцисс откладывается значение длительности, а по оси ординат – количество ПДЕ с указанной длительностью (рис. 55).

Рис. 55. Гистограмма распределения ПДЕ по длительности у здоровых

испытуемых (По Б.М.Гехту и Н.А.Ильиной, 1982).

По оси абсцисс – длительность ПДЕ.

По оси ординат – число ПДЕ данной длительности.

При патологии длительность ПДЕ может уменьшаться, что имеет место при первично-мышечном поражении, или увеличиваться при поражении периферического мотонейрона. На IIIa стадии денервационного процесса изменение длительности ПДЕ носит разнонаправленный характер – длительность одной части ПДЕ уменьшается, а другой – увеличивается. Построение гистограммы распределения длительности является наиболее информативным методом представления данных.

Амплитуда ПДЕ отражает плотность мышечных волокон, прилежащих непосредственно к электроду, и измеряется от наиболее позитивного пика до наиболее негативного пика (рис. 53). Амплитуда ПДЕ является менее стабильным показателем, поэтому данные амплитуды менее значимы в оценке состояния двигательных единиц. Однако ориентировочная оценка амплитуды дает определенную информацию. В норме, применительно ко всем скелетным мышцам, амплитуда ПДЕ составляет от 100-300 мкВ до 1 мВ и, как правило, не превышает 1000 мкВ, а амплитуда 95% ПДЕ не превышает 750 мкВ. Превышение амплитуды ПДЕ выше 1000 мкВ можно считать патологическим отклонением, связанным с повышением плотности мышечных волокон; это явление наблюдается при компенсаторной реиннервации терминалями аксонов рядом лежащих мышечных волокон сохранившихся ПДЕ (табл. 14).

Таблица 14

Параметры ПДЕ в норме и патологии

Ряд авторов считают повышение амплитуды ПДЕ наиболее чувствительным показателем реинневационого процесса, чем возрастание длительности ПДЕ (B.Falck et al., 1993). Доказательством этого является повышение амплитуды ПДЕ при нейрогенном процессе в 5-10 раз от нормальных величин по сравнению с длительностью ПДЕ, которая может возрастать лишь в 2-3 раза.

Площадь ПДЕ рассчитывается в пределах длительности всего потенциала или его негативной фазы. Площадь более точно характеризует величину ПДЕ.

Количество фаз, турнов, сателлитных потенциалов ПДЕ является значимым показателем в оценке нормы и патологии. Фаза - это порция потенциала от начала отклонения от изолинии до возврата к ней (рис. 53). Пики ПДЕ, направленные вверх от изолинии, называются негативными, а вниз - позитивными. При оценке фаз ПДЕ подсчитывают общее число негативных и позитивных фаз, либо количество пересечений изолинии плюс 1. У здоровых испытуемых при отведении стандартным коаксиальным электродом число фаз ПДЕ составляет не более 4. Наличие трехфазного потенциала зарегистрировано у 98% здоровых испытуемых (Б.М.Гехт и соавт., 1987). Потенциалы двигательных единиц с наличием 5 и более фаз считаются полифазными. В норме могут встречаться полифазные ПДЕ, но количество их в разных мышцах не превышает 5-15%, то есть из 20 исследованных ДЕ одной мышцы в норме может быть от 1 до 3 полифазных ДЕ. Регистрация более 15% (4-х и более) полифазных ПДЕ считается патологией. Наличие в пределах одной фазы изменения направления потенциала без пересечения изолинии называется поворотом, или турном (рис. 53). ПДЕ с наличием более 5 турнов называют псевдополифазными (E.Stalberg et al., 1996). Диагностически важно учитывать не только высокоамплитудные турны (более 100 мкВ), которые учитываются компьютерной программой электромиографа, но и низкоамплитудные турны (10 мкВ и более) (Л.Ф.Касаткина, 1996). Полифазность и псевдополифазность ПДЕ обусловлена временнóй десинхронизацией включения в активность мышечных волокон двигательной единицы, что связано с тремя причинами: (1)снижением скорости проведения по терминалям аксонов (при поражении периферического мотонейрона), (2)снижением проведения импульса по мембране мышечного волокна (при миодистрофиях), (3)ухудшением состояния нервно-мышечной передачи (при патологии синапса и реиннервационной «незрелости» синапсов). Полифазность ПДЕ является косвенным признаком нарушения структуры ДЕ. Крайним выражением десинхронизации групп мышечных волокон в двигательной единице является наличие дополнительных сателлитных потенциалов. Сателлитный потенциал - небольшой потенциал, который отделяется от основного потенциала изолинией, находится до или после основного потенциала и жестко связан с ним временным фактором. Критерием отличия сателлитного потенциала от шума является его сохранение при усреднении 4-5 ПДЕ. Появление сателлитного потенциала связано с реиннервацией отдаленной группы мышечных волокон. Полифазность и псевдополифазность ПДЕ имеют место как при нейрогенном, так и при миогенном поражении мышц.

Соотношение длительности, амплитуды и фазности ПДЕ определяется в каждом конкретном случае характером и стадией поражения. Наиболее частые и значимые изменения параметров ПДЕ происходят при денервации мышц с последующей ее реиннервацией. Б.М.Гехт и соавт. (1980) выделяют 5 фаз деиннервационно-реиннервационного процесса, в период которого меняются параметры ПДЕ (рис. 56).

Рис. 56. Изменения параметров ПДЕ (длительности, амплитуды, фазности) в ходе 5 стадий денервационно-реиннервационного процесса (По Б.М.Гехту и Н.А.Ильиной, 1982).

По оси абсцисс – длительность ПДЕ.

По оси ординат – число ПДЕ данной длительности.

N – гистограмма ПДЕ в норме.

I, II, IIIa, IIIб, IV, V – стадии денервационно-реиннервационного процесса.

Для первой стадии характерно незначительное смещение гистограммы длительности ПДЕ влево с уменьшением средней длительности ПДЕ от 13% до 20 % от нормативных значений длительности. Во второй стадии происходит большее смещение гистограммы влево со значительным снижением длительности ПДЕ - более 20%. В третьей стадии средняя длительность 20-ти ПДЕ незначительно отличается от нормы. Гистограмма растянута за счет незначительного смещения индивидуальной длительности ПДЕ как влево, так и вправо (от -20% до -13% и от +13% до +20%). Это обусловлено наличием не только уменьшенных по длительности ПДЕ, как в 1 и 2 стадии, но и появлением увеличенных ПДЕ за счет реиннервационного процесса. Эта стадия определяется при построении гистограммы, т.е. при индивидуальном анализе ПДЕ. При IIIА стадии среднее значение длительности ПДЕ смещено к нижней границе нормы (к -20%), при IIIБ стадии - к верхней границе нормы (+20%). При четвертой стадии средняя длительность за счет преобладания ПДЕ большой длительности смещается в сторону увеличения и находится в границах 21-40%. При пятой стадии значительное повышение длительности большинства ПДЕ приводит к среднему значению ПДЕ более 40%. Как правило, ПДЕ, смещенные влево, наряду с малой длительностью, имеют меньшую амплитуду и фазность; ПДЕ, смещенные вправо имеют не только большую длительность, но и повышенную амплитуду и фазность. ПДЕ с чрезмерно высокой амплитудой и длительностью называются гигантскими.

Частота разрядов двигательных единиц просчитывается при минимальном напряжении мышцы. В ручном неавтоматическом режиме проводят сплошную безтриггерную регистрацию всех ПДЕ в течение 2-3 секунд. Затем высчитывают суммарное количество разрядов всех зарегистрированных ПДЕ за 1 секунду и делят на число зарегистрированных видов ПДЕ. Полученное значение является средней величиной разряда одной двигательной единицы. В норме средняя частота разрядов одной единицы составляет 5-15. Частота разрядов двигательных единиц повышается при невральном процессе и составляет больше 15 (J.Kimura., 1989). Это связано с гибелью части мотонейронов, а оставшаяся часть увеличивает частоту разрядов, чтобы поддерживать стандартное напряжение мышцы. Относительный показатель рекрутирования, представляющий собой отношение частоты ПДЕ с максимальной активностью разрядов к общему числу активированных ПДЕ мышцы, является более стабильным и надежным и составляет в норме <5 (D.B.Sanders et al., 1996). При нейрогенном поражении относительный показатель рекрутирования повышается, а при миопатическом, как правило, снижается. Частоту разрядов ПДЕ используют для дифференциальной диагностики центрального пареза от периферического нейрогенного пареза, при которых интерференционный паттерн одинаково редуцирован. Если при периферическом парезе частота разрядов ПДЕ для поддержания слабого мышечного усилия увеличена, то при центральном парезе – в норме или понижена за счет снижения надсегментарной произвольной активации периферических мотонейронов.

Компьютерный анализ ПДЕ позволяет получить ряд расчетных показателей ПДЕ. Это плотность, размерный индекс, джигл и нерегулярность ПДЕ.

Плотность (thickness) ПДЕ определяется отношением площади к амплитуде ПДЕ (S.Nandedkar et al., 1988). Уменьшение плотности ПДЕ является наиболее чувствительным показателем миопатических нарушений.

Размерный индекс (size index) – это степень отклонения (в сигмальных значениях) показателей скатерограммы «амплитуда – плотность ПДЕ» от линии ее раздела с нормой при расчете методом многопараметрического анализа (M.Sonoo and E.Stalberg, 1993). Для больных с нейропатией размерный индекс считается наиболее чувствительным по сравнению с длительностью, амплитудой и плотностью ПДЕ.

Джигл, или показатель стабильности ПДЕ (jiggle) – нестабильность одиночной ПДЕ, регистрируемой последовательно с использованием линии задержки (E.Stalberg and M.Sonoo, 1994). Нестабильность формы волны ПДЕ возникает при патологии нервно-мышечной передачи и при текущем реиннервационном процессе. Количественно джигл оценивается степенью вариации разницы последовательных амплитуд каждого сегмента ПДЕ в серии разрядов.

Нерегулярность (irregularity) – количественный показатель сложности формы ПДЕ, рассчитываемый отношением общей суммы изменения амплитуды (длина линии, формирующей ПДЕ) к межпиковому значению амплитуды ПДЕ (E.Zalewska and I.Hausmanowa-Petrusewicz, 1995). В норме этот показатель составляет не менее 2.